Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên ĐHSP hà nội

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỀ NGUỒN KÌ THI HỌC SINH GIỎI ĐỒNG BẰNG DUYÊN HẢI NĂM 2017 - 2018 Môn thi VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian làm 180 phút (Đề thi gồm có 02 trang) Câu I Động học chất điểm Từ đỉnh dốc có dạng mặt phẳng nghiêng, hợp với mặt phẳng nằm ngang góc , người ta bắn vật nhỏ với vận tốc ban đầu ⃗ hợp với phương nằm ngang góc Biết gia tốc rơi tự ⃗ vật nhỏ đạt độ cao cực đại lớn độ cao đỉnh dốc, gốc thời gian lúc vật bắn khỏi đỉnh dốc Lúc đạn chưa quay trở lại dốc, xác định a Độ cao cực đại vật so với độ cao đỉnh dốc b Gia tốc tiếp tuyến vật thời điểm c Bán kính cong quỹ đạo thời điểm Biết va chạm vật dốc tuyệt đối đàn hồi với hệ số hồi phục (có nghĩa vận tốc vật trước sau va chạm đối xứng với qua mặt phẳng dốc) a Chứng tỏ khoảng thời gian hai lần liên tiếp vật va chạm với dốc số, tính số b Tìm điều kiện để khoảng cách hai điểm va chạm liên tiếp tăng theo quy luật: Câu II Cơ học vật rắn Đặt hình trụ đặc khối lượng , bán kính có trục song song với mặt phẳng nằm ngang lên mặt phẳng nghiêng nêm có khối lượng 𝑚 nằm yên mặt phẳng nằm ngang nơi có gia tốc rợi tự ⃗ hình vẽ bên Biết mặt 𝑀 phẳng nghiêng nêm hợp với mặt phẳng nằm ngang 𝛼 góc , ma sát nêm mặt phẳng nằm ngang không đáng kể Hệ số ma sát trụ nêm , hệ số ma sát trụ mặt sàn cứng nằm ngang Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tính gia tốc , gia tốc so với gia tốc góc Biết trước va chạm với sàn, lăn không trượt bị giữ cố trường hợp a Nêm bị giữ chặt b Nêm thả tự định với vận tốc ⃗ hệ số hồi phục va chạm a Tìm vận tốc sàn sau va chạm với sàn b Tính công lực ma sát sàn Câu III Cơ học thiên thể Trái Đất Hỏa Tinh chuyển động quanh Mặt Trời quỹ đạo gần tròn nằm mặt phẳng với chu kì , khoảng cách Trái Đất Mặt Trời , tính Biết Khoảng cách cực đại cực tiểu Trái Đất Hỏa Tinh Một nhóm nhà Thiên văn muốn lên Hỏa Tinh du lịch, đề xuất phương án phóng tàu vũ trụ đưa nhà Thiên văn lên Hỏa Tinh Hỏi theo phương án đó: a Sau rời Trái Đất tàu vũ trụ đổ lên Hỏa Tinh? b Sau đáp xuống Hỏa Tinh khoảng thời gian tối thiểu tàu vũ trụ khởi hành Trái Đất Tính khoảng thời gian tối thiểu để thực hành trình Trái Đất - Hỏa Tinh - Trái Đất Câu IV Nhiệt học Một khí lí tưởng đơn nguyên tử thực chu trình hình vẽ Biết trình đoạn nhiệt, q chồng khít lên 𝑝 hai q trình đẳng tích Biết tỉ số thể tích lớn thể tích nhỏ khí chu trình ( ) Biết nhiệt độ, áp suất thể tích khí khí áp suất O 𝑉 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tính cơng sinh chu trình Viết phương trình mơ tả q trình Tính hiệu suất chu trình Câu V Phương án thực hành Cho vật dụng sau  01 cân loại  01 lò xo nhẹ chưa biết độ cứng  01 mảnh đồng chất, chưa biết khối lượng đầu có đục lỗ nhỏ  01 dọi  01 giá đỡ dùng để treo cứng, dao động tự quanh điểm treo  01 thước đo độ dài  01 cuộn dây mềm, nhẹ, không dãn đủ bền Biết gia tốc rơi tự nơi làm thí nghiệm , trọng lượng tổng cộng cân thước không kéo dãn lò xo đến giới hạn đàn hồi Trình bày phương án thí nghiệm xác định Độ cứng lò xo, viết biểu thức sai số hệ thống phương pháp mà em trình bày Giới hạn đàn hồi lò xo Người soạn đề Phạm Khánh Hội ĐT: 0913.034.747 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ NGUỒN KÌ THI HỌC SINH GIỎI ĐỒNG BẰNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2017 - 2018 Môn thi VẬT LÝ Thời gian làm 180 phút (Đáp án gồm có 06 trang) Câu I Động học chất điểm 1.a b Ta có ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ (⃗ |⃗ ⃗ ) ⃗ | √ c Ta lại có (⃗ ⃗ ) ( √ ) Chọn hệ quy chiếu có trục tọa độ O hướng xuống hợp với mặt phẳng nằm ngang góc , trục tọa độ O hướng lên, ta có tốc theo phương O sau lần va chạm thứ thứ ) trước lần va chạm ( ) thỏa mãn hệ thức ( ( vận ) ( ) ( ) khơng phụ thuộc ( ) ( a ( ) ) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 b Ta lại có ( ) Từ để thỏa mãn điều kiện đầu ta cần có , hay ( ( ( ) ) ) Hay Câu II Cơ học vật rắn ⃗, gia tốc Gọi gia tốc ⃗ , gọi gia tốc góc ta có 𝐹⃗ { ⃗ ⃗⃗ ⃗ ⃗ ⃗⃗ ⃗ ⃗⃗ (⃗ ⃗ ⃗) ⃗⃗ 𝑁 𝐹⃗ ⃗⃗ 𝑁 𝑚𝑔⃗ ⃗⃗ 𝑁 𝛼 ( { ) 𝑀𝑔⃗ Ta lại có Trường hợp 1: trượt , ( ) ( { ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ) , Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ( Khi nêm bị giữ chặt ta coi nên ( Trường hợp 2: ) lăn khơng trượt ) , ta có ( ( ) ) ( ) ( ) { { Sự lăn không trượt xảy ( ) Khi nêm bị giữ chặt , trường hợp xảy Vì hệ số hồi phục nên trình va chạm 𝑋 nhận xung pháp tuyến 𝜔 ⃗⃗ a Theo giả thiết lớn thành phần vận tốc nằm ngang nên thời gian va chạm, có xu hướng trượt phía sau xung ma sát tác động lên hướng phía trước Trường hợp 1: trượt xảy suốt q trình va chạm ta có Khi vận tốc tiếp tuyến với sàn vận tốc góc ( ( Khi vận tốc sau va chạm có độ lớn sau va chạm ) ) 𝑋 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 √ ( √ ) hợp với phương nằm ngang góc Trường hợp 2: trượt kết thúc trước va chạm kết thúc ( Từ ta có √ Trường hợp xảy , hay b Theo định luật bảo toàn ta có ( ) ( ) Kết hợp với kết ý 2a ta có ( ) { ( ) Câu III Cơ học thiên thể Áp dụng định luật Kepler III, ta có bán kính quỹ đạo Hỏa Tinh √ Do khoảng cách cực tiểu cực đại Trái Đất Hỏa Tinh ) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Khi lên Hỏa Tinh, người ta phóng tàu lên quỹ đạo elip lấy Mặt Trời làm tiêu điểm tiếp xúc với quỹ đạo Trái Đất lẫn quỹ đạo Hỏa Tinh cho tàu Hỏa Tinh đến điểm tiếp xúc viễn nhật lúc Còn trở Trái Đất, người ta