Tiêu đề Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Hạ Long - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.pdf ✅

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN HẠ LONG ĐỀ ĐỀ XUẤT THI HSG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2018 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề. Bài 1. (4 điểm) Một khối gỗ khối lượng m với tiết diện có dạng tam giác vuông cân, có thể trượt không ma sát trên mặt sàn nằm ngang. Trên tiết diện đi qua khối tâm khối gỗ có hai vật nhỏ (1) và (2) có khối lượng lần lượt là m và 3m được nối với nhau bằng một sợi dây không giãn vắt qua ròng rọc như hình vẽ (hình 1): ban đầu vật (1) ở sát đáy, vật (2) ở sát đỉnh góc vuông, các vật được giữ đứng yên. Chiều dài đáy của tiết diện là L = 50 cm. Bỏ qua mọi ma sát, khối lượng của dây và ròng rọc. Ở thời điểm nào đó các vật được thả tự do. Khi vật 3m đến đáy khối, hãy xác định: a. Độ dịch chuyển của khối gỗ. b. Vận tốc của hai vật và của khối gỗ. Lấy g = 10 m/s2 . Bài 2. (4 điểm) Từ vị trí cao nhất A của một mặt phẳng nghiêng có độ cao h, đặt một quả cầu đặc đồng chất khối lượng m và bán kính R. Thả nhẹ để quả cầu lăn không trượt xuống dưới như hình vẽ. a. Tính mômen quán tính của quả cầu đối với trục quay đi qua điểm tiếp xúc và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ theo m, R. b. Tính tốc độ góc của quả cầu và tốc độ dài của khối tâm quả cầu khi vừa xuống tới chân B của mặt phẳng nghiêng. Bỏ qua ma sát lăn, biết gia tốc trọng trường là g. Bài 3. (4 điểm) Một tên lửa, khối lượng m = 10 tấn chuyển động quanh Trái đất theo quỹ đạo elip. Khoảng cách từ tâm Trái đất đến tên lửa xa nhất là r1 = 11000 km và gần nhất là r2 = 6600 km. Lấy khối lượng Trái đất là M = 6.1024 kg.   x O y L (1) (2) G3 Hình 1 A B h
a. Viết phương trình quỹ đạo của tên lửa và xác định tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất của tên lửa trong quá trình chuyển động. b. Tại viễn điểm tên lửa nổ, vỡ thành hai mảnh. Mảnh có khối lượng m1 chuyển sang quỹ đạo tròn, còn mảnh có khối lượng m2 rơi thẳng đứng xuống đất. Hãy tìm m1 và m2. Bỏ qua khối lượng của các chất khí tạo thành khi nổ. Bài 4. (4,5 điểm) Một quả khí cầu có một lỗ hở ở phía dưới để trao đổi khí với môi trường xung quanh, có thể tích không đổi V = 1,1 m3 . Vỏ khí cầu có thể tích không đáng kể và khối lượng m = 0,187 kg. Nhiệt độ của không khí là t1 = 200C, áp suất khí quyển tại mặt đất là p0 = 1,013.105 Pa. Trong các điều kiện đó, khối lượng riêng của không khí là 1,20 kg/m3 . Biết gia tốc trọng trường tại mặt đất là g = 10 m/s2 . Lấy hằng số khí . R  8,31 J mol.K a. Tìm khối lượng mol trung bình của không khí. b. Ban đầu khí cầu ở gần mặt đất, để quả khí cầu lơ lửng, cần nung nóng khí bên trong khí cầu đến nhiệt độ t2 bằng bao nhiêu? c. Nung nóng khí bên trong khí cầu đến nhiệt độ t3 = 1100C. Tìm lực cần thiết để giữ khí cầu đứng yên. d. Sau khi đã nung nóng khí bên trong khí cầu, người ta bịt kín lỗ hở lại và thả cho quả khí cầu bay lên. Coi nhiệt độ khí bên trong khí cầu luôn là t3 = 1100C, nhiệt độ của khí quyển luôn là t1 = 200C và gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 coi như không đổi theo độ cao. Tính độ cao lớn nhất mà quả khí cầu lên được. Bài 5 (3,5 điểm) Cho các dụng cụ: Một ống thủy tinh dài được hàn kín một đầu. Trong ống chứa một cột không khí ngăn cách với không khí bên ngoài bằng một cột thủy ngân. Một thước thẳng chia độ đến milimét. Khối lượng riêng của thủy ngân và gia tốc trọng trường đã biết. Yêu cầu: 1. Trình bày một phương án thí nghiệm để xác định áp suất khí quyển với các dụng cụ đã cho. 2. Thiết lập biểu thức tính sai số của phép đo. --------------HẾT------------- Người ra đề: Nguyễn Ngọc Phúc Số diện thoại: 01275688666
  O x y L (1) (2) (3) G3 Hình 1a SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN HẠ LONG ĐỀ ĐỀ XUẤT THI HSG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề. Bài 1. Sơ lược lời giải Điểm a. Chọn hệ trục Oxy gắn với đất như (hình 1a). Xét hệ gồm hai vật m, 3m và khối gỗ (3). Theo phương ngang, ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0 nên : x const G  (G là khối tâm của hệ trên). - Lúc đầu: . 2 (1) 3 10 G L m L x m m m     - Ngay trước khi vật 3m chạm sàn : 1 2 3 1 2 3 3 3 3 5 G mx mx mx x x x x m m m         Trong đó : . Suy ra: 1 3 2 3 2 ; ( 0) 2 L x  x x  x  x  3 3 (2) 10 G L x  x  - Từ (1), (2) có : Khối gỗ dịch chuyển sang bên trái một đoạn là: 3 2 20 5 L x   cm 0,5 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ Bài 1 (4,0 điểm) b. Gọi u là vận tốc của vật (1), (2) đối với khối gỗ (3) ( ) u1  u2  u và v là vận tốc của khối gỗ (3) tại thời điểm vật (2) tới đáy khối gỗ. Theo công thức cộng vận tốc ta có : v u v    1  1  (hình 1b) v u v    2  2  (hình 1c) Chiếu lên Ox :         0 2 0 1 cos 45 cos 45 v v u v v u x x Từ giản đồ có : 2 (4) 2 2 2 2 2 1 v  v  v  u  u  v - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng theo phương ngang và bảo toàn năng lượng ta có : 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 5 2 3 0 (5) 4 3 3 1 2 2 2 2 2 (2 ) (6) 4 m x x v mv mv u v L mv mv mv L mg mg v v gL v                       0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,75 đ 2 v   v  0 45 2 u  Hình 1c  v  0 45 1 v  1 u  Hình 1b
- Từ (4), (5) và (6) ta có : 1 2 4 2 3 / 15 3 13 13 / 30 6 gL v m s gL v v m s            1,0 đ Bài 2. Ý Nội dung Điểm a - Tính được momen quán tính của quả cầu đi qua khối tâm - Dùng định lí trục quay tính được momen quán tính với trục quay đi qua điểm tiếp xúc 0,5 đ 0,5 đ b - Gọi vc là vận tốc của quả cầu sau khi lăn xuống được độ cao h. - Khi quả cầu lăn không trượt xuống dưới, thì điểm đặt của lực ma sát tĩnh nằm trên trục quay tức thời, mà tại đó vận tốc của các điểm tại bằng không và không ảnh hưởng tới cơ năng toàn phần của vật. - Vai trò của lực ma sát ở đây là đảm bảo cho vật lăn thuần tuỳ không trượt và đảm bảo cho độ giảm thế năng hoàn toàn chuyển thành độ tăng động năng tịnh tiến và chuyển động năng quay của vật. - Vì các lực tác dụng lên hình trụ đặc và quả cầu đều là : p  ( lực thế ),   (theo phương pháp tuyến) và lực ma sát tĩnh ms F  . Ta có   và ms F  không sinh công  Acác lực không thế = 0  cơ năng của hệ được bảo toàn. - Như vậy ta có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của quả cầu và hình trụ: Với quả cầu: mgh = 2 2 2 2 m c c c v    ( 1 ) Trong đó: 2 2 5 c mR   ; c c v R   Thay vào ( 1 ) ta có: mgh = 2 7 10 m c v ; 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