Tuyển tập đề thi học sinh giỏi vật lý 10 khu vực phía bắc 2016

—

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TUYỂN TẬP ĐỀ THI ĐỀ XUẤT TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN
THỨ XII NĂM 2016
MÔN VẬT LÝ KHỐI 10
Có đáp án chi tiết

MỤC LỤC


1. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 khối 10 chuyên Cao Bằng
2. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên Lê Quý Đôn
3.
4.
5.
6.

Điện Biên
Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên Yên bái
Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên BẮC CẠN
Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên HÀ GIANG
Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên HÙNG

VƯƠNG PHÚ THỌ
7. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên HẠ LONG
QUẢNG NINH
8. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên LÀO CAI
9. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên SƠN LA
10. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên THÁI

NGUYÊN
11. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên TUYÊN
QUANG
12. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên VĨNH PHÚC
13. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên HOÀNG VĂN
THỤ HÒA BÌNH
14. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên LÊ HỒNG
PHONG NAM ĐỊNH
15. Đề thi (đề xuất) Trại hè Hùng Vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên VÙNG CAO
VIỆT BẮC


TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII
TRƯỜNG THPT CHUYÊN CAO BẰNG
ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ

ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ
LỚP 10
Thời gian: 180’ (không kể thời gian giao đề)
(Đề thi gồm 5 câu, 02 trang)

Câu 1 : (4,0 điểm)

p0 , V0 ,
T0

Một mol khí đơn nguyên tử được giam trong một xi lanh diện tích tiết diện ngang S. Lò xo có độ cứng k
được đặt nằm ngang, một đầu gắn với pittông, còn một đầu được giữ cố định (hình 1).
Ban đầu khối khí có áp suất p0, thể tích V0, nhiệt độ T0
Hinh 1

và pittông ở trạng thái cân bằng. Người ta làm nóng khí thật chậm để thực hiện một quá trình cân bằng
chuyển khí đến trạng thái có áp suất p 1, thể tích V1 = 2V0 và nhiệt độ T1.
Bỏ qua ma sát giữa pittông và thành xi lanh; coi rằng sự trao đổi nhiệt giữa khối khí với môi trường là
không đáng kể.
1, Tìm giá trị của p1 và T1.
2, Biểu diễn quá trình này trên đồ thị p –V.
3, Tính công A mà khối khí sinh ra.


4, Tính nhiệt lượng mà khối khí nhận được.
Câu 2 : (4,0 điểm)
A

O

O
2l

C

R

X

A
m

B

Hình 2

B

Trên một mặt phẳng nằm ngang nhẵn và đủ dài, người ta đặt hai vật A và B tiếp xúc nhau, mặt trên của vật
A có khoét một mặt bán cầu nhẵn bán kính R. Một vật nhỏ C được giữ ở vị trí cao nhất của mặt bán cầu
(Hình 2). Cho biết các vật A, B và C có cùng khối lượng m. Từ vị trí ban đầu, người ta thả cho C trượt xuống.
Hãy xác định:
1. Vận tốc của vật B khi A và B vừa mới rời khỏi nhau.
2. Độ cao tối đa của vật C sau đó.
Câu 3: ( 4,0 điểm )
1- Một tấm gỗ mỏng, phẳng, đồng chất OAB có dạng tam giác vuông cân tại O . Tính mômen quán
tính IX đối với trục OX trùng với cạnh OA. I Y trùng cạnh OB và IG vuông góc với mặt phẳng của tấm và đi qua
khối tâm G của tấm. Khối lượng tấm là m, chiều dài OA = OB = a.
2- Một thanh kim loại mảnh AB đồng chất dài 2l, khối lượng m
(Hình 3)
và một vật nhỏ cùng khối lượng m có thể di chuyển dọc theo thanh nhờ ốc vít (Hình 3). Hệ có thể quay tự
do trong mặt phẳng thẳng đứng quanh trục cố định đi qua đầu A của thanh. Tại thời điểm ban đầu thanh ở

ω0
vị trí thẳng đứng, đầu B ở dưới. Vật cách đầu A đoạn x. Hệ nhận được vận tốc góc

ω

1. Xác định vận tốc góc

ω

.

khi thanh đến vị trí nằm ngang như là một hàm số của x. Xác định x để

đạt giá trị cực tiểu.

ω0 =
2. Cho x = 2l,

15 g
8l
. Xác định gia tốc góc và phản lực R tại A khi thanh ở vị trí nằm ngang.


M

A

m
C

B

Câu 4 : ( 4,0 điểm )
Hai thanh bê tông mỏng tạo thành hệ như hình 4. Các thanh có thể quay không ma sát quanh các trục đi
qua các đầu A, B. Đầu trên của hai thanh tựa vào nhau và tạo thành góc 90 0. Góc giữa thanh khối lượng M
và phương ngang bằng α, thanh còn lại khối lượng m.
1. Xác định hệ số ma sát nhỏ nhất giữa hai thanh để không xảy ra sự trượt.

α = 450
2. Trong trường hợp M = 3m,
. Hãy xác định các phản lực tại A và B.
Câu 5 : (4,0 điểm )
Cho các dụng cụ sau :

- Một mặt phẳng nghiêng.
- Một khối gỗ có khối lượng m đã biết.
- Một thước có độ chia tới mm.
- Một đòng hồ có kim giây.
Hãy trình bày một phương án thí nghiệm để xác định nhiệt lượng tỏa ra khi khối gỗ trượt trên mặt
phẳng nghiêng ( không có vận tốc ban đầu ).
Người ra đề:
Đặng Việt Dũng ĐT:0912853696


HƯỚNG DẪN CHẤM
MÔN: VẬT LÍ, LỚP: 10
Nội
dun
g
1.
Gọi
x là
độ
dời
của
pitt
ông

x

S
V

V = V0 + Sx

p = p0 +
⇒⇒

kx
S

p = p0 +

(1)
(2)
k ( V − V0 )
k
k
= 2 V + p0 − 2 V0
2
S
S
S

với
V1 =
2V0
ta
có:

p1 = p0 +
The
o
phư
ơng

trìn
h
trạn
g
thái

k
V0
S2

(4)

(3)

V0


p1V1 p0V0
=
T1
T0
2.
Quá
trìn
h
biến
đổi
của
khí
biểu

diễn
bởi
phư
ơng
trìn
h
(3)
Đườ
ng
biểu
diễn
trên
đồ
thị
p–
Vở
hình
bên,
là
một
đoạ
n
thẳ
ng.
3.
Côn
gA
có
độ
lớn

bằn
g

⇒ T1 =


T0 p1V1
kV 
= 2T0  1 + 2 0 ÷
p0V0
 S p0 

(5)


V0

p
P1
P0

2V0
diện
tích
hình
tha
ng
giới
hạn
bởi

hai
cạn
h
son
g
son
g
với
trục
tun
g có
hoà
nh
độ
V0
và
2V0
(diệ
n
tích
bôi
đen
trên
hình
vẽ)

V


K

1
1 v02
A = ( p0 + p1 ) V0 = p0V0 + k 2
2
2 S

(6)

4.
The
o
ngu
yên
lí I:

∆U = Q + A ⇒ ∆U =

⇒Q=

kV
3
p 0V0 (1 + 2 2 0 )
2
S p0

5
7 kV02
p 0V0 +
2

2 S 2 p0
O

C
K

R

x

O

uur
N''
- Khi
vật
C
trư
ợt
xuố
ng
tron
g
lòng
mán
g,
do
thà
nh
phầ

uur
NA'

B

r
v

r
v


n
nằm
nga
ng
của
áp
lực

uur
N'

hướ
ng
san
g
phải
,

nên
vật
A và
B
cùn
g
chu
yển
độn
g
san
g
phải
. Khi
vật
C
vừa
qua
vị trí
thấ
p
nhấ
t K
tron
g
lòng
mán
g thì
thà
nh

phầ


n
nằm
nga
ng
của
áp
lực

uur
N ''

hướ
ng
san
g
trái,
làm
A
chu
yển
độn
g
chậ
m
dần,
còn
B

tiếp
tục
chu
yển
độn
g
thẳ
ng
đều.
Vậy
tại
vị trí
K, A
và B
bắt
đầu
tách
khỏi
nha
u,
khi


đó
vận
tốc
của
cả A
và B

r
v

là
.
- Áp
dụn
g
địn
h
luật
bảo
toà
n
độn
g
lượ
ng
the
o
phư
ơng
nga
ng:

− mC vC + ( mA + mB ) v = 0 → vC = 2v (1)
- Áp
dụn
g
địn

h
luật
bảo
toà
n cơ
năn
g:


1
1
mC gR = mC vC2 + ( mA + mB ) v 2 (2)
2
2
Giải
hệ
hai
phư
ơng
trìn
h
(1),
(2)
và
với
mA
=
mB
=
mC

= m
ta
đượ
c:

v=
Gọi
h là
độ
cao
tối
đa
của
vật
C
đạt
đượ
c
khi
trư
ợt
trên
mán
g.

gR
3


Khi

đó
C và
A có
cùn
g
vận
tốc
tuyệ
t
đối
là

ur
v'

.
- Áp
dụn
g
địn
h
luật
bảo
toà
n
độn
g
lượ
ng
the

o
phư
ơng
nga
ng:

− mC vC + mAv = ( mA + mC ) v ' (3)
- Áp
dụn
g
địn
h
luật
bảo
toà


n cơ
năn
g:

1
1
1
mAv 2 + mC vC2 = mC gh + ( mA + mC ) v '2
2
2
2
Giải
hệ

hai
phư
ơng
trìn
h
(1),
(3),
(4)
và
với
mA
=
mB
=
mC
ta
đượ
c:

9v 2 3
h=
= R
4g 4
1Chọ
n hệ
trục
OXY
Z
như
hình

vẽ.
Trục
OZ
vuô
ng
góc
với

(4)


mặt
phẳ
ng
tấm
.
Tưở
ng
tượ
ng
ghé
p 4
hình
vuô
ng
cạn
h a,
khối
lượ
ng

m
đượ
c
hình
chữ
nhậ
t
cạn
h

a 2
,
khối
lượ
ng
4m.
Mô
men
quá
n
tính
của
hình
vuô
ng
đối


với
trục

qua
y
qua
khối
tâm
O và
vuô
ng
góc
với
mặt
phẳ
ng
tấm
:

I =
.
Do
tính
chất
đối
xứn
g,
mô
men
quá
n
tính
của

tấm
phẳ
ng
đối
với
trục
qua
y
qua
O và
vuô
ng
góc
với

1
4
× 4m × ( 2a 2 + 2a 2 ) = ma 2
12
3


mặt
phẳ
ng
tấm
bằn
g:

IZ =

1
1
I = ma 2
4
3

The
o
tính
chất
của
mô
men
quá
n
tính
: IX +
IY =
I Z.
- Do
tính
đối
xứn
g IX
= IY

⇒ I X = IY =
Mô
men

quá
n
tính
đối
với
trục
qua
y
qua
G:
IZ =
IG +

IZ 1
= ma 2
2 6


m.O
G2
2

a 2
1
1
⇒ I G = ma 2 − m × 
= ma 2
÷
÷
3

9
 3 
2Áp
dụn
g
địn
h lý
biến
thiê
n
độn
g
năn
g:

1
1
I Aω2 − I Aω20 = − mgl − mgx
2
2

ω2 = ω02 −

2mg ( l + x )
IA

+)
Tính

m ( 4l 2 + 3x 2 )

1
2
2
I A = m × ( 2l ) + mx =
3
3
+)
Tìm
đượ
c:

ω2 = ω02 −

6g ( l + x )
4l 2 + 3x 2

+)

ω

cực
đại
khi

y=

( l + x)
4l 2 + 3x 2

min

4l 2 + 3x 2 − ( l + x ) × 6x

⇔ y '( x) =

( 4l

2

+ 3x

)

2 2

= 0 ⇒ 3x 2 + 6lx − 4l 2 = 0

Tìm
đượ
c:

 21

x = 
− 1÷
÷l ≈ 0,53l
 3

bKhi

tha
nh
đến
vị trí
nằm
nga
ng.
Phư
ơng
trìn
h
ĐLH
viết
cho
chu
yển
độn
g
của
tha
nh
ở
thời
điể
m
này:

− mgl − mg × 2l = I A γ ⇒ γ = −
+)
Với

IA =

3mgl
IA

m ( 4l 2 + 3x 2 )
3

=

16 2
ml
3

B

Rx

A
RY
Y

mg

mg

X

Tìm
đượ
c:

γ=−

9g
16l

+)
Vận
tốc
góc:

ω2 =

15 g 6 g ( l + 2l ) 3 g
− 2
=
8l
4l + 12l 2
4l

Khối
tâm
tha
nh
chu
yển
độn

g
tròn
với
các
thà
nh
phầ
n
gia
tốc:
+)
Gia
tốc
tiếp
tuyế
n:

a t = γ. AG
, với

AG =

m.l + m.2l 3
= l
2m
2


⇒ at =

9g 3
27
× l=
g
16l 2
32

ur
at
.
thẳ
ng
đứn
g
hướ
ng
xuố
ng.
+)
Gia
tốc
phá
p
tuyế
n:

an = ω2 × AG =
+)
Phư
ơng

trìn
h
ĐLH
viết
cho
chu
yển
độn
g
của
khối
tâm
:

3 g 3l 9
× = g
4l 2 8

ur
ur
r
R + 2mg = 2ma

+)
The
o
phư
ơng

tiếp
tuyế
n:

2mg + Ry = 2mat =

27
5
mg ⇒ R y = −
mg
16
16

+)
The
o
phư
ơng
phá
p
tuyế
n:

9
R x = − 2man = − mg
4
Từ
đó:

R=

1Xét
cân
bằn
g
của
tha
nh
AC.
Tác
dụn
g
lên
tha
nh
gồm

uu
r
N

và

uuu
r
Fms

do
tha
nh

Rx2 + Ry2 ≈ 5,16mg


Y
BC
tác
dụn
g
lên,
trọn
g
lực

M

uuur uuur
urFms
'
F
P1 uurms
u
u
r N'
N uu
r
P2

ur
P1

của
tha
nh
và
phả
n
lực
của
bản
lề A.
Ch
ọn
trục
qua
y
qua
A:

C

A o

N × AC = Mg ×
⇒N =

Xét
cân
bằn
g
của

m

O

B

AC
cosα
2

1
Mgcosα
2

( 1)

X


tha
nh
BC.
Tác
dụn
g
lên
tha
nh
gồm

uur
N'

và

uuu
r
'
Fms

do
tha
nh
AC
tác
dụn
g
lên,
trọn
g
lực

uu
r
P2

của
tha
nh

và
phả
n
lực
của
bản
lề B.
Ch
ọn
trục
qua
y
qua
B: