Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên bắc ninh

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH

ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DHBB
NĂM HỌC 2017 – 2018
Môn: Vật lý – Lớp 10
Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Bài 1: Cơ học chất điểm (4 điểm)
Cho con lắc có một đầu gắn cố định tại điểm O, một đầu treo vật nhỏ
bằng sợi dây nhẹ không dãn, chiều dài L. Tại vị trí P ở dưới điểm O,
cách O đoạn L/2 có gắn đinh. Con lắc được thả nhẹ từ vị trí A với
OA có phương nằm ngang như hình vẽ. Khi con lắc tới vị trí B, chỉ
phần dưới điểm P có thể tiếp tục đi lên.
a) Giả sử khi con lắc tới vị trí C, sợi dây bị đứt. Tính góc tạo bởi PC
và phương thẳng đứng.
b)Sau khi dây đứt, vật nhỏ chuyển động tới vị trí D đạt độ cao cực
đại. Tìm độ cao cực đại của vật so với điểm P.
c)Vật đi qua điểm E ở ngay dưới điểm O. Tìm khoảng cách OE.
Bài 2: cơ học vật rắn-(5 điểm)
Một quả cầu bán kính b đang nằm yên ở trên một quả cầu cố định bán kính a, a>b, vị trí ban đầu θ=00.
Quả cầu bên trên di chuyển nhẹ để nó lăn dưới tác dụng của trọng lực như hình bên. Hệ số ma sát nghỉ
µs>0, hệ số ma sát trượt µ=0.
a)Viết phương trình chuyển động lăn thuần túy của quả cầu phía trên từ
đó rút ra phương trình chuyển động theo  và θ khi quả cầu lăn không
trượt.
b)Tìm phương trình liên hệ  và θ từ đó tìm sự phụ thuộc của θ theo t,
giả sử 0< θ(0)<< θ(t).
dx
x
Sử dụng 

 2 ln tan  
 x
4
sin  
2
Bài 3: Cơ học thiên thể (4 điểm)
Sự đi qua của sao Kim là hiện tượng khi sao Kim ở vị trí giữa Mặt trời và Trái đất. Trên hình bên, hai
người quan sát ở hai vị trí A, B khác nhau trên Trái đất, sao Kim xuất hiện như hai điểm đen phân biệt
A’ và B’ trên bề mặt Mặt trời.
a)Giả sử chu kỳ quay của sao
Kim quanh Mặt trời là 225
ngày, tính tỉ số aE/aV, với aE,
A
aV là khoảng cách trung bình
’’
Sao Kim-V
từ Trái đất và sao Kim đến
B
B’
Mặt trời.
b)Vào ngày sao Kim đi qua,
hai người quan sát tại A và B
A
với khoảng cách địa lý của
Mặt trời
Trái đất
hai điểm A, B là 1800km, B ở
0
37 Tây Nam của điểm A.
Tính khoảng cách A’B’.

c)Một người quan sát khác thấy đường kính Mặt trời bằng 290 lần khoảng cách giữa hai điểm đen
A’B’. Tính đường kính của Mặt trời.
d)Tính hiệu thời gian (theo đơn vị phút) sao Kim đi qua theo quan tại điểm A và B.
Bài 4: Nhiệt học (3 điểm ):
Câu 3 ( 4đ). Phương trình trạng thái, nguyên lí I, II


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
Một mol khí lí tưởng lưỡng nguyên tử thực hiện chu trình biến đổi khí trong đó p phụ thuộc
tuyến tính vào thể tích (gồm bốn đoạn thẳng như hình vẽ), (12) và (34) đi qua gốc toạ độ. Các điểm 1,
4 có cùng nhiệt độ T1 = 300K , các điểm 3, 2 có cùng nhiệt độ T2 = 400K, các điểm 2 và 4 có cùng
thể tích V. Xác định công của chu trình.

p
( 2)

(1)

(3)

(4)

T2

T1

0
V (l)
Bài 5: Phương án thực hành (3 điểm ):
1) Mục đích thí nghiệm:

Có một bình nước nóng đậy kín, chỉ có thể lấy được nước ra qua một vòi có khoá. Cần làm thí
nghiệm để xác định nhiệt độ của nước trong bình.
2) Thiết bị thí nghiệm:
a) Một ống nghiệm nhỏ, dung tích khoảng 30 cm3.
b) Nhiệt kế thuỷ ngân chia độ đến 0,10C.
c) Bút dạ viết được lên thuỷ tinh.
d) Đồng hồ bấm giây.
3) Yêu cầu xây dựng phương án thí nghiệm:
a) Trình bày cơ sở lý thuyết. Viết các công thức cần thiết.
b) Trình bày một phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ của nước trong bình, trong hai
trường hợp sau:
- ống nghiệm được bọc ngoài bằng bông cách nhiệt tốt.
- ống nghiệm được bọc ngoài bằng bông cách nhiệt không tốt.
c) Tìm công thức tính sai số của nhiệt độ đo được.
-------------- Hết-----------(Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)
Họ và tên thí sinh: ………………………………….Số báo danh: …………
(Đề thi này có 02 trang)


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH

ĐÁP ÁN
Hướng dẫn

Bài số
1
(4
điểm)

HƯỚNG DẪN CHẤM
ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DHBB
NĂM HỌC 2017 – 2018
Môn: Vật lý – Lớp 10

a)Gọi θ là góc tạo bởi PC và phương thẳng đứng.
Cơ năng bảo toàn tại vị trí A và C suy ra: vC2  gL(1  cos )
Từ định luật II Niuton: T  mg cos   m

a)Ban đầu O,A,O’,B ở trên cùng đường thẳng đứng. Khi quả cầu bên trên lăn
được góc  thì tâm của nó dịch chuyển được đoạn θ.OO’. Điều kiện cho
chuyển động lăn thuần túy:
(a+b).θ=b.  .
Phương trình chuyển động của quả cầu bên trên là:
m(a+b)  =mgsinθ-f
I  =2mb2  /5=fb,
với f là lực ma sát nghỉ trên mặt cầu. Khi quả cầu lăn không trượt, ta có:
(a+b).  =b.  .
5g sin 
Vậy ta được  
7(a  b)
1 d 2
10 gcos
, từ phương trình trên ta được  2  
C .
2 d
7(a  b)
10 g
10 g (1  cos )

Với  =0 tại θ=0 rút ra C 
=>  2 
.
7( a  b)
7(a  b)

b)Sử dụng  

1,0

vC2
L/2

Tại C, T=0 suy ra cosθ=2/3 => θ=480.
b)Tại C, vận tốc vC2  gL(1  cos )  gL / 3 , vC tạo với phương ngang góc θ. Sau
khi dây đứt, vật chuyển động như vật bị ném xiên. Tại độ cao cực đại, vy=0, suy
ra
vC2 sin 2  5L
y

2g
54
Vị trí vật đạt độ cao cực đại so với điểm P là Lcosθ/2+5L/54=23L/54.
c)Chọn P là gốc tọa độ, khi đó tọa độ của vật được xác định bởi
x=Lsinθ/2-vCcosθ.t
y=Lcosθ/2+vCsinθ.t-gt2/2
Tại điểm E, x=0 suy ra
L sin 
t=
thay vào y=9L/32.

2vC cos
Vậy E cách O là 7L/32.
2
(5
điểm)

Thang
điểm

1,0

0,75

1,25

0,25

0,5

0,5
0,25

0,75
0,75
0,25


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

20 g


sin
7(a  b)
2

=



Tại t=0, θ0=θ(0) =>




0



 tan 4
 ln 

 tan 0
4


d
sin



t



20 g
dt
7( a  b) 0

2



5g
 =kt, với k=
7(a  b)



 

ta được   4 arctan  e kt tan 0  .
4


3
(4
điểm)

aE3 3652
a)Theo định luật 3 Keple: 3 

=> aE/aV=1,3806.
aV 2252
A ' B ' A 'V
A 'V
1



b)
=2,6273.
AB
AV AA ' A 'V a E / aV  1
=>A’B’=4729 km.
c)Đường kính của Mặt trời là: A’B’.290=1,37.106 km.
d)Gọi vE là vận tốc của Trái đất quanh Mặt trời. Khối lượng Mặt trời là MS
Sử dụng công thức v2=GMS/r.
Vận tốc của sao Kim bằng vE aE / aV =1,175 vE.

Quan sát từ Trái đất thì vận tốc của sao Kim là vE aE / aV -vE= 0,175 vE; vận
tốc của Mặt trời là –vE. Chiếu lên bề mặt của Mặt trời, vận tốc của bóng sao
Kim là 0,175 vE. aE/aV=0,2416 vE.
Do đó vận tốc của bóng tối sao Kim quét trên bề mặt Mặt trời là
vE  aE / aV  1 aE / aV  1 =1,2416 vE.


vE=2πrE/TE=29886 m/s.
4729
Hiệu thời gian cần tìm là :
=127 s=2,13 phút.
1, 2416  29886





0,75

0,5

0,5

0,5

0,75

0,5
0,25
0,5

0,5

0,5

0,5

* Quá trình 12 : p=aV với a là hằng số
p
p
pV
pV

 a  1  2  1 21  2 2 2
V1 V2
V1
V2


4 (4
điểm)

RT1 RT2
V
T
 2  1  2
2
V1
V2
V2
T1

0,5

* Quá trình 34 : p= b V với là hằng số

b

p3 p4
pV
RT
V
pV

RT
T

 3 23  4 24  23  24  3  2
V3 V4
V3
V2
V3
V4
V2
T1

V2
V22
V1
Nhận xét :
=
 V3 
V2
V3
V1



Công của khí trong các quá trình :

0,25
0,25

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
( p1  p2 )(V1  V2 ) p1V1  p2V1  p1V2   p2V2 1

 R (T2  T1 )
2
2
2
( p  p4 )(V3  V4 )
p V  p4V3  p3V4  p4V4
1
A34   3
 3 3
  R (T2  T1 )  A12   A34
2
2
2
( p  p3 )(V3  V2 ) p2V3  p3V3  p2V2  p3V2 1
A23  2

 ( p2V3  p3V2 )
2
2
2
( p  p1 )(V1  V4 ) p4V1  p1V1  p4V4  p1V4 1
A41  4

 ( p4V1  p1V4 )
2
2
2

A12  S ABCD 



0,25
0,25
0,25
0,25

Công của khí trong chu trình :

A  A12  A34  A23  A41  A23  A41 

V V
V V
1
1
RT2 ( 3  2 )  RT1 ( 1  2 )
2
V2 V3
2
V2 V1

V1
T2 V3
T2
nR (T22  T12 )


 839, 61( J )

Vì
;
nên A 
V2
T1 V2
T1
2 T1T2

0,5

0,5


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
Đo nhiệt độ của nước:
1) Ống nghiệm cách nhiệt tốt:
- Dùng bút đánh dấu một vạch chuẩn trên ống nghiệm.
- Đặt nhiệt kế trong ống nghiệm, đọc nhiệt độ ban đầu T0 (T0 ~ nhiệt độ
phòng)
- Cho nước vào lần thứ nhất đến vạch chuẩn, xác định được nhiệt độ cân
bằng trên nhiệt kế là T1.
Gọi C0 là nhiệt dung của nhiệt kế + ống nghiệm.
C1 là nhiệt dung của nước rót vào ống.
Ta có
C0(T1-T0) = C1(T-T1)
(1)
T là nhiệt độ của nước trong bình.
- Đổ nhanh nước cũ đi, rót nước mới vào, nhiệt kế chỉ T2:
C0(T2-T1) = C1(T-T2)
(2)

Chia (1) cho (2) ta được:

T1  T0 T  T1

T2  T1 T  T2

5
(3
điểm)

T2 T0  T12
T
T2  T0  2T1



0,5

2) Ống nghiệm không cách nhiệt tốt:
- Khi đổ nước vào lần 1 và đợi cho cân bằng nhiệt, thì nhiệt độ chỉ T1’
(không phải là T1) vì một phần nhiệt mất ra môi trường.
Để có T1, dùng cách hiệu chỉnh nhiệt độ: vẽ đồ thị biểu diễn T1’ theo thời
gian t. Lấy t = 0 là lúc rót nước vào.
- Khi đổ nước vào lần 2 thì nhiệt độ tăng từ T1’ đến T2’. Cũng dùng cách
hiệu chỉnh nhiệt độ như trên để xác
định T2
T1’
- Các phương trình là:
T1
C0(T1-T0) = C1(T-T1)

C0(T2-T1’) = C1(T-T2)

T

T2 T0  T1T1 '
T2  T0  T1  T1 '

0,5

0,5

0,5

T1’
T0
0

1

2

3

4

5

6

t (ph)

c) Sai số:

T T2 T0  T1T1 ' T2  T0  T1 'T1 


T
T2 T0  T1T1 '
T2  T0  T1  T1 '
(T2T0) = T2T0 + T0T2 ; (T1T1’) = T1T1’+ T1’T1

Suy ra:

0,5

T
1
T2 T0  T0 T2  T1T1 'T1 ' T1 

T T2 T0  T1T1 '


1
T2  T0  T1 'T1 
T2  T0  T1  T1'

0.5


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Giáo viên: Nguyễn Thị Thúy

Điện thoại: 0961282989