Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên hà nam

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút (ĐỀ GIỚI THIỆU) (Đề thi gồm 05 câu, 03trang) Câu 1: (5 điểm – Cơ học chất điểm) Một vật có khối lượng m trượt khơng ma sát nêm ABC ; AB =  , Cˆ = 90 , Bˆ =  Nêm ban đầu đứng yên, có khối lượng M trượt khơng ma sát mặt sàn nằm ngang (hình 1) Cho vật m trượt Hình khơng vận tốc đầu từ đỉnh A nêm a) Thiết lập biểu thức tính gia tốc a vật nêm gia tốc a nêm sàn b) Lấy hệ tọa độ xOy gắn với sàn, ban đầu trùng với BCA Tính hồnh độ vật m đỉnh C vật trượt tới đỉnh B Quỹ đạo vật đường ? Cho m = 0,1 (kg), M = 2m,  = 30 ,  = (m), g = 10(m/s ) Câu 2: (4 điểm – Cơ học vật rắn) Nhờ gậy, người ta tác dụng vào bi-a (bán kính r, khối lượng m) xung lực nằm ngang cách mặt bàn bi-a khoảng h nằm mặt phẳng thẳng đứng qua khối tâm bi-a (hình 2) Biết momen quán tính vật trục quay qua khối tâm 2 mr H 1) Hãy thiết lập hệ thức vận tốc góc  vận h tốc v0 khối tâm bi-a Biết ban đầu bi-a đứng yên 2) Hãy nghiên cứu chuyển động bi-a sau ngừng tác dụng trường hợp sau: O I Hình Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a) h  7r b) h  7r c) h  7r Câu 3: (4 điểm – Cơ học chất lưu) Một bình nước chứa lượng nước bên có độ cao h Phía đáy bình có vòi xả tiết diện S1, thân bình coi hình trụ có tiết diện trung bình S2 a) Khi nước bể chảy khỏi vòi xả mực nước bình hạ thấp với tốc độ bao nhiêu? b) Viết phương trình mơ tả phụ thuộc độ cao h (mực nước lại bình) theo vào thời gian Biết thời điểm ban đầu t = mực nước bình có độ cao h = h0 c) Bình nước hình trụ tích 1500l chứa đầy nước với đường kính thân bình 960mm, đường kính van xả 27 mm Tính thời gian để xả bình Câu 4: (4 điểm – Nhiệt học) Một động nhiệt có tác nhân mol khí lí tưởng đơn nguyên tử hoạt động theo chu trình p p1 (1) hình 3; đó: + Q trình 1-2 biểu diễn đường thẳng + Quá trình 2-3 trình đẳng áp p1 + Quá trình 3-1 trình đẳng tích O a) Vẽ đồ thị chu trình hệ tọa độ VOT (3) (2) V V1 Xác định thể tích chất khí tác nhân có nhiệt độ 4,5V1 Hình cao chu trình b) Trong q trình 1-2 có giá trị V* cho V1  V  V * chất khí thu nhiệt, V *  V  4,5V1 chất khí tỏa nhiệt Tính giá trị V* c) Tính hiệu suất động nhiệt Câu 5: (3 điểm – Phương án thực hành) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Xét chuyển động nhựa phẳng mặt bàn phẳng nằm ngang, người ta nhận thấy trình chuyển động, chịu tác dụng lực ma sát trượt (hệ số ma sát trượt α) chịu lực cản môi trường tỉ lệ thuận với vận tốc ( f c   v, β hệ số cản) Quãng đường mà nhựa trượt mặt phẳng ngang tính gần là: s  v2  v3  2 với v vận tốc ban 2g 3 Mg đầu nhựa, M khối lượng nhựa, g gia tốc trọng trường Cho dụng cụ sau: - Vật nhỏ có khối lượng m biết; - Thước đo có vạch chia đến milimét; - Các sợi dây mềm, mảnh, nhẹ; - Tấm