Đề thi olympic vật lý lớp 10 2016 2017 trường THPT chuyên hùng mẫn đạt kiên giang file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 THPT CHUYÊN HÙNG MẪN ĐẠT – KIÊN GIANG Câu 1: (5 điểm) Hai cầu thủ bóng đá A B chạy đường thẳng đến gặp với tốc độ 5m/s Để điều hành tốt trận đầu, trọng tài chạy chỗ cho đứng cách cầu thủ hậu vệ A 18m cách cách cầu thủ tiền đạo B 24m Khi khoảng cách A B 30m vận tốc gia tốc trọng tài bao nhiêu? Câu 2: (5 điểm) Một vật có khối lượng trượt khơng ma sát nêm ABC; AB  , C  900 , B   Nêm ban đầu đứng yên, khối lượng nêm M trượt khơng ma sát mặt sàn nằm ngang hình vẽ Cho vật m trượt từ đỉnh A nêm khơng vận tốc đầu a Thiết lập biểu thức tính gia tốc a vật nêm gia tốc a nêm sàn b Lấy hệ tọa độ xOy gắn với sàn, ban đầu trùng với BCA Tính hồnh độ vật m đỉnh C vật trượt tới đỉnh B Quỹ đạo vật thường gì? Cho m  0,1kg, M  2m,   300 ,  1m, g  10m / s Câu 3: ( điểm) Một đồng chất BC tựa vào tường thẳng đứng B nhờ dây AC dài L hợp với tường góc  hình Biết BC có độ dài d Hỏi hệ số ma sát tường phải thỏa điều kiện để cân bằng? Câu 4: ( điểm) Một cầu nhẵn có khối lượng M bán kính R mặt nhẵn nằm ngang Từ đỉnh cầu trượt m tự vật nhỏ có khối lượng m hình vẽ Tỉ số vật nhỏ rời mặt cầu M 7R độ cao so với mặt bàn ? Câu 5: ( điểm) Một xilanh tiết diện S đặt thẳng đứng gồm ngăn chứa chất khí lý tưởng đơn nguyên tử Trong xilanh có hai pít-tơng, píttơng có khối lượng m Khoảng cách đáy xilanh pít-tơng phía H, khoảng cách hai pit-tông 2H Thành xilanh pít-tơng phía khơng dẫn nhiệt Pít-tơng phía dưới dẫn nhiệt bỏ qua nhiệt dung Mỗi pít-tơng di chuyển khoản sau cấp cho khí nhiệt lượng Q ( từ dây đốt nóng hình vẽ)? http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Áp suất bên ngồi khơng đổi p Bỏ qua ma sát Câu 6: ( điểm) Một mol khí lí tưởng thực chu trình    hình vẽ Quá trình  trình đoạn nhiệt Quá trình  đối xứng với trình  qua đường thẳng đứng Các thơng số , ,  biết Tính hiệu suất chu trình http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: Vận tốc chuyển động trọng tài: - Khi khoảng cách hai cầu thủ 30m, tam giác ATB vng T - Vì khoảng cách trọng tài cầu thủ không đổi nên: + Vận tốc trọng tài T cầu thủ A phương Tx + Vận tốc trọng tài cầu thủ B phương Ty 18 24 Với Vx   v  3m / s; Vy   v  4m / s 30 30 Vậy tốc độ trọng tài VT  Vx2  Vy2  5m / s  Gia tốc trọng tài: - Xét chuyển động trọng tài hệ quy chiếu quán tính gắn với cầu thủ A: + Cầu thủ B chuyển động với tốc độ : + = 10m/s + Trọng tài chuyển động đường kính tròn bán kính AT- theo phương By: 24 VT/A  V 'y  10  8m / s 30 V2 32 - Gia tốc hướng tâm trọng tài - gia tốc trọng tài phương Tx: a x  T/A  m / s AT - Tương tự: xét hệ quy chiếu gắn với cầu thủ B: a y  VT/B x BT  m / s2 Vậy gia tốc trọng tài là: a  a 2x  2y  3,86m / s2 Câu 2: a Tính gia tốc a vật nêm gia tốc a nêm sàn - Chọn hệ trục tọa độ xOy hình vẽ Động lượng hệ  Vật xuống sang phải thi nêm phải sang trái  giá trị đại số gia tốc nêm a  - Vật m chịu tác dụng lực: Trọng lực mg , phản lực N nêm vng góc với AB + Gia tốc vật sàn: a1  a  a + Phương trình chuyển động vật: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Theo phương AB: mg sin   m  a  a cos   (1) Theo thương vng góc với AB: N  mg cos   ma sin  (2) - Phương trình chuyển động nêm chịu thành phần nằm ngang  N Chọn trục Ox trùng với hướng chuyển động nêm - Nsin   Ma (3) - Từ (2) (3) ta có: N sin   N sin   N  mg cos   m    mg cos   sin   N  m.sin  M  M  M.mg cos   N  M  m sin    M mg cos   N  M  m sin  - Thế vào phương trình (3) ta được:  M.mg cos   sin     M  m sin     mg.sin 2 a0  M  M  m sin   (4) (5) -Thế vào phương trình (1) ta được:    mg sin 2    mg sin   a  a    cos     M  msin         m g sin 2 cos  m 2g sin 2 cos   mg sin   ma  a  g sin    M  m sin    M  m sin     2Mg sin   2mg sin   mg sin 2.cos   M  m sin   2Mg sin   2mg sin  1  cos    2mg sin .cos   M  m sin     M  m  g.sin  M  m sin  (6) b Lấy hệ tọa độ xOy gắn với sàn, O trùng với đỉnh C Tính hồnh độ vật m đỉnh C vật trượt tới đỉnh B Quỹ đạo đường gì? - Thay giá trị m  0,1kg, M  2m,   300 ,  1m, g  10m / s vào biểu thức (5) (6): a0   mg.sin 2 0,1.10.sin 600    1,92m / s 2 2  M  m sin    0,  0,1.sin 30  M  m  g.sin   0,  0,1 10.sin 300  a  M  m sin  0,  0,1.sin 30  20 m / s2 - Nhận thấy: a có hướng cố định, a có hướng cố định song song với AB nên a1  a  a có hướng cố định hợp với phương ngang góc  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 2  20   20  + Ta có: a  a  a  2aa cos      1,92     1,92  cos 300     2  a1  5,1m / s2 20 sin 300 sin  sin  a sin    sin     0, 6536    40,80 + Mặt khác: a a1 a1 5,1 Vậy quỹ đạo vật m đường thẳng AD nghiêng góc 40,80 so với phương ngang - Xét tam giác ACD với AC = 0,5m ta có: tan   AC AC 0,5  x1  OD    0,58  m  OD tan  tan 40,80 Vậy hoành độ vật m 0,58 (m) - Trong thời gian vật xuống nêm trượt sang trái B trùng với D C vị trí C’ với hồnh độ: x    CB  OD     ABcos   OD    1.cos 300  0,58   0, 29  m  Câu 3: - Các lực tác dụng vào BC + Trọng lực P : P = mg + Lực căng dây T + Phản lực tường Q phân tích: Q  N  Fms (1) - Chọn hệ quy chiếu Bxy hình vẽ - Khi hệ cân ta có: P  T  N  Fms  (2) Bx: N  T.sin  By: f ms  mg  T.cos  (3) (4) - Cân momen hệ trục quay qua B Đặt AB = h ABC   d d sin  P .sin   T.h.sin   T  mg 2h.sin  - Áp dụng định lí hàm sin tam giác ABC: d.sin      d L h   h sin  sin  sin      sin  Từ (3), (5), (6): T  mg.d.sin  mg.sin .sin  N 2sin      2sin      (5) (6) (7) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  cos .sin   Từ (4): f ms  mg 1  (8)  2sin         - Để có cân phải có ma sát nghỉ f ms  kN , với k hệ số ma sát  cos .sin   mg.sin .cos  Từ (4): mg 1   k   2sin       2sin        Hay: k  (9) 2sin .cos   sin .cos       sin .sin   tan  tan   (10) L.sin  d  L2 sin  cos   d d (11) Từ (6): sin   Từ (10): k  d  L2 sin   L.sin  tan  Câu 4: Khi m bắt đầu rời khỏi M m có vận tốc v1 M M có vận tốc v đất Bảo toàn động lượng theo phương ngang: mv1 sin  Mv  m  v  v1 sin     v  mM (1)   Mv 22 m v1  v Bảo toàn ta có: mgR 1  sin     2    2mgR 1  sin     m  M  v 22  mv12  2mv1v cos     2  Từ (1) (2) ta có: (2) m2 sin  2m2 sin  2  2mgR 1  sin    v1  mv1  v1 mM mM mM (3)  v12  2gR 1  sin   M  m cos  Khi vật m bắt đầu rời khỏi M, gia tốc vật M phản lực M lên m Định luật II Niuton cho vật m hệ quy chiếu gắn với M là: v12 mg sin   m  v12  gR sin  R (4) mM M  m cos  m 3sin   3sin      M  2sin   sin  cos  sin   3sin   7R R m 16  Vì sin    nên ta có: M 11 R Câu 5: Áp suất hai ngăn không đổi tương ứng với ngăn ngăn là: Từ (3) (4) suy ra: sin   1  sin   http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 mg 2mg (1) ; p2  p0  S S Vì pit tơng dẫn nhiệt nên nhiệt độ khí hai ngăn Từ phươg trình trạng thái rút quan hệ biến thiên thể tích biến thiên nhiệt độ khí ngăn: (2) p1V1  n1RT1; p2 V2  n RT2 p1  p0  Trong số mol khí n1 , n xác định từ điều kiện ban đầu: n1  p1.2HS p HS ; n2  RT1 RT1 (3) Từ (2) (3) ta nhận được: V1  2V2 Từ ta tính độ dịch chuyển pit tông pit tông là: V2 V1  V2 x2  ; x1   2x S S Gọi U , A biến thiên nội công thực hệ 3R 3 U   n1T1  n T2    p1V1  p2 V2   V2  2p1  p2   3p0S  4mg  x 2 2  2mg   mg   2mg   mg  A  p  V2    p  V1    p  V2    p  2V2  S   S   S   S   4mg    3p  V2   4mg  3p 0S  x  S  Lại có: Q  U  A  3p0S  4mg  x   4mg  3p0S x   7,5p0S  10mg  x 2 6Q 2Q ; x2  ĐS: x1   3p0S  4mg   3p 0S  4mg  Q Câu 6: Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng ta có: 1    p0 V0 ; T  p0 V0 ; T  1    p0V0 T1  R R R Cp R   Cp  CV  R nên CV  Do CV  1 Do trình  trình đoạn nhiệt ta có: Q23  p0 V0        1 Cơng chất khí sinh trình  là: pV A 23  U23  CV  T3  T2   0       1 Do trình   đối xứng qua đường thẳng đứng nên công chất khí sinh hai q pV trình nhau: A12  A 23  0       1 U23  CV  T3  T2   http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 p0 V0       1 Nhiệt lượng khí nhận q trình  là: 2p V Q12  A12  U 23  0   1  1 Quá trình  đẳng áp: pV U31  CV  T1  T3   0  2   1 U12  CV  T2  T1   A 31  p  V1  V3   p V0  2  2p0 V0   1  1 2p V Tổng cơng mà khí thực hiện: A '  A '12  A '23  A '31  0       1 A'   1 Hiệu suất chu trình H  Q12  1 Nhiệt lượng khí truyền mơi trường: Q31  A31  U31  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: Vận tốc chuyển động trọng tài: - Khi... góc với AB + Gia tốc vật sàn: a1  a  a + Phương trình chuyển động vật: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline :... ngang góc  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 2  20   20  + Ta có: a  a  a  2aa cos