Title Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Lào Cai - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.pdf ✅

Trường THPT Chuyên Lào Cai ĐỀ ĐỀ XUẤT (Đề thi gồm 02 trang) KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 ĐỀ THI MÔN:VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Một bán cầu rỗng bán kính R, mặt trong nhẵn, được giữ cố định trên mặt đất sao cho mặt hở hướng lên trên. Một vật nhỏ ở điểm cao nhất của mặt trong bán cầu và được truyền một vận tốc v0 theo phương tiếp tuyến với miệng bán cầu(hình 1). Cho gia tốc trọng trường là g. a. Tìm độ cao nhỏ nhất của quỹ đạo chuyển động của vật so với mặt đất. b. Tìm vận tốc lớn nhất của vật nhỏ trong quá trình chuyển động. Bài 2: cơ vật rắn (4 điểm) Một thanh mảnh đồng chất khối lượng m, chiều dài 2l có một đầu treo trên dây mảnh, sao cho đầu còn lại tiếp xúc với mặt bàn nhẵn nằm ngang. Góc (hình 2). 0  0  60 a. Đốt dây treo. Áp lực của thanh lên mặt bàn thay đổi bao nhiêu lần ngay sau khi sợi dây đứt? b. Tìm vận tốc trọng tâm của thanh ngay trước khi nó tiếp xúc với mặt đất Bài 3: Cơ chất lỏng (4 điểm) Một xi lanh có chiều dài L, tiết diện S, có thoát nhỏ ở đáy với tiết diện s rất bé so với S. Lượng chất lỏng có khối lượng riêng được chặn bởi 1 pittong mỏng, khối lượng không đáng kể có thể tịnh tiến không ma sát trong xi lanh. Ban đầu xi lanh được gắn chặt vào một trục quay , và chiều cao cột chất lỏng là L/2 như (hình 3).Tức thời điều khiển cho trục quay với tốc đội không đổi là . a. Tính tốc độ chất lỏng phụt ra khỏi lỗ thoát theo khoảng cách a từ pittong đến trục quay. b. Tính thời gian để toàn bộ lượng chất lỏng thoát khỏi xi lanh v0 L L/2 0 Hình 1 Hình 2 Hình 3
Bài 4: Nhiệt (4 điểm) Một xi lanh cách nhiệt cố định nằm ngang (hình 4) được chia làm 2 phần bằng một pittông cách nhiệt có bề dày không đáng kể, khối lượng m, nối với thành bên phải bằng 1 lò xo nhẹ nằm ngang và có thể dịch chuyển không ma sát trong xi lanh. Phần bên trái chứa 1 mol khí lí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải là chân không. Lò xo có chiều dài tự nhiên bằng chiều dài của xi lanh. a. Xác định nhiệt dung của hệ. Bỏ qua nhiệt dung của xi lanh, của pittông và của lò xo. b. Dựng đứng xi lanh lên sao cho phần chứa khí ở bên dưới. Khi pittông ở vị trí cân bằng nó cách đáy xi lanh một khoảng bằng h, khí trong xi lanh có nhiệt độ T1. Xác định độ dịch chuyển của pittông khi nhiệt độ khí trong xi lanh tăng từ T1 đến T2. Bài 5:Thực hành(3 điểm) Cho các dụng cụ sau (hình 5): - Một khối gỗ hình hộp ABCDA’B’C’D’ có mặt ABCD là hình vuông cạnh a, bề dày AA’ = b nhỏ hơn đáng kể so với a. Các bề mặt đồng đều về độ nhẵn. - Một tấm ván phẳng đủ rộng có bề mặt đồng đều về độ nhẵn. - Một bút chì. - Một thước thẳng để đo kích thước. Hãy đề xuất phương án làm thí nghiệm và trình bày cách làm để xác định gần đúng hệ số ma sát nghỉ giữa khối gỗ và tấm ván. Giải thích cách làm. ------------------HẾT-------------------- A’ A C D B C’ D’ Hình 4 Hình 5
Họ và tên học sinh:............................................................., Số báo danh:............................ Họ và tên giám thị 1:........................................., Họ và tên giám thị 2:................................ Giám thị không giải thích gì thêm. Trường THPT Chuyên Lào Cai ĐỀ ĐỀ XUẤT (Đề thi gồm 02 trang) KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM Bà i Hướng dẫn chấm Điể m 1 Chuyển động của vật nhỏ trong bán cầu không ma sát nên chỉ chịu tác dụng của trọng lực và phàn lực vuông góc từ mặt bán cầu. Vậy mô men động lượng của vật quanh trục đối xứng của bán trụ và cơ năng được bảo toàn. a. + Xét chuyển động của vật ở vị trí thấp nhất trên quỹ đạo của nó. Ở thời điểm này vật ở vị trí mà véc tơ bán kính vẽ từ tâm bán cầu đến vật hợp với phương thẳng đứng góc và  vận tốc của vật theo phương thẳng đứng bằng 0. + Phương trình bảo toàn cơ năng và bảo toàn mô men động lượng của vật nhỏ đối với trục đối xứng của bán cầu là 2 2 0 0 cos 2 2 sin mv mv mgR mvR mv R           Giải hệ phương trình được: 2 2 2 0 4 0 16 cos 1 1 4 v g R gR v           Vậy độ cao nhỏ nhất của quỹ đạo chuyển động của vật so với mặt đất là:   2 2 2 0 min 4 0 16 1 cos 1 1 4 v g R h R R g v              b. Tính tốc độ lớn nhất của vật trong quá trình chuyển động Cũng từ nhận xét cơ năng của vật được bảo toàn ta suy ra tốc độ vật đạt cực đại khi vật ở vị trí thấp nhất của quỹ đạo. 0,5 1 0,5 1 0,5 1 v0  v0 v
2 2 2 4 2 2 0 0 0 2 2 2 4 0 0 16 2 cos 2 162 v g R v v v gR v g R v v          0,5 2 a. - Khi chưa đứt dây. Thanh thăng bằng dưới tác dụng của trọng lực, phản lực vuông góc từ mặt bàn và lực căng của dây treo. - Chọn trục quay tức thời qua đầu trên của thanh thì MN0 = MP N0 = P/2 là phản lực ban đầu của mặt bàn Khi dây đứt thì thanh chỉ còn tác dụng của trọng lực và phản lực vuông góc từ mặt bàn. Do không có lực nào theo phương ngang nên khối tâm sẽ chuyển động theo phương thẳng đứng. Vậy xu hướng chuyển động của khối tâm và đầu thanh được biểu diễn như hình  Ta xác định được tâm quay tức thời của thanh là tại O. Phương trình động lực học cho chuyển động quay quanh 0 là: 2 2 0 0 3 6 3 . sin 3 2 13 P mL L g M I P L m L                         là gia tốc khối tâm ngay sau khi đứt dây => N = P – mA G = 413mg Vậy tỉ lệ là: 0 813 NN  b. Ngay trước khi chạm đất thì thanh nằm ngang nên tâm quay tức thời của thanh là tại đầu trái của thanh. Quá trình chuyển động thì không có ma sát và phản lực không sinh công nên cơ năng của hệ được bảo toàn: 2 2 2 2 3 3 2 2 3 4 4 G mgL I mL g gL mgL mL v L                  0,25 0,5 0,25 0,5 0,5 0.5 0,5 1,5 3 a.Xét phần chất lỏng cách trục quay từ x  x+dx. Nó có khối lượng là: dm = Sdx Lực li tâm tác dụng lên phần tử chất lỏng này là: 0,5 0 P N G 0 P NO G G L L/2