Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Lương Văn Tụy_Ninh Bình

TRƯỜNG THPT CHUYÊN
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ – KHỐI 10-DHBB
LƯƠNG VĂN TỤY - NINH BÌNH NĂM 2024
Thời gian làm bài 180 phút
(ĐỀ THI ĐỀ XUẤT)
(Đề này có 03 trang, gồm 5 câu)
Câu 1. Cơ chất điểm (4,0 điểm)
Trong một trò chơi, một vật nhỏ khối lượng m được giữ (bằng
tay) trên mặt phẳng nằm ngang tại điểm O, nối với hai sợi dây
đàn hồi không trọng lượng luồn qua các vòng nhẵn B và C cố
định trên mặt phẳng này, đầu còn lại của dây cố định tại các
điểm A và D. Biết AB = CD = L, BC = 2L, BO = CO = L√2
(xem hình 1). Độ dài của cả hai dây đàn hồi ở trạng thái tự do đều bằng L, các hệ số đàn hồi
của các dây là kOBA = k, kOCD = 3k, trong đó k là một giá trị đã biết. Buông tay cho vật chuyển
động. Cho gia tốc trọng trường là g.
a) Nếu không có ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang. Hãy tìm vận tốc cực đại vmax của
vật trong quá trình chuyển động và thời gian kể từ lúc bắt đầu xuất phát đến lúc vật đạt vận tốc cực đại đó.
b) Nếu có ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang với hệ số . Hãy tính vận tốc cực đại của vật sau khi thả tay.
Câu 2. Cơ vật rắn (4,0 điểm)
1. Hai khối cầu giống nhau có cùng khối lượng m, bán kính R được
đặt chồng lên nhau sao cho tâm hai khối cầu nằm trên cùng một
đường thẳng đứng. Khối cầu bên dưới được giữ cố định, khối cầu bên
trên hơi di chuyển cho lệch khỏi vị trí cân bằng một góc rất nhỏ để nó
lăn xuống dưới tác dụng của trọng lực. Cho rằng ma sát nghỉ đủ lớn
để khối cầu bên trên luôn lăn không trượt cho tới khi nó rời khỏi khối
cầu bên dưới. Gọi  là góc hợp bởi đường nối tâm hai khối cầu với
phương thẳng đứng. Hãy xác định góc  tại đó hai khối cầu bắt đầu rời nhau.
2. Bây giờ hai khối cầu được đặt trên mặt phẳng ngang. Khối cầu bên trái lăn không trượt với
tốc độ V về khối cầu bên phải đang ở trạng thái nghỉ. Giả thiết các lực ma sát đủ nhỏ để có thể
bỏ qua trong sự va chạm và va chạm là đàn hồi lý tưởng. Hãy tính:
a) Vận tốc các quả cầu một thời gian đủ dài sau khi va chạm, khi mà các quả cầu lại lăn không trượt.
b) Lượng năng lượng bị chuyển thành nhiệt sau toàn bộ quá trình diễn ra. 1
Câu 3. Cơ thiên thể (4,0 điểm)
Trái Đất và Hỏa Tinh chuyển động quanh Mặt Trời trên các quỹ đạo gần tròn nằm trong cùng
một mặt phẳng với các chu kì T =1 ,00 năm
≈ 2 ,00 năm E , T M
. Biết khoảng cách giữa Trái Đất và
Mặt Trời là aE ≈ 1,50.1011m, tính
1. Khoảng cách cực đại và cực tiểu giữa Trái Đất và Hỏa Tinh.
2. Một nhóm các nhà thiên văn muốn lên Hỏa Tinh để tìm hiểu, đề xuất một phương án
phóng tàu vũ trụ đưa lên Hỏa Tinh. Phương án như sau: Người ta sẽ phóng tàu bay theo quỹ
đạo elip lấy Mặt Trời làm một tiêu điểm và tiếp xúc với cả quỹ đạo của Trái Đất và quỹ đạo
của Hỏa Tinh, sao cho tàu và Hỏa Tinh gặp nhau tại thời điểm tiếp xúc với điểm viễn nhật cùng
lúc. Còn khi trở về Trái Đất, người ta sẽ phóng tàu lên quỹ đạo elip lấy Mặt Trời làm một tiêu
điểm và tiếp xúc với cả quỹ đạo của Trái Đất lẫn quỹ đạo của Hỏa Tinh sao cho tàu và Trái Đất
đến điểm tiếp xúc cận nhật cùng lúc. Hỏi theo phương án đó:
a) Sau khi rời Trái Đất bao lâu thì tàu vũ trụ đổ bộ được lên Hỏa Tinh?
b) Sau khi đáp xuống Hỏa Tinh một khoảng thời gian tối thiểu bằng bao nhiêu thì tàu vũ
trụ mới có thể khởi hành về Trái Đất.
c) Tính khoảng thời gian tối thiểu để thực hiện cuộc hành trình Trái Đất - Hỏa Tinh - Trái Đất.
Câu 4. Nhiệt (4,0 điểm)
Một xi lanh đóng kín bằng pittong và đặt trong buồng điều nhiệt có nhiệt độ 270 C chứa hỗn
hợp hai chất khí không tương tác hóa học với nhau. Lượng chất 1 là n1 = 0,5 mol, lượng chất 2
là n2 = 0,4 mol. Người ta nén từ thể tích ban đầu V0 = 200 dm3 xuống thể tích cuối Vc = 30 dm3.
a) Xác định áp suất ban đầu của hỗn hợp.
b) Trạng thái hai chất biến đổi thế nào trong quá trình nén? Tính thể tích và áp suất của
từng chất và của cả hỗn hợp ứng với các điểm đặc biệt của đồ thị P–V và vẽ đồ thị này.
c) Tính khối lượng các chất lỏng có trong xilanh ở cuối quá trình.
Cho: chất 1 có khối lượng mol 1 = 0,02 kg/mol và áp suất hơi bão hòa ở 270C bằng Pb1 =
0,83.104 Pa ; chất 2 có 2 = 0,04 kg/mol và Pb2 = 1,66.104 Pa. Giả thiết hơi bão hòa cũng tuân
theo phương trình của các khí lý tưởng. lấy R = 8,31 J/mol.K
Câu 5. Thực nghiệm (4,0 điểm) 1. Xử lý số liệu
Dùng một bếp có công suất không đổi đun một lượng nước từ nhiệt độ phòng t0. Coi rằng
lượng nhiệt mà nước tỏa ra môi trường trong các khoảng thời gian bằng nhau là giống nhau và
không phụ thuộc vào nhiệt độ của nước. Một học sinh đo sự phụ thuộc của nhiệt độ nước vào
thời gian từ lúc bắt đầu đun và ghi vào bảng số liệu sau đây: Thời gian 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3 3,5 4 t (phút) 2 Nhiệt độ t0 20 28,5 36 44 52 60 68 76 84,6 (0C)
Bỏ qua sự bay hơi của nước, coi rằng nhiệt độ của nước đo được tức thời. Xác định nhiệt độ
phòng và thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước này.
2. Phương án thực hành
Cho các dụng cụ sau:
- Một ống nghiệm có một phần tiết diện đều, bán kính ngoài R, bán kính trong r, khối
lượng chưa biết, có thể nổi thẳng đứng khi thả vào trong chất lỏng.
- Một cốc thuỷ tinh cao hơn chiều dài của ống nghiệm.
- Một cái thước chia độ đến mm.
- Một bình nước cất.
- Một bình đựng chất lỏng cần đo tỷ trọng.
- Giấy thấm dùng để thấm khô hoặc lấy đi những lượng nước nhỏ khi cần thiết.
Trình bày cơ sở lý thuyết và các bước tiến hành thí nghiệm nhằm mục đích:
a. Xác định tỷ số bán kính của tiết diện ống nghiệm R/r.
b. Xác định khối lượng riêng của chất lỏng đã cho. Biết khối lượng riêng của nước cất là 1g/cm3.
-------------------- Hết ---------------------- 3 TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM
LƯƠNG VĂN TỤY - NINH BÌNH
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ – KHỐI 10-DHBB NĂM 2024
(ĐỀ THI ĐỀ XUẤT )
Thời gian làm bài 180 phút
(Đáp án gồm 5 câu)
Câu 1. Cơ chất điểm (4,0 điểm) Câu Nội dung Điểm 1a B E F C 0,25 P
Xét trạng thái vật nhỏ ở vị trí P bất kì trong quá trình chuyển động.
Do chiều dài tự nhiên các dây là L nên độ biến dạng của các dây chính là BP và 0,25 CP.
Gọi E là trung điểm BC, Lực đàn hồi do các dây tác dụng vào vật là và , ta có 0,25 0,25 0,5 Hợp lực đàn hồi: 0,25
Nếu gọi F là trung điểm đoạn EC thì ta có:
Ta nhận xét thấy hợp lực đàn hồi có dạng lực hồi phục, nếu không có ma sát thì 0,25
vật sẽ chuyển động như một dao động điều hòa dọc theo trục trùng với OF, dưới
tác dụng của một lò xo có: 0,25 + độ cứng là 4k 0,25 + biên độ A = OF = 0,25
Vậy vận tốc cực đại của vật là: 0,25 4