Tiêu đề Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Nguyễn Tất Thành - Yên Bái - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.pdf ✅

TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH –YÊN BÁI (Đề thi gồm 02 trang) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM HỌC 2017 – 2018 ĐỀ THI MÔN:VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1 (5,0 điểm) CƠ HỌC CHẤT ĐIỂM Trên một thanh trơn nhẵn có lồng hai vật như nhau có cùng khối lượng M, hai vật được gắn với một dây nhẹ không dãn dài 2L. Ở giữa dây người ta buộc một vật nặng khối lượng 2M. Buông nhẹ ra cho vật chuyển động như hình vẽ (Hình 1). Hãy tính giá trị cực đại của vận tốc hai vật và của vật nặng. Biết rằng ban đầu dây không giãn. Câu 2 (4,0 điểm) CƠ HỌC VẬT RẮN Một trụ đặc có khối lượng m, bán kính đáy R đang quay đều quanh trục của nó theo phương ngang với vận tốc góc . Trụ được đặt nhẹ nhàng lên một sàn xe o phẳng, dài nằm ngang. Xe có cùng khối lượng m với trụ và có thể trượt không ma sát trên mặt đất.Ngay sau đó xe chuyển động nhanh dần, nhưng sau một khoảng thời gian xe đạt được vận tốc ổn định và không đổi. a. Xác định vận tốc ổn định của xe. b. Xác định năng lượng mất mát từ khi trụ được đặt lên xe đến khi xe đạt vận tốc không đổi. Câu 3 (4,0 điểm) CƠ HỌC THIÊN THỂ Một vệ tinh chuyển động với vận tốc có độlớn không đổi v0 không đổi theo quỹ đạo tròn bán kính r0 xung quanh một hành tinh có bán kính R. Biết gia tốc rơi tự do trên bề mặt hành tinh là g a. Xác định bán kính quỹ đạo của vệ tinh r0. b. Do một nguyên nhân chưa biết, tại một thời điểm nào đó, hướng véctơ vân tóc thay đổi một góc nhỏ, nhưng độ lớn vận tốc không đổi. Khi đố hiển nhiên quỹ đạo vệ tinh sẽ là một elip. Hãy xác định sự phụ thuộc vận tốc vệ tinh vào khoảng cách r từ nó đến tâm hành tinh. c. Tìm độ biến thiên ∆v của độ lớn vận tốc khi khoảng cách đến tâm hành tinh thay đổi một lượng ∆r. d. Chứng minh rằng, khi vệ tinh ở cách tâm hành tinh một khoảng r0 ta có hệ thức . v v r r     Câu 4 (5,0 điểm) NHIỆT HỌC Một lượng khí lí tưởng lưỡng nguyên tử thực hiện một chu trình biến đổi sao cho nhiệt dung riêng đẳng tích không đổi. Chu trình được cho như hình vẽ ( Hình 2 ). M M 2M Hình 1
Tổng đại số nhiệt lượng nhận được hay nhả giữa các trạng thái cho trên trục hành còn tổng công thực hiện bởi khí cho trên trục tung. a. Sử đụng đồ thị đã cho tính hiệu suất chu trình. b. Xác định mỗi loại quá trình. c. Gọi áp suất và thêt tích của khí ở trạng thái 1 là p0 và V0. Biểu diễn chu trình trên trong hệ p – V. Câu 5 (2,0 điểm) THỰC HÀNH Cho các dụng cụ sau: - Một mặt phẳng nghiêng. - Một khối gỗ nhỏ có khối lượng m đã biết. - Một thước có độ chia tới mm. - Một đồng hồ bấm giây. Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm để có thể xác định được nhiệt lượng tỏa ra khi khối gỗ trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng. Yêu cầu: 1. Nêu cơ sở lý thuyết và xây dựng các công thức cần thiết. 2. Vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm, trình bày các bước tiến hành, đo đạc và tính toán. .....................HẾT..................... Người ra đề (Ký, ghi rõ Họ tên - Điện thoại liên hệ) A+ (J) Q(J) Hình 2 480 720 400 480 1320 2920 1 1 4 3 2
TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH – YÊN BÁI (Đề thi gồm 02 trang) HDC - ĐỀ THI ĐỀ XUẤT KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM HỌC 2017 – 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN:VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1 (5,0 điểm) CƠ HỌC CHẤT ĐIỂM Trên một thanh trơn nhẵn có lồng hai vật như nhau có cùng khối lượng M, hai vật được gắn với một dây nhẹ không dãn dài 2L. Ở giữa dây người ta buộc một vật nặng khối lượng 2M. Buông nhẹ ra cho vật chuyển động như hình vẽ. Hãy tính giá trị cực đại của vận tốc hai vật và của vật nặng. Biết rằng ban đầu dây không giãn. Câu Nội dung Thang điểm Hai vật khối lượng M chuyển động theo phương ngang với gia tốc tức thời ang, còn vật nặng khối lượng 2M chuyển động theo phương thẳng đứng với gia tốc at . Sợi dây không giãn, có nghĩa là hình chiếu gia tốc của hai vật và vật nặng trên phương của sợi dây là như nhau: (1) cos sin tan ng t ng t a   a   v  v  1,0 Từ các phương trình động lực học đối với hai vật M (2) cos tan 2 2 sin 2 ng t ng t T Ma a g a Mg T Ma             1,0 Giả sử vật nặng dịch chuyển xuống dưới một đoạn ∆x. Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có (3) 2 2 2 2 2 2 2 M ng t v Mv   Mgx 1,0 Từ (1) và (3) ta có 2 2 2 2 2 2 cos . , 1 1 tan t ng g x v g  x v             0,5 Dễ thấy khi ∆x tăng tới L, góc α tăng tới π/2 Khi ∆x = L, vng đạt giá trị cực đại còn vng max  2gL, vật nặng ở vị trí thấp nhất với vt = 0 0,5 1 Ta có suy ra x  Lsin 2 2 2 cos sin t v  Lg   Để xác định được giá tri cực đại của vt ta lấy đạo hàm rồi cho nó bằng không:   2 2 3 2 max 1 3 cos sin ' 2cos .sin cos 0 tan 2 3 3 t              v  gL 1,0 Câu 2 (4,0 điểm)CƠ HỌC VẬT RẮN Một trụ đặc có khối lượng m, bán kính đáy R đang quay đều quanh trục của nó theo phương ngang với vận tốc góc . Trụ được đặt nhẹ nhàng lên một sàn xe o M M 2M Hình
phẳng, dài nằm ngang. Xe có cùng khối lượng m với trụ và có thể trượt không ma sát trên mặt đất.Ngay sau đó xe chuyển động nhanh dần, nhưng sau một khoảng thời gian xe đạt được vận tốc ổn định và không đổi. a. Xác định vận tốc ổn định của xe. b. Xác định năng lượng mất mát từ khi trụ được đặt lên xe đến khi xe đạt vận tốc không đổi. Câu Nội dung Thang điểm a. Gọi vận tốc của xe khi ổn định là V. Vận tốc của trụ so với xe khi đó là v, vận tốc quay của trụ khi đó là . Ban  đầu trụ trượt trên sàn xe, lực ma sát làm trụ chuyển động tịnh tiến nhanh dần, chuyển động quay chậm dần đến khi đạt điều kiện lăn không trượt thì v  R. lực ma sát bằng 0 và hệ đạt trạng thái ổn định với các vận tốc không đổi. 0,5 Định luật bảo toàn động lượng: mV  m(V  v)  0 2 v V  0,5 Định luật bảo toàn mô men động lượng với một trục nằm trên sàn xe vuông góc với mặt phẳng hình vẽ: ( ) Với: o I  I  m v V R và 2 2 mR I  v  R. 0,5 Giải các phương trình ta tìm được: 2 oR v   0,5 b. 2 2 2 2 ( ) 2 2 2 2 hp truoc sau o hp Q W W I I m v V mV Q                0,5 Với ; ; mà . 2 v V  v  R. 2 2 mR I  2 oR v   0,5 Biến đổi ta được: 2 2 8 o hp m R Q   1,0 Câu 3 (4,0 điểm) CƠ HỌC THIÊN THỂ Một vệ tinh chuyển động với vận tốc có độlớn không đổi v0 không đổi theo quỹ đạo tròn bán kính r0 xung quanh một hành tinh có bán kính R. Biết gia tốc rơi tự do trên bề mặt hành tinh là g a. Xác định bán kính quỹ đạo của vệ tinh r0. b. Do một nguyên nhân chưa biết, tại một thời điểm nào đó, hướng véctơ vân tóc thay đổi một góc nhỏ, nhưng độ lớn vận tốc không đổi. Khi đố hiển nhiên quỹ đạo vệ tinh sẽ là một elip. Hãy xác định sự phụ thuộc vận tốc vệ tinh vào khoảng cách r từ nó đến tâm hành tinh. c. Tìm độ biến thiên ∆v của độ lớn vận tốc khi khoảng cách đến tâm hành tinh thay đổi một lượng ∆r. d. Chứng minh rằng, khi vệ tinh ở cách tâm hành tinh một khoảng r0 ta có hệ thức . v v r r    