Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Hưng Yên

SỞ GD&ĐT HƯNG YÊN
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN
KHU VỰC DH&ĐB BẮC BỘ NĂM 2024 (Đề thi đề xuất)
ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ LỚP 10
Thời gian làm bài 180 phút
(Đề thi gồm có 02 trang, gồm 05 câu) Câu 1 (4 điểm):
Hai ròng rọc khối lượng không đáng kể được giữ cố
định ở cùng độ cao. Một sợi dây không dãn vắt qua 2 ròng  
rọc, hai đầu treo 2 vật giống nhau cùng khối lượng m. Một
vật thứ 3 giống 2 vật trên, khối lượng cũng bằng m, treo cố m
định vào điểm giữa của dây. Bỏ qua mọi ma sát và lực cản
không khí. Ban đầu hệ được giữ sao cho đoạn dây giữa 2
ròng rọc có vị trí nằm ngang, vận tốc của các vật bằng 0, m m
khoảng cách từ điểm treo vật thứ 3 đến các ròng rọc là 
như hình vẽ. Thả hệ chuyển động, xét chuyển động của vật ở giữa:
1.1. Tính độ dời cực đại của vật so với vị trí đầu.
1.2. Xác định vị trí cân bằng của vật.
1.3. Tính vận tốc của vật khi nó đi qua vị trí cân bằng. Câu 2: (5,0 điểm) O
2.1. Một thanh đồng chất, tiết diện đều, khối lượng m, chiều dài l. l
Thanh quay quanh trục thẳng đứng đi qua điểm O như hình vẽ. Biết vận tốc
quay của thanh là . Tại trạng thái cân bằng, hãy xác định góc mà thanh
hợp với phương thẳng đứng và phản lực tác dụng lên thanh tại O. Bỏ qua ma sát tại tâm quay O.
2.2. Thanh mảnh AB chiều dài l, có khối lượng trên một đơn vị chiều dài phụ thuộc A
ρ( x)=ρ0(1+x)
khoảng cách x tính từ A theo công thức:
l (0=const). Thanh
có thể dao động tự do trong mặt phẳng thẳng đứng quanh một trục nằm
ngang cố định qua A. Bỏ qua mọi ma sát, lực cản không khí. Tính chu kỳ
nhỏ của thanh quanh vị trí thẳng đứng. B Câu 3 (4 điểm):
Một vệ tinh của trái đất có khối lượng M=300kg đang bay trên quĩ đạo tròn cách bề
mặt trái đất h=400km thì phóng ra ngược chiều bay một vật có khối lượng m=0,1kg. Vật
phóng ra chuyển động theo quĩ đạo elip và rơi trở về trái đất ở cận điểm. Biết gia tốc trọng
trường trên bề mặt trái đất có giá trị go=9,8m/s2, bán kính trái đất R0=6400km.
3.1. Hỏi bán kính của quĩ đạo vệ tinh tăng hay giảm bao nhiêu? Tính bán kính mới của
quĩ đạo? Coi quĩ đạo mới của vệ tinh vẫn tròn
3.2. Tìm thời gian vật phóng ra rơi trở về trái đất? Câu 4 (4 điểm):
Chu trình của một động cơ đốt trong như hình vẽ. Tác p
nhân sinh công là khí lưỡng nguyên tử. Các quá trình 1-2 và 3
3-4 là các quá trình đoạn nhiệt. Ở trạng thái 1 nhiệt độ là 2 4
t1=200C, áp suất là p1=1bar thể tích khí là V1, đến trạng thái 2
thì thể tích khí đã giảm đi 0,006 m3. Từ trạng thái 2 đến trạng 1 V
thái 3 chất khí cháy ở thể tích buồng cháy V2=0,001 m3. Biết V V 1 2
áp suất lớn nhất của chu trình 25 bar. Hãy xác định:
4.1. Các thông số cơ bản tại các điểm đặc trưng của chu trình?
4.2. Nhiệt lượng thu vào và tỏa ra của từng quá trình?
4.3. Công và Hiệu suất của chu trình? Câu 5 (3 điểm): Cho các thiết bị sau: F
+ Một khối gỗ hình hộp đáy vuông biết trước khối lượng m
nhưng chưa biết chiều dài các cạnh,
+ Sợi chỉ mảnh, dai, không giãn, đủ chiều dài cần thiết. + Thước đo góc
+ Một mảnh gỗ dài, phẳng và rất nhẵn
+ Giá đỡ để có thể tạo mặt phẳng nghiêng
Hãy lập phương án thí nghiệm xác định giá trị của lực F nằm ngang nhỏ nhất tác dụng vào
mép trên của khối gỗ để nó đổ khi nó được đặt mặt đáy trên mặt sàn ngang rất nhám (Hình vẽ)
---------------- HẾT -------------- HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1 Nội dung 4 điểm Điểm 1.1
Giả sử các vật ở hai bên dịch một đoạn x1 lên trên, vật ở giữa dịch một đoạn x2 xuống dưới. Ta có: (1) 0,25 (2)
v1, v2 là vận tốc của hai vật ở hai bên và và vật ở giữa. 0,25 - Thế năng của hệ: (3) 0,25 - Động năng của hệ: (4) 0,25 Bảo toàn cơ năng: (5) 0,5
Vận tốc cực đại khi thế năng cực tiểu bằng 0: (6) 0,5 1.2
Vị trí cân bằng khi thế năng cực tiểu (7)
- Lưu ý: Có thể dùng điều kiện cân bằng lực. 1,0 1.3
Vận tốc khi vật qua vị trí cân bằng Thay (7) vào (5): 1,0 Câu 2 Nội dung Điểm 5 điểm 2.1
- Xét trong hệ quy chiếu quay với vận tốc góc
- Xét phần tử rất nhỏ dx có khối lượng dm, cách tâm quay O một khoảng x. O x
- Lực quán tính li tâm tác dụng lên phần tử dm là: r 0,25đ 0,5đ
- Tổng hợp của lực quán tính li tâm tác dụng lên toàn bộ thanh là:
( Vì các lực thành phần
đều có cùng phương, cùng chiều). 0,25đ - Điểm đặt của được xác định bởi: Vậy điểm đặt của
cách tâm quay O một khoảng dọc theo thanh. 0,5đ
- áp dụng điều kiện cân bằng mômen quay cho thanh cứng đối với tâm quay O, ta được: 0,5đ
Do không có ma sát tại tâm quay O nên tại mỗi vị trí của mặt phẳng,
phản lực ở O có hai thành phần vuông góc Lại có: 0,5đ