Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn: Vật lý - Lớp 10 thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian phát đề )

Sở gd&đt quảng ninh Trường THPT Trần Phú Đề thi chọn học sinh giỏi Cấp trường Môn: vật lý - lớp 10 Thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian phát đề ) Đề bài: Câu 1: Một người có độ cao h = 1,8m đứng trên mặt đất ném hòn đá khối lượng m = 200g dưới góc nào đó đối với phương ngang và rơi đến đất ở nơi cách vị trí ném o M r h A C s = 5m. Sau thời gian t = 2s. Tìm công ném của người ? Biết sức cản không khí không đáng kể. Cho g = 10m/s2 . h m M Câu 2: Một vật trượt không ma sát và không có vận tốc ban đầu.Từ độ cao h theo một máng nghiêng nối với một máng tròn bán kính r(Hình a). Tính độ cao h tối thiểu để vật đi đến điểm cao nhất của máng tròn mà không tách ra khỏi máng. ( Hình a) Câu 3: Một khúc gỗ bắt đầu trượt trên mặt phẳng nghiêng (Hình b). M = 0,5 kg từ độ cao h = 0,8 m không ma sát đập vào khúc gỗ trên mặt bàn ngang m = 0.3 kg. Hỏi khúc gỗ dịch chuyển trên mặt bàn mặt bàn ngang một đoạn bao nhiêu ? (Hình b) Biết va chạm hoàn toàn mềm. 30 Cm A B lA lB Hệ số ma sát trên mặt ngang = 0,5. Câu 4: Một xi lanh nằm ngang (hình vẽ c) trong có pít tông cách nhiệt. Pít tông ở vị trí chia xi lanh thành hai phần A, B bằng nhau, mỗi phần chứa một khối lượng khí như nhau ở nhiệt độ 170C và áp suất 2atm. Chiều dài của mỗi phần xi lanh đến pít tông là 30cm. Muốn pít tông dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phía lên thêm (Hình c) bao nhiêu độ ? áp suất của khí khi pít tông đã di chuyển bằng bao nhiêu ? Hết (Giám thị coi thi không giải thích gì thêm !) Đáp án: Đề thi chọn học sinh giỏi Cấp trường Môn: vật lý - lớp 10 Năm học 2007-2008 Câu1 Một người có độ cao h = 1,8m đứng trên mặt đất ném hòn đá khối lượng m = 200g dưới góc nào đó đối với phương ngang và rơi đến đất ở nơi cách vị trí ném s = 5m. Sau thời gian t = 2s. Tìm công ném của người ? Biết sức cản không khí không đáng kể. Cho g = 10m/s2 2,5đ Đáp án - áp dụng định lí động năng cho hòn đá trước và sau khi ném thì công người A người = WĐ = mv02 – 0 = mv02 Giả sử hòn đá được ném theo phương xiên 1 góc  : - Theo phương ngang hòn đá chuyển động đều vận tốc v0x = v0.cos. h y s - Theo phương đứng hòn đá chuyển động biến đổi đều với gia tốc -g và vận tốc đầu v0y = v0sin Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ : Ta có : x = v0xt y = h + v0yt - gt2 Vật rơi tại ví trí có toạ độ : x = s y = 0 Do đó : v0x = ; v0y = (gt2 – h)/t v02 = v0x2 + v0y2 = ()2 + ((gt2 – h)/t)2 Công người ném là : A người = m(()2 + ((gt2 – h)/t)2 ) = 0,2.( ( 5 :2)2 + ((10.22- 1,8) :2)2) = 8,906J 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu2 Một vật trượt không ma sát và không có vận tốc ban đầu.Từ độ cao h theo một máng nghiêng nối với một máng tròn bán kính r(Hình a). Tính độ cao h tối thiểu để vật đi đến điểm cao nhất của máng tròn mà không tách ra khỏi máng 2,5đ Đáp án A h M C r Tại vị trí C cao nhất vật m chịu tác dụng : , áp dụng định luật II Niu Tơn  cho vật tại vị trí cao nhất : + = m (1) Chiếu (1) lên phương hướng tâm N + P = maht = m(2) Để vật đi qua điể cao nhất C không tách ra khỏi máng với điều kiện : N0 Nghĩa là vật đạt vận tốc tối thiểu tại C khi N = 0 tức là : (2) P = m vmin2 = gr (3) Chọn mốc thế năng tại chân máng nghiêng : Lúc đó : áp định luật bảo toàn cơ năng : Cơ năng của vật tại A bằng cơ năng tối thiểu tại C : WA = WminC mghmin = mg2r + m(4) Từ (3) thay vào (4) ta được: ghmin = g2r + hmin= r . Vậy vật cần đặt tại vị trí trên mặt phẳng nghiêng có độ cao tối thiểu hmin = 2,5r 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu3 Một khúc gỗ bắt đầu trượt trên mặt phẳng nghiêng (Hình b). M = 0,5 kg từ độ cao h = 0,8 m không ma sát đập vào khúc gỗ trên mặt bàn ngang m = 0.3 kg. Hỏi khúc gỗ dịch chuyển trên mặt bàn mặt bàn ngang một đoạn bao nhiêu ? Biết va chạm hoàn toàn mềm. Hệ số ma sát trên mặt ngang = 0,5. 2,5đ Đáp án h m M Chọn mốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng: áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : Ta có: mgh = mv02 Vận tốc M trước va chạm m : v0 = áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ cô lập gồm M và m: M = (M + m) Vận tốc va chạm của hai vật ngay sau va chạm : V = = (1) Vì va chạm mềm nên sau va chạm coi hai vật là một có M + m : Các lực tác dụng lên hai vật : , M+m, Theo định luật II Niu Tơn : + M+m + = (M+m) (*) Chiếu (*) lên phương chuyển động : Ta có : Fms = - (M+m)a mặt khác : Fms = (M+m)g a = - g. Từ công thức chuyển động: vt2 – v02 = 2as Trong đó: vt = V, v0 = 0 Khúc gỗ dịch chuyển 1 đoạn : S = (02- V2)/2.(- g) = = /2g = 0,625 (m) 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ Câu4 Một xi lanh nằm ngang trong có pít tông cách nhiệt. Pít tông ở vị trí chia xi lanh thành hai phần bằng nhau, mỗi phần chứa một khối lượng khí như nhau ở nhiệt độ 170C và áp suất 2atm. Chiều dài của mỗi phần xi lanh đến pít tông là 30cm. Muốn pít tông dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phía lên thêm bao nhiêu độ ? áp suất của khí khi pít tông đã di chuyển bằng bao nhiêu ? Đáp án Gọi V1A,V2A thể tích xi lanh phần A trước và sau khi đốt nóng. Gọi V1B, V2B thể tích xi lanh phần B trước và sau khi phittông dịch chuyển Phần A: Trạng thái 1: p1A, T1A, V1A Trạng thái 2: p2A , T2A, V2A áp dụng phương trình trạng thái : (1) Phần B : Trạng thái 1: p1B, T1B, V1B Trạng thái 2: p2B , T2B, V2B Vì phít tông cách nhiệt nên phần B nhiệt độ không đổi khi phít tông dịch chuyển. Do đó quá trình thay đổi trạng thái phần B là quá trình đẳng nhiệt. (T1B = T2B= T1A)áp dụng hệ thức định luật Bôi Lơ - Mariot : p1BV1B = p2BV2B (2) Theo bài ra : V1A = V1B , p1B = p1A (3) và khi phít tông dịch chuyển 2cm thì cân bằng nên : p2B = p2A (4) Từ (2), (3), (4): p1AV1A = p2AV2B (5) Từ (1) và (5): luôn có = = Nên = T2A = .(17 + 273) = 331,43 (K) Nhiệt độ cần tăng thêm : t = 331,43 – 290 = 41,43(0C) Từ (5) = = p2A = p1A. = 2. = 2.14atm 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ Móng Cái, ngày 28 tháng 03 năm 2008 Giáo viên ra đề Nguyễn Song Toàn Tổ trưởng bộ môn Duyệt Ban giám hiệu duyệt Ngô Văn Xuyên Doãn Văn Toàn