nhựa phẳng hình chữ nhật; - Bàn thí nghiệm, giá đỡ, giá treo cần thiết Trình bày cách bố trí thí nghiệm, thu thập xử lí số liệu để xác định hệ số α β Coi va chạm q trình làm thí nghiệm (nếu có) hồn tồn đàn hồi - Hết - Họ tên người đề Số điện thoại Chữ ký Trần Trung Hiếu Vũ Thị Lan Hương 0979153042 0982252189 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút (ĐỀ GIỚI THIỆU) (Đáp án gồm 10 trang) Câu 1: (4 điểm – Cơ học chất điểm) Nội dung Câu 2đ Điểm - Chọn hệ tục tọa độ xOy hình vẽ 0,25 - Động lượng hệ  Vật xuống sang phải thi nêm chuyển động sang trái  giá trị đại số gia tốc nêm a < - Vật m chịu tác dụng lực : trọng   lực m g , phản lực N nêm vng góc với AB   0,25  + Gia tốc vật sàn : a1 = a + a + Phương trình chuyển động vật : Theo phương AB : mgsin  = m(a + a cos  ) (1) 0,25 Theo phương vng góc với AB : N - mgcos  = m a sin  (2) Chọn trục tọa độ trùng với hướng chuyển động nêm + Phương trình chuyển động nêm chịu thành phần nằm ngang  - N : - N sin  = M a Từ (2) (3) ta có : N  mg cos   m.(   0,25 (3) N sin  ) sin  M N sin  N + m.sin  = mgcos  M  N(M + m.sin  ) = M mgcos  0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  N = M mg cos  M  m sin  Thế vào phương trình (3) ta : a0 = -  M mg cos   sin     M  m sin   M 0,25 = - mg sin 2 2( M  m sin  ) Thế vào phương trình (1) ta : mgsin  = m(a + (- mg sin 2 2( M  m sin  ) ).cos  ) m g sin 2 soc  mgsin  = m.a 2( M  m sin  )  a = gsin  + 2đ mg sin 2 cos  2( M  m sin  )  a = 2Mg sin   2mg sin   mg sin 2 cos  2( M  m sin  )  a = 2Mg sin   2mg sin  (1  cos  )  2mg sin  cos  2( M  m sin  )  a = ( M  m) g sin  M  m sin  0,5 Thay số ta tính : a0 = a = mg sin 2 0,1.10 sin 60 = = - 1,92 m/s 2 2( M  m sin  ) 2(0,2  0,1 sin 30 ) ( M  m) g sin  20 (0,2  0,1).10 sin 30 = = m/s 2 M  m sin  0,2  0,1 sin 30 0,25 0,25  Ta nhận thấy : a có hướng  cố định , a có hướng cố định  0,25  song song với AB nên a1 = a +  a có hướng cố định hợp với phương ngang góc  ( hình vẽ ) Ta có : a 12 = a + a 02 - 2.a.a cos  0,25 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a1 Mặt khác : 20 20 =    (1,92)  2. .(1,92) cos 300 = 5,1 m/s  3  3 sin  sin   a a1 20 sin 30 a sin   sin  = = = 0,6536 a1 5,1 0,25   = 40,8 Quỹ đạo vật m đường thẳng AD nghiêng góc 40,8 so với phương ngang Xét tam giác ACD với AC = 0,5 m ta có : tan  =  x = OD = AC OD AC 0,5 = = 0,58 (m) tan  tan 40,80 0,25 Vậy hoành độ vật m 0,58 (m) Trong thời gian vật xuống nêm trượt sang trái B trùng với D C vị trí C / với hoành độ : 0,25 x = - (CB - OD ) = - (AB.cos  - OD) = - ( 1.cos30 - 0,58) = - 0,29 (m) Câu 2: (5 điểm – Cơ học vật rắn) Nội dung Điểm 1) 1,0 đ y O 0,5 O x I Hình 1a Định lý biến thiên động lượng momen động lượng : ' Δ P = P - = F Δt 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Δ L0 = L - = OH x F Δt 1,0đ Chiếu phương trình vectơ lên trục: Ox: m v0 = F.