Đề thi olympic vật lý lớp 10 2016 2017 trường THPT chuyên tiền giang tiền giang file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

THPT CHUYÊN TIỀN GIANG – TIỀN GIANG
Câu 1: (5,0 điểm)
Một quả lựu đạn treo ở độ cao h bị nổ, các mảnh văng ra đều đặn theo các phương xuyên tâm với
các vận tốc có cùng độ lớn v 0 . Bỏ qua sức cản không khí. Sau bao lâu thì:
1. Một nửa số mảnh rơi tới đất?
2. Tất cả các mảnh đều rơi tới đất?
Câu 2: (5,0 điểm)
Trên mặt phẳng nghiêng góc  so với phương ngang có hai
vật A, B khối lượng m A , m B được nối với nhau bởi một sợi
dây. Vật A ở vị trí thấp hơn vật B. Hệ số ma sát giữa A, B với
mặt phẳng nghiêng là  A ,  B . Hai vật trượt xuống với vận tốc
không đổi. Hãy biện luận sự tồn tại của lực đàn hồi trên sợi dây
nối hai vật A và B theo hệ số ma sát  A ,  B ?
Câu 3: (5,0 điểm)
Một thanh mỏng đồng chất OA, khối lượng m, chiều dài l có thể quay trong mặt phẳng thẳng đứng
quanh trục cố định O nằm ngang. P là điểm tiếp xúc của thanh đối với khối trụ đặt trên mặt phẳng nằm
ngang. Khối trụ được giữ cân bằng bởi một tấm chắn thẳng đứng. Biết góc nghiêng của thanh so với
l
phương ngang là  . Đoạn AP  . Bỏ qua mọi ma sát. Hỏi khối trụ tác dụng lên tấm chắn một lực là
4
bao nhiêu?

Câu 4: (5,0 điểm)
Có rất nhiều khúc gỗ giống nhau, khối lượng m xếp sát nhau thành một dãy thẳng trên mặt phẳng
nằm ngang không ma sát. Hai khúc gỗ cạnh nhau được nối với nhau bằng đoạn dây không dãn dài L.
Dùng lực F không đổi để kéo khúc gỗ thứ nhất theo phương sắp xếp các khúc gỗ. Sau đó các khúc gỗ
theo thứ tự lần lượt được kéo chuyển động. Vận tốc của khúc gỗ thứ n khi nó bắt đầu được kéo chuyển
động là bao nhiêu?

Câu 5: (5,0 điểm)
Hai bình có thể tích V1  40dm3 và V2  10dm3 thông nhau bằng ống có khoá, ban đầu khoá đóng.
Khoá này chỉ mở khi p1  p2  105 Pa ( p1 là áp suất khí trong bình 1, p 2 là áp suất khí trong bình 2).

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 1


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Ban đầu bình 1 chứa khí ở áp suất p0  0,9.105 Pa và nhiệt độ T0  300K . Trong bình 2 là chân không.
Người ta nung nóng đều 2 bình từ T0 đến T  500K .
1. Tới nhiệt độ nào thì khoá mở.
2. Tính áp suất cuối cùng trong mỗi bình (khi nhiệt độ 2 bình là 500K).
Câu 6: (5,0 điểm)
Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo một chu trình thuận
nghịch được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ. Trong đó đoạn thẳng 1-2
có đường kéo dài đi qua gốc toạ độ và quá trình 2-3 là quá trình đoạn
nhiệt. Biết T1  300K; p2  3p1; V4  4V1 .
1. Tính các nhiệt độ T2 , T3 , T4 .
2. Tính hiệu suất chu trình.
3. Chứng minh rằng trong quá trình 1-2 nhiệt dung của khí là hằng số.

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 2


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1:
- Tốc độ ném là như nhau

Nếu v 0 nằm ngang thì thời gian rơi tới đất bằng thời gian rơi tựu do từ độ cao h: t 0 

2h
g

Nếu v 0 chếch xuống một góc  (so với phương ngang) thì thành phần v y  v0 sin   gt ; ( Oy thẳng
đứng từ trên xuống) nên  càng lớn thì vật tới đất càng sớm; mảnh văng thẳng đứng xuống sẽ tới đất
sớm nhất.
Nếu v 0 chếch lên một góc  (so với phương ngang) thì giai đoạn lên cao chậm dần một đoạn

 v sin  
s 0

2

rồi rơi tựu do từ độ cao (h + s)
2g
1. Một nửa số mảnh rơi tới đất

- Trong các mảnh có v 0 chếch xuống (1/2 số mảnh) thì tới đất muộn nhất là các mảnh có v 0 nằm
ngang.
- Vậy sau thời gian t 0 

2h
thì một nửa số mảnh đã rơi tới đất.
g

2. Tất cả các mảnh đều rơi tới đất.
- Trong các mảnh có v 0 chếch lên (1/2 số mảnh) thì tới đất muộn nhất là các mảnh có v 0 thẳng đứng
lên trên.

v02
v
- Nó đi lên một khoảng s 
mất thời gian t1  0 rồi rơi tự do quãng đường (s + h) mất thời gian
2g
g
t2 

v 02  2gh
g

.

- Vậy sau thời gian t  t1  t 2 

v 0  v 02  2gh
g

thì tất cả các mảnh rơi tới đất.

Câu 2:
Vật A chịu tác dụng của các lực: trọng lực PA , phản lực N A , lực căng dây TA và lực ma sát f A .
Vật B chịu tác dụng của các lực: trọng lực PB , phản lực N B , lực căng dây TB và lực ma sát f B .
Giả sử tồn tại lực đàn hối T của dây nối.
- Các vật chuyển động thẳng đều, xét chiều dương cùng chiều chuyển động ta có:
mA g.sin   TA  f msA
(2a)

f msA  A mA g.cos 

(2b)

mBg.sin   TB  f msB

(2c)

f msB  BmBg.cos 

(2d)

Từ (2a), (2b), (2c), (2d) ta có:

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 3


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

TA  TB 

m A m BG
  B   A  (2e)
mA  mB

Biện luận:
- Nếu A  B  tan  thì TA  TB  0 . Vậy khi  A   B thì không có lực đàn hồi trên dây nối A và B.
- Nếu tồn tại lực đàn hối (lực căng dây) thì chỉ là lực kéo T thì T > 0.
Từ (2e) ta có  B   A thì mới có lực đàn hồi trên dây.
Và nếu  B   A thì cũng không có lực đàn hồi trên dây.
Câu 3:
- Vẽ hình phân tích tất cả các lực tác dụng lên thanh OA, khối trụ.

- Xét thanh OA(1) khi cân bằng: thanh chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực P1 , phản lực N 21 của hình
trụ và lực tác dụng N 0 của bản lề O.
- Áp dụng qui tắc momen đối cới trục quay tại O cho thanh OA:
l
3l
2mg.cos 
(3a)
P1. .cos   N 21. . Giải ra N 21 
2
4
3
- Xét khối trụ (2) cân bằng: khối trụ chịu tác dụng của các lực: trọng lực P2 , áp lực N 21 của thanh OA,
phản lực N của mặt phẳng ngang và phản lực N tc  2 của tấm chắn.
Áp dụng điều kiện cân bằng cho khối trụ theo phương ngang:
(3b)
N tc2  N12 sin 
mg.sin 2
3
- Theo định luật III Newton, lực do khối trụ (2) tác dụng lên tấm chắn là:
mg.sin 2
N 2 tc  N tc 2 
3
Câu 4:
- Do dây nối không dãn nên mỗi khúc gỗ sau khi chuyển động sẽ chuyển động cùng gia tốc với những
khúc gỗ phía trước, chúng cùng chuyển động trên đoạn L, sau đó đoạn dây tiếp theo lại được kéo căng
và làm cho khúc gỗ tiếp sau chuyển động; cứ như vậy cho đến khúc gỗ thứ n chuyển động.
- Gọi vn 1 là vận tốc của khúc gỗ thứ  n  1 khi nó vừa được khéo chuyển động. Sau khi nó đi quãng

Từ (3a) và (3b) ta được: N tc  2 

đường bằng L thì vận tốc đạt được là vn 1 . Khi đó nó bắt đầu kéo khúc gỗ thứ n, sau khi khúc gỗ thứ n
được kéo thì vận tốc khúc n là v n .
- Áp dụng định lý động năng ta có:
1
1
2
FL   n  1 mv 2n 1   n  1 mv n1
(4a)
2
2
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ n khúc gỗ:
 n  1 mv n 1  nmv n
Suy ra: v 'n 1 

n
vn
n 1

- Từ (4a) và (4b) suy ra:  n  1

(4b)
2FL
2
 n 2 v 2n   n  1 v 2n 1 (4c)
m

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 4


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

- Từ (4c) lần lượt cho n  2,3,...,  n  1 ta được:

n  n  1 2FL
.
 n 2 v2n  v12
2
m

(4d)

- Khi bắt đầu kéo khúc gỗ thứ nhất v1  0 nên: vn 

FL  n  1
m.n

Câu 5:
1. Tới nhiệt độ nào thì khoá mở
Khoá chỉ mở khi p1  p2  105 Pa
Ban đầu bình 2 là chân không p 2  0 ; khoá sẽ mở khi p1  pm  105 Pa .
Nung nóng đẳng tích 2 bình đến lúc khoá mở:
p0 pm
p

 Tm  T0 m  333K
T0 Tm
p0
Khi khoá mở một ít khí bị tràn sang bình 2, áp suất p1 giảm đi, nhưng nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng nên

p1 lại tăng, khoá lại mở. Có thể coi khoá luôn giữ cho chênh lệch áp suất 2 bình p  105 Pa

2. Tính áp suất cuối cùng trong mỗi bình (khi nhiệt độ 2 bình là 500K)
Tới nhiệt độ T  500K thì áp suất ở bình 2 là p, ở bình 1 là p  p
Số mol khí ở bình 2 là n 2 , ở bình 1 là n1
Tổng số mol khí 2 bình: n  n1  n 2

(1)

Lúc đầu: v0 V1  nRT0

(2)

Lúc sau:  p  p  V1  n1RT; pV2  n 2 RT

(3)

Thay (2), (3) vào (1):

p0 V1  p  p  V1 pV2


RT0
RT
RT

Thay số ta được áp suất bình 2: p  0, 4.105 Pa ; áp suất bình 1: p  p  1, 4.105 Pa
Câu 6:
1. Tính các nhiệt độ T2 , T3 , T4
- Quá trình 1-2: p  aV
p1 p 2
p


 V2  V1 2  3V1
V1 V2
p1
p1V1 p 2 V2

 T2  9T1  2700K
T1
T2

- Quá trình 2-3:
5



V 
 3 3
p 2 V  p3V  p3  p 2  2   p 2    0, 619p 2  1,857p1
4
 V1 

2

1
2

T2 V


3

1
3

 T3 V

V 
 T3  T2  2 
 V3 

1

2

 3 3
 T2    0,825T2  7, 43T1  2229K
4

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 5


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

- Quá trình 4-1:

V4 V1
V

 T4  T1 4  1200K
T4 T1

V1

2. Tính hiệu suất chu trình
- Quá trình 1-2:
U12  CV  T2  T1   8C V .T1  12RT1
A12  0,5  p 2  p1  V2  V1   4p1V1  4RT1

Q12  U12  A12  16RT1
- Quá trình 2-3: A 23  U 23  CV  T3  T2   2,355RT1; Q 23  0
- Quá trình 3-4: U 34  CV  T4  T3   5,145RT1 ; A 34  0
- Quá trình 4-1:
U 41  C V  T4  T1   4,5RT1
A14  p1  V1  V4   3p1V1  3RT1

Q41  U 41  A 41  7,5RT1
- Công khí thực hiện trong chu trình:
A  A12  A 23  A34  A 41  4RT1  2,355RT1  3RT1  3,355RT1
- Nhiệt lượng mà khí nhận được là Q  Q12
- Hiệu suất chu trình: H 

A
 20,97%
Q12

3. Chứng minh rằng trong quá trình 1-2 nhiệt dung của khí là hằng số
- Vi phân 2 vế phương trình:
pV  RT  pdV  Vdp  RdT
(1)

pV1  const  pV2dV  V1dp  0

(2)

- Giải hệ (1) và (2): pdV  Vdp  0,5RdT

dQ  CV dT  pdV  1,5RdT  0,5RdT  2RdT
- Nhiệt dung quá trình 1-2: C 

dQ
 2R  const  đpcm
dT

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 6