Title Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Hùng Vương - Phú Thọ - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.pdf ✅

1 TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ ĐỀ THI HSG VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ - NĂM 2018 Môn: VẬT LÍ - LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút. (Đề này có 02 trang, gồm 5 câu) Câu 1 (5,0 điểm) Hai vật M1 và M2 có khối lượng lần lượt là m1 và m2 được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn vắt qua ròng rọc nhẹ; M1 đặt trên mặt bàn nằm ngang nhẵn; M2 treo thẳng đứng (Hình 1). Tại thời điểm ban đầu, giữ các vật đứng yên ở vị trí sao cho dây nối M1 hợp với phương ngang một góc  = 300 . Sau đó, buông nhẹ cho các vật bắt đầu chuyển động. Biết m2 = 2m1; mặt phẳng ngang đủ dài. Tính gia tốc của các vật tại thời điểm vật M1 bắt đầu rời khỏi mặt bàn và xác định góc  khi đó. Bài 2 (4 điểm) Một đầu dây cuốn trên hình trụ khối lượng m, đầu kia được buộc với vật khối lượng M. Dây được vắt qua ròng rọc như (Hình 2). Bỏ qua khối lượng dây, ròng rọc, ma sát ở trục ròng rọc. Giả thiết rằng trong tất cả các trường hợp, chuyển động của hình trụ là song phẳng. Hệ bắt đầu chuyển động từ nghỉ. Xác định gia tốc của vật và tìm điều kiện để hình trụ lăn không trượt, lăn kéo theo cả trượt. Bài 3 (4 điểm) Một hạt khối lượng m chuyển động trong trường xuyên tâm, biết thế năng của hạt , với k và n là hằng số, r là khoảng cách từ vật tới tâm của trường. Tìm n Wt  kr điều kiện của k và n để hạt có thể chuyển động theo một quỹ đạo tròn. M R Hình 2  M2 M1  Hình 1 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
2 Câu 4 (4,0 điểm) Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện một chu trình khép kín như Hình 3. Trong đó: 1 - 2 là quá trình đẳng nhiệt; 2 - 3 là quá trình đẳng áp; 3 - 4 là quá trình biến đổi theo quy luật ; 4 - 1 là quá trình đẳng tích. Cho 2 p.V = const biết: và nhiệt độ nhỏ nhất của 1 3 2 4 V = V = 4V 3 chu trình là 300K; R = 8,31J/mol.K. a) Tính các nhiệt độ và ứng với các trạng thái 3 và 4. T3 T4 b) Chứng minh rằng quá trình 3 - 4 nhiệt độ khí luôn giảm. c) Tính hiệu suất của chu trình. Câu 5 (3 điểm) Một quả cầu rỗng đồng chất bằng kẽm, giới hạn bởi hai mặt cầu đồng tâm nổi được trên mặt nước, trên một đường tròn lớn của quả cầu có chia 360 vạch đều nhau có đánh số thứ tự. Lập phương án thực nghiệm xác định tỉ số giữa bán kính phần rỗng bên trong và bán kính mặt ngoài của quả cầu. Dụng cụ gồm + Một bình chứa nước khối lượng riêng Do đã biết, một miếng dán nhỏ có khối lượng không đáng kể so với khối lượng của quả cầu. + Khối lượng riêng của kẽm là D, công thức tính thể tích chỏm cầu là (trong đó R là bán kính mặt cầu, h là chiều cao của chỏm cầu). 2 2 V R h 3   .............HẾT.......... Hình 3
3 ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu 1 (5 điểm) Nội dung Điểm Các lực tác dụng lên M1 và M2 được biểu diễn như hình vẽ. 0,5 Áp dụng định luật II Niutown ta có: ; T 1 cos  ma T 1 2 sin   N  mg; 2mg  T  2ma Tại thời điểm vật M1 bắt đầu rời khỏi mặt bàn: N1= 0 mg T sin    0,5 (*) và (**) 1  a  g.cot  2 g a g 2sin    0,5 Do dây lí tưởng ta có: (1) → (2) 2 1 2 1 v v cos v v cos      2 2 1 2 a v sin a . cos cos       1,0 Gọi H là khoảng cách từ ròng rọc tới mặt bàn ta có: (3) 1 2 H x Hcot v x ' . sin        Từ (1) và (3): thay vào (2) (4) 2 2 v sin Hcos      2 2 3 2 1 v a a tan H cos      0,5 Thay (*) và (**) vào phương trình (4): Ta được: (5) 2 2 3 2 3 tan 1 v tan .cot 2 cos gH        0, 5 M2 M1  mg N1 2mg T2 T1 x H
4 Dùng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ: (6) 2 2 1 2 1 1 mv 2mv 2mg h 2 2    Với thay vào (6) H H H(2sin 1) h sin 30 sin sin         0,5 (7) 2 2 1 2 2sin 1 v 2v 4gH sin       Từ (1) và (7): (8) 2 2 2 1 v (3 tan ) 8gH(1 ) 2sin      0,5 Kết hợp (5) và (8) ta được: (9) (0.25đ) 2 3 2 3 tan 1 8 tan 1 cot (1 ) 2 cos (3 tan ) 2sin            Giải phương trình (9) và kết hợp với điều kiện ta được 0   30 0   45 0,5 Bài 2 (4 điểm) * Trường hợp 1: trụ lăn không trượt: 0,5 + Phương trình chuyển động tịnh tiến của hình trụ: (1) a F f m 2   + Phương trình chuyển động của vật: (2) Mg  F  Ma 0,5 + Phương trình chuyển động quay của trụ: (3) 2 mR a (F f)R I 2 2R     0,5 a/2 F  f  M R Hình 1 