phóng tàu lên quỹ đạo elip lấy Mặt Trời làm tiêu điểm tiếp xúc với quỹ đạo Trái Đất lẫn quỹ đạo Hỏa Tinh cho tàu Trái Đất đến điểm tiếp xúc cận nhật lúc a Thời gian bay tàu √( ) √( ) √ ( √ ) b Thời gian tháng chu kì quay Hỏa Tinh thời điểm phóng tàu từ Trái Đất, vị trí tương đối Trái Đất - Hòa Tinh - Mặt Trời phải có dạng hình Khi tàu đổ lên Hỏa Tinh vị trí tương đối Trái Đất - Hòa Tinh Mặt Trời phải có dạng hình Trên hành trình trở Trái Đất, đường thẳng nối tàu với Mặt Trời quay góc Đất mặt Trời quay góc đường thẳng nối Trái , để tàu Trái Đất đến điểm tiếp xúc lúc Hỏa tinh phải trước Trái Đất góc lên Hỏa Tinh, Trái Đất trước Hỏa Tinh , lúc đổ mà Trái Đất quay quanh Mặt Trời nhanh Hỏa Tinh Do để trở Trái Đất tàu phải đợi năm để vị trí tương đối Trái Đất - Hòa Tinh - Mặt Trời phải có dạng hình trở Trái Đất Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 𝜋 S S Hình S Hình Hình Trên hình đường elip biểu diễn nét đứt quỹ đạo tàu vũ trụ Vậy thời gian tối thiểu mà tàu phải Hỏa Tinh Câu IV Nhiệt học Dễ thấy Do trình đoạn nhiệt ta có ( ) ( ) ( ( ) Nhiệt nhận vào trình ) ( (( ) ) , ) Trong q trình (( Hay ( ) Do ) ) ( ) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Do ta có hiệu suất chu trình ( ) Câu V Phương án thực hành Treo cân vào lò xo, lò xo dãn đoạn đó, độ cứng lò xo Sai số hệ thống phép đo ( ) ( ) Trong độ chia thước đo độ dài Treo thước vào giá dùng móc đầu lò xo vào trung điểm thước giữ lò xo cân phương thẳng đứng Đo độ dãn lò xo đó, giả sử kết đo , 𝑥 khối lượng cứng Dễ dàng tính ( ) Dịch dần lò xo phía điểm treo, đo độ dãn lò xo Khi lò xo vị trí cân nhỏ giới hạn đàn hồi, dùng quy tắc momen dễ dàng có hệ thức Do 10 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 hàm bậc đạt đến giới hạn đàn hồi vượt giá trị Khi định luật Hooke khơng áp dụng khơng hàm bậc Do phương pháp tìm giới hạn đàn hồi tìm giá trị để hàm bắt đầu trở thành phi tuyến Lập bảng giá trị Biểu diễn giá trị thu trên đồ thị 𝑓 , hình vẽ Sử dụng đồ thị ta tính lại độ cứng tìm giới hạn đàn hồi O 𝛼 O Δ Người soạn đáp án Phạm Khánh Hội 11 𝑥 ... Tự – Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ NGUỒN KÌ THI HỌC SINH GIỎI ĐỒNG BẰNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2017 - 2018 Môn thi VẬT LÝ Thời gian làm 180 phút (Đáp án gồm có 06 trang) Câu I Động học chất điểm 1.a b Ta... Hỏa Tinh khoảng thời gian tối thi u tàu vũ trụ khởi hành Trái Đất Tính khoảng thời gian tối thi u để thực hành trình Trái Đất - Hỏa Tinh - Trái Đất Câu IV Nhiệt học Một khí lí tưởng đơn nguyên... hạn đàn hồi lò xo Người soạn đề Phạm Khánh Hội ĐT: 0913.034.747 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG ĐHSP HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA