Đề thi khảo sát học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 8 - Năm học 2023-2024 (Có đáp án)

ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN
Đề thi gồm 05 câu, trong 02 trang

ĐỀ THI KHẢO SÁT HỌC SINH GIỎI 
NĂM HỌC 2023 - 2024
Môn: Vật lý
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: ... tháng 4 năm 2023
Câu 1 (4 điểm): 
1- (2 điểm) Chiều dài của một đường đua hình tròn là 300m. hai xe đạp chạy trên đường này hướng tới gặp nhau với vận tốc v1 = 9m/s và v2 = 15m/s. Hãy xác định khoảng thời gian nhỏ nhất tính từ thời điểm họ gặp nhau tại một nơi nào đó trên đường đua đến thời điểm họ lại gặp nhau tại chính nơi đó
2- (2 điểm): Hai xilanh có tiết diện S1, S2 thông với nhau và có chưá nước. Trên mặt nước có đặt các pittong mỏng khối lượng riêng khác nhau vì thế mặt nước ở hai nhánh chênh nhau 1 đoạn h. Đổ 1 lớp dầu lên trên pittông lớn cho đến khi 2 mực nước ngang nhau. Nếu lượng dầu đó được đổ lên pittông nhỏ có độ cao H’ thì mực nước ở 2 xilanh chênh nhau 1 đoạn là bao nhiêu? Áp dụng với trọng lượng riêng của nước và dầu lần lượt là: dn = 10000N/m3; dd = 8000N/m3; h = 4cm; H’ = 12cm.
Câu 2(4 điểm): Một điểm sáng đặt cách màn một khoảng 2m. Giữa điểm sáng và màn người ta đặt một đĩa chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục của đĩa.
a) Tìm đường kính bóng đen in trên màn biết đường kính của đĩa d = 20cm và đĩa cách điểm sáng 50cm.
b) Cần di chuyển đĩa theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu, theo chiều nào để đường kính bóng đen giảm đi một nửa?
Câu 3 (4 điểm): Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m ở nhiệt độ t1 = 230C. Cho vào nhiệt lượng kế một lượng nước có khối lượng m ở nhiệt độ t2, khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước giảm Dt1 = 90C. Cho thêm vào nhiệt lượng kế 2m một chất lỏng khác ở nhiệt độ t3 = 450C. Khi cân bằng nhiệt lần thứ hai, nhiệt độ của hệ lại giảm Dt2 = 100C so với nhiệt độ khi cân bằng nhiệt lần thứ nhất. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là c1 = 900 J/kg.K, c2 = 4200 J/kg.K. Bỏ qua mọi sự mất mát nhiệt khác, chất lỏng không tác dụng hoá học với nước. Tính nhiệt dung riêng của chất lỏng đổ thêm vào nhiệt lượng kế.
Câu 4 (4 điểm): Có ba bóng đèn giống hệt nhau được mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức của đèn.
 a) Vẽ sơ đồ mạch tương đương và nêu độ sáng của các đèn.
 b) Nếu Am pe kế A chỉ 3A thì cường độ dòng điện qua các đèn là bao nhiêu? 

A1 11 111113
A2222
A 11 111113

Câu 5 (4 điểm): Một quả cân được tạo nên từ các kim loại đồng, sắt. Quả cân hoàn toàn đặc, không bị rỗng bên trong. Hãy nêu phương án thực nghiệm để xác định tỉ lệ khối lượng đồng, sắt trong quả cân.
Các dụng cụ được sử dụng: Một lực kế lò xo có GHĐ phù hợp; Một bình chứa nước không có vạch chia độ và có thể bỏ lọt quả cân vào mà nước không bị tràn ra bên ngoài. Cho rằng ta đã biết khối lượng riêng của nước, đồng, sắt (dựa vào bảng khối lượng riêng của các chất).
ĐÁP ÁN VẬT LÝ
Câu
Đáp án
Điểm
Câu 1
Ý 1- 2điểm
Thời gian để mỗi xe chạy được 1 vòng là: t1= = (s) , 
t2 = = 20(s)
Giả sử điểm gặp nhau là M. Để gặp tại M lần tiếp theo thì xe 1 đã chạy được x vòng và xe 2 chạy được y vòng. 
Vì chúng gặp nhau tại M nên: xt1 = yt2 nên: = 
X, y nguyên dương. Nên ta chọn x, y nhỏ nhất là x = 3, y = 5
Khoảng thời gian nhỏ nhất kể từ lúc hai xe gặp nhau tại một điểm đến thời điểm gặp nhau cũng tại điểm đó là t = xt1 = 3. = 100 (s)

Ý 2- 2điểm
S1
S2
m1
m2
h
A
B
Nước
+ Khi chưa đổ dầu vào pittong ta có:
 PA = PB
 ó dn . h + 
 ó (*)
C
m2
m1
H
D
dầu
Nước
+ Khi đổ dầu vào pittong lớn thì mực nước ngang nhau nên áp suất ở hai bên là như nhau: ta có
 PC = PD
 ó dd . H + 
 ó 
+ Nếu đổ lượng dầu đó vào pittong nhỏ thì ta có:
 PM = PN
H’
h’
M
N
dầu
Nước
m2
m1
ó 
ó (1)
Thay 
ó Dn (h’ – h) = Dd . H’
ó 1000 (h’ – 4) = 800 .12
ó h’ = 13,6 (cm)
2a
DSAB ~ DSA’B’ => hay 
Với AB, A’B’ là đường kính của đĩa chắn sáng và của bóng đen	
SI, SI’ là khoảng cách từ điểm sáng đến đĩa và màn
Thay số: 

2b
- Dựa vào hình vẽ ta thấy, để đường kính bóng đen giảm xuống phải di chuyển đĩa về phía màn
Gọi A2B2 là đường kính bóng đen lúc này 
=> 
DSA1B1 ~ DSA2B2 => 
	=> 
Cần phải di chuyển đĩa một đoạn 	II1 = SI1- SI = 100 - 50
	II1 = 50 (cm)

3
Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ nhất, nhiệt độ cân bằng của hệ là t, thì : m.c1.(t – t1) = m.c2.(t2 - t) (1)
Mà t = t2 - 9, t1 = 230C, c1 = 900 J/kg.độ , c2 = 4200 J/kg.độ	 (2)
Từ (1) và (2) ta có : 900(t2 - 9 - 23) = 4200(t2 – t2 + 9)
 Þ 900(t2 - 32) = 42 00.9 Þ t2 - 32 = 42
suy ra : t2 = 740C và t = 74 - 9 = 650C
Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ hai, nhiệt độ cân bằng của hệ là t' thì :
2m.c.(t' – t3) = (mc1 + m.c2).(t - t')	(3)
Mà t' = t - 10 = 65 - 10 = 55, t3 = 45 0C , 	(4)
Từ (3) và (4) ta có : 
2c.(55 - 45) = (900 + 4200).(65 - 55) Þ 2c.10 = 5100.10
suy ra : c = 2550 J/kg.độ
Vậy nhiệt dung riêng của chất lỏng đổ thêm vào là 2550J/kg.độ

4
a) Sơ đồ mạch điện tương đương
 Đ1
 Đ2
 Đ3
 Sơ đồ mạch điện: Đ1//Đ1//Đ3.
 Vì ba bóng đèn giống hệt nhau được mắc song song vào nguồn điện có hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức của đèn nên các đèn sáng bình thường.
. b) Vì Đ1//Đ1//Đ3 nên: I =IA= I1 + I2+I3 (1)
Mặt khác, ba đèn giống nhau nên: I1= I2= I3 (2)
Từ (1) và (2) ta có: 3I1 = 3I2 = 3I3 = IA =3A => I1 = I2 = I3 = 1 A

5
- Treo quả cân vào lực kế, số chỉ của lực kế là trọng lượng của quả cân:
P = 10m = 10(m1 + m2) (1)
Với m1, m2 lần lượt là khối lượng của đồng, sắt trong quả cân.
- Treo quả cân vào lực kế rồi nhúng vào nước, số chỉ của lực kế là P’:
P’ = P – FA = P – 10DV (2)
Với D khối lượng riêng của nước.
Thay (1) vào (2) ta được:
(3)
Mặt khác: (4)
Giải hệ phương trình (3) và (4) ta được:
Và: 
- Do D1, D2 đã biết; P, P’ xác định được từ chỉ số lực kế nên ta xác định được tỉ số , đó là tỉ lệ khối lượng đồng, sắt trong quả cân.