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

1 TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT 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 M 1 và M 2 có khối lượng lần lượt là m 1 và m 2 được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn vắt qua ròng rọc nhẹ; M 1 đặt trên mặt bàn nằm ngang nhẵn; M 2 treo thẳng đứng (Hình 1). Tại thời điểm ban đầu, giữ các vật đứng yên ở vị trí sao cho dây nối M 1 hợp với phương ngang một góc  = 30 0 . Sau đó, buông nhẹ cho các vật bắt đầu chuyển động. Biết m 2 = 2m 1 ; mặt phẳng ngang đủ dài. Tính gia tốc của các vật tại thời điểm vật M 1 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 n tWkr , với k và n là hằng số, r là khoảng cách từ vật tới tâm của trường. Tìm điều kiện của k và n để hạt có thể chuyển động theo một quỹ đạo tròn. M 2 M 1  Hình 1
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 2p.V = const ; 4 - 1 là quá trình đẳng tích. Cho biết: 132 4 V = V = 4V 3 và nhiệt độ nhỏ nhất của chu trình là 300K; R = 8,31J/mol.K. a) Tính các nhiệt độ 3T và 4T ứng với các trạng thái 3 và 4. 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 D o 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 22 VRh 3 (trong đó R là bán kính mặt cầu, h là chiều cao của chỏm cầu). ………….HẾT………. Hình 3
3 ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu 1 (5 điểm) Nội dung Điểm M 2 M 1  mg N 1 2mg T 2 T 1 x H Các lực tác dụng lên M 1 và M 2 được biểu diễn như hình vẽ. 0,5 Áp dụng định luật II Niutown ta có: 1Tcosma ; 12TsinNmg; 2mgT2ma Tại thời điểm vật M 1 bắt đầu rời khỏi mặt bàn: N 1 = 0 mg T sin  0,5 1ag.cot (*) và 2 g ag 2sin  (**) 0,5 Do dây lí tưởng ta có: 2 121 v vcosvv cos  (1) → 22 12 avsin a. coscos    (2) 1,0 Gọi H là khoảng cách từ ròng rọc tới mặt bàn ta có: 12 H xHcotvx'. sin  (3) Từ (1) và (3): 2 2vsin Hcos    thay vào (2) 2 322 1 va atan Hcos  (4) 0,5 Thay (*) và (**) vào phương trình (4): Ta được: 232 2vtan3tan1 .cot 2cosgH    (5) 0, 5 Dùng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ: 22 12 11 mv2mv2mgh 22 (6) 0,5
4 Với HHH(2sin1) h sin30sinsin    thay vào (6) 22 12 2sin1 v2v4gH sin    (7) Từ (1) và (7): 22 2 1 v(3tan)8gH(1) 2sin  (8) 0,5 Kết hợp (5) và (8) ta được: 23 2 3tan18tan1 cot(1) 2cos2sin(3tan)    (9) (0.25đ) Giải phương trình (9) và kết hợp với điều kiện 030 ta được 045 0,5 Bài 2 (4 điểm) a/2 F f  * Trường hợp 1: trụ lăn không trượt: M R Hình 1  0,5 + Phương trình chuyển động tịnh tiến của hình trụ: a Ffm 2 (1) + Phương trình chuyển động của vật: MgFMa (2) 0,5 + Phương trình chuyển động quay của trụ: 2 mRa (Ff)RI 22R (3) 0,5 0,5