Đề thi HSG Vật Lí 10 Trường THPT Chuyên Vĩnh Phúc

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊNKHU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC VỰC DH & ĐB BẮC BỘ DH & ĐB BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC NĂM HỌC 2023 - 2024
ĐỀ THI GIỚI THIỆU
MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 10
( Đề thi có 03 trang, gồm 05 câu )
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
Câu 1(4 điểm).
Đặt mặt nón cố định sao cho trục thẳng đứng. Một vật nhỏ khối lượng m được nối với đỉnh
của mặt nón bởi một sợi dây mảnh, không dãn, khối lượng không đáng kể có chiều dài L
(Hình 2). Ở thời điểm ban đầu (t = 0) vật chuyển động tròn quanh mặt nón với tốc độ dài vo.
a. Tìm điều kiện của v0 để vật không rời khỏi mặt nón
trong quá trình chuyển động. 
b. Cho hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt nón là μ. Xác L 
định thời điểm vật dừng lại trên mặt nón. m
c. Thay vật và sợi dây bằng một đoạn dây cao su có
chiều dài tự nhiên L0 = 50 cm, khối lượng m = 50 g
phân bố đều, hệ số đàn hồi của dây cao su là k = 1000 Hình 2 Hình 3
N/m (Hình 3). Bỏ qua ma sát giữa dây cao su và mặt nón. Cho cả hệ mặt nón và dây cao
su quay đều với tốc độ góc ω = 10 rad/s quanh trục của mặt nón. Tìm độ biến dạng ΔL của
dây cao su. Biết ΔL ≪ L0 và cho rằng khi dãn khối lượng vẫn phân bố đều, lực đàn hồi
của dây cao su tuân theo định luật Húc. Cho α = 30o; g = 9,81 m/s2. 1   ln | |   dx a x c
Thí sinh có thể dùng công thức sau: 2 2 a  x 2a a  x
(với a và c là hằng số)
Câu 2 (4 điểm).
Một hình trụ đặc, đồng chất, khối lượng M, bán kính R được
đặc trên hai thanh ray song song nằm ngang. Một sợi dây dài,
mảnh, nhẹ, không dãn quấn quanh hình trụ. Đầu tự do của sợi
dây được luồn vào giữa hai ray và gắn vật nhỏ khối lượng m
= 3M. Ban đầu các vật được giữ đứng yên, dây ở trạng thái căng và hợp với phương ngang
một góc α (Hình vẽ). Trục của hình trụ vuông góc với ray. Trọng tâm của hình trụ, sợi dây
và vật m nằm trong cùng một mặt phẳng thẳng đứng. Thả nhẹ cho hệ chuyển động.
1. Để sau khi thả, hình trụ sẽ chuyển động lăn không trượt, thì hệ số ma sát μ giữa hình trụ
và thanh ray phải thỏa mãn điều kiện nào? Tính gia tôc tức thời của trục hình trụ ngay tại
thời điểm thả hệ khi đó.
2. Tồn tại một giá trị α = α0 sao cho sau khi thả hệ, hình trụ sẽ chuyển động lăn không
trượt và sợi dây luôn hợp với phương ngang góc α0 không đổi. Tìm giá trị của α0 và điều
kiện của μ trong trường hợp này.
3. Với α ≠ α0 và điều kiện trong ý 1 được thỏa mãn thì ngay sau khi thả hệ, dây treo có xu
hướng quay theo chiều nào ? Hãy biện luận bài toán ?
Câu 3 (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.
b) khoảng cách cực tiểu từ hệ đó đến tâm hành tinh E.
Câu 4 (4 điểm).
Một bình cách nhiệt có thể tích 2V =2 0
lít được chia làm hai phần bằng nhau bởi một vách
ngăn mỏng, dẫn nhiệt, không khối lượng. Mỗi phần chứa khí Nitơ(N2) coi là khí lý tưởng ở áp suất P =100 =240 =360 0
kPa. Nhiệt độ ban đầu của Nitơ ở mỗi phần là T 01 K và T 02 K. Do
trao đổi nhiệt mà vách ngăn bắt đầu chuyển động chậm mà không có ma sát.
1.Chứng minh rằng quá trình biến đổi của khí trong mỗi phần là quá trình đẳng áp
2.Tính nhiệt độ cuối cùng của khí ở hai phần và nhiệt lượng trao đổi giữa hai phần.
3.Tính công tối thiểu A' phải thực hiện để đưa vách ngăn về vị trí ban đầu. Bỏ qua nhiệt
dung của bình và vách ngăn.
Câu 5 (4 điểm).
Một hỗn hợp gồm hai khí acgon (Ar) và hiđrô (H2) có khối lượng 8,5 gam, được chứa
trong thể tích V0 =10 dm3 ở áp suất p0 = 105 N/m2. Khi nén đoạn nhiệt khối khí trên ta được
các cặp giá trị thể tích V và áp suất p tương ứng theo bảng số liệu sau: V (dm3) 9,00 8,20 7,40 6,70 6,10 p (105 N/m2) 1,17 1,35 1,57 1,83 2,11
Biết nguyên tử lượng của acgon là 40 g/mol và hiđrô là 1 g/mol. Giả thiết trong quá trình
nén đoạn nhiệt, khí không bị phân li. Hãy xác định khối lượng khí Ar và H2 trong hỗn hợp.
…………………….HẾT……………………….
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm HỘI CÁC TRƯỜNG THPT
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH CHUYÊN
GIỎI KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ
KHU VỰC DH & ĐB BẮC NĂM HỌC 2023 - 2024 BỘ
MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 10
ĐỀ THI GIỚI THIỆU
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao
( Đề thi có 02 trang, gồm 05 đề) câu )
Câu 1 (4 điểm)
a. Theo định luật II Niu – Tơn (*) y Chiếu (*) lên Ox 0,25  x OT  N  => (1) P Chiếu (*) lên Oy Hình 1 0,25 => (2) Từ (1) và (2) 0,25 => (3)
Điều kiện để vật không rời khỏi mặt nón là N ≥ 0 0,25 =>
=> điều kiện của v0 là 0,25
Xét chuyển động của vật trên đường tròn bán kính r = Lsinα xung quanh mặt nón 0,25 (4) Thay (3) vào (4) ta được 0,25 => => 0,25 0,25