Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Biên Hoà - Hà Nam

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LẦN THỨ XV
KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
MÔN THI: VẬT LÍ – KHỐI 10
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BIÊN HOÀ, T. HÀ
Thời gian làm bài 180 phút NAM
(Đề này có 5 câu; gồm 03 trang) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Câu 1(4 điểm): Hai vật nhỏ A và B giống nhau có khối lượng m được nối với nhau
bởi dây nhẹ không giãn chiều dài rồi vắt qua một lỗ
nhỏ O trong mặt phẳng nằm ngang như hình 1. Ban
đầu giữ vật B cố định sao cho phần dây OA dài là
rồi truyền cho vật A vận tốc ban đầu nằm trong mặt
phẳng ngang và có phương vuông góc với dây OA
như hình vẽ. Ngay khi A chuyển động thì người ta thả vật B ra tự do. Bỏ qua mọi ma sát lực cản.
1. Tìm điều kiện của theo
để sau khi thả vật B tự do, vật B đứng yên ? 2. Khi
, từ vị trí cân bằng của B, dịch chuyển B một đoạn nhỏ theo phương
thẳng đứng Oy. Chứng minh rằng sau đó B dao động điều hòa. Tính chu kì dao động của vật B. Cho biết nếu . 3. Với
, xác định vị trí của A tại đó vật B đạt vận tốc cực đại. Tính vận tốc cực đại này theo .
Câu 2 (4 điểm): Một quả cầu đặc đồng chất có khối lượng m, bán kính R. Cho quả
cầu quay quanh một trục nằm ngang đi qua tâm đứng yên với tốc độ góc 0 rồi buông
nhẹ cho nó rơi xuống sàn nằm ngang. Độ cao của 0
điểm thấp nhất của quả cầu khi bắt đầu rơi là h
(hình 2). Quả cầu va chạm vào sàn rồi nẩy lên tới h 
độ cao a2h, tính cho điểm thấp nhất. Trong thời a2h Hình 2 2
gian va chạm quả cầu trượt trên sàn. Bỏ qua lực cản của không khí và sự biến dạng
của quả cầu và sàn khi va chạm. Thời gian va chạm là bé nhưng hữu hạn. Gia tốc
trọng trường là g, hệ số ma sát trượt giữa quả cầu và sàn là . Hãy tìm:
1. điều kiện 0 để xẩy ra sự trượt trong quá trình va chạm.
2. tan, với  là góc nẩy lên như trong hình 3.
3. quãng đường nằm ngang d mà tâm quả cầu đi được giữa lần va chạm thứ nhất đến lần va chạm thứ hai.
Câu 3 (4 điểm): Cho 1 mol khí lí tưởng đơn nguyên tử
thực hiện chu trình ABCDA như hình vẽ. Trong đó
trạng thái A, B, D cố định, trạng thái C thay đổi nhưng
CD luôn là đường đẳng áp và nhiệt độ luôn giảm trong quá trình BC.
1. Xác định công lớn nhất mà khí có thể thực hiện trong cả chu trình theo P0 và V0.
2. Tính hiệu suất của chu trình.
Câu 4 (4 điểm): Một trạm vũ trụ khối lượng M mang theo một phi thuyền khối lượng
m, chuyển động theo một quỹ đạo tròn xung quanh Trái Đất (TĐ), có bán kính bằng
1,25 bán kính R của TĐ. Tại một thời điểm nào đó, phi thuyền được phóng về phía
trước và chuyển động theo một quỹ đạo elip, có điểm viễn điểm cách tâm TĐ một m
khoảng bằng 10R. Hãy xác định tỷ số M để phi thuyền khi quay trọn một vòng sẽ gặp lại trạm quỹ đạo. Câu 5 (4 điểm):
*Xác định độ cứng và khối lượng của lò xo bằng dao động điều hòa Dụng cụ:
(1) Một giá đỡ có thanh treo.
(2) Một lò xo có móc treo, độ cứng k và khối lượng ms cần xác định.
(3) Một trọng vật nặng
g có 1 móc treo. Cho 5 trọng vật khác, mỗi vật nặng g. 3
(4) Một đồng hồ bấm giờ.
(5) Một thước kẻ, một thanh thép tròn.
(6) Giấy vẽ đồ thị và bút chì. Yêu cầu:
1. Trình bày cơ sở lý thuyết, sơ đồ thí nghiệm, các bước thu nhận và xử lý số liệu để
xác định độ cứng k và khối lượng ms của lò xo.
2. Thực nghiệm thu được bảng số liệu thời gian 10 chu kì dao động liên tiếp phụ
thuộc khối lượng treo vào lò xo như sau: M (g) 80 70 60 50 40 20 10T (s) 13,41 12,52 11,67 10,67 9,62 7,03
Hãy tính khối lượng và độ cứng k của lò xo. ----- Hết -----
Họ và tên thí sinh: ................................................................... Số báo danh: .................................
Họ và tên giám thị số 1: ............................................................................. Chữ ký: ......................
Họ và tên giám thị số 2: ............................................................................. Chữ ký:........................ 4