Đề đề xuất kỳ thi chọn học sinh giỏi khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ môn thi: Vật lý khối: 106177

SỞ GD&ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐỀ ĐỀ XUẤT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MÔN THI: VẬT LÝ KHỐI: 10 (Thời gian: 180’ không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu in 02 trang) Bài 1: Cơ vật rắn (4 điểm ) Hai cầu đặc đồng chất A, B tương ứng có tâm O1, O2, bán kính r1, r2, khối lượng m1, m2, đặt xe có khối lượng M, khối lượng bánh không đáng kể Xe  kéo với lực F không đổi theo phương nằm ngang cho cầu B lăn không trượt sàn xe, cầu A lăn không trượt cầu B, đường thẳng qua tâm hai cầu nằm mặt phẳng thẳng đứng hợp với phương ngang góc  khơng đổi Bỏ qua ma sát lăn ma sát trục bánh xe Tính gia tốc xe, gia tốc góc  cầu độ lớn lực F Bài 2: Các định luật bảo toàn (5 điểm ) Trên mặt phẳng ngang có hai khối lập phương cạnh H, khối lượng M đặt cạnh Đặt nhẹ nhàng cầu có bán kính R, khối lượng m = M lên vào khe nhỏ hai khối hộp Hai khối hộp cách khoảng R, cầu đứng cân khối hộp sau đặt nhẹ lên khe hở Tìm lực khối hộp tác dụng lên cầu vật đứng cân M R Biết hệ số ma sát tĩnh hai khối hộp mặt bàn k, tìm điều kiện k để cầu đứng cân hộp sau đặt lên M M Bỏ qua ma sát vận tốc ban đầu cầu Tìm R vận tốc cầu trước va đập xuống mặt phẳng ngang Bài 3: Nhiệt học (4 điểm ) Một chất khí lí tưởng đơn nguyên tử, ban đầu hoạt động theo chu trình 1(ABCA), sau hoạt động theo chu trình  2(ACDA) Đồ thị hai chu trình biểu diễn phụ khối B 2 C lượng riêng  khí theo nhiệt độ T hình bên Gọi hiệu suất chu trình hiệu suất chu trình 1 2 Biết hiệu suất hai chu trình thỏa mãn hệ thức 3  1 1  2   1 A D Cho biết khối lượng khí m, khối lượng mol khí T  Hãy tính cơng mà khí sinh chu trình theo m, O T1 T2  , T1 T2 Hãy xác định tỉ số T2 T1 ThuVienDeThi.com Bài 4: Động lực học(3 điểm )  Một vật chất điểm có khối lượng 3kg chuyển động trường lực F phụ thuộc thời gian hệtrục tọa độ oxyz:       F  15ti  3t  12 j  6t k  với i , j , k véctơ đơn vị trục ox,oy,oz        Giả sử điều kiện ban đầu: r0  5i  j  3k , (m) v0  2i  k (m/s) Tìm phụ thuộc vị trí vận tốc vật theo thời gian? Bài 5: Phương án thực hành(4 điểm ): Đo hệ số Poatxon  Cho dụng cụ thiết bị: - Một bình kín có dung tích đủ lớn (có thể tạo lỗ để nối với ống khóa) - Bơm nén ( chứa khí cần thiết, coi khí lý tưởng cần xác định  ) - Áp kế chứa nước hình chữ U, có tiết diện nhỏ - Các ống nối khóa - Thước đo chiều dài Hãy nêu sở lý thuyết, cách bố trí tiến hành thí nghiệm để xác định hệ số Poatxon  = Cp Cv ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN Bài số Hướng dẫn Thang điểm 0.5 A - Vẽ hình F1, N2 N1, O2 P1 B N1  F1 P2 F2   - Gia tốc O1 O2 mặt đất a1  a2     N1,  m1 g  F1,  m1 a1       N1  N m2 g  F1  F2  m2 a2 Chiêu lên ox, oy thu N1Cos  F1Sin  m1a1 N1Sin  F1Cos  m1 g  F2  N1Cos  F1Sin  m2 a1 N  N1Sin  m2 g  F  F2  Ma Đối với chuyển động lăn không trượt 2 F1r1  m1r12  m1r1 (a  a1 ) 5 2 (F2  F1 )r2  m2 r22  m2 r2 (a  a1 ) 5 Giải hệ phương trình thu kết gCos a 2(1  Sin ) 2a gCos  a1  (1  Sin ) 5a gCos  r2  a  a1  2(1  Sin ) gCos  2  2r2 (1  Sin ) tương tự gCos  1  2r1 (1  Sin ) Độ lớn lực F ThuVienDeThi.com F 0.75 0.5 0.75 0.5 0.5 F  F2  Ma  (2m1  2m2  M ) gCos 2(1  Sin ) 0.5 - Vẽ hình 0.5 - Quả cầu cân khối hộp, AOB tam giác Có thể thấy lực khối tác dụng lên cầu hướng tâm độ lớn, góc lực 600 Các lực cân với trọng lực tác O R Mg dụng lên cầu Vì vậy: Mg  N  N  0.5 A B - Để khối hộp cầu đứng cân sau đặt cầu lên lực tác dụng lên khối hộp theo phương ngang phải không lớn R ma sát nghỉ cực đại fms Xét lực tác dụng lên khối hộp gồm:   Trọng lực P = Mg, áp lực cầu F với F   N Phản lực Q bàn với: Q = Mg + Fsin600 0.5 N cos 600  f ms  N cos 600  k ( Mg  N sin 600 ) k N Mg /   Mg  N Mg  Mg 3 0.5 - Xét thời điểm cầu rơi xuống khối lập phương, ta cần xác định góc  Liên hệ vận tốc: v1 cos   v sin   - Bảo toàn lượng: 1 mv12  mv 22  mgR 1  cos   2   v12 1  2   2gR 1  cos   tg    2gR 1  cos  tg 2 v   tg 2 v1  tg v2 α v2 -v2 v1 M v M Trong HQC chuyển động với vận tốc v2 cầu chuyển động tròn quanh 0.75 điểm tiếp xúc, thời điểm rời HQC trở thành HQC qn tính, lúc thành phần trọng lực đóng vai trò lực hướng tâm: mv  mg cos  R v1 mv12 v   mgcos  sin  R sin  Thay v1 biểu thức vào, phương trình: 2gR 1  cos  tg 2 v   gR cos .sin  2  tg   cos3   3cos     cos   0,596 - Nếu H  R 1  cos    0, 404R cầu chạm đất trước rời hình lập phương, lúc chạm đất ThuVienDeThi.com góc f thỏa mãn 0.75 H  R 1  cos     cos   H Vận tốc trước chạm đất xác định R theo định luật bảo toàn lượng liên hệ vận tốc v12  2gR  cos   cos     cos 2gR    cos   cos  2R  H  2RH  v1  2g 2R  H H - Nếu H  R 1  cos    0, 404R sau rơi, cầu chuyển động rơi tự 0.75 do: R  vf  v12  2gH  2gH 1  0, 212  H   Thay vào (*): v12  gR cos .sin   gR cos   cos  Còn cầu cách mặt đất: h  H  R 1  cos    0.75 Theo phương trình C-M pV  Từ hình vẽ suy ra: 1  2 m  RT , ta có    c = số m p  V RT 0.5 T1 T2 Chuyển từ giản đồ T- sang giản đồ p - V Hai đoạn đẳng nhiệt, hai đoạn đẳng tích, cịn đường chéo hình chữ nhật T -  chuyển thành đường cong 0.5 m  pV m2 R   cT  , T ( cách thay vào phương trình )   p V mR cV Vì cơng mà khí thực q trình có giá trị diện tích nằm đường mơ tả q trình Vậy ta tính diện tích có liên quan Diện tích đường đẳng nhiệt T1=const m S1  1  m mRT1 mRT1  m T dV  ln  RT1 ln V  1  T1 2 Diện tích đường cong p  m2R cV m S2  1  m m2 R m R   1  mR  dV T2  T1     cV c  m m   2 Diện tích đường đẳng nhiệt T2=const m S3  1  m mRT2 mRT1  m T dV  ln  RT2 ln V  1  T1 2 Cơng khí sinh chu trình là: A1  S  S1 ThuVienDeThi.com 0.5 p C T2=const D B T =const A O m 2 m 1 V Hình 0.5 Cơng khí sinh chu trình là: A2  S3  S 2 Theo nguyên lí I: dQ=Q+A Đối với chu trình 1: QT=T1=-A1=-S1