Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Lam Sơn - Thanh Hoá

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ
KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ NĂM HỌC 2023 - 2024
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAM SƠN
MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 10
ĐỀ THI GIỚI THIỆU
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
( Đề thi có 03 trang, gồm 05 câu ) Câu 1 (4 điểm).
Từ đỉnh con dốc có dạng một mặt phẳng nghiêng, hợp với mặt phẳng nằm ngang một
góc α, người ta bắn ra một vật nhỏ với vận tốc ban đầu ⃗v0 hợp với phương nằm ngang một góc
φ0. Biết rằng gia tốc rơi tự do là ⃗g và vật nhỏ đó sẽ đạt độ cao cực đại lớn hơn độ cao của đỉnh
dốc, gốc thời gian là lúc vật được bắn ra khỏi đỉnh dốc
1. Lúc đạn chưa quay trở lại dốc, hãy xác định
a) Độ cao cực đại của vật so với độ cao của đỉnh dốc.
b) Gia tốc tiếp tuyến của vật tại thời điểm t.
c) Bán kính cong của quỹ đạo tại thời điểm t.
2. Biết va chạm giữa vật và con dốc là tuyệt đối đàn hồi với hệ số hồi phục η=1 (có nghĩa là
vận tốc của vật ngay trước và ngay sau va chạm đối xứng với nhau qua mặt phẳng dốc)
a. Chứng tỏ khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật va chạm với dốc là một hằng số, tính hằng số đó.
b. Tìm điều kiện để khoảng cách giữa hai điểm va chạm liên tiếp tăng theo quy luật:
d :d : d :…=1: 3:5 :… 1 2 3 Câu 2 (4 điểm).
Một sợi dây mảnh, nhẹ được quấn trong một
rãnh hẹp ở trên mặt khối trụ đồng chất bán kính , khối lượng . Biết mặt phẳng của m
rãnh hẹp cách đều hai đáy của khối trụ. Đặt khối trụ
trên sàn nằm ngang của một xe có khối lượng
xe có thể chuyển động không ma sát trên
đường nằm ngang. Biết dây quấn không tiếp xúc với
sàn xe. Khi hệ đang đứng yên thì ta tác dụng vào đầu tự do của sợi dây một lực không đổi
, theo phương ngang và vuông góc với trục của khối trụ như hình vẽ thì thấy dây
không trượt trong rãnh và khối trụ chuyển động lăn có trượt trên sàn xe. Biết hệ số ma sát giữa khối trụ và sàn xe là
a. Chứng minh rằng lực ma sát trượt tác dụng vào khối trụ cùng hướng với lực
b. Tìm gia tốc của xe và gia tốc khối tâm của khối trụ.
c. Tìm động năng của hệ khi phần chiều dài dây quấn quanh khối trụ được kéo ra một đoạn . 1
d. Tính công của lực ma sát tác dụng lên hệ khi phần chiều dài dây quấn quanh khối trụ
được kéo ra một đoạn . Câu 3 (4 điểm).
Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện một chu trình C: 1 – 2 – 3 – 1 – 4 – 5 – 1, gồm
hai chu trình là C1:1 – 2 – 3 – 1 và C2: 1 – 4 – 5 – 1 như p 3
hình vẽ 3. Các quá trình: 3 – 1 và 5 – 1 là đẳng nhiệt, 1 – 2 p3
và 4 – 5 là đẳng áp, 2 – 3 và 1 – 4 là đẳng tích.Áp suất ở 1 trạng thái 5 là p5 = 2.105
, ở trạng thái 3 là p3 = 2.106 p 2 p5 1
. Thể tích trạng thái 5 là V 5
5 = 10 lít, ở trạng thái 1 là V1 = 8 4 V2 V1 V5 V
lít. Biết hằng số khí phổ biến là R = 8,31 .
a. Tính áp suất p1 ở trạng thái 1 và nhiệt độ T4 ở trạng thái 4.
b. Ở chu trình C1, tính công A1mà khối khí thực hiện và tính nhiệt lượng Q1 mà khối khí nhận được từ bên ngoài.
c. Xét cả chu trình C, tính tỷ số phần trăm giữa công A mà hệ thực hiện và nhiệt lượng Q mà
hệ thuvào (còn gọi là hiệu suất của cả chu trình C). Câu 4 (4 điểm)
1. Một tàu vũ trụ chuyển động theo quỹ đạo tròn quanh Trái đất ở độ cao h = RD (RD = 6400
km là bán kính Trái đất). Tại thời điểm tàu vũ trụ có vận tốc
thì từ tàu phóng ra một robot
thăm dò có vận tốc cùng hướng với để đi tới một hành tinh khác. Vận tốc phần còn lại
của tàu ngay sau khi phóng có vận tốc ngược hướng với và sau đó chuyển động theo một
quỹ đạo elip đi tới gần bề mặt Trái đất ở điểm đối diện với với điểm xuất phát của robot.
a. Hỏi khối lượng của robot có thể chiếm một phần tối đa bằng bao nhiêu khối lượng của tàu vũ trụ.
b. Khi tàu quay trở lại vị trí mà robot được phóng ra thì người ta tăng tốc tàu theo phương tiếp
tuyến để tàu trở lại quỹ đạo ban đầu. Tính năng lượng cần cung cấp cho tàu.
2. Cho một ống ABC hình chữ L như Hình 2, 
đoạn AB hình trụ nằm ngang có chiều dài
và tiết diện bên trong là S; đoạn BC được B A
đặt thẳng đứng và có tiết diện rất nhỏ so với S,
đầu C nhúng ngập trong nước chứa trong một h
bình lớn. Khối lượng riêng của nước là n; mặt
thoáng của mặt nước trong bình là khí quyển có C
áp suất pa và khối lượng riêng là a. Coi khí Hình 2 2
quyển là khí lý tưởng và có nhiệt độ không đổi là T. Ban đầu ống thông với khí quyển, sau đó
người ta bịt kín đầu A và quay ống với vận tốc góc không đổi  quanh trục thẳng đứng dọc theo đoạn BC sao cho
. Bỏ qua hiện tượng mao dẫn và ma sát. Cho biết khi thì .
a. Viết biểu thức khối lượng riêng của khí trong ống AB tại vị trí cách trục quay một khoảng x?
b. Tính chiều cao h của cột chất lỏng dâng lên trong ống thẳng đứng BC.
Câu 5 (3 điểm). Xác định hệ số ma sát Cho các dụng cụ sau:
• Một sợi dây xích dài với các mắt xích được làm từ sợi dây thép có tiết diện ngang giống nhau;
• Một bàn gỗ đặt trên sàn ngang, có mặt bàn song song với sàn và cách mặt sàn đủ cao;
• Một thước thẳng có độ chia nhỏ nhất 1 mm.
Giả thiết giữa dây xích với mặt bàn có hệ số ma sát nghỉ bằng hệ số ma sát trượt µ.
Yêu cầu: Nêu cơ sở lý thuyết và xây dựng phương án thí nghiệm, thiết lập công thức xác định
µ. Lập bảng để ghi số liệu và viết biểu thức tính giá trị trung bình của µ.
…………………….HẾT……………………….
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm 3
HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ
KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ
ĐỀ THI GIỚI THIỆU NĂM HỌC 2023 - 2024
( Đề thi có 03 trang, gồm 05 câu )
MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 10
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề) HƯỚNG DẪN CHẤM Nội dung Điểm Câu 1 (4 điểm) 1a v2 0,5 h = 0 sin2 φ max 2 g 0 1b
. Ta có ⃗a=⃗g ⇒ 0,5 v
⃗g . (⃗v + t g⃗ ) 1− 0
a = ⃗g . ⃗v = 0 ¿ sin φ0 g t v |⃗v +⃗gt 2 0 | =√ v v 1−2 0 0
¿ sin φ0+ g2t2 1c (⃗v +⃗gt)2 v v2 ρ= v2 = 0 = g3 t4 (1−2 0 + 0 )3/2 0,5 a 2 2 ¿ sin φ0 n √g2−a v g2 t2 t 0 2a
Chọn hệ quy chiếu có trục tọa độ O x hướng xuống và hợp với mặt phẳng nằm
ngang một góc α, trục tọa độ O y hướng lên, ta có a =−g cosα=const ⇒ y vận tốc
theo phương O y ngay sau lần va chạm thứ k (v'ky) và ngay trước lần va chạm thứ k +1 (v ¿
k+1 , y thỏa mãn hệ thức (v ' )2=2a Δ y=0
k+1 , y )2−( vky )2=( vk+1, y )2−( vky y do đó v =v k+1 , y
ky không phụ thuộc k do đó 0,5 v '
ky=− v0 sin ( φ0+α )=− vky= const do đó 0,5 v'
v sin (φ +α ) Δt =2 ky =2 0 0 =const=Δ t k a g cosα y 2b Ta lại có
a =g sin α=const x do đó
v2 sin α sin (φ +α ) d −d =a Δt2=4 0 0 =Δd =const k +1 k x g cos2 α
Từ đó để thỏa mãn điều kiện đầu bài ta cần có 0,5
v0x Δt+ax Δt2/2=d1= Δd /2, hay 4