Lý 8 năm học 2019-2020

(1)

PHÒNG GD&ĐT THÁI THỤY

ĐỀ KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2019-2020 MÔN VẬT LÝ 8

(Thời gian làm bài 120 phút, không kể thời gian giao đề)

Bài 1 (3,5 điểm). Một ống nghiệm thủy tinh có khối lượng M = 80g và có dung tích V = 60ml. Ống nghiệm được thả nổi vào trong bình nước hình trụ có bán kính trong bằng R = 5cm. Đổ cát dần dần vào trong ống nghiệm cho tới khi mực nước trong bình ngang miệng ống nghiệm (hình 1). Ở thời điểm này, lượng cát trong ống nghiệm đo được là m = 12g. Cho khối lượng riêng của nước là D = 1g/cm³.

a. Xác định khối lượng riêng của thủy tinh làm ống nghiệm.

b. Xác định mực nước dâng lên trong bình khi thả ống nghiệm.

(Coi tiết diện của ống nghiệm là nhỏ so với bình)

Bài 2 (4,5 điểm). Người ta sử dụng ô tô để kéo vật nặng hình trụ từ dưới nước (hình 2.1). Trong quá trình kéo, vận tốc của ô tô không đổi v = 2m/s hướng về bên phải. Khi t = 0 thì xe bắt đầu nâng vật. Đồ thị biểu diễn công suất P của xe theo thời gian kéo được biểu diễn theo hình 2.2 (Bỏ qua lực cản của nước và lực ma sát của ròng rọc).

a. Tính khối lượng của vật nặng hình trụ.

b. Tính khối lượng riêng của vật nặng.

c. Tính áp lực của nước tác dụng lên mặt trên của vật nặng trước khi kéo vật lên.

Bài 3 (4 điểm).

Ống hình trụ A có tiết diện S₁= 6 cm², chứa nước có chiều cao h₁= 20 cm và ống hình trụ B có tiết diện S₂= 14 cm², chứa nước có chiều cao h₂= 40 cm, hai ống để trên mặt bàn và được nối với nhau bằng một ống ngang nhỏ có khóa gần sát đáy, mở khóa K để hai ống thông nhau.

a. Tìm chiều cao mực nước mỗi ống.

b. Đổ vào ống A lượng dầu m₁= 48g. Tính độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh. Cho biết trọng lượng riêng của nước và dầu lần lượt là: d_n= 10000N/m³, d_d= 8000N/m³.

c. Đặt vào ống B một pít tông có khối lượng m2 = 56g; bỏ qua ma sát giữa pít tông và thành ống.

Tính độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh.

Bài 4 (4 điểm). Trên một quãng đường thẳng, Hải và Long chạy thi. Trong khoảng thời gian t, Hải chạy được s₁ = 125m còn Long chạy được s₂ = 100m. Vì Hải chạy nhanh hơn Long nên Hải chấp nhận để Long chạy trước một đoạn s = 300m rồi mình mới chạy.

a. Điểm mà Hải đưổi kịp Long cách điểm xuất phát bao nhiêu m ?

b. Trên cùng đoạn đường s₀ = 1000m, Hải chạy nhanh hơn Long một khoảng thời gian là

t = 50s

 . Xác định vận tốc chạy của mỗi người.

Bài 5 (4 điểm). Đưa một vật khối lượng m = 200kg lên độ cao h = 10m người ta dùng một trong hai cách sau:

a. Cách 1: Dùng hệ thống gồm một ròng rọc cố định, một ròng rọc động có hiệu suất là 83,33%.

Hãy tính lực kéo dây để nâng vật lên.

b. Cách 2: Dùng mặt phẳng nghiêng dài L =12m, lực kéo vật lúc này là F₂=1900N và vận tốc kéo là 2 m/s. Tính độ lớn lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng, hiệu suất của mặt phẳng nghiêng, công suất kéo vật.

__________Hết___________

Họ và tên thí sinh...SBD...

P(W)

800 700

0 50 60 t(s)

A B

C D

(hình 2.1)

(hình 2.2)

Nước

Cát

(hình 1)

(2)

HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN VẬT LÝ 8

Bài Nội dung Điểm

Bài 1 (3,5đ)

a. Gọi thể tích của cả ống nghiệm là V0. Vì ống nghiệm thả nổi trong nước nên khi ở trạng thái cân bằng, trọng lượng của cả ống nghiệm bằng lực đẩy Acsimet tác dụng lên ống nghiệm: 10.(M+m) = 10D.V₀

^{V =}⁰ ^{M+ m} ⁼ ^{80 12} ^{92 cm}

 

³

D 1

 

- Thể tích của phần thủy tinh làm ống nghiệm là:

Vt = V0 - V = 92 - 60 = 32 (cm³)

- Khối lượng riêng của thủy tinh là: t



³



t

M 80

D = = 2, 5 / cm

V 32  g

0.25 0.25 0.5 0.5 b. Khi thả ống nghiệm vào bình nước ở trạng thái cân bằng, trọng lượng của

nước dâng lên bằng trọng lượng của ống nghiệm.

- Diện tích tiết diện trong của bình trụ là: S = πR² = 3,14x5² = 78,5 (cm²) - Coi tiết diện của ống nghiệm là nhỏ so với bình, lúc đầu thả ống nghiệm không chứa cát thì mực nước dâng lên là:

10M = 10D.h1.S ^{h =}₁ ^M ⁼ ⁸⁰ ^{1, 02 cm}

 

D.S 1 78,5x  - Mực nước trong binh dâng lên khi đã đổ cát:

10(M+m) = 10D.h₂.S ^{h =}₂ ^{M+ m} ⁼ ⁹² ^{1,17 cm}

 

D.S 1 78,5x 

0.5 0.5

0.5

0.5 Bài 2

(4,5đ)

a. Gọi công suất của động cơ ô tô là P, lực kéo vật nặng là F thì:

P = F.v  F =

-Trên đoạn AB của đồ thị, lực kéo là: F1 = = = 3500 (N) -Trên đoạn CD của đồ thị, lực kéo là: F3 = = 4000 (N) -Từ đồ thị ta thấy quá trình kéo vật nặng gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1 ứng với AB, vật được kéo từ đáy sâu lên đến mặt nước. Gọi khối lượng của vật nặng là m, lực đẩy Ácsimét tác dụng lên vật là FA; trong quá trình này ta có: 10m = F₁+ F_A (1)

Giai đoạn 2 ứng với BC, vật nặng rời dần khỏi mặt nước. Trong quá trình này lực đẩy Ácsimét giảm dần từ F_A đến 0; lực kéo ô tô ngày càng tăng.

Giai đoạn 3 ứng với CD, vật hoàn toàn rời khỏi mặt nước tiếp tục đi lên.

Trong giai đoạn này thì: 10m = F3 = 4000N (2)  m = = 400 (kg) Vậy khối lượng vật nặng hình trụ là 400kg.

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 b. Thay (2) vào (1) ta được: 4000 = 3500 + F_A  F_A = 500 (N) 0.5

(3)

Bài Nội dung Điểm Gọi thể tích vật nặng là V và khối lượng riêng của nước là D thì:

FA = 10.D.V  V =

Thay số ta được: V = = 0,05 (m³)

Khối lượng riêng của vật là: DV = = = 8000 (kg/m³)

0.5 0.5 c. Thời gian kéo vật từ lúc rời khỏi mặt nước đến khi rời hoàn toàn khỏi mặt

nước là: t₁ = 60 - 50 = 10 (s)

Vậy độ cao khối trụ là: h = v. t1 = 0,2x10 = 2 (m)

Diện tích tiết diện của khối trụ là: S = = = 0,025 (m²)

Từ đoạn AB của đồ thị ta thấy thời gian từ lúc kéo vật lên đến khi vật chạm mặt nước là : t₂ = 50 (s)

Vật mặt trên của vật nặng cách mặt nước là: H = v. t₂ = 0,2x50 = 10 (m) Áp suất của nước tại độ sâu H là: p = 10.D.H

Do vậy áp lực tác dụng lên mặt trên khối trụ trước khi kéo vật là:

F = p.S = 10.D.H.S = 10x1000x10x0,025 = 2500 (N)

0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 Bài 3

(4đ)

a. Thể tích của nước ở nhánh A là: V_A=S₁.h₁=6.10^-4.20.10^-2=1,2.10^-4(m³) - Thể tích của nước ở nhánh B là: VB=S2.h2=14.10^-4.40.10^-2=5,6.10^-4(m³) Khi khóa K mở, chiều cao hai nhánh lúc này bằng nhau là h và thể tích của nước trong hai nhánh vẫn bằng thể tích lúc đầu nên ta có:

S1.h + S2.h = VA + VB = 6,8.10^-4(m³)

=>

-4 -4

6,8.10

h = = 0,34 m = 34 cm 20.10

0.25 0.25 0.5 0.5 b. Thể tích dầu đổ thêm vào nhánh A là:

-3

-6 3

1 1

d

10.m 10.48.10

V = = = 60.10 (m )

d 8000

Chiều cao cột dầu ở nhánh A là:

-6 1

3 -4

1

V 60.10

h = = = 0,1m = 10 cm S 6.10

- Xét điểm M tại mặt phân cách giữa nước và dầu, điểm N ở ống B ở cùng mặt phẳng nằm ngang với M.

pM = dd . h3 và pN = dn . h4

Vì pM = pN nên h4 = 8 (cm)

- Độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh: h' = h3- h4= 2 (cm)

0.5 0.5

0.5 c. Áp suất tại M ở đáy cột dầu nhánh A: pM = dd . h3 = 8000.0,1 = 800 (N/m²) - Áp suất tại D do pít tông gây ra trên mặt nước ở nhánh B:

-3

2

D -4

2

10.m 10.56.10

p = = = 400(N/ m )

S 14.10

Do p_M> p_D nên điểm M thấp hơn D

- Xét điểm C trong cột dầu ở nhánh A và điểm D ở nhánh B cùng trên mặt phẳng nằm ngang

- Áp suất tại C do cột dầu có độ cao h5 gây ra: pC = dd . h5 Vì pC = pD  d_d . h5= pD . Thay giá trị ta có: h5= 5 (cm) Vậy độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh là 5 cm.

0.25 0.25

0.5

(4)

Bài Nội dung Điểm Bài 4

(4đ) a. Gọi vận tốc của bạn Hải là v1 và của bạn Long là v2; Vì cùng thời gian t nên:

1 2

s s

v = v

 ¹ ¹

2 2

v s 125

= 1, 25

v s 100 

Khi Hải đuổi kịp Long thì thời gian Hải đi đoạn đường L bằng thời gian Long đi đoạn đường L-300. Ta có:

¹ ² L L- 300 v = v

 ¹

2

v

L = = 1, 25 L- 300 v

 L = 1500(m)

1.0

b. Theo bài ra: ⁰ ⁰

2 1

s s

v v  t hay ¹⁰⁰⁰ ¹⁰⁰⁰ ⁵⁰ 100 t125 t   t = 25(s)

-Vận tốc của Hải là: 1

v =125 = 5

25 (m/s) -Vận tốc của Long là: 2

v =100= 4

25 (m/s)

0.5 0.5 0.5 0.5 Bài 5

(4đ)

a. Cách 1: Công nâng vật trực tiếp lên 10 mét là công có ích:

Ai= P.h =10.m.h = 20000 (J) - Công nâng vật bằng hệ thống ròng rọc là:

Từ công thức: H = ⁱ

tp

A

A 100%  tp ⁱ

A 20000

A = 24000(J)

H 0,8333

- Dùng ròng rọc động lợi bao nhiêu lần về lực thì lại thiệt bấy nhiêu lần về đường đi nên khi nâng vật một đoạn h thì phải kéo dây đoạn s = 2h.

- Do đó lực kéo dây là: Atp = F1.s = F1.2h  1 ^tp

A 24000

F = = = 1200(N)

2.h 2.10

0.5 0.5 0.25

0.5 b. Cách 2:

- Công toàn phần dùng để kéo vật: A’_tp=F₂.L =1900x12=22800 (J) - Công hao phí do ma sát: A’hp=A’_tp – Ai =22800 - 20000=2800 (J) Vậy lực ma sát: Fms= A'^hp

L =²⁸⁰⁰

12 = 233,33 (N) - Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng: H2 = ⁱ

tp

A 100%

A' =87,72%

- Công suất kéo vật: P = F2. v = 1900.2 = 3800 (W)

0.5 0.5 0.5 0.5 0.25