Đề thi Học sinh giỏi Vật lí 2011

Đề thi học sinh giỏi Vật Lí 2011 của sở giáo dục đào tạo tỉnh Hà Tĩnh. Nhấn để tải về 1234567890 Đề thi học sinh giỏi Vật Lí 2011 của sở giáo dục đào tạo tỉnh Hà Tĩnh. Nhấn để tải về 1234567890

SỞ GD & ĐT HÀ TĨNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

LỚP 10 THPT NĂM 2011

ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: Vật lý

Thời gian làm bài: 150 phút

Bài 1: Quả cầu nhỏ ( được xem là chất điểm) có khối lượng m = 500 gam được treo vào điểm cố

định 0 bằng dây treo mảnh, nhẹ, có chiều dài L = 1,0 m Kéo quả cầu tới vị trí dây treo tạo với phương thẳng đứng góc α rồi buông nhẹ Lấy g = 10m/s2Bỏ qua mọi ma sát

1) Cho α = 900 Hãy xác định lực căng dây, vận tốc và gia tốc của quả cầu khi nó đi qua vị trí mà dây treo tạo với phương thẳng đứng gócβ= 300

2) Khi quả cầu qua vị trí cân bằng, dây treo vướng đinh ở điểm Icách 0 một khoảng b = 0,7m Xác định gócα để quả cầu thực hiện được chuyển động tròn trong mặt phẳng thẳng đứng quanh I

Bài 2: Một vật dạng bán cầu, bán kính R được đặt trên

mặt phẳng nằm ngang Trên đỉnh bán cầu có đặt một vật

nhỏ khối lượng m (xem hình 1).Vật m bắt đầu trượt xuống

với vận tốc ban đầu không đáng kể Bỏ qua ma sát giữa

vật m và bán cầu Tìm vị trí vật m bắt đầu rời khỏi bán cầu

trong hai trường hợp:

1) Bán cầu được giữ cố định

2) Bán cầu có khối lượng M = m và có thể trượt không

ma sát trên mặt phẳng nằm ngang

Bài 3: Một ván trượt dài L = 4m, khối lượng phân bố đều

theo chiều dài, đang chuyển động với vận tốc v0 = 5m/s

trên mặt băng nằm ngang thì gặp một dải đường nhám có

chiều rộng l = 2m vuông góc với phương chuyển động

(xem hình 2) Sau khi vượt qua dải nhám ván có vận tốc v

= 3m/s Lấy g = 10m/s2 Tính hệ số ma sát trượt giữa ván

trượt với dải đường nhám

Bài 4: Một ống hình trụ thẳng đứng có thể tích V Ở phía dưới pít tông khối lượng m, diện tích S,

có một lượng khí lý tưởng đơn nguyên tử ở nhiệt độ T0 Pít tông ở vị trí cân bằng chia ống thành hai nửa bằng nhau Người ta đun nóng khí từ từ đến khi nhiệt độ khí là 4T0 Ở phía trên có làm hai vấu để pít tông không bật ra khỏi ống.Hỏi khí trong ống đã nhận được một nhiệt lượng là bao nhiêu? Bỏ qua bề dày pít tông và ma sát giữa pít tông và thành ống Cho áp suất khí quyển bên ngoài là P0 và nội năng của một mol khí lý tưởng đơng nguyên tử được tính theo công thức 3

2

U = RT

.Hết

Hình 1

m R

0

v r

H ì n h 2

l

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH THPT NĂM 2011 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ LỚP 10

Bài 1

5 điểm

1) 3.0 điểm

- Bảo toàn cơ năng với gốc thế năng ở VTCB:

mgL - mgL(1-cosβ) = 2

2

mv ⇒ =v 2gLcosβ

= 10 3 4,16 /= m s

- Áp dụng định luật II Niu tơn:

T-mgcosβ=mv2 T mgcos m2 cosgl 3mgcos 13N

- Gia tốc tiếp tuyến : at =gsinβ= 5m/s2

- Gia tốc pháp tuyến: a n v2 2 cosg 10 3 /m s2

- Gia tốc toàn phần: a= a t2+a n2 =18 /m s2

- Hướng của a ar r:

tạo với bán kính nối vật với tâm 0 một gócϕ với tan t 0, 29

n

a a

ϕ = =

2) 2.0 điểm

- Gọi v1 là vận tốc quả cầu ở vị trí cao nhất của quỹ đạo tròn tâm I,bán

kính R,ta có

mgl(1- cos )α - mg2R =

2 2 1

1 2 (1 os ) 4 2

mv

- Điều kiện để quả cầu quay được quanh I trong mặt phẳng thẳng đứng là:

T = mv12 mg 0

R − ≥ (2)

- Từ (1) và (2) suy ra : cosα 1 5 0, 25

2

R l

≤ − = ⇒ ≥α 75,50

0.5

0.5 0.5 0.5 0.5

0.5

0.5

0.5

0.5 0.5

Bài 2

5 điểm

1) 2.0 điểm

- áp dụng định lý động năng:

Vận tốc tại M: v2 =2gR(1−cos )α (1)

- Định luật II Niu tơn :

mgcos N mv2

R

α − = (2)

- Từ (1) và (2) suy ra : N =mg(3cosα -2)

- vật bắt đầu trượt khi N = 0 os 2

3

c α

0.5

0.5 0.5 0.5

Vr

- Gọi Vrlà vận tốc bán cầu, ur

là vận tốc của

M so với bán cầu Vận tốc của m so với đất là :

v u Vr r= + r

- Theo phương ngang động lượng bảo oàn nên :

cos

x

mu

M m

α α

+ (1)

- Khi m bắt đầu rời khỏi M thì : mgcos mu2

R

α = ⇒u2 =gRcos (2)α

- Mặt khác ; v2 =V2+ −u2 2uVcosα (3)

- Ap dụng định luật bảo toàn cơ năng :

(1 os )

mv MV mgR −c α = + (4)

- Từ (1),(2),(3),(4) suy ra: m cos3 3cos 2 0

M m α− α+ =

+

- Với M=m ,ta có : cos3α −6cosα + =4 o

- Giải phương trình này ta được cosα = 3 1−

0.5 0.5 0.5 0.5

0.5 0.5

Bài 3

5

điểm

- Chọ hệ tọa độ 0x như hình

- Khi đầu tấm ván có tọa độ : 0 x l≤ ≤ ,lực ma sát

tác dụng lên xe có độ lớn: Fms1 = mg x

L

µ

⇒ 1

2

ms

mg

L

µ

=

- Khi l≤ ≤x L: lực ma sát không đổi và có độ lớn F ms2 mg l

L

µ

=

- Khi đuôi của ván có tọa độ : 0 x l≤ ≤ : F ms3 =

2

mg l L

µ

- áp dụng định lý đông năng,ta có :

2

0

2

-

2

v v gl

1.0

1.0 1.0

1.0

1.0

- Khi pít tông ở VTCB, Các thông số khí : P1= P0 + mg

s ;

0

2

V

; T0

Bài 4

5 điểm

⇒ Số mol khí 1 1 1 0

PV PV

RT RT

- Trong giai đoạn đầu,pít tông chưa chạm vấu khí biến đổi đẳng áp, khi bắt

đầu chạm vấu khí có nhiệt độ T2

2 2

T =T ⇒ =V =

- Nhiệt lượng truyền cho khí trong quá trình này :

0

PV PV V

RT

4PV

- Sau khi pít tông chạm vấu, thể tích không đổi,dây là quá trình đẳng tích

Khí nhận nhiệt lượng chỉ làm tăng nội năng:

1

0

PV

RT

⇒Tổng nhiệt lượng mà khí đã nhận :

mg

s

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

TRUONG VAN HOP