Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên lê khiết, quảng ngãi

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ KHIẾT TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MƠN VẬT LÍ - KHỐI 10 NĂM 2018 Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi có 02 trang, gồm câu) Câu (5 điểm) Cơ học chất điểm + Các định luật bảo toàn Một ván A dài l  80cm , khối lượng m1=1kg đặt B mặt dốc nghiêng góc  so với mặt phẳng ngang Một vật B khối lượng m2=100g đặt ván điểm cao ván (hình 1) Thả cho hai vật A, B chuyển động Cho A biết hệ số ma sát A mặt dốc 1  0,2 , B A α   0,1 Lấy g=10m/s2 Hình 1 Giả sử dốc đủ dài, cho   300 a) Tìm thời gian để vật B rời vật A b) Khi vật B vừa rời khỏi vật A vật A đoạn đường dài mặt dốc? Cho chiều dài dốc L=2,4m Xác định giá trị  cho vật B vừa rời khỏi vật A đầu vật A tới chân dốc Bài (4 điểm) Cơ học vật rắn Một vật nhỏ khối lượng m đặt lên thành bên vành trụ mỏng có khối lượng M phân bố Vật nằm mặt phẳng thẳng đứng vng góc với trục vành trụ chứa khối tâm vành trụ Ban đầu, vành trụ đứng yên mặt phẳng ngang vật vị trí xác định góc lệch  so với đường thẳng đứng (như hình 2) Sau đó, thả nhẹ vật cho hệ chuyển động Giả thiết ma sát vật vành trụ không đáng kể, vành trụ chuyển động lăn không trượt mặt phẳng ngang Gia tốc trọng trường g Tìm phản lực vành trụ lên vật lúc vật đến vị trí thấp quỹ đạo M m 0 Hình g Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (4 điểm) Cơ học thiên thể Con tàu vũ trụ có khối lượng M = 1,2 quay quanh Mặt Trăng theo quỹ đạo tròn độ cao h = 100km so với bề mặt Mặt Trăng Để chuyển sang quỹ đạo hạ cánh, động hoạt động thời gian ngắn Vận tốc khí R B t khỏi ống khí động u  10 m / s (vận tốc khí tàu vũ trụ) Bán kính Mặt Trăng R t  1,7.10 km , gia tốc trọng trường Mặt Trăng g t  1,7m / s Phải tốn nhiên liệu để động hoạt Hình động điểm A làm tàu đáp xuống Mặt Trăng điểm B (hình 3) Bài (4 điểm) Nhiệt học 2 Xi lanh hình trụ có tiết diện S  10 m với pittông P V vách ngăn V làm chất cách nhiệt (như hình 4) Nắp A vách mở P áp suất bên phải lớn áp suất bên trái Ban đầu phần bên trái xi A p0 lanh có chiều dài L  112 cm chứa m1  12g khí Hêli, phần bên phải có chiều dài phần bên trái chứa m2  2g khí Hêli, nhiệt độ hai phần T0  273 K Ấn từ từ vào pittơng theo phương ngang Hình để chuyển động chậm hướng tới vách ngăn, ngừng chút nắp mở sau đẩy pittơng tới sát vách V Biết áp suất khơng khí bên ngồi p0  10 N/m , nhiệt dung riêng đẳng tích đẳng áp Hêli CV  3,15.10 J/(kg.K) Cp  5, 25.103 J/(kg.K) Bỏ qua ma sát, coi khối khí khí lí tưởng Tính cơng thực để di chuyển pittông Bài (3 điểm) Phương án thực hành Xác định hệ số ma sát nghỉ sợi sắt Cho dụng cụ sau : + Một sợi chỉ; + Một khối sắt hình trụ có trục cố định; + Giá để gắn cố định khối sắt hình trụ; + Thước đo độ để đo góc; + Một nặng; + Một lực kế; + Giấy kẻ milimét u cầu: a) Trình bày sở lí thuyết xác định hệ số ma sát nghỉ sợi sắt b) Vẽ sơ đồ thí nghiệm, nêu bước tiến hành, trình bày cách xử lí số liệu HẾT A Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Người đề: Lê Minh Khôi Điện thoại: 0905811799 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN VẬT LÍ KHỐI 10 (Đáp án gồm 07 trang) Bài (5 điểm) Đáp án Điểm Vẽ hình, phân tích lực N2 N1 Fms2 B 0,5 (+) Fms1 P2 A N '2 F'ms2 α P1 a) - Gọi a1 gia tốc vật A mặt dốc, a2/1 gia tốc B A - Xét chuyển động vật B hệ quy chiếu gắn với vật A 0,5 Theo định luật II Newton: P2 N2 Fms2 Fqt m a 2/1 (1) Chiếu (1) lên chiều chuyển động ta có: m2gsin  -  m2gcos  - m2a1 = m2a2/1 (2) 0,5 - Xét chuyển động vật A hệ quy chiếu gắn với mặt dốc - Theo định luật II Newton:       P1  N1  F 'ms  Fms1  N '  m1a1 0,5 (3) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Chiếu (3) lên chiều chuyển động: m1gsin  +  m2gcos  - 1 (m1+m2) gcos  = m1a1 Thay số tìm a1  3,18m/s2 Thay vào (2) tìm a2/1  0,95m/s2 - Thời gian vật B rời A: 2l a 2/1 t 0,5 (4) 0,5 1,3s 0,5 b) Quãng đường vật A mặt dốc: sA= a1t  2,69m - Thời gian vật B rời A: t2 - Thời gian vật A tới chân dốc: t1  0,5 2l a 2/1 2( L  l ) a1 0,5 2( L  l ) 2l = (5) a 2/1 a1 Từ đề ta phải có: Rút a1, a2/1 từ (2) (4) và(5) biến đổi ta được: 0,5 tan   0,43    23,27 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (4 điểm) Đáp án Các lực tác dụng lên hệ hình Điểm Phương trình chuyển động vật theo phương ngang max  N sin  (1) M, R m N  Mg Phương trình chuyển động vành trụ theo phương ngang Mw  N sin   Fms (2) N Phương trình chuyển động quay vành trụ Fms I   Fms R , với I  MR   N mg Hình w nên R Fms  Mw suy Thay (3) vào (2), ta N sin   2Mw Thay (4) vào (1) ta max  2Mw hay mu  2Mv 0,5 0,5 0,5 (3) (4) 0,5 (5) 0,5 Theo định luật bảo toàn mgh  1 1 mu  Mv  I  hay mgR(1  cos  )  mu  Mv 2 2 MgR(1  cos0 ) m , v m  2M M (6) MgR(1  cos0 ) (7) m  2M Khi vật đến vị trí thấp quỹ đạo, vận tốc vật vành trụ vrel  u  v Giải hệ (5) (6) ta u  0,5 0,5 Phương trình chuyển động vật vị trí thấp quỹ đạo xét theo phương hướng tâm phương thẳng đứng N  mg  m   m    (1  cos )  M   vào ta kết N  mg 1    vrel (u  v) m Thay u v (7) R R 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (4 điểm) Đáp án Điểm Gọi v vận tốc quỹ đạo tròn, vA vB vận tốc quỹ đạo hạ cánh, quỹ đạo phần elíp Vì động hoạt động thời gian ngắn đủ giảm bớt v lượng v cần thiết ( v hướng phía trước để hãm tàu) - Định luật II Niutơn áp dụng cho tàu quỹ đạo tròn: 1,0 MtM Mv GM t g t R 2t G  v   1651m / s (R t  h) R t  h Rt  h Rt  h (1) - Định luật bảo toàn lượng quỹ đạo elip: ( M1 khối lượng lại tàu vũ trụ) M1vA2 M t M1 M1vB2 MM EA  EB  G  G t (R t  h) Rt 1,0 (2) Theo định luật Keppler 2: L A  L B  v A (R t  h)  v B R t  v B  v A (R t  h) Rt (3) 1,0 Thay (3) vào (2): vA  1628m/ s  v  v  vA  23m/ s Gọi m khối lượng nhiên liệu cháy, áp dụng định luật bảo toàn động lượng: Độ biến thiên động lượng khí độ biến thiên động lượng lại tàu: (M  m)v  mu (u vận tốc tương đối khí tàu vũ trụ) m Mv  28,73kg u  v 1,0 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (4 điểm) Đáp án Điểm Áp suất phần bên trái xilanh: p1V0  m1  RT0  p1  m1 m RT RT0  V0  LS 0,5 1 Áp suất phần bên phải xilanh: p2V0  m2  RT0  p2  m2 m RT0 RT0  V0  LS  2 0,5 Vì m1  m2  p1  p2 : ban đầu nắp A đóng Q trình pittong nén khí, dời chỗ phía trái đến sát vách ngăn chia làm hai giai đoạn: * Giai đoạn 1: Nén khí phần bên phải (đoạn nhiệt thuận nghịch) áp suất khí phần với áp suất p1 phần bên trái, nhiệt độ khí tăng lên đến giá trị T1, nắp A mở có hòa trộn hai lượng khí: khối khí m1 có nhiệt độ T0 bên trái khối khí m2 có nhiệt độ T1 bên phải Trong q trình hòa trộn, khí khơng nhận nhiệt cơng bên ngồi nội tổng cộng hai khối khí khơng đổi 0,5 Gọi T2 nhiệt độ chung khối khí sau hòa trộn, ta có: m1CV T0  m2CV T1   m1  m2  CV T2  T2  m1T0  m2T1 m1  m2  3 * Giai đoạn 2: Nén khí hai phần (đoạn nhiệt thuận nghịch) pittong tới sát vách ngăn, nhiệt độ khí tăng từ T2 đến T, cơng nén khí An = A  Vì nén đoạn nhiệt nên Q = 0, từ nguyên lí I NĐLH cho q trình ta có: Q  A  U  An  A '  U   m1  m2  CV T  T0   4 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Dựa vào phương trình đoạn nhiệt: 1 1 p   T1  T0    p1  T0 p2   T1 p1  1  m   T0    m1  1  0,5  5  559, 01K Thay (5) vào (3), ta có:      m1T0  m2T1 m1  m2  T2   T0     313,85K m1  m2 m1  m2   m1      6 0,5 Gọi V1 thể tích ngăn bên phải áp suất khí p1, ta có: 1  p   m  p2V0  p1V1  V1  V0    V0    p1   m1  7 Giai đoạn q trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch khí từ thể tích V0  V1 , nhiệt độ T đến thể tích V nhiệt độ T Áp dụng phương trình đoạn nhiệt, ta có: T2 V0  V1   1  TV0 1  V V   T  T2    V0   1      m    T2     m1      1 0,5     m1    m2     T0   381, K  1    m1  m2    m1     8 Công cần thực hiện:   m1 A1  An  p0 SL  CV  m1  m2  T0   m1  m2       1  m2    1  p SL   m1       Thay số ta tính được: An  4793,67 J , A2  p0 SL  1120 J , A1 = 3673,67J 9 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (3 điểm) Đáp án Điểm a)Cơ sở lí thuyết Vắt sợi qua khối sắt hình trụ, đầu nối với vật nặng, đầu giữ lực căng T Khi vật nặng trượt xuống dưới, ma sát sợi sắt ma sát nghỉ cực đại Xét phần sợi chắn góc d , điều kiện cân phần 0,5 T   d   T    dT  Fms N  T sin  d   Td Mặt khác, áp lực hai lực căng lên trụ sắt Fms   N Tại giới hạn trượt ta có (2) (3) Mg  T    T   e  Kết hợp (1), (2) (3) ta có (1) 0,5 (4) 0,5 Bằng cách đo quan hệ T   ta thu hệ số ma sát b) Sơ đồ thí nghiệm 0,5 T ( )  d N T (  d ) Lực kế đo lực căng dây Trọng vật Mg Cách tiến hành Dùng lực kế để đo sức căng dây Dùng ê ke để tạo góc   0;  2;  ; 3 2; 2 ; 5 Thả lực kế yếu dần vật bắt đầu trượt xuống, ghi lại số lực kế Cách xử lí số liệu Từ (4) lấy Logarit Nepe ta ln T     ln( Mg ) Đặt X   ; Y  ln T Vậy quan hệ tuyến tính Vẽ đồ thị (Y, X) ta hệ số góc, ta suy hệ số ma sát nghỉ cần tìm Có thể làm ngược lại kéo cho vật trượt lên HẾT 0,5 0,5 ... F'ms2 α P1 a) - Gọi a1 gia tốc vật A mặt dốc, a2/1 gia tốc B A - Xét chuyển động vật B hệ quy chiếu gắn với vật A 0,5 Theo định luật II Newton: P2 N2 Fms2 Fqt m a 2/1 (1) Chiếu (1) lên chiều chuyển... tìm a2/1  0,95m/s2 - Thời gian vật B rời A: 2l a 2/1 t 0,5 (4) 0,5 1,3s 0,5 b) Quãng đường vật A mặt dốc: sA= a1t  2,69m - Thời gian vật B rời A: t2 - Thời gian vật A tới chân dốc: t1  0,5 2l... http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Chiếu (3) lên chiều chuyển động: m1gsin  +  m2gcos  - 1 (m1+m2) gcos  = m1a1 Thay số tìm a1  3,18m/s2 Thay vào (2) tìm a2/1  0,95m/s2 - Thời