2022 trại hè hùng vương chính thức vật lý 10 đề final

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XVI – ĐIỆN BIÊN 2022 KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN: VẬT LÝ - KHỐI 10 Ngày thi: 12 tháng năm 2022 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm có 03 trang ĐỀ CHÍNH THỨC Họ tên thí sinh:…………………………………………Số báo danh:……………  Chú ý: Nhằm mơ tả đầy đủ tình xem xét nên đề dài Nhưng để giải nó, em dùng kiến thức quen thuộc Do đó, em bình tĩnh đọc kĩ đề bước giải toán này!  Chúc em thu kiến thức bổ ích có dịp trải nghiệm thú vị Trại Hè Hùng Vương 2022! Bài – Hò kéo pháo (3,5 điểm): Quân đội nhân dân Việt Nam tạo nên Chiến thắng Điện Biên “lừng lẫy năm châu, chấn động địa cầu” Để góp phần vào chiến công này, chiến sĩ đổ mồ hôi, công sức xương máu Nhớ ơn công lao to lớn ấy, toán nhắc đến công việc vất vả mà chiến sĩ làm, kéo pháo nặng lên dốc núi cao Tuy nhiên, để làm dễ cho tốn, giả thiết lí tưởng hố số yếu tố, khơng đủ mơ tả hết thực tế khó nhọc diễn Trục đỡ Giả tưởng pháo bao gồm hai bánh xe giống có bán kính , khối lượng , phần lại, gọi chung thân pháo, có khối lượng Phần thân pháo có chứa trục đỡ, trục đỡ đóng vai trị làm trục quay chung hai bánh Ta giả thiết trọng tâm phần thân pháo nằm trục đỡ Khẩu pháo di chuyển lên dốc Mặt dốc coi mặt phẳng nghiêng, cứng rắn có góc nghiêng 20 so với phương ngang Thân pháo Bánh xe Nêm Hình a) Khi dừng nghỉ, pháo giữ cân nhờ việc chèn hai bánh xe nêm Chiếc nêm khúc gỗ hình lăng trụ mà mặt cắt ngang có dạng tam giác cân có góc đỉnh 20 (hình 1) Trong lúc cân bằng, lực ma sát bánh xe nêm bỏ qua nêm mặt dốc phải đủ lớn +) Tính phản lực nêm lên bánh xe +) Tìm điều kiện hệ số ma sát nêm mặt dốc để nêm không bị trượt Khối lượng nêm bỏ qua so với khối lượng pháo b) Khi có hiệu lệnh “hị dô ta”, pháo kéo giật lên nhờ lực kéo có giá qua trục đỡ, có phương song song với mặt dốc khiến cho pháo tiến lên dốc với gia tốc Hãy tính lực kéo Cho mơmen qn tính bánh xe so với trục đỡ Coi bánh xe lăn khơng trượt mặt dốc, chúng quay không ma sát quanh trục đỡ, nhiên cần ý lực ma sát bánh xe với mặt dốc khơng thể bỏ qua Bài – Thả bi rơi (4,0 điểm): Trần nhà có độ cao H = m so với sàn nhà Một ván AB phẳng, đặt cố định nghiêng góc so với sàn nhà (đầu B nằm sàn nhà) Từ trần nhà, người ta thả rơi không vận tốc đầu viên bi nhỏ Bi rơi tự va chạm với mặt ván điểm đó, sau nảy rơi xuống sàn Kí hiệu C điểm thả rơi bi, I điểm bi chạm ván, D điểm bi chạm vào sàn nhà, h độ cao điểm I so với mặt sàn (Hình 2) Bỏ ma sát sức cản khơng khí Biết nảy bi mặt ván giống phản xạ tia sáng mặt gương phẳng, tốc độ bi trước sau va chạm Lấy a) Khi h = 0,8m C +) Hãy mô tả chuyển động bi, vẽ quỹ đạo tìm thời gian chuyển động bi từ C đến D +) Tìm tốc độ bi trước chạm vào D b) Vị trí điểm C trần nhà chọn cho trước rơi xuống sàn, bi va chạm với ván lần +) Hãy tìm giới hạn h H A I h +) Tìm h để thời gian chuyển động bi từ C đến D lớn Tính giá trị lớn +) Với h có giá trị độ dài BD lớn nhất? D B Hình Bài – Đánh đu (3,0 điểm): Trong lễ hội người vùng cao, người ta tạo xích đu gồm khúc gỗ thẳng có khối lượng , treo nằm ngang nhờ hai sợi cáp mảnh, nhẹ, chiều dài Đầu hai sợi cáp buộc vào xà ngang cố định Một người có khối lượng đứng khúc gỗ hai tay bám vào hai sợi cáp, trọng tâm người cách khúc gỗ đoạn Người ta đẩy cho xích đu dao động Trong lúc dao động, hai sợi cáp, khúc gỗ trọng tâm người nằm mặt phẳng thời điểm t, mặt phẳng hợp với phương thẳng đứng góc Sẽ giải toán mà có ý đến ảnh hưởng kích thước người Tuy nhiên, để tập trung phân tích số hiệu ứng vật lý định, ta đơn giản hố tốn cách coi tồn khối lượng người tập trung trọng tâm họ chất điểm Bỏ qua ma sát sức cản mơi trường a) Xích đu dao động với biên độ góc Hãy tính vận tốc góc cực đại khúc gỗ lực cực đại mà cáp treo tác dụng lên xà Hình b) Để tăng dần biên độ góc dao động, người đánh đu cần phối hợp động tác “đứng lên” “ngồi xuống” cách thích hợp Thao tác thực tế thường nhịp nhàng vị trí trọng tâm người thay đổi phức tạp Tuy nhiên để phần giải thích cách làm ta đưa số giả thiết đơn giản sau: trọng tâm người nằm mặt phẳng tạo hai sợi cáp khúc gỗ; thao tác đứng lên ngồi xuống diễn nhanh; “độ cao” trọng tâm người so với khúc gỗ (tính theo phương sợi cáp) ngồi đứng tương ứng Tại thời điểm ban đầu, xích đu vị trí biên với góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng , người trạng thái “ngồi” Khi xích đu qua vị trí cân người “đứng” thẳng lên giữ nguyên trạng thái đến biên đối diện Hãy tính góc lệch cực đại xích đu biên đối diện đó, từ nhận xét xem việc làm làm tăng hay giảm biên độ góc dao động? Bài – Khí giãn nở (3,5 điểm): ột xi lanh dài, cách nhiệt, đầu kín đầu hở, giữ cố định nằm ngang Tiết diện xi lanh S = 40 cm2 Bên xi lanh có piston di chuyển dọc theo xi lanh Khoảng khơng gian kín piston xi lanh lấp đầy lượng khí lí tưởng lưỡng nguyên t iston nối với khối hộp có khối lượng kg thơng qua lị xo đủ dài có độ cứng k = 100 N/m Lúc đầu hệ giữ trạng thái mà lị xo khơng biến dạng, khí bên xi lanh nhiệt độ T0 300 K có áp suất cân với áp suất khí p0 = 105 Pa, piston nằm cách đáy xi lanh đoạn h = 20cm M k p0, T0 Hình a) Tính số mol khí nhốt xi lanh b) Do piston xi lanh có ma sát nên hơ nóng chậm khí xi lanh đến nhiệt độ T1 = 330 K piston bắt đầu dịch chuyển Tính lượng nhiệt Q1 truyền cho khí độ lớn lực ma sát xi lanh piston c) Tiếp tục cung cấp chậm cho khí xi lanh nhiệt lượng Q2 M bắt đầu dịch chuyển Tính Q2 nhiệt độ T2 Biết hệ số ma sát M sàn  = 0,1 Bài – Trường tĩnh điện đối xứng cầu (4,0 điểm): Một cầu tích điện có bán kính Điện tích bên cầu phân bố đối xứng cầu với mật độ điện tích phụ thuộc khoảng cách đến tâm cầu theo quy luật sau: ( ) Trong đó, ( ) số coi biết a) Tính tổng điện tích cầu b) Tìm cường độ điện trường ( ) điểm cách tâm cầu khoảng c) Hãy tồn giá trị trường đạt giá trị cực tiểu khoảng mà cường độ điện d) Vẽ dạng đồ thị ( ) Bài – Tìm hệ số ma sát trượt (2,0 điểm): Phi Long học sinh trường chuyên miền núi yêu vật lý Bạn có tay hai khối gỗ hình hộp chữ nhật giống hệt đầu khúc gỗ có gắn móc treo nhỏ Long nảy ý tưởng xác định hệ số ma sát trượt khúc gỗ với mặt bàn nằm ngang lớp học Long có sẵn thước kẻ có độ chia đến milimét Long xin mẹ thêm sợi mượn từ phịng thí nghiệm thầy rịng rọc nhỏ quay trơn gắn vào mép bàn Trước hết Long thí nghiệm chuyển động nhanh dần Buộc hai đầu sợi vào hai móc treo hai khúc gỗ vắt sợi qua ròng rọc để tạo hệ hai khúc gỗ kéo nhau, khúc gỗ trượt mặt bàn, khúc gỗ lại treo mép bàn Hãy lập biểu thức xác định gia tốc khúc gỗ phụ thuộc hệ số ma sát trượt khúc gỗ với mặt bàn Để xác định , theo em, cần phải tiến hành bước thí nghiệm nào? Hãy lập bảng để ghi thông số cần đo lập công thức để tính hệ số ma sát trượt theo thơng số ………………………HẾT…………………… Lưu ý: - Thí sinh khơng s dụng tài liệu - Cán coi thi không giải thích thêm ... giải tốn mà có ý đến ảnh hưởng kích thước người Tuy nhiên, để tập trung phân tích số hiệu ứng vật lý định, ta đơn giản hoá tốn cách coi tồn khối lượng người tập trung trọng tâm họ chất điểm Bỏ... qua lị xo đủ dài có độ cứng k = 100 N/m Lúc đầu hệ giữ trạng thái mà lị xo khơng biến dạng, khí bên xi lanh nhiệt độ T0 300 K có áp suất cân với áp suất khí p0 = 105 Pa, piston nằm cách đáy xi... thị ( ) Bài – Tìm hệ số ma sát trượt (2,0 điểm): Phi Long học sinh trường chuyên miền núi yêu vật lý Bạn có tay hai khối gỗ hình hộp chữ nhật giống hệt đầu khúc gỗ có gắn móc treo nhỏ Long nảy