Tiêu đề Đề thi học sinh giỏi 2018 môn Vật Lý - Chuyên Tuyên Quang.pdf ✅

TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG -------- 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 2018 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Bài 1: Một tàu vũ trụ đang chuyển động tự do quanh trái đất theo quỹ đạo tròn với vận tốc v0 ở độ cao h, biết bán kính trái đất R >> h. Để hạ cánh an toàn xuống trái đất người ta mở động cơ trong thời gian rất ngắn để truyền cho tàu một vận tốc phụ v. 1.Tính v trong hai trường hợp sau: a, v ngược hướng với v0 b, v hướng về phía tâm trái đất 2. Biết nhiên liệu khi động cơ hoạt động được đốt cháy rồi bay khỏi động cơ với vận tốc không đổi. Tìm tỉ số khối của nhiên liệu mà động cơ dùng trong hai trường hợp. Bài 2. Động học – động lực học Hai quả cầu nhỏ giống nhau đều có khối lượng m, nối với nhau bằng một sợi dây dài l, không dãn, nhẹ, lúc đầu chúng đứng yên, dây thẳng. Truyền cho A vận tốc v0 thẳng đứng. Biết trong quá trình chuyển động dây luôn căng, B không bị nhấc lên, bỏ qua ma sát. 1. Xác định quỹ đạo chuyển động của A, tìm các thông số của quỹ đạo đó. 2. Tìm điều kiện của v0 để hiện tượng trên có thể xảy Bài 3. Nhiệt học Một lượng khí đơn nguyên tử thực hiện chu trình 123a1 như hình vẽ. Biết rằng độ biến thiên thể tích từ trạng thái 1 sang 2 có giá trị bằng độ biến thiên thể tích từ trạng thái 2 sang 3 và bằng thể tích ban đầu. Độ biến thiên áp suất từ trạng thái 1 sang 2 bằng giá trị áp suất ban đầu. Đường biểu diễn chu trình 123b1 có diện tích giới hạn bằng 1 6 diện tích đường tròn bán kính là độ dài đường biểu diễn trạng thái 1 sang 2 hoặc trạng thái 2 sang 3. Cung tròn 3a1 bằng cung 3b1. Công mà khí thực hiện trong cả chu trình là A. Hãy xác định nhiệt lượng trong từng quá trình theo A, cho biết trong quá trình đó khí nhận hay tỏa nhiệt? Bài 4. Cơ học vật rắn Tấm ván dài có khối lượng M nằm trên mặt phẳng nằm ngang rất nhẵn. Một quả cầu đặc khối lượng m bán kính R quay quanh trục nằm ngang đi qua tâm với tốc độ góc 0 được thả không vận tốc ban đầu từ độ cao h xuống ván. Trong suốt quá trình va chạm giữa quả cầu và tấm ván, quả cầu luôn bị trượt. Độ lớn vận tốc theo phương thẳng đứng của quả cầu ngay sau và ngay trước khi va chạm với ván liên hệ: ' y y v e v   hằng số. Cho hệ số ma sát giữa m 0 M h p p1 V1 V2 V3 1 2 3 p2 a b V O
ván và quả cầu là  . Coi trọng lực của quả cầu rất nhỏ so với lực tương tác khi va chạm. a) Tính tốc độ góc của quay quanh khối tâm của quả cầu ngay sau va chạm với ván. b) Tìm vận tốc khối tâm quả cầu ngay sau va chạm với ván. Bài 5. Phương án thí nghiệm. Giả sử bạn cần phải lấy nước từ vòi để chứa đẩy một bể lớn có dung tích biết trước nhờ một ống dẫn mềm có đầu cuối là một ống kim loại hình trụ. Bạn muốn biết trước thời gian hoàn tất cái công việc chán ngất đó. Liệu bạn có thể tính ra thời gian đó không, nếu bạn chỉ có trong tay một cái thước? (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số)./. Người ra đề : Đinh Ngọc Tuyến- 0915.195.288
TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ LỚP 10 Bai 1: Một tàu vũ trụ đang chuyển động tự do quanh trái đất theo quỹ đạo tròn với vận tốc v0 ở độ cao h, biết bán kính trái đất R >> h. Để hạ cánh an toàn xuống trái đất người ta mở động cơ trong thời gian rất ngắn để truyền cho tàu một vận tốc phụ v. 1.Tính v trong hai trường hợp sau: a, v ngược hướng với v0 b, v hướng về phía tâm trái đất 2. Biết nhiên liệu khi động cơ hoạt động được đốt cháy rồi bay khỏi động cơ với vận tốc không đổi. Tìm tỉ số khối của nhiên liệu mà động cơ dùng trong hai trường hợp. Giải” 1. Tính v a, Truyền  v1 ngược hướng  v0 Bảo toàn moomen động lượng L = m (v0 - v1) (R+h) = mvB R (1) Bảo toàn cơ năng 1 2 m (v0 - v1) 2 - GMm R+h = 1 2 m vB 2 - GMm R (2) Lực hướng tâm là lực hấp dẫn mv0 2 R+h = GMm (R+h) 2 (3) Khi hạ cánh vB = 0 Giải hệ (1),(2), (3) ta được: v1 = v0 h 2(2R+h) ≈ v0 h 4R b, Truyền  v2 hướng vào tâm trái đất Bảo toàn moomen động lượng L = m (v0 (R+h) = mvC R (1) Bảo toàn cơ năng 1 2 m (v0 2 + v2 2 ) - GMm R+h = 1 2 m vC 2 - GMm R (2) Lực hướng tâm là lực hấp dẫn mv0 2 R+h = GMm (R+h) 2 (3) Khi hạ cánh vC = 0 Giải hệ (1),(2), (3) gần đúng ta được: v2 ≈ v0 h R = 4 v1 2. Gọi M0 là khối lượng tàu, m0 là khối lượng nhiên liệu cần tiêu thụ để truyền cho tàu vận tốc v: m0 << M0 Theo định luật bảo toàn động lượng  vB  v0  v1 h B R  v2  v0 A C
(M0 -m0 ) (  v0 +  v ) + m0 (  v0 +  u ) = M0  v0  m0  u = - M0  v  m0 ≈ v  Vậy trường hợp 2 dùng gấp 4 lần nhiêu liệu so với trường hợp đầu. Bài 2: Hai quả cầu nhỏ giống nhau đều có khối lượng m, nối với nhau bằng một sợi dây dài l, không dãn, nhẹ, lúc đầu chúng đứng yên, dây thẳng. Truyền cho A vận tốc v0 thẳng đứng. Biết trong quá trình chuyển động dây luôn căng, B không bị nhấc lên, bỏ qua ma sát. 3. Xác định quỹ đạo chuyển động của A, tìm các thông số của quỹ đạo đó. 4. Tìm điều kiện của v0 để hiện tượng trên có thể xảy Giải 1. Chọn hệ trục như hình vẽ (A’B’)2 = l2 = y2 + (2x)2  x 2 ( l 2 ) 2 + y 2 l 2 = 1  Quỹ đạo chuyển động là elip, bán trục lớn là l, bán trục nhỏ là l 2 . Nhận xét: khối tâm luôn chuyển động trên oy 2. Khi dây thẳng đứng Xét chuyển động cuả A quanh B A chuyển động tròn với bán kính là l, vận tốc vA/B Đối với đất vA = vB = v1 Bảo toàn năng lượng: 2 mv1 2 2 + mgl = mv0 2 2  v1 2 = v0 2 2 - gl vA/B = 2v1 Phương trình chuyển động T + mg = m(vA/B) 2 l = m l (2v1) 2  T + mg = 4m l v1 2 = 4m l ( v0 2 2 - gl)  T = 2 mv0 2 l - 5mg Điều kiện T < mg và T > 0  2 mv0 2 l - 5mg ≤ mg  v0 2 ≤ 3gl và 2 mv0 2 l - 5mg ≥ 0  v0 2 ≥ 2,5 gl  2,5gl ≤ v0 ≤ 3gl . .. . v0 vA O vB x y G x x y A B A’ B’ . A . B T T  vA  vB