Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên lê thánh tông, quảng nam

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ THÁNH TÔNG – QUẢNG NAM ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ - KHỐI 10 NĂM 2018 Thời gian làm bài: 180 phút không kể thời gian phát đề ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Bài (5 điểm): Tỷ số khối lượng ba vật A, B C 1: 2: Vật A, B đặt sàn xe C hình vẽ (Hình 1) Giữa vật A B có đặt lượng thuốc nổ Ban đầu, xe đứng yên mặt phẳng nhẵn, nằm ngang Tại thời điểm t = 0, thuốc nổ phát nổ Vật A vật B chuyển động hai phía dừng lại so với xe C sau khoảng thời gian tương ứng t A tB Biết hệ số ma sát trượt A, B với C Tìm tỷ số thời gian chuyển động vật A vật B Bài (4 điểm): Một vật khối lượng m có dạng mặt nón, bán kính đáy R, góc đỉnh 2α Cho hình nón quay với vận tốc góc ban đầu ωo quanh trục thả hạt nhỏ có khối lượng m từ đỉnh hình nón rãnh nhỏ dọc theo đường sinh Bỏ qua ma sát Hãy tìm: a Mơ men qn tính hình nón b Vận tốc góc hình nón hạt tới đáy nón c Góc hợp vận tốc hạt rời khỏi đường sinh với mặt đáy hình nón Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài (4 điểm): Cho ống hình chữ U, hai nhánh A B dựng đứng, áp suất khơng khí hai nhánh áp suất khí Phần nằm ngang ống chữ U có chiều dài 2h, gấp đơi chiều cao hai ống thẳng đứng chứa đầy thủy ngân Bịt kín hai miệng ống hình chữ U Cho ống chữ U chuyển động mặt ngang, hướng sang phải với gia tốc khơng đổi Tính gia tốc ống độ dài đoạn thủy ngân ống nằm ngang h Nếu lấy nhánh A ống chữ U làm trục quay quay ống chữ U với tốc độ góc khơng đổi ω quan sát đoạn thủy ngân nằm ngang ổn định h Tìm tốc độ quay ω ống chữ U Bài (4 điểm): Cho động nhiệt, chất công tác chất khí lưỡng nguyên tử Động nhiệt hoạt động theo chu trình 1- – - - 5, biểu diễn hệ toạ độ áp suất p thể tích V hình vẽ Các đoạn 1- - trình đoạn nhiệt; đoạn – - q trình đẳng tích; – trình đẳng áp Biết nhiệt độ trạng thái chu trình 270C Tỉ số áp suất lớn áp suất nhỏ chu trình Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 70 tỉ số nén 15 Nhiệt lượng mà khí nhận vào q trình đẳng tích q trình đẳng áp Hãy tính hiệu suất động nhiệt Bài (3 điểm): Xác định nhiệt dung riêng viên bi kim loại Cho dụng cụ thí nghiệm gồm: - Một nhiệt lượng kế dùng để đựng nước que khuấy - Một bình nhơm có hai lớp lớp vỏ A B Mặt đáy vỏ A nghiêng có ống G nghiêng, thơng ngồi Đầu ống nghiêng G có nắp đậy mở cách kéo lên cao - Một nhiệt kế ngắn, nhiệt kế dài - Một bếp điện - Cân Roberval - Hộp cân a Lập phương án xác định nhiệt dung riêng chất làm viên bi với dụng cụ Xem biết nhiệt dung riêng vật liệu làm nhiệt lượng kế que khuấy, nhiệt dung riêng nước b Thiết lập biểu thức sai số phép đo Hết Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Trần Thị Thanh Huyền SĐT 01248 792 792 ĐÁP ÁN MƠN: VẬT LÍ – KHỐI 10 NĂM HỌC 2017 – 2018 Thời gian làm 180 phút TRƯỜNG THPT TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ THÁNH TÔNG – QUẢNG NAM (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT) Câu Nội dung - Gọi µ hệ số ma sát trượt A, B với C Câu (5 điểm) - Vì mA: mB = 1: suy mB > mA nên µmAg < µmB g tA > tB - Xét chuyển động tương đối A C B C Trong thời gian tB, trình A chuyển động C lực ma sát tác dụng lên C fmsA = µmAg hướng sang trái, fmsB = µmBg hướng sang phải Điểm 0.5 0,5 - Khi B đứng yên C B C chuyển động vận tốc vBC hướng sang phải Ta có: (µmBg - µmAg) tB = mCvBC (1) - Xét hệ vật, nội lực hệ gồm lực thuốc nổ phát nổ gây lực ma sát µmBg, µmAg Theo phương ngang, khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ, áp dụng định luật bảo toàn động lượng : (mA + mB + mC) v0 = (mA + mB + mC) vt (2) Do vận tốc ban đầu v0 = nên vận tốc cuối A, B, C không - Sau thời gian (tA - tB) , A dừng lại C - Trong thời gian tA - tB, ta có: 0,5 -µmAg(tA - tB) = – (mB + mC)vBC (3) 0,5 0,5 0,5 0,5 - Lấy (1) chia (3), ta tìm được: 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 mC mB  mA t B  mA t A  t B mB  mC  tB   t A  tB  Suy ra: 1,0 tA  tB a/ Tính mơ men quán tính I Câu (4 điểm) Câu 2a (1 điểm) + Cắt lớp mỏng dh có bán kính r, khối lượng dm dI = dm.r2 + dm = dr m 2πr →I= Sxq sinα + Với Sxq = πR2/sinα → I = Câu 2b (1 điểm) Câu 2c (1 điểm) R  dI = m πR Sxq 2sinα mR 2 0.5 0.5 0.5 b/ Mơ men động lượng hệ bảo tồn → Iωo= (I + mR2)ωc Iωo ω  o → ωc = I + mR 0.5 0.5 Iωo2 mgR Iωc2 mv2 c/ + Bảo toàn lượng: +   tanα 2 2 4R ωo 2gR → v + tanα + Phân tích v thành hai phần, phần nằm ngang có vận tốc Rωo = Rωc = 0.25 0.25 0.25 → phần dọc theo đường sinh có giá trị: R ωo2 2gR + vs = v – = tanα v sinα + Góc cần tìm thỏa mãn sinφ = s v 2 0.25 0.5 0,25 - Hình vẽ Câu (4 điểm) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Khi ống chữ U chuyển động ngang có gia tốc khơng đổi hướng sang phải, cột thủy ngân ống chuyển động với gia tốc Bên nhánh A, thể tích cột khí giảm, áp suất khí tăng Bên nhánh B, thể tích cột khí tăng, áp suất khí giảm Hợp hai áp lực hai đầu chất lỏng lực gây gia tốc a Gọi gia tốc ống chữ U a Áp lực khí hai nhánh A, B tác dụng lên thủy ngân tương ứng F1, F2 h Ta có: F1 - F2 = ma   p A   g  S  pB S  hS  a (1) 3  Trước sau chuyển động, nhiệt độ khí khơng đổi Q trình coi đẳng nhiệt Với khí bên nhánh A: h  p0 hS  p A  h   S  p A  p0 (2) 3  h Với khí bên nhánh B: p0 hS  pB  h   S  p A  p0 (3) 3  p   gh Thay (2), (3) vào (1), ta được: a  20h 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 b Khi quay quanh nhánh A với tốc độ góc khơng đổi , ta có: F2 – F1 = ma   pB '   g  S  p0 S  m. h(4) h  0,5  Đối với chất khí bên bình nhánh B: p0 hS  pB  h   S h   pB '  p0 (5) Thay (5) vào (4), ta được:  0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  0,5 p0   gh h 140  p p V V Câu Ta có: T1 = 27 + 273 = 300 K;   70 ;  15  ; p1 p1 V2 V3 (4 điểm) Theo đề: Q23 = Q34  mCV(T3 – T2) = mCP(T4 – T3) 0,5  T3 – T2 = (T4 – T3) (1) với  = CP/ CV  1 T V  Quá trình -2:    T1  V1   T2  150,4  T2  886, 25K 300 0,5  p V  Và     151,4  p2  44,3 p1 p1  V1  Quá trình -3: 0,25 p p2 T2   T3  T2  1400,39 K p3 T3 p2 0,5 Thay vào (1) suy ra: T4 = 1767,63K Quá trình -4 : V3 T3 V V T V V      11,88;  11,88; V4 T4 V1 V4 T4 V4 V4  1 Quá trình 4- : T4  V5    T5  V4  0,25 0,25  T5  656,85K Nhiệt lượng khí nhận vào chu trình 0,5 Qnhan  Q23  Q34  mC p (T4  T3 )  mCV (T3  T2 ) Nhiệt lượng khí tỏa chu trình 0,25 Qtoa  mCV (T5  T1 ) Hiệu suất chu trình: 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 H  1  1  Qtoa Q51  1 Qnhan Q34  Q23 0,5 mCV (T5  T1 ) mC p (T4  T3 )  mCV (T3  T2 ) T5  T1  65, 29%  (T4  T3 )  (T3  T2 ) a Gọi M khối lượng vật Câu m1 khối lượng nhiệt lượng kế que khuấy (3 điểm) m2 khối lượng nước T nhiệt độ vật T1 nhiệt độ của hệ gồm nhiệt lượng kế que khuấy T2 nhiệt độ hệ cân gồm nhiệt lượng kế que khuấy nước C1 nhiệt dung riêng vật liệu làm nhiệt lượng kế que khuấy C2 nhiệt dung riêng nước - Đổ gần đầy nước vào bình nhôm hai vỏ đun lên bếp điện - Dùng cân Roberval để cân khối lượng vật rắn (là viên bi kim loại), khối lượng nhiệt kế khối lượng vỏ trong, que khuấy khối lượng nước phương pháp cân Mendeleev Bước 1: bì (500g) cân với cân M1.(1) Bước 2: bì (500g) cân với cân M2 + vật (khối lượng M).(2) Bước 3: bì (500g) cân với cân M3 + nhiệt lượng kế que khuấy ( khối lượng m1) (3) Bước 4: bì (500g) cân với cân M4 + nhiệt lượng kế que khuấy có chứa nước (m2) (4) - Rõ ràng ta có cân vế phải của: (1) (2) suy ra: M (vật rắn) = M1 – M2 (1) (3) suy ra: m1 (nhiệt lượng kế que khuấy) = M1 – M3 (3) (4) suy ra: m2 (nước) = M3 – M4 - Sau cân xong bỏ vật vào bình A, nắp ống G đậy kín Cắm nhiệt kế dài cho đầu nhiệt kế vị trí đặt vật - Dùng que khuấy khuấy nước nhiệt lượng kế Cắm nhiệt kế vào nhiệt lượng kế đọc nhiệt độ T1 nước nhiệt lượng kế - Theo dõi nhiệt kế bình hai vỏ, nhiệt độ, lên tới khoảng 96 – 98 không thay đổi, đọc nhiệt độ T vật Đưa nhiệt lượng 0,25 0, 25 0,25 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 kế vào sát ống G, mở nắp thả vật thật nhanh vào nhiệt lượng kế, khuấy nước, theo dõi nhiệt độ nước nhiệt kế ngắn cắm nhiệt lượng kế Khi nhiệt độ không lên nữa, đọc nhiệt độ T2 - Khi hệ cô lập đạt trạng thái cân nhiệt: 0,25 Q1 = Q2  MC (T– T2) = (m1C1 + m2C2).(T2 – T1) 0,25 (m c + m c T ) 1 2)(T 2 C= M(T  T 2) 0,5 b Sai số Δ C C= (m c + m c T ) 1 2)(T 2 M(T  T 2) Lấy ln hai vế: (m c + m c )(T  T ) 1 2  M(T  T ) lnC =ln  0,25 Chuyển ln tích thành ln tổng, chuyển ln thương thành ln hiệu: lnC = ln( (m1.C1 + m2.C2) + ln(T2 – T1) - (ln(M)+ln(T – T2)) Lấy vi phân hai vế: dC C d ( m C  m C ) d ( T  T ) d ( T  T ) dM 1 2 2    = m C  m C T  T T  T 1 2 M Do C2 C1 số nên vi phân khơng Ta có: C dm  C dm dT  dT dT  dT dC dM 1 2    2 C m C  m C  T T  T 1 2 T M Δ Chuyển ”d” thành “ ”và Chuyển dấu trừ trước “ Δ ” thành 0,25 dấu cộng C  m  C  m  T   T  T   T  C  M 1 2     C m C  m C  T T  T 1 2 T M Chuyển đại lượng lại giá trị trung bình: C  m  C  m  T   T  T   T  M 1 2    C  C   2 m C  m C  T T  T 1 2 T M - Hết 0,25 0,25 ... NĂM HỌC 2017 – 2018 Thời gian làm 180 phút TRƯỜNG THPT TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ THÁNH TÔNG – QUẢNG NAM (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT) Câu Nội dung - Gọi µ hệ số ma sát trượt A, B với C Câu (5 điểm) - Vì mA: mB =... nên vận tốc cuối A, B, C không - Sau thời gian (tA - tB) , A dừng lại C - Trong thời gian tA - tB, ta có: 0,5 - mAg(tA - tB) = – (mB + mC)vBC (3) 0,5 0,5 0,5 0,5 - Lấy (1) chia (3), ta tìm được:... lưỡng ngun tử Động nhiệt hoạt động theo chu trình 1- – - - 5, biểu diễn hệ toạ độ áp suất p thể tích V hình vẽ Các đoạn 1- - trình đoạn nhiệt; đoạn – - trình đẳng tích; – q trình đẳng áp Biết nhiệt