Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên hoàng lê kha, tây ninh

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ KHỐI 10 TRƯỜNG THPT CHUYÊN HOÀNG LÊ KHA TỈNH TÂY NINH NĂM 2018 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Thời gian làm 180 phút (Đề có 05 câu, in 03 trang) Câu (5,0 điểm ): Chất điểm khối lượng m = 200g đỉnh A hình bán trụ có đáy nửa hình tròn tâm O bán kính R = 20cm, chuyển động trượt không ma sát mặt trụ song song với đáy mặt trụ, tốc độ ban đầu khơng đáng kể Hình trụ đặt mặt phẳng ngang hình vẽ A B C Lấy g = 10m/s2 = 1,732 D α3 O v ˆ = α1 = 300, tính tốc độ chuyển động a) Khi chất điểm đến điểm B với góc AOB phản lực hình trụ tác dụng lên chất điểm ˆ = α2 chất điểm bắt đầu rời mặt trụ Tính α2 b) Tại điểm C với AOC c) Chất điểm tiếp tục chuyển động chạm vào mặt ngang điểm D với vận tốc v lập với mặt ngang góc α3 Tính α3 độ lớn vận tốc chất điểm chạm vào mặt ngang Câu (4,0 điểm) : A ℓ Thanh thẳng AB chiều dài ℓ = 1,2m có khối lượng m1 = 400g phân bố đều, quay khơng ma B α0 m2 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 sát mặt phẳng thẳng đứng quanh trục nằm ngang, vng góc AB A Momen qn tính lúc I = m1ℓ2 Kéo AB đến góc lệch α0 = 600 so với phương thẳng đứng thả không vận tốc Lấy g = 9,8m/s2 π = 3,1416 a) Khi AB đến vị trí thẳng đứng, tính tốc độ góc ω độ lớn phản lực N trục quay tác dụng vào b) Tại vị trí thẳng đứng, đầu B AB va chạm đàn hồi tức thời với chất điểm có khối lượng m2 = 100g đứng yên mép bàn nằm ngang Tính tốc độ v m2 sau va chạm góc lệch cực đại α sau va chạm Câu (4,0 điểm) Trong ống có nước chảy, người ta cắm hai ống có áp kế chỗ có tiết diện ống S1 S2 với S1  S2 Hiệu hai mức nước hai ống áp kế  h Khối lượng riêng chất lỏng chất khí   Xác định thể tích khí qua tiết diện ống đơn vị thời gian Câu (4,0 điểm) : Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thực chu trình C: – – – – – – 1, gồm hai chu trình C1:1 – – – C2: – – – hình vẽ p p3 Các trình: – – đẳng nhiệt, – – đẳng áp, – – đẳng tích.Áp suất trạng N N thái p5 = 2.10 , trạng thái p3 = 2.106 m m p1 p5 V2 V1 V5 V Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Thể tích trạng thái V5 = 10 lít, trạng thái V1 = lít Biết số khí phổ biến R = 8,31 J mol.K a) Tính áp suất p1 trạng thái nhiệt độ T4 trạng thái b) Ở chu trình C1, tính cơng A1mà khối khí thực tính nhiệt lượng Q1 mà khối khí nhận từ bên ngồi c) Xét chu trình C, tính tỷ số phần trăm công A mà hệ thực nhiệt lượng Q mà hệ thuvào (còn gọi hiệu suất chu trình C) Câu (3 điểm) a Cho hai nhiệt kế giống nhau, có độ chia đến 0,1 0C Hãy đề xuất phương án thí nghiệm dùng hai nhiệt kế số vật liệu thơng thường khác để nhận biết thay đổi độ ẩm tỷ đối khơng khí phòng Nhiệt độ khơng khí coi khơng đổi b Biết áp suất bão hồ nước tuân theo gần công thức Clapeyron-Clausius: dp bh L  dT T(v h  v L ) L  2240J / g nhiệt hố nước; v h vL thể tích 1g nước bão hồ 1g nước nhiệt độ T Hãy lập biểu thức tính độ ẩm tỷ đối khơng khí theo thơng số đo dụng cụ nói (coi áp suất thể tích nước bão hồ tn theo phương trình trạng thái khí lí tưởng) Lập bảng cho phép suy độ ẩm tỷ đối khơng khí (trong khoảng từ 80% đến 100%) theo số đo mà dụng cụ đo Cho nhiệt độ phòng 270C Gv đề Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Phan Ngọc Huệ Đ T 01229454561 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN: VẬT LÝ 10 a) Chọn gốc O 5đ 2đ - Cơ ban đầu năng: 0,25đ W0 = Wt = mgR - Khi đến B là: WB = Wđ + Wt = 0,25đ mv2 + mgRcosα1 - Cơ bảo toàn: WB = W0 mv2 + mgRcosα1 = mgR - v2 = 2gR(1 – cos α1) = 0,536 A N B 0,25đ α1 P O v = 0,732m/s 0,25đ - Tại B, lực tác dụng lên m gồm trọng lực P phản lực Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 0,25đ N: P  N  ma Chiếu lên phương bán kính chiều dương hướng tâm thì: 0,25đ Pcosα1 – N = man N = mgcosα1 – m b) (tt) 1,5đ v2 = 0,2x10x0,866 – 0,536 = 1,196N R 0, 5đ - Tại C là: WC = Wđ + Wt = mv2 + mgRcosα2 0,25đ - Cơ bảo toàn: WC = W0 mvC2 + mgRcosα2 = mgR vC2 = 2gR(1 – cos α2).(1) - Mặt khác, lực tác dụng lên m gồm trọng lực P 0,25đ phản lực N : P  N  ma Chiếu lên phương bán kính chiều dương hướng tâm thì: Pcosα2 – N = man = m v C2 R - Tại m bắt đầu rời mặt trụ N = nên : 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 v C2 - mgcos α2 = m (2) R 0,25đ A - Thế (1) vào (2): α2 cosα2 = 2(1 – cosα2) cosα2 = vx C α2 P vC 0,25đ O α2 ≈ 48,190 ≈ 0,84rad 0,25đ c) 1,5đ - Cơ D động A năng: WD = mvD2 Cơ bảo toàn: C α2 O vx D v x α3 vD WD = W0 mvD2 = mgR -Tính được: vD = 2m/s - Từ (1) tốc độ C : 0,25đ 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 vC = 2x10x0, 1   = m/s  3 2 0,25đ - Thành phần nằm ngang : vx = vCcosα2 = - cosα3 = = 3 vx = = 0,0,385 vD 0,25đ α3 ≈ 1,176rad ≈ 67,360 0,5đ CÂU: 2 1,5 đ a) - Chọn gốc G A đoạn ℓ - Cơ ban đầu : W0 = Wt = m1gh = m1gℓ 0,25 - Cơ vị trí thẳng đứng động : W = Wđ = Iω = m1ℓ2ω2 0,25 - Cơ bảo toàn W = W0 nên : ω= 3g = 3,5rad/s Lực tác dụng lên gồm trọng lực P phản lực N 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Khi thẳng đứng : N A 0,25 - Vẽ hình : yêu cầu vẽ đủ hai lực P , N phương chiều, sai điểm đặt G P B - Theo định luật II Newton : P  N  m1a Chọn chiều dương hướng tâm : N – m1g = m1an = m1ω2R - Với R = 0,25 ℓ = 0,6m - Tính : N = 6,86N 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 2,5 đ b) Sau va chạm , tốc độ góc AB ω1 , tốc độ chất điểm v - Do momen động lượng bảo toàn : Iω = Iω1 + m2vℓ (1) 0,25 Iω = Iω1 + m2vℓ (1) 0,25 - Do va chạm đàn hồi nên động trước sau va chạm nhau: 0,25 1 Iω = Iω12 + m2v2 (2) 2 - Giải hệ phương trình , tính : v = 4,8(m/s) 0,25 - Tính ω1 = 0,5rad/s - Cơ AB sau va chạm động : Wđ1 = 1 Iω12 = m1ℓ2ω12 ℓ : Wt = m1gh = B m1gℓ(1 – cosα) 0,25 0,25 A - Cơ góc lệch cực đại α 0,25 0,25 α0 m2 0,25 - Cơ bảo toàn nên Wđ1 = Wt Tính cosα = 97 = 0,989  α = 8,1920 98 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu 4đ Áp dụng phương trình Bec-nu-li ống dòng nằm ngang: p1   v1 2  p2   v2 0,5 (1) Lưu lượng chất lỏng chảy qua ống đơn vị thời gian: 0,5 M = v1S1 = v2S2 0,5 Suy ra: v  S1 v1 S2 (2) Sự thay đổi áp suất hai vị trí long chất lỏng: p2 – p1 = gh (3) 0,5 Từ (1), (2) (3) ta suy ra:  v1 2  p  p1   S v1 1     S 2  v1  S2     v2 2  gh   v2 2    gh  gh S  S1 2 0,5 0,5 0,5 Do thể tích chảy qua ống đơn vị thời gian: M  v1 S1  S1 S 2 gh 2 S  S1 Câu 4 a) - Ở trình đẳng nhiệt – 1: 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 4đ 1đ p1V1 = p5V5 Tính được: p1 = 2,5.105 N/m2 0,5đ - Ở trạng thái 4: p4V4 = RT4 ; p4 = p5 = 2.105 N/m2 V4 = V1 = lít 0,5đ Tính được: T4 = 192,54 K b) p5V5 = lít p2 - Ta có V2 = V3 = 1,5đ 0,25đ - Cơng q trình đẳng áp – là: A12 = p1(V2 – V1) = 2,5.105x(– 7.10-3) = – 1750 J 0,25đ - Cơng q trình đẳng nhiệt – là: p p3 V1 A31 =  p.dV V3 p1 p5 V1 V2 V1 Với p = V5 V độ trình đẳng nhiệt) dV ; với RT = p1V1 V V3 A31 = RT  RT (T nhiệt V Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 A31 = p1V1ℓn V1 = 2,5.105x8.10-3ℓn8 = 4158,88 J V3 - Cơng hệ thực sau chu trình C1: A1 = A12 + A31 = 4158,88 – 1750 = 2408,88 J 0,25đ - Ở trình – 3, hệ nhận nhiệt lượng: Q23 = ΔU23 = CvΔT23 = 3 R ΔT23 = V2(p3 – p2) = 2625 J 2 - Ở trình – 1, hệ nhận nhiệt lượng: 0,25đ Q31 = A31 = 4158,88 J - Nhiệt lượng hệ nhận chu trình C1 là: Q1 = Q23 + Q31 = 6783,88 J 0,25đ 0,25đ c) 1,5đ Công thực chu trình C2 là: A2 = A45 + A51 - Tính được: A45= p5(V5 – V4) = 2.105x2.10-3 = 400 J 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 c) (tt) (tt) - A51 = p1V1 ℓn V1 = 2,5.105x8.10-3ℓn0,8 = – 446,29 J V5 - Tính được: A2 = – 46,29 J 0,25đ 0,25đ - Nhiệt hệ nhận chu trình C2 là: Q2 = Q45 = A45 + ΔU45 = p5(V5 – V4) + p5(V5 – V4) = 2,5x2.105x2.10-3 = 1000 J - Nhiệt nhận chu trình C là: 0,25đ Q = Q1 + Q2 = 7783,88 J - Cơng thực chu trình C là: A = A1 + A2 = 2362,59 J 0,25đ - Hiệu suất chu trình: H= A 100% = 30,35% Q 0,25đ Câu 5 a) 3đ 1,5 đ Dụng cụ cấu tạo hai nhiệt kế I, II + Nhiệt kế I: để bình thường, đo nhiệt độ khơng khí ta 0,5 T1 (Nhiệt kế khơ) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 + Nhiệt kế II: bầu nhiệt kế bọc lớp (hoặc vải 0,5 ) đẫm nước Nhiệt kế nhiệt độ T2 (Nhiệt kế ẩm) T2 nhiệt độ cân nước thấm lớp Áp suất bão hoà nước nhiệt độ T2 áp suất riêng phần nước không khí; T1  T2 lớn 0,5 khơng khí khô (độ ẩm tỷ đối nhỏ) b) Độ ẩm tỷ đối khơng khí tính bằng: 1,5 đ  Trong nên:  dp  p bh (T2 ) p (T )  p bh (T2 )   bh  100% 1  p bh (T1 ) p bh (T1 ) p   công thức Clapeyron vh  vL , dp bh L RT  víi v h  dT Tv h 18 p bh Suy ra: 0,25 dp bh 18L  dT p bh RT    1 0,25 0,25 0,25 dp 18L  1 dT   0, 05391.dT p RT 0,25  100% 1  0, 05391(T1  T2 ) với T1  300o K  27 o C T1- T2 (0C) 0,2 3,6 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  (%) 100 98,9 80,5 ... độ phòng 270C Gv đề Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Phan Ngọc Huệ Đ T 01229454561 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN: VẬT LÝ 10 a) Chọn gốc O 5đ 2đ - Cơ ban đầu năng:... mgR - Khi đến B là: WB = Wđ + Wt = 0,25đ mv2 + mgRcosα1 - Cơ bảo toàn: WB = W0 mv2 + mgRcosα1 = mgR - v2 = 2gR(1 – cos α1) = 0,536 A N B 0,25đ α1 P O v = 0,732m/s 0,25đ - Tại B, lực tác dụng lên... A45 + A51 - Tính được: A45= p5(V5 – V4) = 2.105x2.1 0-3 = 400 J 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 c) (tt) (tt) - A51 = p1V1 ℓn V1 = 2,5.105x8.1 0-3 ℓn0,8