Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên bắc ninh

bSau khi dây đứt, vật nhỏ chuyển động tới vị trí D đạt độ cao cực đại.. Quả cầu bên trên di chuyển nhẹ để nó lăn dưới tác dụng của trọng lực như hình bên.. aViết phương trình chuyển động

TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DHBB

NĂM HỌC 2017 – 2018

Môn: Vật lý – Lớp 10

Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Bài 1: Cơ học chất điểm (4 điểm)

Cho con lắc có một đầu gắn cố định tại điểm O, một đầu treo vật nhỏ

bằng sợi dây nhẹ không dãn, chiều dài L Tại vị trí P ở dưới điểm O,

cách O đoạn L/2 có gắn đinh Con lắc được thả nhẹ từ vị trí A với

OA có phương nằm ngang như hình vẽ Khi con lắc tới vị trí B, chỉ

phần dưới điểm P có thể tiếp tục đi lên

a) Giả sử khi con lắc tới vị trí C, sợi dây bị đứt Tính góc tạo bởi PC

và phương thẳng đứng

b)Sau khi dây đứt, vật nhỏ chuyển động tới vị trí D đạt độ cao cực

đại Tìm độ cao cực đại của vật so với điểm P

c)Vật đi qua điểm E ở ngay dưới điểm O Tìm khoảng cách OE

Bài 2: cơ học vật rắn-(5 điểm)

Một quả cầu bán kính b đang nằm yên ở trên một quả cầu cố định bán kính a, a>b, vị trí ban đầu θ=00 Quả cầu bên trên di chuyển nhẹ để nó lăn dưới tác dụng của trọng lực như hình bên Hệ số ma sát nghỉ

µs>0, hệ số ma sát trượt µ=0

a)Viết phương trình chuyển động lăn thuần túy của quả cầu phía trên từ

đó rút ra phương trình chuyển động theo và θ khi quả cầu lăn không

trượt

b)Tìm phương trình liên hệ  và θ từ đó tìm sự phụ thuộc của θ theo t,

giả sử 0< θ(0)<< θ(t)

Sử dụng 2 ln tan

4 sin

2

x

 

 

 



Bài 3: Cơ học thiên thể (4 điểm)

Sự đi qua của sao Kim là hiện tượng khi sao Kim ở vị trí giữa Mặt trời và Trái đất Trên hình bên, hai

người quan sát ở hai vị trí A, B khác nhau trên Trái đất, sao Kim xuất hiện như hai điểm đen phân biệt A’ và B’ trên bề mặt Mặt trời

a)Giả sử chu kỳ quay của sao

Kim quanh Mặt trời là 225

ngày, tính tỉ số aE/aV, với aE,

aVlà khoảng cách trung bình

từ Trái đất và sao Kim đến

Mặt trời

b)Vào ngày sao Kim đi qua,

hai người quan sát tại A và B

với khoảng cách địa lý của

hai điểm A, B là 1800km, B ở

370 Tây Nam của điểm A

Tính khoảng cách A’B’

c)Một người quan sát khác thấy đường kính Mặt trời bằng 290 lần khoảng cách giữa hai điểm đen

A’B’ Tính đường kính của Mặt trời

d)Tính hiệu thời gian (theo đơn vị phút) sao Kim đi qua theo quan tại điểm A và B

Bài 4: Nhiệt học (3 điểm ):

Câu 3 ( 4đ) Phương trình trạng thái, nguyên lí I, II

A

’’

B’

A B

Mặt trời

Trái đất Sao Kim-V

thể tích V Xác định công của chu trình

Bài 5: Phương án thực hành (3 điểm ):

1) Mục đích thí nghiệm:

Có một bình nước nóng đậy kín, chỉ có thể lấy được nước ra qua một vòi có khoá Cần làm thí nghiệm để xác định nhiệt độ của nước trong bình

2) Thiết bị thí nghiệm:

a) Một ống nghiệm nhỏ, dung tích khoảng 30 cm3

b) Nhiệt kế thuỷ ngân chia độ đến 0,10C

c) Bút dạ viết được lên thuỷ tinh

d) Đồng hồ bấm giây

3) Yêu cầu xây dựng phương án thí nghiệm:

a) Trình bày cơ sở lý thuyết Viết các công thức cần thiết

b) Trình bày một phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ của nước trong bình, trong hai trường hợp sau:

- ống nghiệm được bọc ngoài bằng bông cách nhiệt tốt

- ống nghiệm được bọc ngoài bằng bông cách nhiệt không tốt

c) Tìm công thức tính sai số của nhiệt độ đo được

- Hết -

(Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)

Họ và tên thí sinh: ……….Số báo danh: …………

(Đề thi này có 02 trang)

p ( 2)

(1) (3) T 2

(4) T 1

0

V (l)

TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH HƯỚNG DẪN CHẤM

ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DHBB

NĂM HỌC 2017 – 2018

Môn: Vật lý – Lớp 10

ĐÁP ÁN

điểm

1

(4

điểm)

a)Gọi θ là góc tạo bởi PC và phương thẳng đứng

Cơ năng bảo toàn tại vị trí A và C suy ra: 2

(1 os )

C

v gL c 

Từ định luật II Niuton:

2 cos

/ 2

C

v

L



Tại C, T=0 suy ra cosθ=2/3 => θ=480

b)Tại C, vận tốc v C2  gL(1cos ) gL/ 3, vC tạo với phương ngang góc θ Sau

khi dây đứt, vật chuyển động như vật bị ném xiên Tại độ cao cực đại, vy=0, suy

ra

2 2

C

y

g



Vị trí vật đạt độ cao cực đại so với điểm P là Lcosθ/2+5L/54=23L/54

c)Chọn P là gốc tọa độ, khi đó tọa độ của vật được xác định bởi

x=Lsinθ/2-vCcosθ.t

y=Lcosθ/2+vCsinθ.t-gt2

/2 Tại điểm E, x=0 suy ra

t= sin

2 C os

L

v c



 thay vào y=9L/32

Vậy E cách O là 7L/32

1,0

1,0

0,75

1,25

2

(5

điểm)

a)Ban đầu O,A,O’,B ở trên cùng đường thẳng đứng Khi quả cầu bên trên lăn

được góc  thì tâm của nó dịch chuyển được đoạn θ.OO’ Điều kiện cho

chuyển động lăn thuần túy:

(a+b).θ=b.

Phương trình chuyển động của quả cầu bên trên là:

m(a+b) =mgsinθ-f

I=2mb2/5=fb,

với f là lực ma sát nghỉ trên mặt cầu Khi quả cầu lăn không trượt, ta có:

(a+b).=b.

Vậy ta được 5 sin

g



 



b)Sử dụng

2

1 2

d d







 , từ phương trình trên ta được 2 10 os

gc

C



Với  =0 tại θ=0 rút ra 10

g C

a b



 =>

2 10 (1 os )



0,25

0,5

0,5 0,25

0,75 0,75 0,25

Tại t=0, θ0=θ(0) =>

20

sin 2

dt







0

tan 4 ln

tan 4





=kt, với k= 5

g

ab

4 arctan tan

4

kt

 

0,75

0,5

0,5

3

(4

điểm)

a)Theo định luật 3 Keple:

365 225

E

V

a

a  => aE/aV=1,3806

AB  AV  A V a a

=>A’B’=4729 km

c)Đường kính của Mặt trời là: A’B’.290=1,37.106

km

d)Gọi vE là vận tốc của Trái đất quanh Mặt trời Khối lượng Mặt trời là MS

Sử dụng công thức v2=GMS/r

Vận tốc của sao Kim bằng v E a E /a V =1,175 vE

Quan sát từ Trái đất thì vận tốc của sao Kim là v E a E /a V -vE= 0,175 vE; vận

tốc của Mặt trời là –vE Chiếu lên bề mặt của Mặt trời, vận tốc của bóng sao

Kim là 0,175 vE aE/aV=0,2416 vE

Do đó vận tốc của bóng tối sao Kim quét trên bề mặt Mặt trời là

v  a a  a a  

vE=2πrE/TE=29886 m/s

Hiệu thời gian cần tìm là : 4729

1, 2416 29886 =127 s=2,13 phút

0,5

0,75

0,5 0,25 0,5

0,5

0,5

0,5

4 (4

điểm)

* Quá trình 12 : p=aV với a là hằng số

1 2 1 1 2 2

a

* Quá trình 34 : p= b V với là hằng số

b

0,5

0,25

Nhận xét : 1

2

V

V =

2

3

V

 Công của khí trong các quá trình :

1 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 2

3 4 3 4 3 3 4 3 3 4 4 4

( )

( )

ABCD

2 3 3 2 2 3 3 3 2 2 3 2

4 1 1 4 4 1 1 1 4 4 1 4

0,25 0,25 0,25 0,25

 Công của khí trong chu trình :

V  T nên

2 2

2 1

1 2

839, 61( ) 2

T T



0,5

0,5

5

(3

điểm)

- Đặt nhiệt kế trong ống nghiệm, đọc nhiệt độ ban đầu T0 (T0 ~ nhiệt độ phòng)

- Cho nước vào lần thứ nhất đến vạch chuẩn, xác định được nhiệt độ cân bằng trên nhiệt kế là T1

Gọi C0 là nhiệt dung của nhiệt kế + ống nghiệm

C1 là nhiệt dung của nước rót vào ống

Ta có C0(T1-T0) = C1(T-T1) (1)

T là nhiệt độ của nước trong bình

- Đổ nhanh nước cũ đi, rót nước mới vào, nhiệt kế chỉ T2:

C0(T2-T1) = C1(T-T2) (2) Chia (1) cho (2) ta được:

1 0

2

2 1 0 2 2

1 1

2

0 1

T 2 T T

T T T T T

T

T T T T

T T





















2) Ống nghiệm không cách nhiệt tốt:

- Khi đổ nước vào lần 1 và đợi cho cân bằng nhiệt, thì nhiệt độ chỉ T1’ (không phải là T1) vì một phần nhiệt mất ra môi trường

Để có T1, dùng cách hiệu chỉnh nhiệt độ: vẽ đồ thị biểu diễn T1’ theo thời gian t Lấy t = 0 là lúc rót nước vào

- Khi đổ nước vào lần 2 thì nhiệt độ tăng từ T1’ đến T2’ Cũng dùng cách hiệu chỉnh nhiệt độ như trên để xác

định T2

- Các phương trình là:

C0(T1-T0) = C1(T-T1)

C0(T2-T1’) = C1(T-T2)

' T T T T

' T T T T T

1 1 0 2

1 1 0 2











c) Sai số:

' T T T T

T ' T T T '

T T T T

' T T T T T

T

1 1 0 2

1 1 0 2 1

1 0 2

1 1 0 2



























(T2T0) = T2T0 + T0T2 ; (T1T1’) = T1T1’+ T1’T1

Suy ra:

' 1 1 0 2

1 1 1 1 2 0 0 2 1 1 0 2

T ' T T

T T T T T

1

T ' T ' T T T T T T ' T T T T

1 T

T











































0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0.5

0 1 2 3 4 5 6 t (ph)

T1’

T1

T1’

T0

Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy Điện thoại: 0961282989