Đề thi olympic vật lý lớp 10 2016 2017 trường THPT chuyên nguyễn du đắk lắk file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 THPT CHUYÊN NGUYỄN DU – ĐẮK LẮK Câu 1: (5 điểm) Một pháo đặt phía cửa đường hầm nằm ngang, có nhiệm vụ tiêu diệt xe quân khoảng cách từ l1 đến l2 kể từ miệng hầm (xem hình vẽ) Xe chạy khỏi cửa hầm với vận tốc v Vận tốc ban đầu đạn thay đổi được, đạn bắn vào thời điểm xe vừa chạy khỏi cửa hầm Hãy xác định độ cao súng so với mặt đường vận tốc cực đại đạn để bắn trúng mục tiêu Nòng súng hướng theo phương Bỏ qua sức cản khơng khí Câu 2: (5 điểm) Một viên đạn bay theo phương thẳng đứng lên đến điểm cao quỹ đạo vỡ thành mảnh có khối lượng m1  2m; m2  3m m3  4m bay theo hướng khác với vận tốc ban đầu Sau khoảng thời gian khoảng cách mảnh m1 m2 L Vào thời điểm khoảng cách mảnh m1 m3 biết lúc chưa có mảnh chạm đất Bỏ qua sức cản khơng khí khối lượng chất nổ Câu 3: (5 điểm) Một ván gắn vào lề cố định Một vòng đệm nhỏ đặt ván cách lề khoảng R Ban đầu ván nằm ngang bắt đầu quay mặt phẳng đứng với vận tốc góc  Với giá trị góc  tạo ván mặt ngang vòng đệm bắt đầu trượt theo ván? Hệ só ma sát vòng đệm ván   Gia tốc rơi tự g Câu 4: (5 điểm) Hãy tính lực cản tạo mưa tác dụng lên xe chuyển động với vận tốc v = 60km/h Biết giọt mưa rơi theo phương đứng với lượng mưa I = 30mm/h Tiết diện ngang xe theo hướng chuyển động S  1,5m2 Câu 5: (5 điểm) Trong xilanh cao, cách nhiệt đặt thẳng đứng, pittơng mảnh nặng có lượng khí lý tưởng đơn ngun tử Ở bên pittơng độ cao đó, người ta giữ vật nặng có khối lượng khối lượng pittơng Sau đó, người ta thả nhẹ vật nặng rơi xuống pittơng Sau va chạm tuyệt đối không đàn hồi vật pittông thời gian, hệ chuyển động trạng thái cân bằng, pittơng có độ cao lúc ban đầu Hỏi độ cao ban đầu vật tính từ đáy xilanh lần độ cao pittơng? Biết bên pittơng khơng có khơng khí Bỏ qua ma sát trao đổi nhiệt Câu 6: (5 điểm) Một chất khí lý tưởng đơn nguyên tử thực chu trình biểu diễn hình Hãy tìm hiệu suất chu trình thể tích khí phạm vi chu trình thay đổi lần 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: Chọn gốc toạ độ cửa hầm, trục Ox hướng theo chiều xe chạy, trục Oy hướng lên theo phương thẳng đứng Gọi vận tốc ban đầu đạn u Theo phương trục Ox, xe đạn chuyển động Vì để bắn trúng mục tiêu hình chiếu vận tốc đạn phải vận tốc xe: u x  v0 Gọi H độ cao súng Toạ độ y đạn theo phương đứng phụ thuộc thời gian theo phương trình y  H  uyt  gt 2 Khi đạn trúng mục tiêu thì: H  u y t  gt 0 Giải phương trình loại bỏ nghiệm âm, ta nhận thời gian bay đạn: t  u y  u 2y  2gH g Thành phần nằm ngang đạn v x  bắt buộc, thành phần u y phụ thuộc vận tốc u đạn đạt cực đại u y max u  u max : u ymax  u max  v02 (*) Do nòng súng hướng lên hướng xuống, tức thành phần u y nhận giá trị từ giá trị u ymax đến u y max Như thời gian bay đạn thay đổi từ giá trị cực tiểu  u y max  u max  2gH (1) g đến giá trị cực đại: T  u y max  u 2max  2gH (2) g Mặt khác theo mục tiêu phải tiêu diệt khoảng từ l1  v0  đến l2  v0 T Từ rút  T thay vào (1) (2), ta nhận hệ phương trình xác định u y max H: l u  u max  2gH   y max g  v0   2gH  l2 u y max  u max   g  v0 Giải hệ được: u y max   l2  l1  g 2v0 H  l1l2 g 2v 02 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Để tính vận tốc cực đại đạn, ta thay u y max vào (*): u max  u y max v   l2  l1  4v 2 g2  v 02 \ Câu 2: Do tổng động lượng hệ đại lượng bảo toàn (xét thời gian từ trước đến nagy sau nổ) bên ba mảnh phải bay mặt phẳng Xét hệ quy chiếu rơi tự xuống mặt đất với gia tốc g ba mảnh chuyển động thẳng với vận tốc nhau, vận tốc mà chúng nhận sau nổ Vì hệ quy chiếu này, ba mảnh nằm đường tròn mà tâm điểm nổ (xem hình vẽ) Kí hiệu góc hướng bay mảnh m1 m2  , góc hướng bay m1 m3      Ta khảo sát vị trí mảnh vào thời điểm mà khoảng cách mảnh m1 m2 L Khi từ hình vẽ ta rút ra:    ; L1  2R sin  2R cos 2 Do động lượng hệ không đổi thời gian nổ nên áp dụng định lý hàm cosin tam giác tạo vecto động lượng mản, ta nhận được: L  2R sin  m3 v    m1v    m2 v   2m1m2 v cos      2 Trong v vận tốc ban đầu mảnh Từ rút cos  ý đến quan hệ độ lớn khối m32  m12  m22 lượng mảnh, ta nhận được: cos       75,50 2m1m Từ định lý hàm sin tam giác trên, ta có: Từ suy ra: sin   m3 v m2 v  sin  sin      m2 m 15 11 sin    cos   ; cos   m3 m3 16 16 Sử dụng công thức lượng giác nửa góc, ta nhận được: cos  3 L2    cos   ; cos    2sin      2 2 2R Từ rút ra: R  L Thay biểu thức vào biểu thức L1 được: L1  L Câu 3: Rõ ràng ban đầu ván quay đột ngột đầu tự hạ xuống vòng đệm trượt từ đầu rời khỏi ván Do ta khảo sát trường hợp ban đầu, đầu tự ván nâng lên http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Khi truyền cho ván vận tốc góc đủ lớn vòng đệm trượt từ đầu Còn vận tốc góc khơng q lớn vòng đệm nằm yên ván sau trượt Tác dụng lên vòng đệm có trọng lực, phản lực N lực ma sát hình vẽ Gia tốc vòng đệm chuyển động tròn 2 R hướng vào lề nên: N  mg cos ; mg sin   Fms  m2R Vòng đệm không trượt nếu: mg sin   m2  mg cos  Từ suy 2 R  g vòng đệm trượt từ   Bây gời giả sử 2 R  g   ta xác định vòng đệm bắt đầu trượt phí lề xa lề 2 R Vòng đệm bắt đầu trượt lề nếu: sin    cos   g Gọi   arc tan   arc cos 1  2  arcsin   2 Khi điều kiện viết lại dạng: sin       2 R g  2 hay     arc sin Ta nhận thấy     arc sin 2 R g  2 2 R g 2    nên từ độ lớn  điều kiện thực Tương tự, vòng đệm bắt đầu trượt xa lề nếu: sin    cos   Điều kiện viết dạng:       arc sin Nhưng mà    2 R g 2 R g 2   điều kiện lại không thực Kết hợp kết nhận ta đến kết luận rằng: * Khi 2 R  g vòng đệm trượt   * Nếu vòng đệm bắt đầu trượt phía lề khi:   arc tan   arc sin 2 R g 2  Câu 4: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Gọi động lượng giọt mưa p Khi chuyển động với vận tốc v (v = 16,6m/s), thời gian t , xe quét số lượng hạt mưa N Ta hồn tồn coi va chạm giọt mưa xe va chạm tuyệt đối không đàn hồi, nghĩa sau va chạm, giọt mưa dunhs vào chuyển động với xe Nên hệ quy chiếu xe giọt mưa chuyển động theo phương đứng với vận tốc u = 10m/s chuyển động theo phương ngang với vận tốc v hướng vào xe Gọi n mật độ giọt mưa, khối lượng giọt m0 số hạt mưa mà xe hứng thời gian t là: N  nV  nSvt (1) Động lượng tương ứng theo phương ngang số hạt (trong hệ quy chiếu gắn với xe) là: px  m0 v.N  m0 nSv2 t (2) Áp dụng định luật II Niuton (dạng thứ hai) lực tác dụng lên xe theo phương ngang: p x p x  p x   t t t Fx  Đối chiếu với (2) thì: Fx  m0 nSv2 (3) h độ cao cột nước dâng lên ống hình trụ diện tích đáy t S* miệng hở có diện tích diện tích đáy đơn vị thời gian Trong thời gian t , số giọt Ta hiểu lượng mưa I  mưa rơi vào ống là: N  nV  nS*u t (4) Độ cao cột nước dâng lên ống khoảng thời gian bằng: h  m m0 N m nS*u t m n u t    S* S* S*  (5) Trong đó,  khối lượng riêng nước Từ đó, ta tính lượng mưa rút mật độ khối lượng nước mưa m n : I  h m0 n u I   m0 n  t  u (6) Thay kết vào (3), ta nhận lực cản mưa tác dụng lên xe: Fx  I Sv  0,35  N  u Câu 5: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Khối lượng vật m1 , pit tông m  m1  m  m  - Vận tốc vật sau va chạm xác định từ phương trình: m1.gh  m1v 2 m1v   m1  m  v1 (1) (2) - Định luật bảo toàn lượng hệ sau va chạm có cân mới: v2 3 nRT1   m1  m2    m1  m2  h1  nRT1   m1  m2  h 2 - Lại có: p1.S  m1g (3)  h  h1  (4) nRT1  p1Sh1 (5) p S   m1  m  g (6) nRT2  p 2Sh (7) - Từ phương trình thay vào phương trình (3) giải ra: h  3h1 Vậy độ cao vật lần độ cao pittông Câu 6: Hiệu suất chu trình xác định theo cơng thức:   A (*) Q1 Trong A cơng mà khí thực hiện, Q1 nhiệt lượng mà khí nhận từ nguồn nóng sau chu trình Trong trường hợp điểm nằm đường thẳng nên:  p1  V1 p  V    p  p3    2V1   2V1  2p1 (1) Nghĩa q trình, áp suất khí biến đổi lần Cơng mà chất khí thực có số đo diện tích hình chữ nhật giới hạn đồ thị chu trình: A   V2  V1  p  p1   p1V1 (2) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Từ đồ thị ta nhận thấy nguồn nóng bắt đầu truyền nhiệt điểm ngừng truyền nhiệt điểm Trên đoạn lại, tác nhân tiếp xúc với nguồn lạnh Như vậy: Q1  Q12  Q23 (3) Theo nguyên lý thứ nhiệt động lực học thì: 3 Q12  U12  A12  v R  T2  T1    v R  T2  T1  2 (4) Trong v lượng chất khí lý tưởng Tương tự: Q23  v R  T3  T2   p  V3  V2  (5) Nếu sử dụng (1), (4) (5) ta nhận được: Q1  v R  T3  T2   2p1V1 p1V1  vRT1  13     2p V2  p1V1   2p1V1  p1V1 p3V3  2p V2  vRT3  Cuối cùng:   p1V1   15% 13 p1V1 13 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 - Khối lượng vật m1 , pit tông m  m1  m  m  - Vận tốc vật. .. rời khỏi ván Do ta khảo sát trường hợp ban đầu, đầu tự ván nâng lên http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369... u max   g  v0 Giải hệ được: u y max   l2  l1  g 2v0 H  l1l2 g 2v 02 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline