Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên vĩnh phúc

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG THPT CHUN VĨNH PHÚC ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ – KHỐI 10-DHBB NĂM HỌC 2017 – 2018 Thời gian làm 180 phút (Đề có 02 trang, gồm câu) (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT) Bài 1: (5 điểm – Cơ chất điểm) Một vành tròn cứng, mảnh, khối lượng M, bán kính R đặt mặt sàn ngang nhẵn Bên vành có đồng xu nhỏ khối lượng m, bán kính r Ban đầu tâm đồng xu cách tâm vành khoảng d Truyền cho đồng xu vận tốc v theo hướng vng góc với đường thẳng nối hai tâm hình vẽ Biết va chạm tuyệt đối đàn hồi bỏ qua ma sát a Xác định thành phần vận tốc theo phương x y đồng xu vành sau va chạm lần sau va chạm lần thứ hai b Xác định d để sau va chạm lần thứ n đồng xu có vận tốc giống ban đầu vành đứng yên Bài 2: (4 điểm – Cơ vật rắn) Một đồng chất tiết diện chiều dài L=2m, đầu treo vào giá đỡ, đầu giữ cho nằm ngang Thả nhẹ Biết sau quay qua vị trí thẳng đứng góc 30o tuột khỏi giá đỡ a Tìm khoảng cách nhỏ điểm treo sàn, biết rơi chạm sàn lúc có phương thẳng đứng b Xác định độ cao lớn đầu trình chuyển động Bài 3: (4 điểm – Cơ học chất lưu) Một học sinh tự lắp ráp mơ hình tuabin nước sau: Nước từ thùng lớn chảy qua lỗ nhỏ diện tích S=1cm2 sát đáy thùng đập vào cánh tuabin Trục quay tuabin có sợi day mảnh nhẹ quấn quanh vắt qua ròng rọc, đầu lại buộc vào vật nhỏ m Thiết bị nâng vật m=100g với vận tốc hình vẽ a Xác định hiệu suất mơ hình nói trên, lấy độ cao nước thùng H=0,2m vân tốc nâng vật nặng v1=2cm/s b Sau làm song thí nghiệm thứ nhất, đóng khóa K nút kín lỗ A nắp thùng đem phơi nắng để thùng nóng lên đáng kể Bây mở khóa K thấy mơ hình hoạt động mạnh hẳn lên, cụ thể vật nặng nâng lên với vân tốc v2=5cm/s Vẫn coi mức nước thùng H=0,2m, hiệu suất mơ hình trước Hãy xác định áp suất thùng thay đổi Cho khối lượng riêng nước 1000kg/m3, g=10m/s2 Bài 4: (4 điểm – Nhiệt học) Khí có nhiệt độ giảm theo độ cao z theo biểu thức: T=T0(1-az) (1) với T0=300K nhiệt độ mặt đất, a số dương a Ở độ cao nhiệt độ khí giảm 10? b Chứng tỏ áp suất giảm theo độ cao theo quy luật: p(z)=p0(1-az)α Hay xác định giá trị α c Chứng tỏ mật độ khơng khí giảm theo độ cao theo quy luật: ρ(z)=0(1-az)β Hay xác định giá trị β Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Do bị ánh sáng mặt trời chiếu, phần khí sát mặt đất nóng lên có nhiệt độ T0(còn phần khơng khí phía khơng hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời), bắt đầu dâng lên cao Phần khí nóng lên coi giãn nở đoạn nhiệt cân áp suất với phần khí xung quanh diễn nhanh Cho hệ số đoạn nhiệt khơng khí γ=1,4 a Chứng tỏ với áp suất giảm theo độ cao theo quy luật phần 1b, nhiệt độ khơng khí dâng lên giảm theo quy luật: T=T0(1-az)δ Hãy xác định giái trị tham số δ b Chứng tỏ mật độ khơng khí dâng lên giảm theo độ cao theo quy luật: ρ(z)=0(1-az)ε Hay xác định giá trị ε c Với giá trị a khơng khí bắt đầu dâng lên dâng lên ngày cao Tính trị số a Cũng tính xem với hiệu độ cao Δz nhiệt độ giảm 10 Giả sử độ ẩm khơng khí φ=70% Áp suất bão hòa liên hệ nhiệt độ theo hệ thức: p (T ) qM 1 ln bh  (  ) pbh (T0 ) R T T0 Với q=2,2.106J/kg ( nhiệt hóa nước), M1=18.10-3kg/mol: khối lượng mol nước, R=8,3J/mol.K ( số khí lí tưởng) Hãy tính xem nước khối khơng khí dâng lên đến độ cao bắt đầu ngưng tụ (hình thành mây) Trong tốn coi khơng khí khí lí tưởng, khối lượng mol trung bình làM=29.10-3kg/mol; lấy g=9,8m/s2 Bài 5: (3 điểm – Phương án thực hành) Cho dụng cụ sau: Một vật hình trụ có khối lượng m biết, có gắn móc treo; Sợi dây dây nhẹ khơng dãn; Giá đỡ có kẹp để gắn ròng rọc nhỏ; 4.Bàn nằm ngang cố định; Thước đo chiều dài, giấy, bút Vật hình hộp khối lượng M cần xác định, có gắn móc treo Hãy nêu phương án thực hành thí nghiệm để: a Xác định khối lượng M ( M lớn nhỏ m) b Xác định hệ số ma sát trượt vật M mặt bàn nằm ngang Chỉ yêu cầu: nêu cách bố trí thí nghiệm (có vẽ hình mơ tả), bước tiến hành viết công thức áp dụng quan trọng để xác định đại lượng theo yêu cầu đề Hết Người đề:Nguyễn Văn Quyền Số ĐT: 0988.615.618 quyencvp@vinhphuc.edu.vn Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ) Hướng dẫn chấm ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ – KHỐI 10-DHBB NĂM HỌC 2017 – 2018 Thời gian làm 180 phút (Đáp án gồm câu) Bài 1: (4 điểm) Phần Hướng dẫn giải 1a Vận tốc khối tâm hệ không đổi hệ 4đ quy chiếu gắn với sàn: mv vG  mM Xét hệ quy chiếu khối tâm: -Vận tốc đồng xu (Vật 1) vành (Vật 2) là: Mv v1G  v  vG  mM mv v2G  mM -Động lượng hệ nên vật ln có động lượng ngược chiều …… - Mặt khác bỏ qua ma sát, va chạm đàn hồi nên sau va chạm vận tốc vật không đổi động hệ không đổi …… - Sau va chạm m bị bật phản xạ gương vận tốc quay góc:   2 …… Chuyển sang hệ quy chiếu gắn với sàn, thành phần vận tốc vật: m  Mcos 2 v1 y  vG  v1G cos 2  v mM M sin 2 v1x  v mM m(1  cos 2 ) v2 y  v mM m sin 2 v2 x  v mM Tương tự sau va chạm lần : m  Mcos 4 v1 y  v mM  M sin 4 v1x  v mM m(1  cos 4 ) v2 y  v mM m sin 4 v2 x  v mM Điểm 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 1b 1đ Để sau n lần va chạm đồng xu có vận tốc ban đầu, vành đứng yên: k n(  2 )  k 2     (  ); k  Z  n  k  Suy ra: d  ( R  r ) sin  (  )   n  0,5 0,5 Bài 2: (4 điểm – Cơ vật rắn) Phần 2a 2đ Hướng dẫn giải Tại thời điểm rời khỏa giá đỡ, tốc độ góc khối tâm G ω: 1 2 L 3g mL   mg cos300    2L Vận tốc khối tâm G: L 3gL  Sau rời khỏi giá đỡ, có trọng lực tác dụng lên khối tâm nên G chuyển động vật bị ném xiên góc 30o so với phương ngang, quay quanh G với tốc độ góc ω khơng đổi ……………… Khi chạm sàn tư thẳng đứng: quay quanh G k vòng, gocws mành quay được: 5 .t   k Khoảng cách nhỏ từ điểm treo đến sàn nhỏ k=0, ta có: Điểm 0,5 vG   0,25 0,25 0,25 5 3gL (1) 0,25 Độ dời G theo phương thẳng đứng kể từ dời giá đỡ đến chạm sàn: t H  L L gt  cos30o     vG sin 30o.t   (2) 2   0,25 Từ (1) (2): H≈1,6.L=3,2m ……… 0,25 2b 2đ Chọn trục Oy thẳng đứng hướng lên, O tai điểm treo, phương trình chuyển động khối tâm: yG  vG sin 30o.t  gt L  cos30o 2 Tọa độ đầu D thanh: L y  yG  cos t  30o  gt L L  vG sin 30o.t   cos30o  cos t  30o  2 Độ cao cực đại đầu đạt khi: 0,25 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 0,25 dy  dt 0,5 Ta tìm được: L g t  1.05 0,5 Từ ta có: yDmax=-0,523L nên HDmax=2,68m……… Bài 3: (4 điểm – Cơ học chất lưu) Phần Hướng dẫn giải 3a Áp dụng phương trình Béc – nu – li cho hai điểm A’ 2đ B po   gH  po   v02 Điểm 0,5  vo  gH Xét khoảng dt nhỏ, coi vo không đổi, động nước chảy là: 1 W  (  v0 S dt ).v0   S vo3dt 2 Công nâng vật: A  mg.v1.dt 0,5 0,5 Hiệu suất:  3b 2đ 2mg.v1 A 2mg.v1    5% W  Svo  S ( gH )3 0,5 Gọi áp suất bình p, vận tốc nước chảy từ vòi v Tương tự ta có:  2mgv2 A 2mg.v2  v W  Sv  S 0,5 Áp dụng phương trình Béc – nu – li cho hai điểm A’ B này: p   gH  po  v2 0,5 Độ thay đổi áp suất thùng: p  p  po  v2   gH  1684( Pa) 1,0 Bài 4:(4 điểm – Nhiệt học) Phần Hướng dẫn giải( Phần 1:1,5đ; phần 2:1đ, phần 3:1,5đ) 4.1a T T  T0  T  aT0 z  z   aT0 300a 4.1b Điểm 0,25 Ta có phương trình M-C: p  RT M   RT0 (1  az ) M 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Mặt khác theo cơng thức tính áp suất theo độ sâu chất lưu: dp    gdz 0,25 Nên: dp Mgdz  p RT0 (1  az ) Lấy tích phân hai vế phương trình ta có: Mg p ( z )  p0 (1  az ) RT0 a    4.1c Mg  RT0 a 0,25 0,25 Phương trình đoạn nhiệt:  p T1 p  T0 p  T1 ( z )  T0    p0  Phương trình đoạn nhiệt:  4.2b 0,25 Một lần áp dụng phương trình M-C:  RT  RT0 (1  az ) p  M M Mp0 (1  az ) Mp    0 (1  az ) 1 RT0 (1  az ) RT0 (1  az ) Tức là:      4.2a Mg RT0 a 1  1  1   T0 (1  az )  1      1   0,5  p  p pV   c    c '  1       p0  Hay: 4.2c 4.3  ( z )   (1  az )      Mg   RT0 a Khối khí dâng lên ngày cao thì:  Mg   1            a   3,3.105 (m 1 ) ……  RT0  Để bắt đầu ngưng tụ, nhiệt độ khối khí dâng lên phải giảm tới nhiệt độ điểm sương Tại nhiệt độ T0 áp suất bão hòa pbh(T0), áp suất riêng phần là: φ pbh(T0), áp suất pbh(T) tức là: pbh(T)= φ pbh(T0)……… p (T ) T0 qM 1  (  )  ln   T  Theo : ln bh RT0 pbh (T0 ) R T T0 1 ln  qM Theo phần 2a RT0 ln   : qM T ( z )  T0 (1  az )  T0 RT RT  T0 (1  ln  ) 1  T0 (1  ln  ) RT qM qM 1  ln  qM nên: 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 (1  az )  (1  RT0 RT0 ln  )  z  ln   690m qM a qM 0,25 Bài 5: (3 điểm – Phương án thực hành) Phần Hướng dẫn giải Điểm 5a * Nếu M > m bố trí hình vẽ Buộc dây (buộc thắt nút) điểm O 1,5đ kéo dây để OC theo phương nằm ngang để vật M nằm cân bằng, cố định C vào giá đỡ Đo khoảng cách GH= a OH= h ta có M m a2  h2 m cos h 1,25 0,25 5b * Nếu M < m ta dùng thí nghiệm đổi chỗ m cho M… Để xác định hệ số ma sát vật khối lượng M mặt bàn, ta xác định khối lượng M thí nghiệm nêu Sau đó, bố trí thí nghiệm Hình 2, A, B hai ròng rọc gắn cố định Vật khối lượng m móc vào dây để trượt dây Kéo đầu D dây cho M bắt đầu chuyển động sang phải dừng tay lại gắn cố định đầu dây D, vật M sau dừng lại ma sát nghỉ đạt cực đại 1,5 Đo L h ta tính lực ma sát trượt: L a     m  ( L )2 Fms  mg h M 2h Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Có thể tiến hành thí nghiệm theo cách khác cho đủ điểm Hết ... cầu đề Hết Người đề: Nguyễn Văn Quyền Số ĐT: 0988.615.618 quyencvp@vinhphuc.edu.vn Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC (ĐỀ THI ĐỀ... 096.79.79.369 TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ) Hướng dẫn chấm ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ – KHỐI 10-DHBB NĂM HỌC 2017 – 2018 Thời gian làm 180 phút (Đáp án gồm câu) Bài 1: (4 điểm) Phần Hướng... mM Xét hệ quy chiếu khối tâm: -Vận tốc đồng xu (Vật 1) vành (Vật 2) là: Mv v1G  v  vG  mM mv v2G  mM - ộng lượng hệ nên vật ln có động lượng ngược chiều …… - Mặt khác bỏ qua ma sát, va