Đề giao lưu học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 8 - Năm học 2019-2020 - Phòng giáo dục và đào tạo Cẩm Giàng (Có đáp án)

Nội dung text: Đề giao lưu học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 8 - Năm học 2019-2020 - Phòng giáo dục và đào tạo Cẩm Giàng (Có đáp án)

1. Sưu tầm: Trần Văn Toản. Trang riêng: tranvantoancv.violet.vn Kênh youtube: Vui học cùng thầy Toản PHÒNG GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO ĐỀ GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI HUYỆN CẨM GIÀNG NĂM HỌC: 2019 - 2020 MÔN: VẬT LÍ 8 Thời gian làm bài: 150 phút (Đề gồm có 01 trang) Câu 1 (3,5 điểm). 1. Đường đi vòng quanh một sân vận động là 1000m, một người đi bộ và một người đi xe đạp trên con đường đó. Hai người cùng xuất phát tại cùng một địa điểm, nếu đi ngược chiều thì sau 4 phút họ gặp nhau, nếu đi cùng chiều thì sau 12 phút họ gặp nhau. a) Tính vận tốc của người đi bộ và người đi xe đạp? b) Nếu người đi xe đạp đi được 6 vòng sân thì người đi bộ đi được mấy vòng sân? 2. Một chiếc thuyền đi ngược dòng trên đoạn sông thẳng được 6km, sau đó đi xuôi dòng sông quay về đến điểm xuất phát hết tổng thời gian 3 giờ. Biết vận tốc chảy của dòng nước là 1,5 km/h. Tính vận tốc của thuyền so với nước? Coi thời gian thuyền quay đầu không đáng kể. Câu 2 (2,5 điểm). 2 Một bình hình trụ có tiết diện đáy S 1 = 100 cm đựng nước. Thả vào bình một thanh gỗ hình 2 trụ có chiều cao h = 20 cm, tiết diện đáy S 2 = 50 cm thấy chiều cao của nước trong bình là H = 20 cm. 3 3 Biết khối lượng riêng của nước và của gỗ lần lượt là: D1 = 1000 kg/m , D2 = 750 kg/m . a) Tính chiều cao phần gỗ chìm trong nước. b) Cần nhấn khối gỗ đi xuống quãng đường nhỏ nhất là bao nhiêu để nó chìm hoàn toàn trong nước? c) Tính công tối thiểu của lực cần thực hiện để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy bình ? Câu 3 (2,0 điểm). 0 Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m (kg) ở nhiệt độ t 1 = 23 C, cho vào nhiệt lượng kế một khối lượng m (kg) nước ở nhiệt độ t 2. Sau khi hệ cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước giảm đi 90C. Tiếp tục đổ thêm vào nhiệt lượng kế 2m (kg) một chất lỏng khác (không tác dụng hóa 0 học với nước) ở nhiệt độ t3 = 45 C, khi có cân bằng nhiệt lần hai, nhiệt độ của hệ lại giảm 10 0C so với nhiệt độ cân bằng nhiệt lần thứ nhất. Tìm nhiệt dung riêng của chất lỏng đã đổ thêm vào nhiệt lượng kế, biết nhiệt dung riêng của nhôm và của nước lần lượt là c1 = 900 J/kg.K và c2 = 4200 J/kg.K. Giả thiết ở các trường hợp trao đổi nhiệt đều không có sự mất mát năng lượng nhiệt ra môi trường xung quanh. Câu 4 (2,0 điểm). Người ta lấy ba chai sữa giống hệt nhau, đều có nhiệt độ 20 0C. Người ta thả chai sữa thứ nhất vào bình nước có nhiệt độ ban đầu là 42 0C. Khi đạt cân bằng nhiệt, chai sữa thứ nhất nóng tới nhiệt độ 380C, lấy chai sữa này ra và thả vào bình nước đó một chai sữa thứ hai. Đợi đến khi cân bằng nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa ra rồi tiếp tục thả chai sữa thứ ba vào. Giả thiết ở các trường hợp trao đổi nhiệt đều không có sự mất mát năng lượng nhiệt ra môi trường xung quanh. a) Hỏi ở trạng thái cân bằng nhiệt chai sữa thứ ba này có nhiệt độ là bao nhiêu? b) Nếu ban đầu thả đồng thời cả 3 chai sữa vào bình nước trên thì nhiệt độ khi cân bằng là bao nhiêu? Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh : Chữ ký giám thị 1 : Chữ ký giám thị 2 :
2. Sưu tầm: Trần Văn Toản. Trang riêng: tranvantoancv.violet.vn Kênh youtube: Vui học cùng thầy Toản PHÒNG GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM CẨM GIÀNG ĐỀ GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2019 - 2020 MÔN: VẬT LÍ 8 (Đáp án gồm có 04 trang) Câu 1 (3,5 điểm). 1. Ý Đáp án Điểm Gọi vận tốc của người đi xe đạp và người đi bộ lần lượt là v1 và v2 (km/h); (v1 > v2) 1 Thời gian khi đi ngược chiều hai người gặp nhau là t1 = 4’ = h 15 1 Thời gian khi đi cùng chiều hai người gặp nhau là t2 = 12’ = h 5 Đổi 1000m = 1km Quãng đường mỗi người đi được trong thời gian t 0, 25 S1 = v1.t ; S2 = v2.t Khi đi ngược chiều hai người gặp nhau khi cùng đi hết một vòng sân nên a ta có: S1 + S2 = S 0, 25 v1.t1 + v1.t1 = 1 1 0, 25  v v 1 v v 15 (1) 15 1 2 1 2 Khi đi cùng chiều, hai người gặp nhau thì người đi xe đạp đi được nhiều 0, 25 hơn người đi bộ một vòng sân nên ta có: S1 - S2 = S 1 v v 1 v v 5 (2) 0, 25 5 1 2 1 2 Từ (1) và (2) ta tìm được v1 = 10(km/h) và v2 = 5(km/h) 0, 5 6.1 3 0, 25 Thời gian người chạy hết 6 vòng sân là: t h 10 5 b 3 3 Quãng đường người đi bộ trong h là: S’2 = v2. t = 5.5. 3(km) 0,25 5 5 Do đó người đi bộ đi được 3 vòng 2. Ý Đáp án Điểm Gọi v1 là vận tốc của thuyền đối với nước v2 là vận tốc của nước đối với bờ. Khi xuôi dòng vận tốc thực của thuyền đối với bờ là vxuôi = v1 + v2 Khi ngược dòng vận tốc thực của thuyền đối với bờ là vngược = v1 - v2
3. Sưu tầm: Trần Văn Toản. Trang riêng: tranvantoancv.violet.vn Kênh youtube: Vui học cùng thầy Toản s s Thời gian thuyền đi ngược dòng là t1 = v v1 v2 0, 25 s s Thời gian thuyền đi xuôi dòng là t2 = v v1 v2 Do thuyền đi hết tổng thời gian 3h nên ta có t = t1 + t2 s s Hay 3 = + 0, 25 v1 v2 v1 v2 6 6 Thay số ta có 3 = + v1 1,5 v1 1,5 0, 25 2 2 2 Hay + = 1 v 1 - 4,5 v1 + 0,5v1 - 2,25 = 0 v1 1,5 v1 1,5 v (v - 4,5 )+ 0,5 ( v - 4,5) = 0 1 1 1 0,25 (v1 - 4,5 ) ( v1 + 0,5) = 0 => v = 4,5 ( thỏa mãn) hoặc v = - 0,5 ( loại) 1 1 0,25 Vậy vận tốc của thuyền trong nước là v1 = 4,5 (km/h) Câu 2 (2,5 điểm). Ý Đáp án Điểm Khi thanh gỗ nằm cân bằng các lực tác dụng lên thanh gỗ là: Trọng lực P, Lực đẩy Ac-si-mét FA có phương chiều được biểu diễn như hình vẽ: S2 a FA h 0, 25 P H S1 Goi x là chiều cao phần gỗ chìm trong nước. Vì thanh gỗ nằm cân bằng trên mặt nước nên: P = FA 0,5 10.D2. S2.h = 10.D1.S2.x D 750 0,5 x = 2 .h .0,2 0,15(m) 15cm D1 1000 Chiều cao phần nổi của thanh gỗ là: h - x = 5cm Gọi quãng đường nhỏ nhất gỗ dịch chuyển xuống là a và chiều cao cột nước dâng lên là b. Ta có : S2.a = S1.b 0, 25 b Suy ra a = 2b
4. Sưu tầm: Trần Văn Toản. Trang riêng: tranvantoancv.violet.vn Kênh youtube: Vui học cùng thầy Toản Để khối gỗ chìm hoàn toàn trong nước : 3 10 a + b = h - x = 5cm .a 5cm a cm 2 3 0,5 Quá trình lực thực hiện công để nhấn chìm gỗ xuống đáy bình được chia thành 2 giai đoạn : * Giai đoạn 1 : Từ khi bắt đầu nhấn đến khi gỗ chìm hoàn trong nước Lực ấn khối gỗ tăng dần từ 0 (N) đến Fmax = FA - P Fmax = FA - P = 10D1S2 h - 7,5 = 2,5(N) Khối gỗ phải dịch chuyển xuống dưới một đoạn : 10 10 a cm .10 2 m 3 3 Công của lực cần thực hiện tối thiểu ở giai đoạn này là : 0 Fmax 0 2,5 10 2 12,5 2 c A1 .a . .10 .10 (J) 0, 25 2 2 3 3 * Giai đoạn 2 : Từ khi gỗ chìm hoàn toàn trong nước đến khi gỗ chạm đáy bình . Giai đoạn này : Lực cần tác dụng luôn không đổi là F2 = 2,5N Gỗ phải dịch chuyển xuống dưới một đoạn là : 5 x’ = H + b – h = .10 2 m 3 Công của lực cần thực hiện tối thiểu ở giai đoạn này là: 5 2 1 2,5 2 A2 = F2 .x’ = 2,5. .10 .10 (J) 3 3 Vậy công của lực cần thực hiện tối thiểu để nhấn chìm gỗ đến đáy bình tổng cộng là : 0, 25 25 2 A = A1 + A2 = .10 (J) 3 Câu 3 (2,0 điểm). Ý Đáp án Điểm Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ nhất, nhiệt độ cân bằng của hệ là t, ta có m.c1.(t - t1) = m.c2.(t2 - t) (1) 0, 25 o mà t = t2 – 9; t1 = 23 C , c1 = 900 J/kg.K , c2 = 4200 J/kg.K (2) Thay (2) vào (1) ta được 900(t2 - 9 - 23) = 4200(t2 - t2 + 9) 0,5 900(t2 - 32) = 4200.9 => t2 - 32 = 42 0 suy ra t2 = 74 C 0, 25 và t = 74 - 9 = 650C Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ hai, nhiệt độ cân bằng của hệ là t', ta có 0,5 2m.c.(t' - t3) = (mc1 + m.c2).(t - t') (3)
5. Sưu tầm: Trần Văn Toản. Trang riêng: tranvantoancv.violet.vn Kênh youtube: Vui học cùng thầy Toản 0 o mà t' = t - 10 = 65 - 10 = 55 C; t3 = 45 C (4) từ (3) và (4) ta có 2c.(55 - 45) = (900 + 4200).(65 - 55) 0, 25 2c.10 = 5100.10 5100 suy ra c = = 2550 J/kg.K 0, 25 2 Vậy nhiệt dung riêng của chất lỏng đổ thêm vào là 2550J/kg.K Câu 4 (2,0 điểm). Ý Đáp án Điểm Gọi nhiệt dung của nước là q1, của từng chai sữa là q2. Do bỏ qua sự hao phí nhiệt + Khi thả chai sữa thứ nhất vào bình, ta có: 0 0 0 0 0,25 q1 (42 - 38 ) = q2(38 - 20 ) 9 4q1 = 18q2 q1 = q2 (1) 2 0,25 + Khi thả chai sữa thứ hai vào bình, ta có: 0 0 q1(38 – t1) = q2(t1 - 20 ) (2) Thay (1) vào (2) 9 0 0 => q2(38 – t1) = q2(t1 - 20 ) 2 0,25 a 342 – 9t1 = 2t1 - 40 382 0 t1 = C 11 + Khi thả chai sữa thứ ba vào bình, ta có: 0 382 0 0,25 q1( – t2) = q2(t2 - 20 ) (3) 11 Thay (1) vào (3) 0 9 382 0 q2( – t2) = q2(t2 - 20 ) 2 11 3438 0,5 - 9t2 = 2t2 – 40 11 0 t2 32,05 C. Vậy nhiệt độ khi sau khi thả chai sữa thứ 3 vào là 32,050C Khi thả cả 3 chai sữa vào, cả 3 chai trao đổi nhiệt với nước, nên ta có: 0 0 q1 (42 – t3) = 3q2(t3 - 20 ) (4) 0,25 b Thay (1) vào (4) 9 0 0 => q2(42 – t3) = 3q2(t3 - 20 ) 0,25 2 0 t3 = 33,2 C Hết Lưu ý: Học sinh làm cách khác đúng, đảm bảo khoa học vẫn cho điểm tối đa.