Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên nguyễn bỉnh khiêm, quảng nam

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian 180 phút (khơng kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang) ĐỀ ĐỀ NGHỊ Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Trên mặt phẳng nhẵn người ta đặt nêm hình lăng trụ khối lượng M, m1 g m2 mặt bên tạo thành mặt phẳng nghiêng với góc so với phương ngang hình Từ điểm cao nêm M 1 2 d Hình người ta thả khơng vận tốc đầu hai sổ nhỏ khối lượng m1 m2 1) Tỷ số khối lượng m1/m2 phải để nêm khơng dịch chuyển? 2) Tìm biểu thức gia tốc chuyển động a0 nêm với giá trị góc nêm Tương tự, tìm biểu thức gia tốc a1, a2 sổ chuyển động dọc theo mặt nêm 3) Cho 1  300 ,   600 , m1 m  0,1 ,  0, , gia tốc trọng trường g  10m / s Tính M M giá trị gia tốc a0, a1, a2? Nêm chuyển động theo hướng nào? 4)Cần thời gian để sổ thứ hai (bên phải) đến mặt phẳng ngang, quãng đường cần vượt qua d =50cm Bài 2: Cơ học vật rắn (4 điểm) Một cầu đặc khối lượng m đặt bề mặt khối hình hộp khối lượng M chiều dài 2l (Hình 2) Một F lực không đổi tác dụng vào khối hộp từ thời điểm t = đến thời điểm t Hình Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Sau lực F ngừng tác dụng Ma sát mặt sàn khối hộp không đáng kể Ma sát nghỉ cầu đặc khối hộp đủ lớn để cầu lăn không trượt Giả thiết sau ngừng tác dụng lực F cầu nằm khối hộp Tìm thời gian T kể từ lúc bắt đầu tác dụng lực đến cầu rời khỏi khối hộp Ma sát lăn không đáng kể Bài 3: Cơ học chất lƣu (4 điểm) 1) Một vật có dạng hình cầu có bán kính R, khối lượng m rơi chất lỏng thực, hệ số nhớt  Tính vận tốc tới hạn vật Cho khối lượng riêng chất lỏng , thể tích vật v 2) Vật (câu 1) chịu tác dụng lực kéo F theo phương ngang chuyển động với vận tốc đầu v0 chất lỏng thực, hệ số nhớt  Tìm vận tốc v vật theo thời gian Bài 4: Nhiệt học (4 điểm) Xét lượng khí Nitơ xác định, lượng khí làm nóng đẳng tích, khí dãn đẳng áp, sau làm lạnh đẳng tích cuối nén đẳng áp trạng thái đầu Nhiệt độ nhỏ lớn khí chu trình T0 4T0 Tìm hiệu suất cực đại chu trình Câu 5: Phƣơng án thực hành (3 điểm) Cho dụng cụ sau: - Một mẩu gỗ - Lực kế - Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng khơng đổi chưa biết giá trị góc nghiêng - Dây Trình bày phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt mẩu gỗ với mặt phẳng nghiêng Biết độ nghiêng mặt phẳng không đủ lớn mẩu gỗ tự trượt xuống .HẾT Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 GIÁO VIÊN RA ĐỀ TRƢƠNG NGỌC ĐIỂU KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2017 - 2018 HƢỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 (HDC gồm 08 trang) Bài 1: Cơ chất điểm (5 điểm) Trên mặt phẳng nhẵn người ta đặt nêm hình lăng trụ khối lượng M, mặt bên tạo thành mặt phẳng m1 g m2 nghiêng với góc so với phương ngang hình Từ điểm cao nêm người ta thả không vận tốc đầu hai sổ M 1 nhỏ khối lượng m1 m2 2 d Hình 1) Tỷ số khối lượng m1/m2 phải để nêm không dịch chuyển? 2) Tìm biểu thức gia tốc chuyển động a0 nêm với giá trị góc nêm Tương tự, tìm biểu thức gia tốc a1, a2 sổ chuyển động dọc theo mặt nêm 3) Cho 1  300 ,   600 , m1 m  0,1 ,  0, , gia tốc trọng trường g  10m / s Tính M M giá trị gia tốc a0, a1, a2? Nêm chuyển động theo hướng nào? 4)Cần thời gian để sổ thứ hai (bên phải) đến mặt phẳng ngang, quãng đường cần vượt qua d =50cm ĐÁP ÁN Câu Nội dung Điểm Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 m1 g m2 a1 N1 a0 M 1 N2 a2 d 2 Khi nêm đứng yên áp lực tác dụng lên hai mặt bên nêm có 0,25 giá trị N1  m1 gcos1 N  m2 gcos Tổng lực theo phương ngang phải không, từ điều 0,5 kiện cân m1 gcos1 sin 1  m2 gcos sin  Hay 0,25 m1 cos1 sin 1 sin 21   m2 cos sin  sin 2 Khi góc lăng trụ nhận giá trị bất kỳ, khơng thể xác định hướng chuyển động nêm Giả sử gia tốc nêm hướng sang trái Nếu nêm chuyển động sang phải a0 nhận giá trị âm mà cách giải tốn khơng cần thay đổi Chọn hệ quy chiếu gắn với nêm Phương trình chuyển động sổ theo phương dọc mặt 2) nêm: 0,5 m1a1  m1 g sin 1  m1a0cos1 (1) m2 a2  m2 g sin   m2 a0cos (2) 0,25 Độ lớn áp lực sổ lên hai mặt nêm : N1  m1 gcos1  m1a0 sin 1 (3) N  m2 gcos  m2 a0 sin  (4) Định luật II Niu tơn cho chuyển động theo phương ngang nêm Ma0  N sin   N1 sin 1 Từ pt trên, giải 0,5 (5) 0,25 0,5 0,25 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a0  m2 sin  cos  m1 sin 1cos1 g M  m1 sin 1  m2 sin  0,25 a1  ( M  m1 ) sin 1  m2 sin  cos(1   ) g M  m1 sin 1  m2 sin  a2  ( M  m2 ) sin   m2 sin  cos(1   ) g M  m1 sin 1  m2 sin  Thay số vào ta 3) 4) a0  0,37m / s ; a1  4,7m / s ; a2  8,8m / s 0,5 a0 có giá trị dương Tức nêm chuyển động sang trái 0,25 Quyển sổ chuyển động nhanh dần không vận tốc đầu d at  t  0,5 2d  0,34 s a22 Bài 2: Cơ học vật rắn (4 điểm) Một cầu đặc khối lượng m đặt bề mặt khối hình hộp khối lượng M chiều dài 2l (Hình 2) Một lực không đổi tác dụng vào khối hộp từ thời điểm t = đến thời điểm t Sau lực F ngừng tác dụng Ma sát mặt sàn khối hộp không đáng kể Ma sát nghỉ cầu đặc khối hộp đủ lớn để cầu lăn không trượt Giả thiết sau ngừng tác dụng lực F cầu nằm khối hộp Tìm thời gian T kể từ lúc bắt đầu tác dụng lực đến cầu rời khỏi khối hộp Ma sát lăn không đáng kể F Hình ĐÁP ÁN Ý Nội dung yêu cầu Vẽ hình Điểm 0.5 F'ms Fms F Đối với khối hộp: F-Fms= MA (A gia tốc cầu) (1) 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Đối với cầu Fms=ma (Fms= Fms' ) Phương trình momen lực: Fms.R= mR  (2) (3) 0,25 Do lăn không trượt nên gia tốc cầu so với khối hộp: a12  R , với a12= A  a 0,25 0,5 (4) Giải hệ (1), (2), (3), (4) ta a A= 2F 2m  M 7F a 2m  M Vào thời điểm t, tốc độ khối hộp cầu đất 0,25 0,25 0,5 tính biểu thức: V = At v = at Gọi T-t thời gian cầu tiếp tục chuyển động khối hộp sau ngừng tác dụng lực F Ta có quãng đường khối hộp bao gồm chuyển động nhanh dần giai đoạn đầu (có lực F) giai đoạn sau (hết lực F) S 0,25 At  At (T  t ) Quãng đường cầu s at  at (T  t ) Quả cầu rơi vào lúc S  s  l Suy T= l t l ( 2m  M ) t   = 5F ( A  a)t Bài 3: Cơ học thiên thể, học chất lƣu (4 điểm) 0,25 0,25 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 1) Một vật có dạng hình cầu có bán kính R, khối lượng m rơi chất lỏng thực, hệ số nhớt  Tính vận tốc tới hạn vật Cho khối lượng riêng chất lỏng , thể tích vật v 2) Vật (câu 1) chịu tác dụng lực kéo F theo phương ngang chuyển động với vận tốc đầu v0 chất lỏng thực, hệ số nhớt  Tìm vận tốc v vật theo thời gian ĐÁP ÁN Câu Điểm Nội dung Ban đầu FC  6 R v nhỏ nên vật chuyển động nhanh dần, v tăng lực cản tăng đến chuyển động 1) F =  mg  FA  6 R v   0,5 mg   vg  R F  FC  ma  F  6 R v  m 2) 0,5 mg   vg  6 R v  v 0,5 dv dt 0,5  dv dt  F  6Rv m  d ( F  6Rv) dt  F  6Rv 6R m 0,5 Tích phân vế ta được: ln( F  6 vR ) = - 6R t C m (*) t = v = v0, ta có C  ln( F  6Rv0 ) 0,5 Biểu thức (*) viết lại: 6 R  t F  6 Rv 6 R F  6 Rv ln  t e m F  6 Rv0 m F  6 Rv0 v F F 6R  ( v0  ).e t 6R 6R m Số hạng thứ giảm nhanh sau vận tốc đạt giá trị không 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 đổi F 6R Bài 4: Nhiệt học (4 điểm) Xét lượng khí Nitơ xác định, lượng khí làm nóng đẳng tích, khí dãn đẳng áp, sau làm lạnh đẳng tích cuối nén đẳng áp trạng thái đầu Nhiệt độ nhỏ lớn khí chu trình T0 4T0 Tìm hiệu suất cực đại chu trình ĐÁP ÁN Ý Điểm Nội dung p p1 p0 O V0 xV0 V Giả sử trạng thái ban đầu áp suất thể tích có giá trị p0 V0 giá trị thể tích lớn mà chất khí đạt suốt trình biến đổi 0,25 trạng thái xV0 Hiệu suất H  A' Qn 0,25 - Công mà chất khí thực chu trình Mà 0,5 A '  ( p1  p0 )(V2  V1 ) (2) p0V0 p1 xV0 4p   p1  T0 4T0 x (3) 0,25 Thế (3) vào (1) ta A'  ( p0 pV  p0 )( xV0  V0 )  p0V0 (  1)( x  1)  0 (4  x)( x  1) x x x Dễ dàng nhận thấy giá trị x phải thoả mãn  x  Khi x=1 x=4 cơng chất khí thực 0, hiệu suất 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Chất khí nhận nhiệt ứng với trình(0-1) (1-2) Q01  U1   CV T   0,5 i 4p 5 4 x R(T1  T0 )  (  p0 )V0  p0V0 (  1)  p0V0 2 x x x 7 p0 Q12  U  pV   C p T  p1V   RT  p1V  p1V  ( xV0  V0 )  2 x 14 x 1  p0V0 ( x  1)  14 p0V0 x x Tổng nhiệt lượng mà chất khí nhận chu trình 4 x x  p0V0 Qn  Q01  Q12  p0V0  14 p0V0  (11,5x  4) x x x 0,5 0,25 Từ suy hiệu suất chu trình hàm số theo x p0V0 (4  x)( x  1) A' (4  x)( x  1) x  x  H  x   p0V0 Qn (11,5 x  4)  11,5 x (11,5 x  4) x Hiệu suất đạt giá trị cực đại  0,5 0,25 dH ( x) 0 dx (2 x  5)(4  11,5 x)  11,5( x  x  4) 0 (4  11,5 x)  (2 x  5)(4  11,5 x)  11,5( x  x  4)  11,5 x  x  26  Giải pt ta x1  1,89 (chọn) Vậy H  0,25 x2  1, (loại) 0,25 x2  5x   0,106  10, 6%  11,5 x Câu 5: Phƣơng án thực hành (3 điểm) Cho dụng cụ sau: - Một mẩu gỗ - Lực kế - Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng khơng đổi chưa biết giá trị góc nghiêng - Dây Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Trình bày phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt mẩu gỗ với mặt phẳng nghiêng Biết độ nghiêng mặt phẳng không đủ lớn mẩu gỗ tự trượt xuống ĐÁP ÁN Ý 3đ Điểm Nội dung - Móc lực kế vào mẩu gỗ kéo trượt lên mặt phẳng nghiêng, ta có: 0,5 F1 =  Pcos + Psin (1) Với F1 số lực kế 0,5 - Tương tự, kéo vật chuyển động xuống ta có: F2 =  Pcos - Psin (2) Với F1 số lực kế 0,5 - Trừ vế theo vế (1) với (2) ta được: F1- F2=2Psin  sin   F1  F2 2P (3) 0,5 - Cộng vế với vế phương trình (1) (2) ta được: cos   F1  F2 2P (4) - Bình phương vế pt (3), (4) sau cộng vế theo vế ta được: 1 ( F1  F2 F1  F2 F1  F2 ) ( )  2P 2kP P  ( F1  F2 )2 - Các lực đo lực kế, từ tính  HẾT 1,0 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 GIÁO VIÊN RA ĐỀ TRƢƠNG NGỌC ĐIỂU ... http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 GIÁO VIÊN RA ĐỀ TRƢƠNG NGỌC ĐIỂU KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2017 - 2018 HƢỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ LỚP... Cơ học chất lƣu (4 điểm) 1) Một vật có dạng hình cầu có bán kính R, khối lượng m rơi chất lỏng thực, hệ số nhớt  Tính vận tốc tới hạn vật Cho khối lượng riêng chất lỏng , thể tích vật v 2) Vật. .. ) t   = 5F ( A  a)t Bài 3: Cơ học thi n thể, học chất lƣu (4 điểm) 0,25 0,25 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 1) Một vật có dạng hình cầu có bán kính