Bài tập nâng cao Vật lí 8

i dây bị kéo lên FA = P0 + P1 + P2 ị d2V = P0 + d1V + P2 Suy ra trọng lượng P2 của phần sợi dây bị kéo lên là: P2 = d2V - d1V - P0 = V(d2 – d1) – P0 = V (D1 – D2).10 – P0 P2 = 4.10-3(1,3 – 0,09).10 – 3.10-3.10 = 0,018(N) Khối lượng sợi dây bị kéo lên là : m2 = (kg) = 1,8g Chiều dài sợi dây bị kéo lên là l = 1,8.10 = 18(m) E C D h1 h0 FA P * Câu 10 : Khi rơi trong không khí từ C đến D vật chịu tác dụng của trọng lực P. Công của trọng lực trên đoạn CD = P.h1 đúng bằng động năng của vật ở D : A1 = P.h1 = Wđ. Tại D vật có động năng Wđ và có thế năng so với đáy bình E là Wt = P.h0. Vậy tổng cơ năng của vật ở D là : Wđ + Wt = P.h1 + P.h0 = P (h1 +h0) Từ D đến C vật chịu lực cản của lực đẩy Acsimet FA: FA = d.V Công của lực đẩy Acsimet từ D đến E là E A2 = FA.h0 = d0Vh0 Từ D đến E do tác động của lực cản là lực đẩy Acsimet nên cả động năng và thế năng của vật đều giảm. đến E thì đều bằng 0. Vậy công của lực đẩy Acsimét bằng tổng động năng và thế năng của vật tại D: h2 F F2 ị P (h1 +h0) = d0Vh0 ị dV (h1 +h0) = d0Vh0 ị d = * Câu 11: Trọng lượng của phao là P, lực đẩy Acsimét tác dụng lên phao là F1, ta có: F1 = V1D = S.hD Với h là chiều cao của phần phao ngập nước, D là trọng lượng riêng của nước. Lực đẩy tổng cộng tác dụng lên đầu B là: F = F1 – P = S.hD – P (1) áp lực cực đại của nước trong vòi tác dụng lên nắp là F2 đẩy cần AB xuống dới. Để nước ngừng chảy ta phải có tác dụng của lực F đối với trục quay A lớn hơn tác dụng của lực F2 đối với A: F.BA > F2.CA (2) Thay F ở (1) vào (2): BA(S.hD – P) > F2.CA Biết CA = BA. Suy ra: S.hD – P > ị h > ị h > ằ 0,8(3)m Vậy mực nước trong bể phải dâng lên đến khi phần phao ngập trong nước vợt quá 8,4cm thì vòi nước bị đóng kín. BÀI TẬP VẬT LÍ 8 * Câu 12: F2 F1 b) P P a) Một vật có trọng lượng P được giữ cân bằng nhờ hệ thống như hình vẽ với một lực F1 = 150N. Bỏ qua khối lượng của ròng rọc Tìm lực F2 để giữ vật khi vật được treo vào hệ thống ở hình b) Để nâng vật lên cao một đoạn h ta phải kéo dây một đoạn bao nhiêu trong mỗi cơ cấu (Giả sử các dây đủ dài so với kích thước các ròng rọc) * Câu 13: Hai quả cầu bằng kim loại có khối lượng bằng nhau được treo vào hai đĩa của một cân đòn. Hai quả cầu có khối lượng riêng lần lượt là D1 = 7,8g/cm3; D2 = 2,6g/cm3. Nhúng quả cầu thứ nhất vào chất lỏng có khối lượng riêng D3, quả cầu thứ hai vào chất lỏng có khối lượng riêng D4 thì cân mất thăng bằng. Để cân thăng bằng trở lại ta phải bỏ vào đĩa có quả cầu thứ hai một khối lượng m1 = 17g. Đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau, để cân thăng bằng ta phải thêm m2 = 27g cũng vào đĩa có quả cầu thứ hai. Tìm tỉ số hai khối lượng riêng của hai chất lỏng. * Câu 14: Một xe đạp có những đặc điểm sau đây Bán kính đĩa xích: R = 10cm; Chiều dài đùi đĩa (tay quay của bàn đạp): OA = 16cm; Bán kính líp: r = 4cm; Đường kính bánh xe: D = 60cm A 1) Tay quay của bàn đạp đặt nằm ngang. Muốn khởi động cho xe chạy, người đi xe phải tác dụng lên bàn đạp một lực 400N thẳng đứng từ trên xuống. a) Tính lực cản của đường lên xe, cho rằng lực cản đó tiếp tuyến với bánh xe ở mặt đường b) Tính lực căng của sức kéo 2) Người đi xe đi đều trên một đoạn đường 20km và tác dụng lên bàn đạp một lực như ở câu 1 trên 1/10 của mỗi vòng quay a) Tính công thực hiện trên cả quãng đường b) Tính công suất trung bình của ngường đi xe biết thời gian đi là 1 giờ * Câu 15: Rót nước ở nhiệt độ t1 = 200C vào một nhiệt lượng kế(Bình cách nhiệt). Thả trong nước một cục nước đá có khối lượng m2 = 0,5kg và nhiệt độ t2 = - 150C. Hãy tìm nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập. Biết khối lượng nước đổ vào m1 = m2. Cho nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/Kgđộ; Của nước đá C2 = 2100J/Kgđộ; Nhiệt nóng chảy của nước đá l = 3,4.105J/kg. Bỏ qua khối lượng của nhiệt lượng kế Đáp án - hướng dẫn giải * Câu 12 a) Trong cơ cấu a) do bỏ qua khối lượng của ròng rọc và dây khá dài nên lực căng tại mọi điểm là bằng nhau và bằng F1. Mặt khác vật nằm cân bằng nên: P = 3F1= 450N Hoàn toàn tương tự đối với sơ đồ b) ta có: P = 5F2 Hay F2 = = 90N b) + Trong c¬ cÊu h×nh a) khi vËt ®i lªn mét ®o¹n h th× rßng F1 F1 P a) F P F2 F2 b) Rọc động cũng đi lên một đoạn h và dây phải di chuyển một đoạn s1 = 3h + Tương tự trong cơ cấu hình b) khi vật đi lên một đoạn h thì dây phải di chuyển một đoạn s2 = 5h * Câu 13: Do hai quả cầu có khối lượng bằng nhau. Gọi V1, V2 là thể tích của hai quả cầu, ta có D1. V1 = D2. V2 hay Gọi F1 và F2 là lực đẩy Acsimet tác dụng vào các quả cầu. Do cân bằng ta có: (P1- F1).OA = (P2+P’ – F2).OB Với P1, P2, P’ là trọng lượng của các quả cầu và quả cân; OA = OB; P1 = P2 từ đó suy ra: P’ = F2 – F1 hay 10.m1 = (D4.V2- D3.V1).10 Thay V2 = 3 V1 vào ta được: m1 = (3D4- D3).V1 (1) Tương tự cho lần thứ hai ta có; (P1- F’1).OA = (P2+P’’ – F’2).OB Þ P’’ = F’2 - F’1 hay 10.m2=(D3.V2- D4.V1).10 Þ m2= (3D3- D4).V1 (2) Þ m1.(3D3 – D4) = m2.(3D4 – D3) Þ ( 3.m1 + m2). D3 = ( 3.m2 + m1). D4 Þ = 1,256 * Câu 14: 1. a) Tác dụng lên bàn đạp lực F sẽ thu được lực F1 trên vành đĩa, ta có : F. AO = F1. R Þ F1 = (1) Lực F1 được xích truyền tới vành líp làm cho líp quay kéo theo bánh xe. Ta thu được một lực F2 trên vành bánh xe tiếp xúc với mặt đường. Ta có: F1. r = F2. F1 F1 F2 2 22 A Þ F2 = Lực cản của đường bằng lực F2 là 85,3N b) Lực căng của xích kéo chính là lực F1. theo (1) ta có F1 = 2. a) Mỗi vòng quay của bàn đạp ứng với một vòng quay của đĩa và n vòng quay của líp, cũng là n vòng quay của bánh xe. Ta có: 2pR = 2prn do đó n= Mỗi vòng quay của bàn đạp xe đi được một quãng đường s bằng n lần chu vi bánh xe. s = pDn = 4pD Muốn đi hết quãng đường 20km, số vòng quay phải đạp là: N = b) Công thực hiện trên quãng đường đó là: A = c) Công suất trung bình của người đi xe trên quãng đường đó là: P = * Câu 15: Khi được làm lạnh tới 00C, nước toả ra một nhiệt lượng bằng: Q1 = m1.C1(t – 0) = 0,5.4200.20 = 42 000J Để làm “nóng” nước đá tới 00C cần tốn một nhiệt lượng: Q2 = m2.C2(0 – t2) = 0,5.2100.15 = 15 750J Bây giờ muốn làm cho toàn bộ nước đá ở 00C tan thành nước cũng ở 00C cần một nhiệt lượng là: Q3 = l.m2 = 3,4.105.0,5 = 170 000J Nhận xét: + Q1 > Q2 : Nước đá có thể nóng tới 00C bằng cách nhận nhiệt lượng do nước toả ra + Q1 – Q2 < Q3 : Nước đá không thể tan hoàn toàn mà chỉ tan một phần. Vậy sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập nước đá không tan hoàn toàn và nhiệt độ của hỗn hợp là 00C BÀI TẬP VẬT LÍ 8 * Câu 16: Nhiệt độ bình thường của thân thể người ta là 36,60C. Tuy vậy người ta không cảm thấy lạnh khi nhiệt độ không khí là 250C và cảm thấy rất nóng khi nhiệt độ không khí là 360C. Còn ở trong nước thì ngược lại, khi ở nhiệt độ 360C con người cảm thấy bình thường, còn khi ở 250C , người ta cảm thấy lạnh. Giải thích nghịch lí này như thế nào? * Câu 17 Một chậu nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 200C a) Thả vào chậu nhôm một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ở lò ra. Nước nóng đến 21,20C. Tìm nhiệt độ của bếp lò? Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước và đồng lần lượt là: c1= 880J/kg.K , c2= 4200J/kg.K , c3= 380J/kg.K . Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường b) Thực ra trong trường hợp này, nhiệt lượng toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho chậu nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò. c) Nếu tiếp tục bỏ vào chậu nước một thỏi nước đá có khối lượng 100g ở 00C. Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống hoặc lượng nước đá còn sót lại nếu tan không hết? Biết nhiệt nóng chảy của nước đá là l = 3,4.105J/kg * Câu 18 Trong một bình đậy kín có một cục nước đá có khối lượng M = 0,1kg nổi trên nước, trong cục đá có một viên chì có khối lượng m = 5g. Hỏi phải tốn một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để cục nước đá có lõi chì bắt đầu chìm xuống. Cho khối lượng riêng của chì bằng 11,3g/cm3, của nước đá bằng 0,9g/cm3, nhiệt nóng chảy của nước đá là l = 3,4.105J/kg. Nhiệt độ nước trung bình là 00C * Câu 19 Có hai bình cách nhiệt. Bình 1 chứa m1 = 2kg nước ở t1 = 200C, bình 2 chứa m2 = 4kg nước ở t2 = 600C. Người ta rót một lượng nước m từ bình 1 sang bình 2, sau khi cân bằng nhiệt, người ta lại rót một lượng nước m như thế từ bình 2 sang bình 1. Nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là t’1 = 21,950C Tính lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng t’2 của bình 2 Nếu tiếp tục thực hiện lần hai, tìm nhiệt độ cân bằng của mỗi bình HƯỚNG DẪN GIẢI * Câu 16: Con người là một hệ nhiệt tự điều chỉnh có quan hệ chặt chẽ với môi trường xung quanh. Cảm giác nóng và lạnh xuất hiện phụ thuộc vào tốc độ bức xạ của cơ thể. Trong không khí tính dẫn nhiệt kém, cơ thể con người trong quá trình tiến hoá đã thích ứng với nhiệt độ trung bình của không khí khoảng 250C. nếu nhiệt độ không khí hạ xuống thấp hoặc nâng lên cao thì sự cân bằng tương đối của hệ Người – Không khí bị phá vỡ và xuất hiện cảm giác lạnh hay nóng. Đối với nước, khả năng dẫn nhiệt của nước lớn hơn rất nhiều so với không khí nên khi nhiệt độ của nước là 250C người đã cảm thấy lạnh. Khi nhiệt độ của nước là 36 đến 370C sự cân bằng nhiệt giữa cơ thể và môi trường được tạo ra và con người không cảm thấy lạnh cũng như nóng * Câu 17 a) Gọi t0C là nhiệt độ của bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng. Nhiệt lượng chậu nhôm nhận được để tăng từ t1 = 200C đến t2 = 21,20C: Q1 = m1. c1. (t2 – t1) (m1 là khối lượng của chậu nhôm ) Nhiệt lượng nước nhận được