Δt Oz: 2 mr   (h  r ) F t Từ đó: 1,25đ 0,25 2 mr   (h  r )v0 0,25 (h  r ) v0 r2 0,25 Hay ω = 2) 0,25 2mr d   OI xFms dt dv m = Fms ; dt Ta có : Trên truc Oz: 2mr d  r  mg dt 0,5 0,25 Nhiều trường hợp xét tùy theo vận tốc trượt uα bi-a 7r  5h hr 5(h  r ) )v0 ) =( uα  v0  ( )v0  (1  2r r 2r 0,75đ 7r uα < => Fms > bi-a lúc đầu trượt với gia tốc hướng theo trục x, sau lăn khơng trượt  tăng a) Nếu h > b) Nếu h = 7r c) Nếu h < 7r u = bi-a lăn trượt u>0 0,5 0,25 0,25 Fms < ; Fms = -  mg 0,25 lúc đầu bi-a trượt với gia tốc âm sau lăn khơng trượt Câu 3: (4 điểm – Cơ học chất lưu) Nội dung Điểm 1điểm a)Gọi S1 , S2 , v1 , v2 tiết diện tốc độ dòng nước bình vòi xả Áp dụng PT liên tục ĐL béc-nu-li ta có: S1.v1  S2 v2 ; p0  1  v12   gh1  p0   v2   gh2 2 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  v1  2điểm gh S ( )2  S1 (1) 0,5 b)Mực nước bình hạ thấp với tốc độ v   2g Từ (1) ta có  h  h0 dh  h ( h  h0 )   2g 0,5 dh dt t  dt 0,5 S ( )2  S1 0,5 t ( S2 ) 1 S1 2g  h  h0  t ( S2 )2  S1 0,5 1điểm c) Khi chảy h = t 2( h0 ) 2g ( ; Với d2= 0,96 m; d 1= S2 ) 1 S1 0,027m; h0  V 1,5   2, 073m S 3,14*0, 482 0,5  S   h0    1  S1   t2 2g  d    0,96 4  h0    1 2, 073    1  d1    0, 027    822,3s  13 phut 42 giay 2 2 2g 2.9,8 0,5 Câu 4: (4 điểm – Nhiệt học) Nội dung Điểm 2điểm Xét trình 1-2: Đồ thị có dạng p = aV +b , Và phương trình C-M pV = RT (1) 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Thu mối quan hệ T ,V  T   p1 5p V  V (2) RV1 4R 0,25 Vậy đồ thị trình 1-2 hệ hệ tọa độ VOT có dạng đường 0,25 (P), có bề lõm hướng xuống, đỉnh (P) có tọa độ N(TN,VN) N (VN ; p N ) thuộc trình biến đổi khí từ trạng thái (1  2) mà nhiệt độ khí đạt cực đại Từ (2)  Tmax  25 p1V1 25T1   TN 16nR 16 pV pV Với T1  1  1 nR R 0,25 (3) 0,25 (4) 5p  pN   Từ (1)(2)(3)   (5) V V  N   0,25 Ta vẽ đồ thị TOV T Từ đồ thị ta thấy chu trình vị trí N vị trí nhiệt độ N 25 T1 16 0,25 trình 1-2 cực đại, điểm mà nhiệt độ cao mà tác T1 nhân có hoạt T1 16 động theo chu trình T1/8 O V1 V 2,5V1 4,5V1 Thể tích chất khí tác nhân có nhiệt độ cao chu trình 0,25 VN  5V1 1điểm b.Trong q trình từ 1-2 có giai đoạn khí nhận nhiệt có giai đoạn khí nhả nhiệt Gọi M (V ; p) điểm khí nhận nhiệt Xét q trình biến đổi khí từ (1  M ) ta có giai đoạn khí Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 thực công nội lúc tăng lúc giảm: ( p1  p )(V  V1 )  0  A1M   U  nC (T  T )  CV ( pV  p V )  ( pV  p V ) V 1 1  1M R 0,25 Mặt khác M thuộc trình biến đổi (1  5) nên áp suất thể tích M có mối lên hệ (1) Từ (1)(6)  Q1M  A1M  U 1M   p1  4V    25V  21V1   V1  0,25 (*) Vì Q(V) parabol có a' có đỉnh cực đại Qmax Vậy sau Q đạt max, V tiếp tục tăng Q giảm  từ trạng thái ứng 0,25 với Qmax trở đi, chất khí thu nhiệt