Đề thi học sinh giỏi 2018 môn vật lý chuyên lam sơn, thanh hóa

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

TRƢỜNG THPT CHUYÊN LAM SƠN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THANH HÓA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ ĐỀ XUẤT KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DHĐBBB
NĂM HỌC 2017- 2018
Môn thi VẬT LÝ 10
Thời gian làm bài 180 phút
Đề thi gồm có 02 trang
Câu 1 (5 Điểm )
Một sợi chỉ nhẹ không co giãn dài l = 30 cm có một đầu gắn với
đáy một bình chứa nƣớc hình trụ, đầu kia gắn một quả cầu gỗ
nhƣ hình vẽ. Khoảng cách từ điểm gắn sợi chỉ đến tâm đáy bình
là r = 20 cm. Bình bắt đầu quay đều xung quanh trục thẳng đứng của nó. Hãy xác
định tốc độ góc quay của bình nếu sợi chỉ bị lệch khỏi hƣớng thẳng đứng góc  =
300, lấy g = 9,8 m/s2.
Câu 2 (4 điểm )
Một khối trụ đặc khối trụ đặc khối lƣợng M, bán kính Rlăn xuống mặt phẳng
nghiêng góc α.
1. Giả sử khối trụ lăn không trƣợt. Hãy tính gia tốc của khối tâm và hệ số ma sát
nghỉ
2. Cho hệ số ma sát giữa khối trụ và mặt phẳng nghiêng là μ. Hỏi với điều kiện
nào của μ thì khối trụ lăn không trƣợt, lăn có trƣợt?
Câu 3 (4 điểm )

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Một hành tinh có khối lƣợng m chuyển động theo đƣờng elip quanh Mặt Trời sao
cho khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ Mặt Trời tới nó lần lƣợt là r1 và r2. Tìm
độ lớn momen động lƣợng của hành tinh này đối với tâm Mặt Trời.

Câu 4 (4 điểm )
Biết n mol khí lý tƣởng ở nhiệt độ T  2T0 có nhiệt dung CV   nR , với
1

T  2T0 nhiệt dung của nó là CV2   CV1 , trong đó  ,  là haip

hơn 1. Chu kỳ tuần hoàn của nó thể hiện nhƣ trên hình 1:p2

hằng số lớn
B (2T0)

C (3T0)

ABCDA là hình chữ nhật.
p1

a. Tìm nhiệt độ TD chất khí ở trạng thái D.

O

A(T0)
V1

D
V2

b. Vẽ đồ thị sự biến đổi nội năng theo nhiệt độ.

Câu 5 (3 điểm )
Xác định hệ số ma sát nhớt của chất lỏng
Cho công thức xác định lực ma sát nhớt tác dụng lên bi nhỏ: F  6 . .v.r
Trong đó: η là hệ số ma sát nhớt của chất lỏng, v là tốc độ chuyển động của bi so
với chất lỏng, r là bán kính của bi.
Cho các dụng cụ thí nghiệm:
(1) Một ống thủy tinh hình trụ dài
(2) Một ống nhỏ giọt
(3) Một cân
(4) Một đồng hồ bấm giây
(5) Một thƣớc đo chiều dài

V


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

(6) Chậu đựng nƣớc có khối lƣợng riêng ρ đã biết
(7) Chậu đựng dầu thực vật có khối lƣợng riêng ρd đã biết.
Trình bày cơ sở lý huyết, cách bố trí, các bƣớc tiến hành thí nghiệm để xác định
hệ số ma sát nhớt của dầu thực vật đã cho.

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAM SƠN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THANH HÓA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐÁP ÁN ĐỀ ĐỀ XUẤT ĐBDHBB NĂM HỌC 2017 -2018
Câu 1 + Do khối lƣợng riêng của quả cầu nhỏ hơn khối
lƣợng riêng của nƣớc nên khi hình trụ quay thì quả cầu
lệch về phía trục quay của hình trụ
(Xét một “quả cầu nƣớc” ở vị trí của quả cầu gỗ và sợi dây

Fy
Fx
P

thẳng đứng khi hình trụ nƣớc quay. Khi đó nó chịu tác dụng của lực li tâm và lực
do các phần tử nƣớc khác đẩy nó. Hai lực này cân bằng nhau. Nếu thay vào đó là
quả cầu gỗ thì lực quán tính li tâm nhỏ đi còn lực đẩy của nƣớc thì vẫn không đổi,
do đó quả cầu bị đẩy vào phía trục quay)
+ Giả sử chƣa buộc quả cầu vào sợi chỉ và hình trụ nƣớc đang quay
Xét một phần tử nƣớc có thể tích đúng bằng thể tích quả cầu (V) và ở đúng vị trí
quả cầu nếu có nó.
Những lực tác dụng vào phần tử nƣớc này gồm: P = DngV, lực F do các phần tử
nƣớc xung quanh tác dụng: lực này gồm hai thành phần: Fy cân bằng với P và Fx
hƣớng tâm.
Fy = DngV ;

Fx = m 2 R = DnV 2 (r - lsin  ) (*)

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

* Bây giờ nghiên cứu trƣờng hợp có quả cầu gỗ trong hình trụ nƣớc đang quay.
+ Quả cầu chịu tác dụng của các phần tử nƣớc còn lại chính là Fx và Fy; trọng lực
P’ = DgVg và lực căng dây T
+ Xét theo phƣơng thẳng đứng: Fy - DgVg - Tcos  = 0 (1)
+ Xét theo phƣơng ngang: Fx - Tsin  = m’ 2 R = DgV 2 ( 2 (r - lsin  ) (2)
+ Từ (*); (1) và (2):

=

g.tg
r  l sin 

 10,6 (rad/s)

Câu 2
1. Áp dụng định luật II
+ Psinα –Fms = MaG (1)
+ N = Pcosα (2)
+ Phƣơng trình chuyển động quay quanh khối tâm G
+ R.Fms = IG.γ ( 3)
với IG =

a
1
1
MR 2 ,   G thay vào phƣơng trình (3) => Fms = MaG thay vào (1)
2
2

R

=> aG =

2
g sin 
3

+ Vì ma sát là ma sát nghỉ do vậy: Fms   n .N =>  n 
2. Từ (1) và (3) ta suy ra
=> aG 
=>  

Mg sin   Fms
M
2 Fms
MR

tan 
3


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

+ Gọi K là điểm tiếp xúc giữa khối trụ và mặt nghiêng:
+ aK = aG – γR=> aK = gsinα – 3μgcosα
+ Biện luận:
+ aK = 0 khối trụ lăn không trƣợt =>  
+ aK > 0 khối trụ lăn có trƣợt =>  

tan 
3

tan 
3

Câu 3
L = mr2ω = mr 2  mr121  mr222

(1)

Định luật bảo toàn cơ năng cho 2 vị trí r1; r2
m 2 2 GMm m 2 2 GMm
1 r1 
 2 r2 
2
r1
2
r2



r    r  



r  

2
1

2

2
2

1

r12

2
1

1

2

2

r22

2



2
 1 1   r1 1   1 1 
 GM    
 2  2
r

r
2
 1 2
 r1 r2 
2

2GM
 r121 
1 1

r1 r2

Thay vào (1) ta đƣợc:

2GMr1r2
.
r1  r2

Lm

2GMr1r2
r1  r2

Câu 4
Từ đồ thị cho biết: A  B quá trình đẳng tích, tăng áp; B  C là quá trình giãn nở
đẳng áp; C  D là quá trình hạ áp đẳng tích; D  A là quá trình nén đẳng áp.


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Giả thiết: trạng thái A: p1 ,V1 , T0 ; trạng thái B: p2 ,V1 , 2T0 ; trạng thái C: p2 ,V2 ,3T0 ;
trạng thái D: p1 ,V2 , TD
a. Phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng:
p2 2T0 p2 3T0
3

;

 TD  T0
p1
T0 p1 TD
2

Từ đó có thể biết rằng từ C  D sẽ qua trạng thái F mà có nhiệt độ 2T0 .
b. Công thức nội năng khí lý tƣởng: U  CV T
Ở trạng thái A: U A  CV T0   nRT0
1

Ở trạng thái B: U B  CV .2T0  2 nRT0
1

Ở trạng thái C: UC  CV .3T0  3 nRT0
1

Ở trạng thái F: U F  CV .2T0  2 nRT0
2

Ở trạng thái D: U D  CV .1,5T0  1,5 nRT0
1

Khi chất khí ở trạng thái B hoặc F (nhiệt độ đều là 2T0 ) có sự đột biến nhiệt dung.
Ý nghĩa của nó là một chuyển động tự do nào đó của phân tử vừa đạt đƣợc nhiệt
độ 2T0 tức là hệ ở trạng thái B, trạng thái kích thích: hấp thụ nhiệt mà không tăng
nhiệt độ, nội năng là U B . Ở trạng thái F, xuất hiện sự tỏa nhiệt mà nhiệt độ không
giảm, nội năng là U F . Do đó có thể biểu đạt hệ hoàn chỉnh quan hệ giữa nội năng
U và nhiệt độ T là:
U  CV1 .T   nRT , với T  2T0

U  CV2 .T   nRT , với T  2T0

U /  nRT0
3
2
2
1
0

T

T0

2T0

3T0


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

 nRT  U   nRT , với T  2T0

Từ quan hệ U và T ta có đồ thị

Câu 5
1. Cơ sở lý thuyết
Vật rơi trong một môi trƣờng chịu tác dụng của lực cản tỷ lệ với tốc độ
chuyển động của vật. Ban đầu vật rơi nhanh dần, nên tốc độ tăng dần, đến khi lực
cản của môi trƣờng đủ lớn để cân bằng với trọng lực và lực đẩy Acsimet thì vật
chuyển động đều.
Xét một viên bi nhỏ bán kính r chuyển động đều trong dầu với tốc độ v:
+ Phân tích lực: trọng lực P , lực đẩy Acsimet F A , lực ma sát nhớt F .
+ Viên bi chuyển động đều nên ta có:
P  FA  F  0
 F = P – FA

4
2 r 2   d .g
 6.v.r   .r 3   d .g    
3
9
v

Nhận xét: Để đo η, ta cần đo bán kính r và tốc độ chuyển động v
của viên bi.

Ống
nhỏ
giọt

2. Tiến hành thí nghiệm
a. Bố trí thí nghiệm nhƣ Hình 2:

b. Tiến trình thí nghiệm:

Giọt
nước CĐ

S

đều.

Nước
Hình 2


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Bƣớc 1: Thí nghiệm với ống nhỏ giọt
- Dùng cân điện tử để cân khối lƣợng: ống nhỏ giọt, ống nhỏ giọt có chứa nƣớc để
xác định khối lƣợng m của nƣớc trong ống.
- Đếm số giọt nƣớc N.
Bƣớc 2: Cho giọt nƣớc từ ống nhỏ giọt rơi vào dầu từ một độ cao h xác định (để
giọt nƣớc có tốc độ ban đầu đủ lớn). Mỗi giọt nƣớc chuyển động trong ống dầu,
quan sát chuyển động của giọt nƣớc:
- Dùng thƣớc đo quãng đƣờng S (quan sát thấy giọt nƣớc chuyển động đều).
- Dùng đồng hồ đo khoảng thời gian t chuyển động tƣơng ứng.
Chú ý: Khi tiến hành bƣớc 2 nhiều lần mức chất lỏng và nƣớc trong ống sẽ dâng
lên nên ta phải chú ý: điều chỉnh vị trí của ống nhỏ giọt (để độ cao h không đổi);
vị trí đo quãng đƣờng S (do mức nƣớc dâng lên).
3. Xử lý số liệu
a. Xác định bán kính của một giọt nƣớc: Đo m, đếm N
- Khối lƣợng 1 giọt nƣớc: m0 

- Bán kính 1 giọt nƣớc: r  3

m
.
N

3V
3.m
.
3
4
4 .

b. Xác định tốc độ chuyển động đều của giọt nƣớc trong dầu:
v

S
t

c. Xác định hệ số nhớt của dầu:
2 r 2   d .g
9
v

 


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369