để tăng từ t1 = 200C đến t2 = 21,20C: Q2 = m2. c2. (t2 – t1) (m2 là khối lượng của nước ) Nhiệt lượng khối đồng toả ra để hạ từ t0C đến t2 = 21,20C: Q3 = m3. c3. (t0C – t2) (m2 là khối lượng của thỏi đồng ) Do không có sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có : Q3 = Q1 + Q2 Þ m3. c3. (t0C – t2) = (m1. c1 + m2. c2). (t2 – t1) Þt0C = ; t0C = 232,160C b) Thực tế, do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại: Q3 – 10%( Q1 + Q2) = Q1 + Q2Þ Q3 = 110%( Q1 + Q2) = 1,1.( Q1 + Q2) Hay m3. c3. (t’ – t2) = 1,1.(m1. c1 + m2. c2). (t2 – t1) Þ t’ = t’ = 252,320C c) Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 00C Q = l.m 3,4.105.0,1 = 34 000J Nhiệt lượng cả hệ thống gồm chậu nhôm, nước, thỏi đồng toả ra để giảm từ 21,20C xuống 00C là Q’ = (m1.c1 + m1.c1 + m1.c1) (21,2 – 0) = ( 0,5. 880 + 2. 4200 + 0,2. 380). 21,2 = 189019J Do Q > Q’ nên nước đá tan hết và cả hệ thống âng lên đến nhiệt độ t’’ được tính : DQ = Q’ – Q = [m1.c1 + (m2 + m).c2 + m3.c3]. t’’ Nhiệt lượng còn thừa lại dùng cho cả hệ thống tăng nhiệt độ từ 00C đến t’’ t’’ = * Câu 18 Để cục chì bắt đầu chìm không cần phải tan hết đá, chỉ cần khối lượng riêng trung bình của nước đá và cục chì trong nó bằng khối lượng riêng của nước là đủ Gọi M1 là khối lượng còn lại của cục nước đá khi bắt đầu chìm ; Điều kiện để cục chì bắt đầu chìm là : Trong đó V : Thể tích cục đá và chì, Dn : Khối lượng riêng của nước Chú ý rằng : V = Do đó : M1 + m = Dn () Suy ra : M1 = m. Khối lượng nước đá phải tan : DM = M – M1 = 100g – 41g = 59g Nhiệt lượng cần thiết là: Q = l.DM = 3,4.105.59.10-3 = 20 060J Nhiệt lượng này xem như chỉ cung cấp cho cục nước đá làm nó tan ra. * Câu 19 a) Sau khi rót lượng nước m từ bình 1 sang bình 2, nhiệt độ cân bằng của bình 2 là t’2 ta có: m.c(t’2- t1) = m2.c(t2- t’2) Þ m. (t’2- t1) = m2. (t2- t’2) (1) Tương tự cho lần rót tiếp theo, nhiệt độ cân bằng của bình 1 là t’1. Lúc này lượng nước trong bình 1 chỉ còn (m1 – m). Do đó m.( t’2 - t’1) = (m1 – m)( t’1 – t1) Þ m.( t’2 - t’1) = m1.( t’1 – t1) (2) Từ (1) và (2) ta suy ra : m2. (t2- t’2) = m1.( t’1 – t1) Þ t’2 = (3) Thay (3) vào (2) ta rút ra: m = (4) Thay số liệu vào các phương trình (3); (4) ta nhận được kết quả t’2 » 590C; m = 0,1kg = 100g b) Bây giờ bình 1 có nhiệt độ t’1= 21,950C. Bình 2 có nhiệt độ t’2 = 590C nên sau lần rót từ bình 1 sang bình 2 ta có phương trình cân bằng nhiệt: m.(t’’2- t’1) = m2.(t’2 – t’’2)Þ t’’2(m + m2) = m t’1 + m2 t’2 Þ t’’2 = Thay số vào ta được t’’2 = 58,120C Và cho lần rót từ bình 2 sang bình 1: m.( t’’2 - t’’1) = (m1 – m)( t’’1- t’1) Þ t’’1.m1 = m. t’’2 + (m1 - m). t’1 Þ t’’1 = PHÒNG GD & ĐT THANH THỦY ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH NĂNG KHIẾU LỚP 8 NĂM HỌC 2007-2008 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 150 phút, không kể thời gian giao đề. (Đề này có 01 trang) Câu1.(2,5điểm) Trên một đoạn đường thẳng có ba người chuyển động, một người đi xe máy, một người đi xe đạp và một người đi bộ ở giữa hai người đi xe đạp và đi xe máy. Ở thời điểm ban đầu, ba người ở ba vị trí mà khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe đạp bằng một phần hai khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe máy. Ba người đều cùng bắt đầu chuyển động và gặp nhau tại một thời điểm sau một thời gian chuyển động. Người đi xe đạp đi với vận tốc 20km/h, người đi xe máy đi với vận tốc 60km/h và hai người này chuyển động tiến lại gặp nhau; giả thiết chuyển động của ba người là những chuyển động thẳng đều. Hãy xác định hướng chuyển động và vận tốc của người đi bộ? Câu2. (2,5điểm) Một cái nồi bằng nhôm chứa nước ở 200C, cả nước và nồi có khối lượng 3kg. Đổ thêm vào nồi 1 lít nước sôi thì nhiệt độ của nước trong nồi là 450C. Hãy cho biết: phải đổ thêm bao nhiêu lít nước sôi nước sôi nữa để nhiệt độ của nước trong nồi là 600C. Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường ngoài trong quá trình trao đổi nhiệt, khói lượng riêng của nước là 1000kg/m3. Câu3.(2,5điểm) Một quả cầu có trọng lượng riêng d1=8200N/m3, thể tích V1=100cm3, nổi trên mặt một bình nước. Người ta rót dầu vào phủ kín hoàn toàn quả cầu. Trọng lượng riêng của dầu là d2=7000N/m3 và của nước là d3=10000N/m3. a/ Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nước khi đã đổ dầu. b/ Nếu tiếp tục rót thêm dầu vào thì thể tích phần ngập trong nước của quả cầu thay đổi như thế nào? Câu4.(2,5điểm) G1 Hai gương phẳng G1 và G2 được bố trí hợp với nhau một góc như hình vẽ. Hai điểm sáng A . A . B và B được đặt vào giữa hai gương. a/ Trình bày cách vẽ tia sáng suất phát từ A phản xạ lần lượt lên gương G2 đến gương G1 rồi đến B. b/ Nếu ảnh của A qua G1 cách A là 12cm và ảnh của A qua G2 cách A là 16cm. G2 Khoảng cách giữa hai ảnh đó là 20cm. Tính góc . HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ A B C Câu1 :Gọi vị trí ban đầu của người đi xe đạp ban đầu ở A, người đi bộ ở B, người đi xe máy ở C; S là chiều dài quãng đường AC tinh theo đơn vị km(theo đề bài AC=3AB); vận tốc của người đi xe đạp là v1, vận tốc người đi xe máy là v2, vận tốc của người đi bộ là vx. Người đi xe đạp chuyển động từ A về C, người đi xe máy đi từ C về A. Kể từ lúc xuất phát thời gian để hai người đi xe đạp và đi xe máy gặp nhau là: (h) Chỗ ba người gặp nhau cách A: Nhận xét: suy ra : h­íng ®i cña ng­êi ®i bé lµ tõ B ®Õn A VËn tèc cña ng­êi ®i bé: Câu2: Gọi m là khối lượng của nồi, c là nhiệt dung riêng của nhôm, cn là nhiệt dung riêng của nước, t1=240C là nhiệt độ đầu của nước, t2=450C, t3=600C, t=1000C thì khối lượng nước trong bình là: (3-m)kg. Nhiệt lượng do 1 lít nước sôi tỏa ra: Qt=cn(t-t1) Nhiệt lượng do nước trong nồi và nồi hấp thụ là:Qth=[mc+(3-m)cn](t2-t1) Ta có phương trình: (1) Gäi x lµ khèi l­îng n­íc s«i ®æ thªm ta còng cã ph­¬ng tr×nh Lấy (2) trừ cho (1) ta được: (3) (2) Từ (3) ta được: (4) Thay sè vµo (4) ta tÝnh ®­îc:lÝt Câu3 a/: Gọi V1, V2, V3lần lượt là thể tích của quả cầu, thể tích của quả cầu ngập trong dầu và thể tích phần quả cầungập trong nước. Ta có V1=V2+V3 (1) Quả cầu cân bằng trong nước và trong dầu nên ta có: V1.d1=V2.d2+V3.d3 . (2) Từ (1) suy ra V2=V1-V3, thay vào (2) ta được: V1d1=(V1-V3)d2+V3d3=V1d2+V3(d3-d2) V3(d3-d2)=V1.d1-V1.d2 Tay số: với V1=100cm3, d1=8200N/m3, d2=7000N/m3, d3=10000N/m3 b/Từ biểu thức: . Ta thấy thể tích phần quả cầu ngập trong nước(V3) chỉ phụ thuộc vào V1, d1, d2, d3 không phụ thuộc vào độ sâu của quả cầu trong dầu, cũng như lượng dầu đổ thêm vào. Do đó nếu tiếp tục đổ thêm dầu vào thì phần quả cầu ngập trong nước không thay đổi . A . B . B’ . A’ J I Câu4. a/-Vẽ A’ là ảnh của A qua gương G2 bằng cách lấy A’ đối xứng với A qua G2 - Vẽ B’ là ảnh của B qua gương G1 bằng cách lấy B’ đối xứng với B qua G1 - Nối A’ với B’ cắt G2 ở I, cắt G1 ở J - Nối A với I, I với J, J với B ta được đường đi của tia sáng cần vẽ G1 b/ Gọi A1 là ảnh của A qua gương G1 A2 là ảnh của A qua gương G2.m Theo giả thiết: AA1=12cm AA2=16cm, A1A2= 20cm. Ta thấy: 202=122+162 Vậy tam giác AA1A2 là tam giác vuông tại A suy ra PHÒNG GD&ĐT BỈM SƠN KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 8 CẤP THỊ Xà NĂM HỌC 2008-2009 Bài 1/ (4 điểm) Một người đi du lịch bằng xe đạp, xuất phát lúc 5 giờ 30 phút với vận tốc 15km/h. Người đó dự định đi được nửa quãng đường sẽ nghỉ 30 phút và đến 10 giờ sẽ tới nơi. Nhưng sau khi nghỉ 30 phút thì phát hiện xe bị hỏng phải sửa xe mất 20 phút. Hỏi trên đoạn đường còn lại người đó phải đi với vận tốc bao nhiêu để đến đích đúng giờ như dự định? Bài 2/ (4 điểm) Từ dưới đất kéo vật nặng lên cao người ta mắc một hệ thống gồm ròng rọc động và ròng rọc cố định. Vẽ hình mô tả cách mắc để được lợi: a) 2 lần về lực. b) 3 lần về lực. Muốn đạt được điều đó ta phải chú ý đến những điều kiện gì? Bài 3/ (4 điểm) Trong tay ta có một quả cân 500gam, một thước thẳng bằng kim loại có vạch chia và một số sợi dây buộc. Làm thế nào để xác nhận lại khối lượng của một vật nặng 2kg bằng các vật dụng đó? Vẽ hình minh hoạ Bài 4/ (4 điểm) Hai gương phẳng G1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 600. Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G1, G2 rồi quay trở lại S ?. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S ? Bài 5: (4 điểm) Thả 1,6kg nước đá ở -100C vào một nhiệt lượng kế đựng 2kg nước ở 600C. Bình nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng 200g và nhiệt dung riêng là 880J/kg.độ. a) Nước đá có tan hết không? b) Tính nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế? Biết Cnước đá = 2100J/kg.độ , Cnước = 4190J/kg.độ , lnước đá = 3,4.105J/kg, --------------------- Hết -------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM Bài 1 (4đ) Thời gian đi từ nhà đến đích là 10 giờ – 5 giờ 30’ = 4,5 giờ Vì dự định nghỉ 30’ nên thời gian đạp xe trên đường chỉ còn 4 giờ Thời gian đi nửa đầu đoạn đường là: 4: 2 = 2 giờ Vậy nửa quãng đường đầu có độ dài: S = v.t = 15 x 2 = 30km Trên nửa đoạn đường sau, do phải sửa xe 20’ nên thời gian đi trên đường thực tế chỉ còn: 2 giờ – 1/3 giờ = 5/3 giờ Vận tốc trên nửa đoạn đường sau sẽ là: V = S/t = 30: 5/3 = 18 km/h Trả lời: Người đó phải tăng vận tốc lên 18 km/h để đến đích như dự kiến Bài 2 (4 đ) - Khối lượng của các ròng rọc, dây nối không đáng kể so với trọng vật. - Ma sát ở các ổ trục nhỏ có thể bỏ qua. - Các đoạn dây đủ dài so với kích thước của ròng rọc để có thể coi như chúng song song với nhau Bài 3 (4 đ) Chọn điểm chính giữa của thanh kim loại làm điểm tựa Vận dụng nguyên lý đòn bảy Buộc vật nặng tại một điểm gần sát điểm mút của thanh kim loại Điều chỉnh vị trí treo quả cân sao cho thanh thăng bằng nằm ngang Theo nguyên lý đòn bảy: P1/P2 = l2/l1 Xác định tỷ lệ l1/l2 bằng cách đo các độ dài OA và OB Nếu tỷ lệ này là 1/4 thì khối lượng vật nặng là 2kg Câu 4 (4 đ) a/ Lấy S1 đối xứng với S qua G1 ; lấy S2 đối xứng với S qua G2 , nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J Nối S, I, J, S ta được tia sáng cần vẽ. b/ Ta phải tính góc ISR. Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác ISJO có 2 góc vuông I và J ; có góc O = 600 Do đó góc còn lại K = 1200 Suy ra: Trong tam giác JKI : I1 + J1 = 600 Các cặp góc tới và góc phản xạ I1 = I2 ; J1 = J2 Từ đó: I1 + I2 + J1 +J2 = 1200 Xét tam giác SJI có tổng 2 góc I và J = 1200 Từ đó: góc S = 600 Do vậy : góc ISR = 1200 Câu 5 (4 đ) Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1,6kg nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C lên 00C: Q1 = C1m1Dt1 = C1m1 (0 – (-10)) = 2100 x 1,6 x 10 = 33600 (J) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn hoàn ở 00C Q2 = lm1 = 3,4.105 x 1,6 = 5,44.105 = 544000 (J) Nhiệt lượng do 2kg nước toả ra để hạ nhiệt độ từ 500C đến 00C Q3 = c2m2(60 – 0) = 4190 x 2 x 60 = 502800 (J) Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế bằng nhôm toả ra để hạ nhiệt độ từ 800C xuống tới 00C Q4 = c3m3(60 – 0) = 880 x 0,2 x 60 = 10560 (J) Q3 + Q4 = 502800 + 10560 = 513360 (J) Q1+ Q2 = 33600 + 544000 = 577600 (J) Hãy so sánh Q1 + Q2 và Q3 + Q4 ta thấy: Q1 + Q2 > Q3 + Q4 Vì Q thu > Q toả chứng tỏ nước đá chưa tan hết b) Nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp nước và nước đá cũng chính là nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế và bằng 00C PHÒNG GD&ĐT HUYỆN YÊN MÔ ĐỀ THI HSG LỚP 8 – MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài: 120 phút Bài 1(3,5 đ): Một khối gỗ nếu thả trong nước thì nổi thể tích, nếu thả trong dầu thì nổi thể tích. Hãy xác định khối lượng riêng của dầu, biết khối lượng riêng của nước là 1g/cm3. Bài 2(3,5 đ): Một vật nặng bằng gỗ, kích thước nhỏ, hình trụ, hai đầu hình nón được thả không có vận tốc ban đầu từ độ cao 15 cm xuống nước. Vật tiếp tục rơi trong nước, tới độ sâu 65 cm thì dừng lại, rồi từ từ nổi lên. Xác định gần đúng khối lượng riêng của vật. Coi rằng chỉ có lực ác si mét là lực cản đáng kể mà thôi. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3. Bài 3(3 đ): Một cốc hình trụ có đáy dày 1cm và thành mỏng. Nếu thả cốc vào một bình nước lớn thì cốc nổi thẳng đứng và chìm 3cm trong nước.Nếu đổ vào cốc một chất lỏng chưa xác định có độ cao 3cm thì cốc chìm trong nước 5 cm. Hỏi phải đổ thêm vào cốc lượng chất lỏng nói trên có độ cao bao nhiêu để mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc bằng nhau. L(m) T(s) 400 200 0 10 30 60 80 Bài 4(4 đ): Một động tử xuất phát từ A trên đường thẳng hướng về B với vận tốc ban đầu V0 = 1 m/s, biết rằng cứ sau 4 giây chuyển động, vận tốc lại tăng gấp 3 lần và cứ chuyển động được 4 giây thì động tử ngừng chuyển động trong 2 giây. trong khi chuyển động thì động tử chỉ chuyển động thẳng đều. Sau bao lâu động tử đến B biết AB dài 6km? Bài 5(4 đ): Trên đoạn đường thẳng dài, các ô tô đều chuyển động với vận tốc không đổi v1(m/s) trên cầu chúng phải chạy với vận tốc không đổi v2 (m/s). Đồ thị bên biểu diễn sự phụ thuộc khoảng Cách L giữa hai ô tô chạy kế tiếp nhau trong. Thời gian t. tìm các vận tốc V1; V2 và chiều Dài của cầu. Bài 6(2 đ): Trong tay chỉ có 1 chiếc cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn đựng nước, thước thẳng có vạch chia tới milimet. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một chất lỏng nào đó và khối lượng riêng của cốc thủy tinh. Cho rằng bạn đã biết khối lượng riêng của nước. -----------------HẾT--------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG LỚP 8 NĂM HỌC 2007 – 2008 Môn: Vật lý. Bài 1: (3,5 đ)Gọi thể tích khối gỗ là V; Trọng lượng riêng của nước là D và trọng lượng riêng của dầu là D’; Trọng lượng khối gỗ là P Khi thả gỗ vào nước: lực Ác si met tác dụng lên vât là: Vì vật nổi nên: FA = P Þ (1) Khi thả khúc gỗ vào dầu. Lực Ác si mét tác dụng lên vật là: Vì vật nổi nên: F’A = P Þ (2) Từ (1)và (2)ta có:Ta tìm được: Thay D = 1g/cm3 ta được: D’ = g/cm3 Bài 2(3,5 đ):Vì chỉ cần tính gần đúng khối lượng riêng của vật và vì vật có kích thước nhỏ nên ta có thể coi gần đúng rằng khi vật rơi tới mặt nước là chìm hoàn toàn ngay. Gọi thể tích của vật là V và khối lượng riêng của vật là D, Khối lượng riêng của nước là D’. h = 15 cm; h’ = 65 cm. Khi vật rơi trong không khí. Lực tác dụng vào vật là trọng lực : P = 10DV Công của trọng lực là: A1 = 10DVh Khi vật rơi trong nước. lực ác si mét tác dụng lên vật là: FA = 10D’V Vì sau đó vật nổi lên, nên FA > P Hợp lực tác dụng lên vật khi vật rơi trong nước là: F = FA – P = 10D’V – 10DV Công của lực này là: A2 = (10D’V – 10DV)h’ Theo định luật bảo toàn công: A1 = A2 Þ 10DVh = (10D’V – 10DV)h’ Þ D = Thay số, tính được D = 812,5 Kg/m3 Bài 3(3 đ): Gọi diện tích đáy cốc là S. khối lượng riêng của cốc là D0, Khối lượng riêng của nước là D1, khối lượng riêng của chất lỏng đổ vào cốc là D2, thể tích cốc là V. Trọng lượng của cốc là P1 = 10D0V Khi thả cốc xuống nước, lực đẩy ác si mét tác dụng lên cốc là: FA1 = 10D1Sh1 Với h1 là phần cốc chìm trong nước. Þ 10D1Sh1 = 10D0V Þ D0V = D1Sh1 (1) Khi đổ vào cốc chất lỏng có độ cao h2 thì phần cốc chìm trong nước là h3 Trọng lượng của cốc chất lỏng là: P2 = 10D0V + 10D2Sh2 Lực đẩy ác si mét khi đó là: FA2 = 10D1Sh3 Cốc đứng cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh2 = 10D1Sh3 Kết hợp với (1) ta được: D1h1 + D2h2 = D1h3 Þ (2) Gọi h4 là chiều cao lượng chất lỏng cần đổ vào trong cốc sao cho mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc là ngang nhau. Trọng lượng của cốc chất lỏng khi đó là: P3 = 10D0V + 10D2Sh4 Lực ác si mét tác dụng lên cốc chất lỏng là: FA3 = 10D1S( h4 + h’) (với h’ là bề dày đáy cốc) Cốc cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh4 = 10D1S( h4 + h’) Þ D1h1 + D2h4 = D1(h4 + h’) Þ h1 + =h4 + h’ Þ h4 = Thay h1 = 3cm; h2 = 3cm; h3 = 5cm và h’ = 1cm vào Tính được h4 = 6 cm Vậy lượng chất lỏng cần đổ thêm vào là 6 – 3 = 3 ( cm) Bài 4(4 đ) :cứ 4 giây chuyển động ta gọi là một nhóm chuyển động Dễ thấy vận tốc của động tử trong các n nhóm chuyển động đầu tiên là: 30 m/s