Tiêu đề Đề thi HSG môn Vật Lý 10 - Chuyên Nguyễn Trãi - Hải Dương - Năm 2017-2018 - File word có lời giải chi tiết.doc ✅

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI ĐỀ GIỚI THIỆU ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LẦN THỨ XI MÔN VẬT LÍ - KHỐI 10 (Đề có 05 câu; gồm 02 trang) Câu 1 (5,0 điểm): Trên mặt phẳng ngang nhẵn có một chiếc nêm khối lượng m, góc nêm là . Coi sức cản của không khí không đáng kể. 1. Một vật nhỏ khối lượng m 2 bắt đầu trượt không ma sát từ A. Biết AB = l (hình 1). Hãy xác định gia tốc của nêm và quãng đường mà nêm đã trượt theo phương ngang kể từ khi vật bắt đầu trượt từ A đến khi nó rời khỏi nêm tại B. 2. Giả sử nêm đang có vận tốc 0V đến va chạm hoàn toàn đàn hồi vào một quả cầu nhỏ có khối lượng 2m đang đứng yên (hình 2). a. Sau va chạm nêm không nẩy lên. Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu thì góc nêm  phải nhỏ hơn một góc giới hạn  0 . Tìm  0 . b. Cho V 0 = 5m/s ; g = 10m/s 2  ;  = 30 0 . Xác định khoảng thời gian quả cầu va chạm với nêm lần Câu 2 (4,0 điểm): Một quả cầu đặc, đồng chất, khối lượng m, chuyển động với vận tốc 0v→ đến va chạm vào mặt sàn nằm ngang của một chiếc xe đang đứng yên (hình vẽ). Thân xe có khối lượng M, hệ số ma sát trượt giữa quả cầu và mặt sàn xe là . Xe chuyển động trên mặt phẳng ngang nhờ hai hình trụ tròn đồng chất, có cùng khối lượng M, đặt ở trục trước và sau của xe (hình vẽ). Ma sát giữa hai hình trụ và mặt phẳng ngang đủ lớn để giữ cho hai hình trụ luôn lăn không trượt. Bỏ qua ma sát ở trục quay của hai hình trụ. Sau va chạm, vận tốc của quả cầu theo phương thẳng đứng giữ nguyên độ lớn nhưng bị đảo chiều. Giả thiết rằng quả cầu bị trượt trong suốt thời gian va chạm. Tìm vận tốc của xe sau va chạm theo , m, M, v 0 và . Câu 3 (4,0 điểm): Một vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo tròn ở cách bề mặt Mặt Trăng một khoảng bằng bán kính R của Trái Đất. Tại một thời điểm nào đó, từ vệ tinh phóng ra một trạm đi tới một hành tinh khác, phần còn lại của vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo elip đi tới gần mặt Trái Đất ở điểm đối diện với điểm xuất phát của trạm. Hỏi khối lượng của trạm có thể chiếm một phần cực đại bằng bao nhiêu khối lượng vệ tinh. A m 2 B  Hình 1 2m 0v→  Hình 2 m  0v→ MM m M
Câu 4 (4,0 điểm): Một động cơ nhiệt với tác nhân là n (mol) khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện một chu trình biến đổi được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ. - Quá trình 1-2 là một đoạn thẳng. - Quá trình 2-3 là một đoạn thẳng có đường kéo dài qua gốc tọa độ. - Quá trình 3-1là một đoạn thẳng vuông góc với trục nằm ngang. Các giá trị 00p,V , hằng số khí là R đã biết. 1. Xác định nhiệt độ, áp suất của khí ở trạng thái 3 (theo 00p,V,n,R ) 2. Xác định công của chất khí trong toàn bộ chu trình (theo 00p,V ). 3. Xác định hiệu suất của động cơ. Câu 5 (3,0 điểm): Một học sinh sử dụng - 1 lực kế với độ chia nhỏ nhất là 0,1 N - 1 mẩu gỗ nhỏ, 1 tấm gỗ phẳng. - Dây mảnh. - Đế 3 chân, trụ sắt  10, khớp đa năng. Để xác định hệ số ma sát trượt  giữa bề mặt gỗ với gỗ và đo được bảng số liệu sau : Lần đo F 1 (N) F 2 (N) P(N) 1 3,1 1.3 5,7 2 3,2 1,2 5,8 3 3,1 1,0 5,5 4 3,3 1,1 5,5 5 3,2 1,3 5,7 Trong đó P là trọng lượng của mẩu gỗ nhỏ. F 1, F 2 là số chỉ của lực kế trong quá trình đo. Yêu cầu: 1. Thiết kế phương án thí nghiệm mà học sinh trên đã đùng để đo thu được bảng số liệu trên. Chỉ rõ lực F 1, F 2 là lực gì? 2. Xử lý số liệu, xác định giá trị hệ số ma sát trượt  .
ĐÁP ÁN Câu 1 (5,0 điểm): Ý Đáp án Điểm 1 Xác định gia tốc của nêm và quãng đường nêm trượt theo phương ngang. A y B  Hình 1 m/2 m x 0 N F qt a p a 0 Xét hệ qui chiếu gắn với nêm. a : gia tốc của vật đối với nêm a 0 : gia tốc nêm đối với sàn Gia tốc của vật đối với sàn: m0aaa→→→ (1) Định luật II Niu Tơn: qt m NPFa 2→→→→ (2) Chiếu lên phương AB: 00 mmm g.sina.cosaagsina.cos 222 (3) Chọn hệ tạo độ xoy như hình vẽ. Chiếu (1) lên ox: a m = a.cos - a 0 (4) Vì không có ngoại lực theo phương ngang: động lượng bảo toàn. mNm0m0 m VmV0ma2ma0a2a 2 (5) Thế (4) vào (5) suy ra : acos - a 0 = 2a 0  03a a cos  (6) Thế (3) vào (6) suy ra: 0 002 3ag.sin.cos g.sinacosa cos3cos    * Quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang.
Gọi S là quãng đường mà nêm trượt, s là quãng đường dịch chuyển theo phương ngang của vật so với nêm. Từ định luật bảo toàn động lượng: msSmSs3S 2 slcos S 33   . 2 Ngay khi nêm va chạm vào quả cầu phản lực F truyền cho quả cầu vận tốc V 2 . Ngay sau va chạm xung lực F có phương vuông góc với mặt nêm, nên V 2 có phương hợp với phương thẳng đứng 1 góc . Xét theo phương ox : Theo Định luật bảo toàn động lượng: mV 0 = mV 1 + 2mV 2 sin  V 0 =V 1 +2V 2 .sin (1) V 2 F  Hình 2 m 2m x y o Va chạm hoàn toàn đàn hồi nên : 222222 012012 111 mVmV2mVVV2V 222 (2) Từ (1) và (2) ta có 0 22 2Vsin V 2sin1    (3) 2 0 12 V(12sin) V 12sin    (4) a.Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng cũ thì V 1 >0  sin < 00 0 1 sin4545 2