Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên hùng vương phú thọ

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƢỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƢƠNG – PHÚ THỌ ĐỀ THI HSG VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ - NĂM 2018 Mơn: VẬT LÍ - LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề có 02 trang, gồm câu) Câu (5,0 điểm) Hai vật M1 M2 có khối lượng m1 m2 nối với sợi dây mảnh, nhẹ, khơng dãn vắt qua ròng rọc nhẹ; M1 đặt M1 mặt bàn nằm ngang nhẵn; M2 treo thẳng đứng  (Hình 1) Tại thời điểm ban đầu, giữ vật đứng M2 yên vị trí cho dây nối M1 hợp với phương Hình ngang góc  = 300 Sau đó, bng nhẹ cho vật bắt đầu chuyển động Biết m2 = 2m1; mặt phẳng ngang đủ dài Tính gia tốc vật thời điểm vật M1 bắt đầu rời khỏi mặt bàn xác định góc  Bài (4 điểm) Một đầu dây hình trụ khối lượng m, đầu buộc với vật khối lượng M Dây R vắt qua ròng rọc (Hình 2) Bỏ qua khối lượng dây, ròng rọc, ma sát trục ròng rọc Giả thiết tất trường hợp, chuyển động Hình M hình trụ song phẳng Hệ bắt đầu chuyển động từ nghỉ Xác định gia tốc vật tìm điều kiện để hình trụ lăn khơng trượt, lăn kéo theo trượt Bài (4 điểm) Một hạt khối lượng m chuyển động trường xuyên tâm, biết hạt Wt  kr n , với k n số, r khoảng cách từ vật tới tâm trường Tìm điều kiện k n để hạt chuyển động theo quỹ đạo tròn Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (4,0 điểm) Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thực chu trình khép kín Hình Trong đó: - trình đẳng nhiệt; - trình đẳng áp; - trình biến đổi theo quy luật p.V = const ; - q trình đẳng tích Cho biết: V1 = V = 4V2 nhiệt độ nhỏ 3 chu trình 300K; R = 8,31J/mol.K Hình a) Tính nhiệt độ T3 T4 ứng với trạng thái b) Chứng minh trình - nhiệt độ khí ln giảm c) Tính hiệu suất chu trình Câu (3 điểm) Một cầu rỗng đồng chất kẽm, giới hạn hai mặt cầu đồng tâm mặt nước, đường tròn lớn cầu có chia 360 vạch có đánh số thứ tự Lập phương án thực nghiệm xác định tỉ số bán kính phần rỗng bên bán kính mặt ngồi cầu Dụng cụ gồm + Một bình chứa nước khối lượng riêng Do biết, miếng dán nhỏ có khối lượng không đáng kể so với khối lượng cầu + Khối lượng riêng kẽm D, công thức tính thể tích chỏm cầu V R h (trong R bán kính mặt cầu, h chiều cao chỏm cầu) ………….HẾT……… Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (5 điểm) Nội dung Điểm Các lực tác dụng lên M1 M2 biểu N1 diễn hình vẽ T1 M1 H  T2 0,5 x M2 mg 2mg Áp dụng định luật II Niutown ta có: T cos   ma1 ; T sin   N1  mg; 2mg  T  2ma Tại thời điểm vật M1 bắt đầu rời khỏi mặt bàn: N1=  T   a1  g.cot  (*) a  g  g sin  0,5 mg sin  (**) 0,5 Do dây lí tưởng ta có: v1cos  v  v1  v2 a v sin  (1) → a1   2  cos cos cos  1,0 (2) Gọi H khoảng cách từ ròng rọc tới mặt bàn ta có: x  H cot   v1  x '  Từ (1) (3):    H  sin  (3) 0,5 v sin  v2 a thay vào (2)  a1  tan   H cos  H cos Thay (*) (**) vào phương trình (4): (4) 0, Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Ta được: v tan   tan  cot    (5) cos gH Dùng định luật bảo toàn cho hệ: 1 mv12  2mv 22  2mgh (6) 2 0,5 H H H(2sin   1) Với h  thay vào (6)   sin 30 sin  sin   v12  2v 22  4gH 2sin   sin  (7) 0,5 Từ (1) (7): v 22 (3  tan )  8gH(1  ) sin  (8) Kết hợp (5) (8) ta được:  tan  tan  cot    (1  ) 2 cos (3  tan ) 2sin  (0.25đ) 0,5 (9) Giải phương trình (9) kết hợp với điều kiện   300 ta   450 Bài (4 điểm) * Trường hợp 1: trụ lăn khơng trượt: F R a/2 0,5 Hình M f + Phương trình chuyển động tịnh tiến hình trụ: F  f  m + Phương trình chuyển động vật: Mg  F  Ma a (1) 0,5 (2) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 + Phương trình chuyển động quay trụ: (F  f )R  I  Từ (1), (2), (3) ta tính f  ma 3ma ; F ; a 8 mR a 2R g 3m 1 8M (3) (4) Trụ không trượt f  mg  0,5 0,5 với μ hệ số ma sát 3m 8 M * Trường hợp 2: Trụ vừa lăn vừa trượt: Gọi gia tốc góc trụ γ, gia tốc trục trụ b + F  f  mb (5) mR + (F  f )R  I   (6) 0,5 + Mg  F  Ma (7) 0,5 Các gia tốc liên hệ với điều kiện: 0,5 a  b  R ; f  mg (8) m 3M với   Từ (5), (6), (7), (8) ta suy ra: a  g m 3m 1 8 3M M 1 0,5 Bài (Cơ học thiên thể) + Momen động lượng hạt hạt bảo toàn: mv  kr n  hs; L  mr   hs 2 1,0 L2  dr   dr  ta có: v     (r )      dt   dt  mr Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 thay vào pt bảo toàn lượng: dr L2 m( )   kr n  hs dt 2m L2 đặt U   kr n gọi hiệu dụng HQC chuyển động quay 2mr 1,0 với veto bán kính r qua vật + Muốn vật chuyển động tròn thì: dr/dt=0 dU L2 L2    knr n 1   r0 n 1  dr knm mr (1) 0,5 + Muốn cho chuyển động hạt ổn định vật cực tiểu r=r0 hay động cực đại Khi vật lệch khỏi vị trí cân có lực kéo vật vị trí cân 1,0 Ta có: d U(r0 ) 0 dr (2) Thay (1) vào (2) ta có: kn  Điều kiện:  n  2 Có hai khả xẩy (k>0 n>0) 0,5 (k T3 V3  T4 V4 => T4  V3 T3  T1  675K V4 b) Lấy vi phân hai vế phương trình (1) ta : V.dT  T.dV  Hay: dT   0,5 T dV V - Nhận thấy, thể tích khí ln tăng biến đổi trình – → dV  Theo dT  Vậy q trình – 4, nhiệt độ khí ln giảm 0,5 c) Tính nhiệt lượng khí nhận q trình: + Quá trình – 2: Đẳng nhiệt: Q12  A12  R.T1 ln V2  R.T1 ln  => Hệ V1 0,5 tỏa nhiệt + Quá trình – 3: Đẳng tích: Q23  Cp (T3  T2 )  5RT1  →Hệ nhận nhiệt Quá trình – 4: Nhiệt dung khơng đổi C  R → Q34  C.(T4  T3 )   RT1  => Hệ tỏa nhiệt Q trình – 1: Đẳng tích: Q 41  CV (T1  T4 )   0,5 15 RT1  => Hệ tỏa nhiệt Công sinh chu trình là: A  Q12  Q 23  Q34  Q 41  ( 11  ln 4)RT1 0, Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  => Hiệu suất chu trình là: A  27, 27% Q23 0, Bài (3 điểm) Dán miếng dính lên điểm thuộc đường tròn lớn có độ chia, thả cầu mặt nước đường tròn lớn có độ chia thuộc mặt phẳng thẳng đứng 1,5 Đọc số đo góc tâm phần 2 Tính độ cao chỏm cầu: h = R(1 – cos) (1) Quả cầu cân nên trọng lực tác dụng lên cầu lực đẩy Acximet ta được: D(V – Vt) = D0(V – Vc) (2) 0,5 Trong đó: V thể tích ngồi cầu, Vt thể tích trong, Vc thể tích chỏm cầu mặt nước Thể tích chỏm cầu là: Vc = Từ (1), (2) (3) ta có: 14 h h πR  V πR h = 23 R R D r = - 1 + cosα  R 2D (3) 1,0 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ... website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (4,0 điểm) Một mol khí lý tưởng đơn ngun tử thực chu trình khép kín Hình Trong đó: - q trình đẳng nhiệt; - trình đẳng áp; - trình biến đổi... cầu, h chiều cao chỏm cầu) ………….HẾT……… Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (5 điểm) Nội dung Điểm Các lực tác dụng lên M1 M2 biểu N1... kính r qua vật + Muốn vật chuyển động tròn thì: dr/dt=0 dU L2 L2    knr n 1   r0 n 1  dr knm mr (1) 0,5 + Muốn cho chuyển động hạt ổn định vật cực tiểu r=r0 hay động cực đại Khi vật lệch