De va dap an thi HSG lop 10 Ly nam hoc 2011 2012 tinhHai Duong

Hai pít tông có khối lượng tổng cộng là m = 5kg, được nối với nhau bởi sợi dây nhẹ và không giãn, có thể chuyển động không ma sát với thành bình đồng thời giữ cho lượng khí trong ống k[r]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2011 - 2012

Môn: VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 180 phút

(Đề thi gồm 02 trang) Câu (2,5 điểm)

Một vật có khối lượng m = 1kg kéo mặt sàn nằm ngang lực F hợp với phương ngang  = 600, độ lớn F 4 N (Hình vẽ) Biết hệ số ma sát vật mặt phẳng ngang

3

 

ban đầu vật đứng yên Lấy g = 10m/s2.

1. Tính gia tốc chuyển động vật

2. Sau thời gian t0 3s (kể từ bắt đầu chuyển động) thơi tác dụng lực kéoF



Tính tổng quãng đường mà vật dừng lại

3. Thay đổi lực kéo F thấy vật chuyển động thẳng Để lực F có giá trị nhỏ góc α phải bao nhiêu?

Câu 2(1,0 điểm)

Một đồng chất có hai đầu AB tì lên máng hình trịn có mặt thẳng đứng Chiều dài bán kính đường trịn Hệ số ma sát giữa máng k Tìm góc cực đại tạo với đường nằm ngang mà cân

Câu 3(2,5 điểm)

Một lắc đơn gồm vật có khối lượng m, dây treo nhẹ, không dãn chiều dài l Khi vật vị trí cân vật khác khối lượng bay theo phương ngang với vận tốc v0 = 3gl đến va chạm dính chặt vào m

1 Tìm vận tốc hệ vật sau va chạm

2 Tìm góc hợp dây treo với phương ngang vị trí dây treo bắt đầu chùng Tìm độ cao cực đại hệ vật so với vị trí thấp vật

Câu 4(2,0 điểm)

Một vật A nằm mặt phẳng nhẵn (khơng ma sát) cố định sợi dây gắn với điểm P, sợi dây khác nối vật A với vật B qua rịng rọc khơng khối lượng, khơng ma sát (dây khơng giãn) hình vẽ Lị xo nhẹ ban đầu theo phương thẳng đứng, chưa biến

dạng có chiều dài l0 = 50cm độ cứng k = 5mg

l Khi ta đốt đoạn

dây PA hệ bắt đầu chuyển động Lấy g = 10m/s2 Biết mặt phẳng ngang đủ dài Khi vật A bắt đầu rời mặt ngang, tìm:

1. Quãng đường hai vật 2. Tốc độ hai vật

•O

A

B

A

B P



F

Câu 5(2,0 điểm)

Một mol khí lí tưởng nhốt bình có hai tiết diện khác 10cm2 Hai pít tơng có khối lượng tổng cộng m = 5kg, nối với sợi dây nhẹ khơng giãn, chuyển động khơng ma sát với thành bình đồng thời giữ cho lượng khí ống khơng đổi Biết áp suất khí P0 = 105Pa, g = 10m/s2,đối với mol khí lí tưởng ta có: PV = RT với R = 8,314J/mol.K

1. Tính áp suất khí bình pit tơng cân (hình vẽ)

2. Phải tăng nhiệt độ thêm để pit tông dịch chuyển lên đoạn a = 10cm?

-HẾT -Họ tên thí sinh Số báo danh

HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2011 -2012

Môn thi: VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 180 phút

Câu ý Hướng dẫn Điểm

Câu 1 (2,5 điểm)

1 - Vật chịu tác dụng lực:

, , , ms

P N F F                                                        

(Biểu diễn hình vẽ) - Theo định luật II Niu tơn:

(*)

ms

F P N F    ma

Chọn hệ trục Oxy hình vẽ, gốc thời gian lúc bắt đầu chuyển động

Chiếu (*) lên trục Ox, Oy:

Ox: Fcos  Fms ma Fcos  N ma (1)

Oy: N F sin  P 0 N  P Fsin (2) - Từ (1) (2) suy ra: a cos sin  (3)

F

g

m    

   Thay số: 2 /

a m s

0.25 0.25

0.25

0.25

2 - Trong thời gian t0 3s, vật quãng đường :

2

1

1

.3 3

2

S  at   m

Vận tốc vật thời điểm t0:

2

.3 /

v at   m s

- Sau thời gian t0 vật chuyển động chậm dần với gia tốc:

2 10 /

a  g  m s

Quãng đường vật sau ngừng tác dụng lực F:

 2

2

2

2

0,6

2 10

2 v S m a   

- Tổng quãng đường vật được: S S 1S2 3,6 3m

0.25

0.25 0,25

0.25

3

- Từ (3) với a  0(vật CĐ thẳng đều) => os sin mg F c       - Ta có: Fmin  (cos sin ) max

Theo bđt bunhiacopxki:

 sin  1 2  sin2  1 2

os os

c      c     

Dấu xảy

0

3

tan 30

3

      0.25

Câu 2 (1,0 điểm)

 Điều kiện cân :

Tổng hợp lực : NANBFms1Fms2P

    

=0 (1) Tổng mô men không :

MNA MNB MFms1MFms2 MP 0

    

(2)

 Chọn góc hợp phương ngang  , để  lớn

thì Fms1 = kN1, Fms2=kN2 (3)

 Từ (1), (2), (3) ta có :

tanmax= 4k

3− k2

0.25

0.25 0.25 0.25

Câu 3 (2,5 điểm)

1 Theo định luật bảo toàn động lượng : mv0= 2mv

v = v0/2 = 3gl(1)

0.5 0.5

2  Hợp lực tác dụng vào vật điểm

(sau chiếu lên phương hướng tâm) có dạng: T- Psin = 2m

2 '

v

l (2)

 Theo định luật bảo tồn ta có:

2m 2

v

= 2mgl(1+sin ) + 2m

2 '

v

(3)

 Khi dây bắt đầu trùng T = 0, vào (2) giải hệ (1), (2),

(3) ta được:

 sin=

1

3  hmax=4l/3

0.25 0,25

0.25 0,25

3  vận tốc vật vị trí dây bắt đầu trùng có độ lớn: v’ =

3

gl

 Vật chuyển động ném xiên góc

900 - so với phương ngang đạt độ cao cực đại là:

HMax = 4l/3+

2 ' os ( )

2g

v c 

=

40 27

l

0.25 0.25

Câu 4 1  Hợp lực tác dụng vào A theo 0.25

 P

T

(2,0 điểm)

phương thẳng đứng: Kxcos + Q = P (1)

 Vật A bắt đầu dời mặt ngang

Q = (2)

 Trong x =

0 os l l c      

 (3)

 Giải (1), (2), (3) ta được: cos = 4/5 (4)

 Quãng đường vật dời mặt ngang

là: S =

2 0 os l l c      

  =

3

4l = 37,5cm

0.25 0.25 0.25

2  Theo định luật bảo tồn ta có:

2

1

2

2 mv 2Kx mgs

 Giải phương trình ta v =

0 19 32 gl =1,7m/s 0.5 0,5 Câu 5 (2,0 điểm)

1  Khi pít tơng cân hợp lực tác dụng vào hai pít tông

lần lượt là:

PS1 = P0S1+T+P1 (1)

PS2 = T + P0S2 -P2 (2)

với : P áp suất khí, P0 áp suất khí quyển, T lực căng

dây, P1 trọng lực pít tơng phía trên, P2 trọng lực

của pít tơng phía

 Lấy (1) trừ (2) ta được: P = P0 +

mg S



 Thay số ta có : P = 1,5.105 Pa

0.25 0.25 0.25 0.25

2  Khi pít tơng dịch chuyển lên a thể tích khối khí

tăng thêm là: V = aS= 10-4m3 (1)

 Vì cân P khơng đổi nên ta áp dụng cơng thức

của q trình đẳng áp:

1 2

V V

T T hay 1 V V T T  

 (2)

 Mặt khác theo phương trình Claperon Mendele ep:

1 PV

R T  (3)

 Giải (1), (2), (3) ta được:

P V T R    = 1,8K 0.25 0,25 0,25 0,25