Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 10 (10)

Sở GD&ĐT Đồng Tháp KỲ THI OLIMPIC TRUYỀN THỐNG 30-04 LẦN THỨ XIV
Trường THPT TPCL ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: VẬT LÍ ; LỚP: 10
ÑAÙP AÙN MOÂN : LÝ 10
*****
Câu 1: +Hình vẽ 2 (1đ)
+Lập luận: hai quãng đường bằng nhau khi hai diện tích bằng nhau
S
ABC
= S
CDK
(1đ)
2
1
⇒
AC.BH =
2
1
CK.DK (1đ)
)(
232
tt
DK
BH
t −=⇒

)(
)(
.
23
12
22

tt
tt
t
CK
HC
t
−
−
==
(1đ)

)(
12223
ttttt −+=⇒
(1đ)
Câu 2:
*Chọn trục x’x theo hướng chuyển động của xe.
-Lực ma sát giữa vật và xe là: F
ms
= k.mg (0,5đ)
-Vật trượt trên sàn, gia tốc a đối với đất là a = kg = 1m/s
2
(0,5đ)
-Xe chuyển động chậm dần đều, gia tốc A là
A =
2
/1,0 sm
M
F
ms

−=
−
(0,5đ)
-Đối với đất, vật có vận tốc u = at, xe có vận tốc U = v
0
+ at (0,5đ)
-Đến thời điểm t
0
, hai vận tốc bằng nhau, vật nằm yên trên sàn:
at
0
= v
0
+ At
0

⇒
t
0

≈
1,82 (s) (0,5đ)
-Lúc này đối với đất, vật đi được s =
2
0
2
t
a
= 1,65 (m) (0,5đ)
-Xe đi được S = v

0
t
0
+
2
0
2
t
A
= 3,47 (m) (1đ)
-Đối với xe, vật đi được S-s = 1,82(m) < 5(m) (0,5đ)
-Vậy vật nằm yên trên sàn và cách mép trước 1,82(m). (0,5đ)
1
M
m
x
x’
0
v

ms
F

t
O
t
1
t
2
v

D
K
t
3
H
C
B
Hình 2
A
Câu 3: +Điều kiện cân bằng của quả cầu:
0


=+++
ms
FTNP
(1) (0,5đ)
+Áp dụng quy tắc momen đối với trục quay A:
P.R.sin
α
= F
ms
.2R (0,5đ)
F
ms
=
2
sin
α
P

(0,5đ)
Giá trị của lực ma sát thỏa điều kiện:
F
ms

≤
kN (2) (0,5đ)
+Chiếu (1) lần lượt lên trục ox và trục oy:
Ox: T + F
ms
- Psin
α
= 0 (0,5đ)
Oy: N - Pcos
α
= 0 (0,5đ)

⇒
T = Psin
α
- F
ms
(3) (0,5đ)
N = Pcos
α
(4) (0,5đ)
+ Từ (2) và (4) ta có
3
3
2cos

2
sin
≤⇔≤⇔≤
ααα
α
tgktgkP
P
(0,25đ)
Góc
α
lớn nhất:
max
α
= 30
0
(0,25đ)
+Từ (3) suy ra giá trị của lực căng dây T = P(sin
α
- kcos
α
) =
4
P
(0,5đ)
Câu 4: a) Bảo toàn động lượng theo phương ngang:
mv
0
= 2mv
x

⇒
v
x
=
2
0
v
= 2,5 m/s. (1 đ)
• Bảo toàn cơ năng:

mgRmvmvmv
xy
++=
222
0
2
1
2
1
2
1
(0,5

gRvvv
yx
22
222
0
++=
(0,5đ)

102
2
2
0
=−=⇒ gR
v
v
y
m/s (0,5đ)
• Điều kiện để mẫu sắt vượt qua B: v
0
> 2
24,2=gh
m/s (0,5đ)
• Theo số liệu thì điều kiện trên thỏa. (0,5đ)
b) Sau khi rời B mẫu sắt chuyển động theo quỹ đạo parabol, với chiều cao đỉnh là h:

5,0
2
2
2
2
==⇒=
g
v
hghv
y
y
m (0,5đ)

Độ cao so với mặt đất H = h + R = 0,625 m. (1đ)
Câu 5 : (5 điểm)
a) * Ở phần 1 : p
1
V
1
=
1
1
0
.
m
RT
µ
(1)
* Ở phần 2 : p
2
V
2
=
2
2
0
.
m
RT
µ
(2)
2
α

A
N

T

P

ms
F

O
y
x
A
R
B
m
0
v

y
v

v

x
v

2
1

1
2
22
11
.
.
.
)2(
)1(
T
T
Vp
Vp
µ
µ
=⇒
(3)
* p
1
= p
2
V
2
= 2V
1
⇒ T
2
= 300
0
K (1đ)

b) * Tương tự trên :
(3) ⇔
'
2
'
1
1
2
'
2
'
2
'
1
'
1
.
.
.p
T
T
Vp
V
µ
µ
=
(4)
*
'
1

p
= 1,5
'
2
p
'
1
l
= x + 4 = 24cm
'
2
l
= 36cm
'
2
l
= 1,5
'
1
l
⇒
'
2
V
= 1,5
'
1
V
* (4) ⇒
'

1
T
= 600
0
K (2đ)
c) Quá trình đẳng nhiệt : Áp dụng định luật Bôi – Mariôt cho khí trong mỗi phần khi chúng
chiếm thể tích cả hai phần :
p
1
V
1
=
'
1
p
(V
1
+ V
2
) ⇒
'
1
p
=
21
11
V
VV
p
+

p
2
V
2
=-
'
2
p
(V
1
+ V
2
) ⇒
'
2
p
=
21
22
V
VV
p
+
* p
1
= p
2
Áp dụng định luật Đantôn :
p =
'

1
p
+
'
2
p
= p
1
= p
2
(2đ)
Câu 6 : (5 điểm)
a) Áp dụng phương trình trạng thái tìm được :
V
1
≈ 0,05m
3
V
2
= 0,2m
3
V
3
= 0,1m
3
p
4
= 5.10
4
Pa

Đồ thị như hình vẽ : (0,5đ)
3
1
2
3
4
0,20,1
0,05O
2,5.10
4
5.10
4
10
5
p (P
a
)
V(m
3
)
b) * Quá trình 1 – 2 : T = const ⇒ ∆U = 0 : Nhiệt nhận được bằng công sinh ra.
Q
1
= A
1
= R.T.Ln
1
2
V
V

≈ 6912J (1đ)
* Quá trình 2 – 3 :
∆U
2
= C
V
. ∆T =
2
5
.R. (T
3
– T
2
) = - 6232,5J
Khí nhận công A
2
:
A
2
= p
2
(V
3
– V
2
) = - 2500J
Khí tỏa nhiệt Q
2
:
Q

2
= ∆U
2
+ A
2
= - 8732,5J (1đ)
* Quá trình 3 -4 : ∆U
3
= 0
Khí nhận công và tỏa nhiệt :
Q
3
= A
3
= R.T.Ln
3
4
V
V
= - 1728J (1đ)
* Quá trình 4 – 1 : V = const ⇒ A
4
= 0
Khí nhận nhiệt :
Q
4
= ∆U
4
= C
V

. ∆T = 6232,5J (0,5đ)
* Vậy trong cả chi trình thì :
Khí nhận nhiệt :
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
= 2685J (0,25đ)
Khí sinh công :
A = A
1
+ A
2
+ A
3
= 2684J (0,25đ)
4