Nếu kéo vật lên thì phải dùng lực kéo F 1 = 250 N có chiều đi lên còn nếu kéo vật xuống thì phải dùng lực kéo F 2 = 50 N có chiều đi xuống, các lực đều có phương song song với mặt phẳng
Trang 1UBND HUYỆN VŨ THƯ
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ KHẢO SÁT CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
NĂM HỌC 2015 - 2016
Môn: Vật lý lớp 8
Thời gian: 120 phút
(Không kể thời gian giao đề)
Bài 1: (5,0 điểm) Từ hai thành phố A và B cách nhau 120 km có hai ô tô xuất phát cùng một lúc Ô tô đi từ
A đến B với vận tốc v A = 55 km/h, ô tô đi từ B đến A với vận tốc v B = 65 km/h
a Hỏi sau bao lâu kể từ khi xuất phát, hai ô tô: - Gặp nhau.
- Cách nhau 30 km.
b Giả sử ô tô xuất phát từ A đi nửa đoạn đường đầu AB với vận tốc v 1 , nửa đường còn lại đi với vận tốc
v 2 và ô tô xuất phát từ B nửa thời gian đầu đi với vận tốc v 1 , nửa thời gian còn lại đi với vận tốc v 2 thì ô tô nào đến đích trước Biết hai ô tô xuất phát cùng lúc.
Bài 2: (4,5 điểm) Trên mặt phẳng nghiêng chiều dài L = 10 m, độ cao h có một vật trọng lượng P = 500 N,
người ta kéo để vật chuyển động đều trên mặt phẳng nghiêng (Hình1)
Nếu kéo vật lên thì phải dùng lực kéo F 1 = 250 N có chiều đi lên
còn nếu kéo vật xuống thì phải dùng lực kéo F 2 = 50 N có chiều đi
xuống, các lực đều có phương song song với mặt phẳng nghiêng.
Biết lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng có độ lớn không đổi
khi kéo vật lên cũng như kéo vật xuống.
a Tính độ lớn lực ma sát F ms giữa vật và mặt phẳng nghiêng.
b Tính độ cao h của mặt phẳng nghiêng
c Biết vật được kéo lên với vận tốc là v = 1 m/s, tính công suất của động cơ dùng để kéo vật lên
Bài 3: (5,0 điểm) Ba bình hình trụ A, B và C đựng nước, tiết diện trong của các bình đều bằng nhau, chúng được nối thông với nhau qua các khoá K 1 và K 2 ở đáy bình Ban đầu K 1 và K 2 đều mở để cả ba bình thông nhau, mặt thoáng của nước cách đáy bình 30 cm (Hình 2).
1 Đóng khoá K 2 và mở khoá K 1 để chỉ có bình A và B thông nhau Đổ dầu vào bình A sao cho lượng dầu nằm trên nước có độ cao 20 cm.
a Mặt thoáng của dầu ở bình A cao hơn mặt thoáng của nước
ở bình B bao nhiêu cm?
b Mực nước ở bình B dâng lên một đoạn bao nhiêu so với ban
đầu?
2 Mở tiếp khoá K 2 để cả ba bình thông nhau:
- Độ chênh lệch giữa mặt thoáng của dầu ở bình A với mặt
thoáng của nước ở bình B có thay đổi so với khi chưa mở K 2
không?
- Mặt thoáng của nước ở bình C cách đáy bình một đoạn bao
nhiêu?
3 Để nguyên K 1 và K 2 mở như câu 2 Đổ vào bình B một lượng
dầu bằng một nửa lượng dầu đã đổ vào bình A Tìm độ chênh lệch
giữa mặt thoáng của chất lỏng ở ba bình.
(Biết dầu và nước không hoà tan, khối lượng riêng D dầu = 800 kg/m 3 và D nước = 1000 kg/m 3 )
Bài 4: (4,5 điểm) Xả hai vòi nước vào một bồn cách nhiệt đang chứa 100 lít nước ở nhiệt độ t = 200 C, vòi 1 nước có nhiệt độ t 1 = 70 0 C và được xả với lưu lượng 20 lít/phút, vòi 2 nước có nhiệt độ t 2 = 10 0 C và được xả với lưu lượng 10 lít/phút (coi nước không trao đổi nhiệt với môi trường và sự cân bằng nhiệt được thiết lập ngay khi nước ở các vòi xả vào bồn) ở các vòi xả vào bồn)c các vòi x v o b n)ả vào bồn) ào bồn) ồn)
a Sau 5 phút đồng thời xả nước ở hai vòi thì:
- Lượng nước được xả từ vòi 1, vòi 2 vào bồn là bao nhiêu lít?
- Nước trong bồn đạt nhiệt độ t / bao nhiêu?
b Để trong bồn có nước ở nhiệt độ t / = 40 0 C cần xả nước đồng
thời ở hai vòi bao nhiêu phút?
c Muốn có 300 lít nước ở nhiệt độ t / = 36 0 C thì thời gian xả
nước vào bồn ở vòi 1 là bao nhiêu phút và vòi 2 là bao nhiêu phút.
Bài 5: (1,0 điểm) Một vật hình lập phương cạnh a = 9 cm, đồng chất được thả trên mặt nước Khi vật nằm cân bằng, 2/3 thể tích của vật chìm trong nước (Hình 3) Tính công nhỏ nhất cần thực hiện để nhấn vật chìm hoàn toàn trong nước Cho khối lượng riêng của nước là D = 1000 kg/m 3
-
Hết -K
2
30cm
Hình 2
h
L
P Hình 1
a = 9 cm
Hình 3
Trang 2ĐÁP ÁN - BIỂU ĐIỂM MÔN VẬT LÝ LỚP 8
ĐỀ KHẢO SÁT HSG HUYỆN VŨ THƯ
NĂM HỌC 2015 - 2016
Bài 1: 5,0 điểm
a
3,5 đ
- Quãng đường các ô tô đi được trong khoảng thời gian t là:
Ô tô đi từ A: SA = vA.t = 55.t
Ô tô đi từ B: SB = vB.t = 65.t
- Hai ô tô gặp nhau khi: SA + SB = SAB hay 55.t + 65.t = 120
t = 1 (h)
- Hai ô tô cách nhau 30 km (trước khi gặp nhau)
SA + SB = SAB – 30
55.t + 65.t = 120 – 30
t = ¾ (h) hay t = 45 phút
- Hai ô tô cách nhau 30 km (sau khi gặp nhau)
SA + SB = SAB + 30
55.t + 65.t = 120 + 30
t = 5/4 (h) hay t = 1giờ 15 phút
0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.5đ 0.25đ
b
1,5 đ
- Vận tốc trung bình của ô tô đi từ A đến B là:
2
1 a a a a
t t
S t
S v
2 1
2 1
2 1 2
1
2
1 1 2 2 2
v v
v v v
v v S S
v
S v
S
S v
a a
- Vận tốc trung bình của ô tô đi từ B đến A là:
2
2 2
2
2 1
2 1 2
1
2 1
v v v
t
v v t t
t v
t v v
t
S S t
S v
b
b
b
b
b b
b
b
b b b b
- Xét hiệu v b v a
2 2 1
2 1
2 1
2 2 2 1
2 1
2 1
2 1 2 1
2
) (
2
4 2
2 2
v v
v v
v v
v v v v v v
v v
v v v v
Ta thấy: 0
) (
2
) (
2 1
2 2 1
v v
v v
vậy khi v1 v2 thì vb > va
Cùng quãng đường AB, xe đi từ B có vận tốc trung bình lớn hơn nên thời
gian xe đi ít hơn do đó xe đi từ B sẽ đến đích trước xe đi từ A
0.5đ
0.5đ
0.5đ
Bài 2: 4.5 điểm.
Trang 32.0đ
Do trọng lực P vật có xu hướng bị kéo xuống chân mặt phẳng nghiêng,
gọi thành phần kéo vật xuống chân mặt phẳng nghiêng là F, áp lực vào
mặt phẳng nghiêng là N
- Vật chuyển động đều lên trên ta có: F1 = F + Fms (1)
- Vật chuyển động đều xuống dưới ta có: F + F2 = Fms (2)
(Lực ma sát tác dụng vào vật luôn ngược chiều chuyển động của vật.
Hình 1 biểu diễn các lực tác dụng vào vật khi vật được kéo lên trên)
- Từ (1) có F = F1 – Fms thay vào (2) được: F1 – Fms + F2 = Fms
Hay F1 + F2 = 2.Fms
Fms = ½ (F1 + F2)
Fms = ½(250 +50) = 150 (N)
0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ
b
1,5đ
- Nếu không có lực ma sát thì khi kéo vật chuyển động đều lên trên ta chỉ
cần tác dụng một lực F/ = F vào vật
Với F = F1 – Fms = 250 – 150 = 100 (N)
- Theo định luật về công ta có: F/.L = P.h h = F/.L/P
h = 100.10/500 = 2 (m)
0.25đ 0.5đ 0.25đ
c
1,0đ
- Công suất của động cơ: P = A/t
P = F1.L/t
P = F1.v.t/t
P = F1.v = 1.250 = 250 (W)
0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ
Bài 3: 5,0 điểm
1/
2.0 đ
Chỉ có A và B thông nhau
* Xét 2 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang M và N trong đó M nằm
giữa mặt phân cách dầu và nước trong bình A
Tại M, áp suất do cột dầu có độ cao hd trong bình A gây ra là:
h
L
P Hình 1
F
ms
F
1
N
K
2
30cm
Hình 2
20cm
M. h N.
h
d =
h
n =
Trang 4pM = dd.hd
Tại N, áp suất do cột nước có độ cao h trong bình B gây ra là:
pN = dn.h
Áp suất tại 2 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang là M và N:
pM = pN hay dd.hd = dn.h
h = dd.hd /dn = 10.800.20/10.1000 = 16 (cm)
Mặt thoáng của dầu ở bình A cao hơn mặt thoáng của nước ở bình B:
h = hd – h = 20 – 16 = 4 (cm)
* Vì tiết diện trong của các bình đều bằng nhau nên nước ở bình A đi
xuống một đoạn a bao nhiêu thì nước ở bình B dâng lên một đoạn b là bấy
nhiêu Ta có: a = b
Mà a + b = h
b + b = h
b = h/2 = 16/2 = 8 (cm)
0.25đ 0.25đ
0.25đ 0.25đ
0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 2/
2,0 đ
Mở tiếp khoá K2 để cả ba bình A, B và C thông nhau Bình B và C
hoàn toàn chứa nước nên độ cao của nước trong bình B và C như nhau
* Xét 2 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang M và N trong đó M nằm
giữa mặt phân cách dầu và nước ở bình A
Tại M, áp suất do cột dầu có độ cao hd trong bình A gây ra là:
pM = dd.hd
Tại N, áp suất do cột nước có độ cao h trong bình B gây ra là:
pN = dn.h
Áp suất tại 2 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang M và N bằng nhau:
pM = pN hay dd.hd = dn.h
h = dd.hd /dn = 10.800.20/10.1000 = 16 (cm)
Mặt thoáng của dầu ở bình A cao hơn mặt thoáng của nước ở bình B:
h = hd – h = 20 – 16 = 4 (cm)
Vậy độ chênh lệch giữa mặt thoáng của dầu ở bình A với mặt thoáng của
nước ở bình B không thay đổi so với khi chưa mở K2
Chó ý : HS có thể không tính toán mà lập luận đúng vẫn cho điểm tối đa.
* Vì tiết diện trong của các bình đều bằng nhau nên nước ở bình A đi
xuống một đoạn a bao nhiêu thì nước ở bình B và C cùng dâng lên một
đoạn b
Ta có: b = a/2 hay a = 2b
Mà a + b = h
2b + b = h b = h/3 = 16/3(cm)
Vậy Mặt thoáng của nước ở bình C cách đáy bình một đoạn:
0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ
0.25đ 0.25đ 0.25đ
K
Hình 2
M. h N.
h
d = 20cm
h
n =
Trang 5h/ = hn + b
h/ = 30 + 16/3 = 106/3 35,33 (cm)
0.25đ
3/
1.0đ
Khi K1 và K2 đều mở, cả ba bình thông nhau, Đổ vào bình B một
lượng dầu bằng một nửa lượng dầu đã đổ vào bình A
Chiều cao của dầu ở bình B là: h/
d = ½ hd = 10 cm Xét 3 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang M, N và I trong đó:
+ M nằm ở bình A giữa mặt phân cách dầu và nước
+ N nằm ở bình B phía trên là lớp dầu có chiều cao h/
d và lớp nước có chiều cao h/
+ I nằm ở bình C phía trên là lớp nước có chiều cao h
Tại M, áp suất do cột dầu có độ cao hd trong bình A gây ra là:
pM = dd.hd
Tại N, áp suất do cột nước có độ cao h/ và do cột dầu có độ cao h/
d
trong bình B gây ra là:
pN = dn.h/ + dd.h/
d
Tại I, áp suất do cột nước có độ cao h trong bình C gây ra là:
pI = dn.h
Áp suất tại 3 điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang là M, N và I là
bằng nhau: pM = pN = pI
dd.hd = dn.h/ + dd.h/
d = dn.h Thay số: 10.800.20 = 10.1000.h/ + 10.800.10 = 10.1000.h
h/ = 8 (cm) và h = 16 (cm)
Vậy mặt thoáng mực chất lỏng giữa các bình chênh nhau:
+ Giữa bình A và B:
hAB = hd – h/
d – h/ = 20 – 10 – 8 = 2 (cm) + Giữa bình B và C:
hBC = h/
d + h/ - h = 10 + 8 – 16 = 2 (cm) + Giữa bình A và C vẫn là 4 cm
0.25đ
0.25đ 0.25đ
0.25đ
Bài 4: 5,0 điểm
a
2.0đ
- Lượng nước xả từ vòi 1:
V1 = T.Q1 = 5 phút.20 lít/phút = 100 lít m1 = 100 kg
- Lượng nước xả từ vòi 2:
V2 = T.Q2 = 5 phút.10 lít/phút = 50 lít m2 = 50 kg
- Tổng khối lượng nước ở hai vòi xả vào bồn là m12 = m1 + m2 = 150 kg
0.25đ 0.25đ
K
Hình 2
h
d = 20cm
h
n =
h/
d
.
I
Trang 6- Ta có thể coi nước ở hai vòi trao đổi nhiệt với nhau trước, gọi nhiệt độ
của 150 kg nước xả vào bồn là t12
+ 100 kg nước ở 700C toả nhiệt: Q1 = m1.C.(t1 – t12)
+ 50 kg nước ở 100C thu nhiệt: Q2 = m2.C.(t12 – t2)
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2
m1.C.(t1 – t12) = m2.C.(t12 – t2)
100(70 – t12) = 50(t12 – 10)
t12 = 500C
- Khối lượng nước m12 = 150 kg có nhiệt độ t12 = 500C vào bồn trao đổi
nhiệt với nước trong bồn có khối lượng m = 100 kg ở nhiệt độ t = 200C
+ 150 kg nước ở 500C toả nhiệt: Q12 = m12.C(t12 –t/)
+ 100 kg nước ở 200C thu nhiệt: Q = m.C(t/ – t)
- Phương trình cân bằng nhiệt: Q12 = Q
m12.C(t12 –t/) = m.C(t/ – t)
150(50 – t/) = 100(t/ - 20)
t/ = 380C
Chó ý: NÕu häc sinh viÕt 1 phư¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt theo c¸ch tæng
qu¸t cho cả m1 , m2 và m vÉn cho ®iÓm tèi ®a
0.25đ 0.25đ
0.25đ
0.25đ 0.25đ
0.25đ
b
1,5đ
Để nước có nhiệt độ t/ = 400C thì
+ Nước ở 200C thu nhiệt: Q = m.C(t/ - t)
+ Nước ở 100C thu nhiệt: Q2 = m2.C(t/ – t2)
+ Nước ở 700C toả nhiệt: Q1 = m1.C(t1 – t/)
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Q + Q2 = Q1
+ Mà m1 = 20.T và m2 = 10.T
+ Thay số: 100.C(40 – 20) + 10.T.C(40 – 10) = 20.T.C(70 – 40)
T = 20/3 phút = 6 phút 40 giây
0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ
c
1.5đ
Để có V = 300 lít hay M = 300 kg nước ở nhiệt độ t/ = 360C thì
+ Lượng nước phải xả ở cả hai vòi vào bồn là:
m12 = M – m = 300 – 100 = 200 (kg)
+ Mà m12 = m1 + m2 m1 = 200 – m2
+ m1 kg nước ở 700C toả nhiệt:
Q1 = m1.C(t1 – t/) = (200 – m2)C(t1 – t/)
+ m2 kg nước ở 100C thu nhiệt:
Q2 = m2.C(t/ - t2)
+ 100 kg nước ở 200C thu nhiệt:
Q = m.C(t/ - t)
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 + Q
(200 – m2)C(t1 – t/) = m2.C(t/ - t2) + m.C(t/ - t)
Thay số: (200 - m2)(70-36) = m2(36 – 10) + 100(36 – 20)
m2 = 260/3 (kg) hay V2 = 260/3 lít
+ Thời gian xả nước ở vòi 1 là:
T1 = V1/Q1 =
3
17 20
3
340
phút = 5 phút 40 giây
m1 = 340/3 (kg) hay V1 = 340/3 lít
+ Thời gian xả nước ở vòi 2 là:
T2 = V2/Q2 =
3
26 10
3
260
phút = 8 phút 40 giây
0.5đ
0.5đ
0.25đ
0.25đ
Trang 7Bài 5: 1,0 điểm
- Khi vật nằm cân bằng trên nước, lực đẩy Ác si mét tác dụng vào vật
là: F A d V
3
2
- Khi vật chìm hoàn toàn trong nước, lực đẩy Ác si mét tác dụng vào
vật F A/ d.V
- Công nhỏ nhất cần thực hiện để nhấn vật chìm hoàn toàn trong nước
là công cần thực hiện để nhấn vật theo phương thẳng đứng sao cho mặt
trên của vật vừa vặn trùng mặt thoáng của nước, Quãng đường vật dịch
chuyển là: l a
3
1
- Lực tác dụng vào vật để nhấn chìm nó trong nước có độ lớn tăng dần
từ 0 đến F, trong đó: F F A F A d V d V d.V
3
1 3
2 /
10 ( 9 10 ) 243 10 ( )
3
N
Vì F có độ lớn tăng dần đều theo thể tích của vật bị nhấn chìm trong nước
nên công của lực được tính:
243 10 3 10 364 , 5 10 0 , 03645 ( )
2
1 2
J l
F
0.25đ
0.25đ
0.5đ Học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
a = 9 cm
Hình 3