Vậy V* giá trị ứng với thể tích V để Qmax Từ (*)  (Q1M )max  V  0,25 25.V1 25  V *  V1 8 1điểm c Hiệu suất động nhiệt cho cơng thức: H  A Q1 Khí nhận nhiệt trình từ  M trình từ  + Xét trình từ  M  Q1M  + ta có: Thay V  25 V1 0,25 vào (7) 289 p1V1  128 Xét trình Q31  CV (T1  T3 )  CV (  Q1  Q1M  Q31  0,25 biến đổi từ 1 ta có: p1V1 p3V3 21 p1V1  ) 0 R R 16 457 p1V1 128 0,25 p    p1  (4,5.V1  V1 ) 49 p1V1  + Từ đồ thị  A    32 H  196  42,89% 457 Câu 5: (3 điểm – Phương án thực hành) 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nội dung Điểm 1,25 Cơ sở lý thuyết điểm Muốn xác định hệ số α β liên quan đến trình chuyển động nhựa mặt bàn ta cần bố trí hệ thí nghiệm cho tạo vận tốc cho cần phải xác định khối lượng M nhựa Có thể tạo vận tốc ban đầu cho nhựa việc sử dụng va chạm 0,25 vật m Tạo vận tốc vật m trước va chạm vào M việc cho vật m chuyển động tác dụng trọng lực, chuyển thành hoá động Độ cao vật m m ban đầu so với vị trí trước va h M v2 chạm h vận tốc vật m thu m v12  mgh  v1  2gh (1) 0,25 Vật m va chạm đàn hồi với M tạo vận tốc v2 cho M, xác định từ hệ phương trình mv1  Mv2  mv1' 1 mv12  Mv22  mv1' 2 2 suy v2  Ta có s  2m v1 Mm (*) (**)  v2  2m 2gh Mm v 22  v3  2 2g 3 Mg Tuyến tính hóa phương trình ta (2) 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  v s   2  B  Av 2 v 2g 3 Mg Với Y  0,25 s X  v2 Đồ thị có dạng Y= B- AX v 22 Như việc đo khoảng cách dịch chuyển theo chiều s cao vật m vẽ đồ thị để xác định phụ thuộc theo v2 ta v2 0,25 xác định hệ số A, B từ xác định α β 0,75 Tiến hành thí nghiệm: điểm Xác định khối lượng vật M (sử dụng thước làm m cân đòn vật m biết để tính h v2 M M) 0,25 Bố trí thí nghiệm (hình vẽ ): - Vật M để nhô khỏi mép bàn chút - Chiều dài dây buộc vật m phải phù hợp 0,25 - Kéo lệch vật m lên độ cao h thả để vật m đến va chạm vào M, đo quãng đường dịch chuyển vật M - Ghi số liệu vào bảng xử lí số liệu Lần h // // // // // // // s // // // // // // // 0,25 1điểm Xử lí số liệu: +Tính đại lượng liên quan ghi vào bảng Lần h s 10 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 X= v2 Y=s/v22 Vẽ đồ thị Y theo X, tính hệ số A, B suy   1  2g 2Bg  3A A  2  M 3 Mg 4B2 B y 0,25 B 0,25 O B/A x Ghi chú: - Điểm toàn bài: 20 điểm - Học sinh giải cách giải khác, kết cho điểm trọn vẹn 0,25 ... 096.79.79.369 KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút (ĐỀ GIỚI THI U) (Đáp án gồm... thời gian vật xuống nêm trượt sang trái B trùng với D C vị trí C / với hoành độ : 0,25 x = - (CB - OD ) = - (AB.cos  - OD) = - ( 1.cos30 - 0,58) = - 0,29 (m) Câu 2: (5 điểm – Cơ học vật rắn)... dụng cụ sau: - Vật nhỏ có khối lượng m biết; - Thước đo có vạch chia đến milimét; - Các sợi dây mềm, mảnh, nhẹ; - Tấm nhựa phẳng hình chữ nhật; - Bàn thí nghiệm, giá đỡ, giá treo cần thi t Trình