Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi

TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN
LÊ KHIẾT-QUẢNG NGÃI
HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
LẦN THỨ XV- NĂM 2024
MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 10 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
(Đề thi gồm 03 trang)
(Thời gian làm bài 180 phút)
Câu 1: Cơ học chất điểm (4 điểm)
Xuất phát cùng thời điểm (t=0). Vận động viên
điền kinh thứ nhất chạy từ O dọc theo trục Ox với vận tốc không đổi là v O x
1. Vận động viên điền kinh thứ hai tại
điểm A cách O một khoảng L (OA⊥Ox ), chạy với vận
tốc không đổi là v2 luôn hướng về phía vận động viên điền kinh thứ nhất.
a. Tìm gia tốc của vận động viên điền kinh thứ L hai.
b. Cho v2 > v1. Sau bao lâu vận động viên điền
kinh thứ hai đuổi kịp vận động viên điền kinh thứ nhất? A
c. Cho v2 = v1 = v. Tìm khoảng cách giữa hai vận y
động viên điền kinh trong thời gian dài.
Câu 2: Cơ học vật rắn (4 điểm)
Cho một vành trụ mỏng, đều, đồng chất bán kính R, khối lượng M. Trong lòng vành trụ có
gắn cố định ở A một quả cầu nhỏ khối lượng (bán kính rất nhỏ so với
R). Biết rằng A nằm trong mặt phẳng mà mặt phẳng này vuông góc với
trục và đi qua khối tâm C của vành trụ. Đặt vành trụ trên mặt phẳng C nằm A
ngang. Gia tốc trọng trường là g.
1. Giả thiết không có ma sát giữa vành trụ và mặt phẳng. Đẩy vành Hình a
trụ sao cho AC nghiêng một góc so với phương thẳng
đứng rồi buông ra cho hệ chuyển động không vận tốc đầu (hình a).
a. Tính động năng cực đại của hệ.
b. Viết phương trình quỹ đạo của A trong hệ quy chiếu mặt đất.
c. Xác định tốc độ góc của bán kính AC khi AC lệch một góc so với phương thẳng đứng. Trang 1
2. Giả thiết có ma sát giữa vành và mặt nằm ngang. Khi vành đang
đứng yên trên mặt ngang, tác dụng một xung lực trong thời gian rất ngắn
lên vành sao cho trục của vành có vận tốc theo phương ngang như hình C
b. Biết sau đó vành lăn không trượt. Bỏ qua ma sát lăn. Gọi là góc hợp
bởi AC và phương thẳng đứng. Tính vận tốc khối tâm C của vành theo A
và tìm điều kiện về để trong quá trình chuyển động, vành không bị nảy Hình b lên?
Câu 3: Nhiệt học (4 điểm)
Chu trình thực hiện biến đổi 1,0 mol khí lí tưởng đơn nguyên tử như hình vẽ.
- Có hai quá trình biến đổi trạng thái khí, trong đó áp suất phụ thuộc
tuyến tính vào thể tích. Một quá trình biến đổi trạng thái khí đẳng tích.
- Trong quá trình đẳng tích 1 – 2 khí nhận nhiệt lượng Q = 4487,4 J và
nhiệt độ của nó tăng lên 4 lần.
- Nhiệt độ tại các trạng thái 2 và 3 bằng nhau.
Biết nhiệt dung mol đẳng tích Cv = , R = 8,31 J/K.mol.
1. Hãy xác định nhiệt độ T1 của khí.
2. Tính công mà khí thực hiện được trong một chu trình.
3. Tính nhiệt độ cực đại của chu trình.
4. Tính hiệu suất chu trình.
Câu 4: Thiên thể (4 điểm)
Một trạm thăm dò vũ trụ P bay quanh hành tinh E theo quỹ đạo tròn có bán kính R.
Khối lượng của hành tinh E là M.
1. Tìm vận tốc và chu kỳ quay quanh hành tinh E của trạm P.
2. Một sự kiện không may xảy ra: có một thiên thạch T bay đến hành tinh E theo đường
thẳng đi qua tâm của hành tinh với vận tốc
. Thiên thạch va chạm rồi dính
vào trạm P nói trên. Sau va chạm thì trạm vũ trụ cùng với thiên thạch chuyển sang quỹ
đạo elip. Biết khối lượng của trạm P gấp 10 lần khối lượng của thiên thạch T. Hãy xác định:
a. vận tốc của hệ (P và T) ngay sau va chạm. Trang 2
b. khoảng cách cực tiểu từ hệ đó đến tâm hành tinh E.
Câu 5: (4,0 điểm) Phương án thực hành: Xác định hệ số ma sát trượt giữa gỗ và gỗ. Dụng cụ:
- Một giá treo, một mặt phẳng bằng gỗ có gắn móc treo, một thước chia đến milimet.
- Một lò xo được xem là lý tưởng, một quả cân đã biết khối lượng.
- Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có móc treo.
Hãy thiết lập một phương án đo hệ số ma sát trượt giữa gỗ và gỗ. Coi gia tốc trọng trường đã biết.
-------------HẾT------------- Trang 3 TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN
LÊ KHIẾT-QUẢNG NGÃI
HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
LẦN THỨ XV- NĂM 2024
Câu 1: Cơ chất điểm (4 điểm) Ý NỘI DUNG ĐIỂM 1a. v2 ⇒ a =a = 2 Vì v =0 2 2 n R
2 = const ⇒ a2 t
(1) (R: Bán kính chính khúc) 0,5 O D x B R I A y
* Xét trong Δt rất nhỏ:
- Vận động viên 2 chạy được cung: AB=S =v . Δt=Rα 2 2
- Vận động viên 1 đi được: OD=S =v .Δt 1 1 v . Δt S tan α=OD = 1 = 1≈α * Ta có: OA L L ⇒ S =Lα 0,5 1 S v v
1 = 1= L ⇒ R=L. 2 S v R v 2 2 1 (2) 0,5 v2 v2 v a = 2 = 2 = 1. v2 0,5 2 R v L L . 2 Thay (2) vào (1): v1 1b.
b. Tại thời điểm t:
- Vận động viên 2 ở C: (x,y): ⃗ r =⃗ OC 2 ⃗
- Vận động viên 1 ở N: x =ON =v t ON =⃗ r 1 1 ; 1 * Ta có: ⃗ r +⃗ CN=⃗ r ⇔⃗ CN=⃗ r −⃗ r 2 1 1 2
Tính đạo hàm hai vế theo thời gian: 0,25 d (⃗ CN ) ⃗ dr ⃗ dr = 1− 2=⃗ v dt dt dt 1−⃗ v2 (3) O C1 N x x y Trang 4 L C(x,y)