Title Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm - Quảng Nam - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.pdf ✅

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang) Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Trên một mặt phẳng nhẵn người ta đặt một chiếc nêm hình lăng trụ khối lượng M, các mặt bên tạo thành các mặt phẳng nghiêng với các góc so với phương ngang như trên hình 1. Từ điểm cao nhất của nêm người ta thả không vận tốc đầu hai quyển sổ nhỏ khối lượng m1 và m2. 1) Tỷ số khối lượng m1/m2 phải bằng bao nhiêu để nêm không dịch chuyển? 2) Tìm biểu thức của gia tốc chuyển động a0 của nêm với các giá trị bất kỳ của các góc nêm. Tương tự, tìm biểu thức các gia tốc a1, a2 của các quyển sổ trong chuyển động dọc theo mặt nêm. 3) Cho , , , , gia tốc trọng trường . Tính 0 1   30 0 2   60 1 0,1 m M  2 0, 2 m M  2 g 10m / s giá trị các gia tốc a0, a1, a2? Nêm chuyển động theo hướng nào? 4)Cần bao nhiêu thời gian để quyển sổ thứ hai (bên phải) đến được mặt phẳng ngang, nếu quãng đường cần vượt qua là d =50cm. Bài 2: Cơ học vật rắn (4 điểm) Một quả cầu đặc khối lượng m đặt tại chính giữa trên bề mặt của một khối hình hộp khối lượng M và chiều dài (Hình 2). 2l Một lực không đổi tác dụng vào khối hộp từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t. Sau đó lực F ngừng tác dụng. Ma sát giữa mặt sàn và khối hộp không đáng kể. Ma sát nghỉ giữa quả cầu đặc và khối hộp đủ lớn để quả cầu lăn không trượt. Giả thiết sau g m1 m2 1 2 M d Hình 1 F  Hình 2 ĐỀ ĐỀ NGHỊ
khi ngừng tác dụng lực F thì quả cầu vẫn còn nằm trên khối hộp. Tìm thời gian T kể từ lúc bắt đầu tác dụng lực đến khi quả cầu rời khỏi khối hộp. Ma sát lăn không đáng kể. Bài 3: Cơ học chất lưu (4 điểm) 1) Một vật có dạng hình cầu có bán kính R, khối lượng m rơi trong một chất lỏng thực, hệ số nhớt  . Tính vận tốc tới hạn của vật. Cho khối lượng riêng chất lỏng ,  thể tích của vật là v. 2) Vật trên (câu 1) chịu tác dụng của một lực kéo theo F phương ngang và  chuyển động với vận tốc đầu v0 trong chất lỏng thực, hệ số nhớt . Tìm vận tốc v của vật theo thời gian. Bài 4: Nhiệt học (4 điểm) Xét một lượng khí Nitơ xác định, lượng khí này đầu tiên được làm nóng đẳng tích, tiếp theo khí dãn đẳng áp, sau đó làm lạnh đẳng tích và cuối cùng nén đẳng áp về trạng thái đầu. Nhiệt độ nhỏ nhất và lớn nhất của khí trong chu trình trên lần lượt là T0 và 4T0. Tìm hiệu suất cực đại của chu trình. Câu 5: Phương án thực hành (3 điểm) Cho các dụng cụ sau: - Một mẩu gỗ. - Lực kế. - Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng không đổi và chưa biết giá trị góc nghiêng. - Dây chỉ. Trình bày phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt giữa một mẩu gỗ với mặt phẳng nghiêng. Biết rằng độ nghiêng của mặt phẳng không đủ lớn để cho mẩu gỗ tự trượt xuống. ...........................HẾT........................ GIÁO VIÊN RA ĐỀ TRƯƠNG NGỌC ĐIỂU
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2017 - 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 (HDC gồm 08 trang) Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Trên một mặt phẳng nhẵn người ta đặt một chiếc nêm hình lăng trụ khối lượng M, các mặt bên tạo thành các mặt phẳng nghiêng với các góc so với phương ngang như trên hình 1. Từ điểm cao nhất của nêm người ta thả không vận tốc đầu hai quyển sổ nhỏ khối lượng m1 và m2. 1) Tỷ số khối lượng m1/m2 phải bằng bao nhiêu để nêm không dịch chuyển? 2) Tìm biểu thức của gia tốc chuyển động a0 của nêm với các giá trị bất kỳ của các góc nêm. Tương tự, tìm biểu thức các gia tốc a1, a2 của các quyển sổ trong chuyển động dọc theo mặt nêm. 3) Cho , , , , gia tốc trọng trường . Tính 0 1   30 0 2   60 1 0,1 m M  2 0,2 m M  2 g 10m / s giá trị các gia tốc a0, a1, a2? Nêm chuyển động theo hướng nào? 4)Cần bao nhiêu thời gian để quyển sổ thứ hai (bên phải) đến được mặt phẳng ngang, nếu quãng đường cần vượt qua là d =50cm. ĐÁP ÁN Câu Nội dung Điểm 1 Khi nêm đứng yên thì áp lực tác dụng lên hai mặt bên của nêm có giá trị và 1 1 1 N  m gcos 2 2 2 N  m gcos 0,25 g m1 m2 1 2 M d Hình 1 g m1 m2 1 2 M d 0 a  1 a  2 a  N1  N2 
Tổng các lực theo phương ngang phải bằng không, từ đây điều kiện cân bằng là 1 1 1 2 2 2 m gcos sin  m gcos sin Hay 1 1 1 1 2 2 2 2 os sin sin 2 os sin sin 2 m c m c         0,5 0,25 2) Khi các góc của lăng trụ có thể nhận giá trị bất kỳ, không thể xác định được hướng chuyển động của nêm. Giả sử gia tốc của nêm hướng sang trái. Nếu nêm chuyển động sang phải thì a0 sẽ nhận giá trị âm mà cách giải bài toán không cần thay đổi. Chọn hệ quy chiếu gắn với nêm Phương trình chuyển động của 2 quyển sổ theo phương dọc mặt nêm: (1) 1 1 1 1 1 0 1 m a  m g sin  m a cos (2) 2 2 2 2 2 0 2 m a  m g sin  m a cos Độ lớn các áp lực của 2 quyển sổ lên hai mặt nêm là : (3) 1 1 1 1 0 1 N  m gcos  m a sin (4) 2 2 2 2 0 2 N  m gcos  m a sin Định luật II Niu tơn cho chuyển động theo phương ngang của nêm (5) 0 2 2 1 1 Ma  N sin  N sin Từ 5 pt trên, giải ra được 2 2 2 1 1 1 0 2 2 1 1 2 2 sin os sin os sin sin m c m c a g M m m           1 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 ( )sin sin os( ) sin sin M m m c a g M m m             2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 1 2 2 ( )sin sin os( ) sin sin M m m c a g M m m             0,5 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 3) Thay số vào ta được 2 2 2 0 1 2 a  0,37m / s ;a  4,7m / s ;a  8,8m / s a0 có giá trị dương. Tức là nêm chuyển động sang trái 0,5 0,25 4) Quyển sổ chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu