Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên lào cai

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Trường THPT Chuyên Lào Cai KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ ĐỀ XUẤT LẦN THỨ XI, NĂM 2018 KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ (Đề thi gồm 02 trang) ĐỀ THI MÔN:VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Một bán cầu rỗng bán kính R, mặt nhẵn, giữ cố định mặt đất cho mặt hở hướng lên Một vật nhỏ điểm cao mặt bán cầu truyền vận tốc v0 theo phương tiếp tuyến với miệng bán cầu(hình 1) Cho gia tốc trọng trường g a Tìm độ cao nhỏ quỹ đạo chuyển động vật so với mặt đất b Tìm vận tốc lớn vật nhỏ trình chuyển động v0 Hình Bài 2: vật rắn (4 điểm) Một mảnh đồng chất khối lượng m, chiều dài 2l có đầu treo dây mảnh, cho đầu lại tiếp xúc với mặt bàn nhẵn nằm ngang Góc   600 (hình 2) a Đốt dây treo Áp lực lên mặt bàn thay đổi lần sau sợi dây đứt? b Tìm vận tốc trọng tâm trước tiếp xúc với mặt đất Bài 3: Cơ chất lỏng (4 điểm) Một xi lanh có chiều dài L, tiết diện S, có nhỏ đáy với tiết diện s bé so với S Lượng chất lỏng có khối lượng riêng chặn pittong mỏng, khối lượng khơng đáng kể tịnh tiến khơng ma sát xi lanh Ban đầu xi lanh gắn chặt vào trục quay , chiều cao cột chất lỏng L/2 (hình 3).Tức thời điều khiển cho trục quay với tốc đội không đổi a Tính tốc độ chất lỏng khỏi lỗ thoát theo khoảng cách a từ pittong đến trục quay b Tính thời gian để tồn lượng chất lỏng khỏi xi lanh 0 Hình L/2 L Hình Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài 4: Nhiệt (4 điểm) Một xi lanh cách nhiệt cố định nằm ngang (hình 4) chia làm phần pittơng cách nhiệt có bề dày không đáng kể, khối lượng m, nối với thành bên phải lò xo nhẹ nằm ngang dịch chuyển khơng ma sát xi lanh Phần bên trái chứa mol Hình khí lí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải chân không Lò xo có chiều dài tự nhiên chiều dài xi lanh a Xác định nhiệt dung hệ Bỏ qua nhiệt dung xi lanh, pittông lò xo b Dựng đứng xi lanh lên cho phần chứa khí bên Khi pittơng vị trí cân n cách đáy xi lanh khoảng h, khí xi lanh c nhiệt độ T1 Xác định độ dịch chuyển pittông nhiệt độ khí xi lanh tăng từ T1 đến T2 Bài 5:Thực hành(3 điểm) Cho dụng cụ sau (hình 5): - Một khối gỗ hình hộp ABCDA’B’C’D’ c mặt ABCD hình vng cạnh a, bề dày AA’ = b nhỏ đáng kể so với a Các bề mặt đồng độ nhẵn - Một ván phẳng đủ rộng có bề mặt đồng độ nhẵn - Một bút chì - Một thước thẳng để đo kích thước Hãy đề xuất phương án làm thí nghiệm trình bày cách làm để xác định gần hệ số ma sát nghỉ khối gỗ ván Giải thích cách làm C’ D’ C D B A’ HẾT A Hình Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Họ tên học sinh: , Số báo danh: Họ tên giám thị 1: ., Họ tên giám thị 2: Giám thị khơng giải thích thêm Trường THPT Chuyên Lào Cai KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ ĐỀ XUẤT KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 (Đề thi gồm 02 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM Bài Hướng dẫn chấm Chuyển động vật nhỏ bán cầu không ma sát nên chịu tác dụng trọng lực phàn lực vng góc từ mặt bán cầu Vậy mô men động lượng vật v0 quanh trục đối xứng bán trụ bảo toàn v0 a + Xét chuyển động vật vị trí thấp quỹ  đạo Ở thời điểm vật vị trí mà véc tơ bán 0,5 kính vẽ từ tâm bán cầu đến vật hợp với phương thẳng v đứng góc  vận tốc vật theo phương thẳng đứng + Phương trình bảo tồn bảo tồn mơ men động lượng vật nhỏ trục đối xứng bán cầu Điể m  mv mv02   mgR cos    mvR sin   mv R  Giải hệ phương trình được: cos    v02  16 g R      gR  v04  0,5 Vậy độ cao nhỏ quỹ đạo chuyển động vật so với mặt đất là: hmin  v02  16 g R  R 1  cos    R    1   g  v0  b Tính tốc độ lớn vật trình chuyển động Cũng từ nhận xét vật bảo toàn ta suy tốc độ vật đạt cực đại vật vị trí thấp quỹ đạo 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 v  v  gR cos   v 2 v02  16 g R  v04 0,5 v02  16 g R  v04 a - Khi chưa đứt dây Thanh thăng tác dụng trọng lực, phản lực vuông góc từ mặt bàn lực căng dây treo - Chọn trục quay tức thời qua đầu MN0 = MP N0 = P/2 phản lực ban đầu mặt bàn Khi dây đứt tác dụng trọng lực N phản lực vng góc từ mặt bàn Do khơng có lực theo phương ngang nên khối tâm chuyển động theo phương thẳng đứng Vậy xu hướng chuyển động khối tâm đầu biểu diễn hình  Ta xác định tâm quay tức thời O O 0,25 0 G 0,5 P 0 G N 0,25 P Phương trình động lực học cho chuyển động quay quanh là:  mL2 L 3  3g M P  I 0  P.L sin     m         13L     0,5 gia tốc khối tâm sau đứt dây 0,5 4mg 13 N Vậy tỉ lệ là:  N 13 => N = P – mAG = 0.5 G b Ngay trước chạm đất nằm ngang nên tâm quay tức thời đầu trái Q trình chuyển động khơng có ma sát phản lực không sinh công nên hệ bảo toàn:  mL2  mgL I  3g 3gL   mgL    mL2       vG    4L 0,5 1,5 a.Xét phần chất lỏng cách trục quay từ x  x+dx 0,5 L/2 L Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nó có khối lượng là: dm = Sdx Lực li tâm tác dụng lên phần tử chất lỏng là: dF =  S xdx Áp suất dư phần tử chất lỏng gây là: dP =  xdx Xét hệ quy chiếu phi qn tính chuyển động quay trục áp suất dư lực quán tính li tâm tác dụng lên pitong cột chất lỏng gây đáy xilanh là: L   L2  a  P    xdx  0,5 a Áp dụng định luật Becnulli cho chuyển động chất lỏng ngồi lỗ thốt:   L2  a    v2  v   L2  a 0,5 tốc độ chất lỏng khỏi lỗ thoát xi lanh b Áp dụng phương trình liên tục cho chảy chất lỏng ngồi xi lanh thì: SV = sv  V   s L2  a S tốc độ chảy chất lỏng xi lanh Đồng thời V tốc độ di chuyển pitong xi lanh nên: da  s L2  a Sda V   dt  dt S s L2  a Vậy thời gian để toàn chất lỏng thoát khỏi xi lanh Sd a L 0,5  /2 S d sin i S    t    2 s  /3   sin i  s L /2 a s    L L 0,5 0,5 a Giả sử truyền cho hệ nhiệt lượng Q - Gọi T1 nhiệt độ ban đầu khí, T2 nhiệt độ khí sau truyền cho nhiệt lượng Q Vì bỏ qua ma sát nên theo nguyên lí ta c : U = Q + A  Q = U – A = 3R k (T2 – T1) + (x 22  x12 ) 2 (1) với k độ cứng lò xo, x1 x2 độ nén lò xo ứng với nhiệt độ T1, T2 - Từ điều kiện cân pittông suy ra: p = - Theo phương trình trạng thái: pV = RT F kx p.S =  x= S S k (2) 0,5 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 p= RT RT = V S.x 0,25 0,25 (3) RT k - Thay (3) vào (2)  x2 = R - Vậy: x 22  x12 = (T2 - T1 ) k k R  (x 22  x12 ) = (T2 - T1 ) 2 L F M 0,5 K - Thay vào (1)  Q = U – A = 2R(T2 – T1) = 2RT - Nhiệt dung hệ là: C = 0,5 Q = 2R ΔT 0,25 b Giả sử khí nhận nhiệt lượng Q để tăng nhiệt độ từ T1 đến T2 - Theo nguyên lý I: U = Q + A  Q = U – A (4) Q = CT= 2R(T2 – T1) (5) U = 3R (T2 – T1) (6) - Đặt khối gỗ dựng đứng hình vẽ D C - Dùng bút chì kẻ KL chia đôi mặt bên khối gỗ Đặt mũi bút chì lên điểmtrên đường KL Đẩy nhẹ nhàng khối gỗ lực vừa đủ theo phương vuông g c với bề mặt gỗ (như hình vẽ) để di chuyển F M  B - Ban đầu, điểm đặt bút chì gần K Khi đ đẩy nhẹ khối gỗ trượt chậm mặt ván Dịch chuyển dần điểm đặt bút chì dọc theo đường KL phía L đẩy tìm điểm M mà điểm đặt lực phía khối gỗ trượt, điểm đặt lực phía khối gỗ bị đổ nhào mà không trượt 0,5 a b 0,5 P A Dùng thước đo AA’ = b; KM = c Khi đ hệ số ma sát xác định theo công thức   b 2c Giải thích: Nếu đẩy nhẹ cho khối gỗ trượt lúc đ lực đẩy F độ lớn lực ma sát trượt khối gỗ mặt ván Nếu hợp lực trọng lực P khối gỗ lực đẩy F có giá trị rơi vào mặt chân đế khối gỗ trượt, hợp lực có giá lệch bên ngồi mặt chân đế bị đổ Khi điểm đặt lực vào điểm M giá hợp lực 1,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 qua mép chân đế (hình vẽ) Khi đ : tg  F mg b   P mg 2c 0,5 ... Cai KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ ĐỀ XUẤT KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018 (Đề thi gồm 02 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM Bài Hướng dẫn chấm Chuyển động vật nhỏ... http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Họ tên học sinh: , Số báo danh: Họ tên giám thị 1: ., Họ tên giám thị 2: Giám thị khơng giải thích thêm Trường THPT Chuyên Lào Cai KỲ THI. .. 0,25 0,25 (3) RT k - Thay (3) vào (2)  x2 = R - Vậy: x 22  x12 = (T2 - T1 ) k k R  (x 22  x12 ) = (T2 - T1 ) 2 L F M 0,5 K - Thay vào (1)  Q = U – A = 2R(T2 – T1) = 2RT - Nhiệt dung hệ là: