Kỳ thi chọn học sinh giỏi khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm học 2014 - 2015 đề thi môn: Vật lí 10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG PT VÙNG CAO VIỆT BẮC
Đề giới thiệu
(Đề thi có 02 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
KHU VỰC DUYÊN HẢI & ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
NĂM HỌC 2014 - 2015
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ 10
(Thời gian làm bài 180 phút không kể giao đề)
Bài 1 _ Động học chất điểm (4 điểm)
	Một người ném hòn đá với vận tốc hợp với phương ngang một góc α. Bỏ qua sức cản của không khí và chiều cao của người ném. Cho gia tốc trọng trường tại nơi ném là g. Tính tầm bay xa cực đại của hòn đá. Xét hai trường hợp:
	a) Người đứng tại chỗ.
	b) Người đó đang chạy với vận tốc theo phương ngang (với v < v0). Trong trường hợp này hòn đá có thể rơi xa thêm một khoảng bao nhiêu so với trường hợp ở câu a?
Bài 2_ Động lực học chất điểm (4 điểm)
α
C
B
A
Hình 1
	Một nêm có tiết diện là tam giác vuông tại A như hình 1. Nêm chuyển động trên mặt phẳng ngang với gia tốc không đổi. Hai vật nhỏ cùng khối lượng, cùng trượt xuống từ đỉnh A, dọc theo hai sườn AB và AC của nêm. 
Cho (α > 450).
	Tìm độ lớn và hướng gia tốc của nêm theo α để cả hai vật cùng xuất phát từ đỉnh với vận tốc ban đầu bằng không (đối với nêm) và trượt đến chân các mặt sườn trong các khoảng thời gian bằng nhau (bỏ qua mọi ma sát).
Bài 3 _ Nhiệt học (4 điểm)
Hình 2
Hình 2
Một khối khí lý tưởng thực hiện một chu trình 1 - 2 - 3 - 1 cho trên hình vẽ 2. Trong quá trình 2 - 3 khí không trao đổi nhiệt với bên ngoài. Quá trình 3 – 1 là đẳng áp. Các quá trình 1 - 2 và 2 - 3 đối xứng nhau qua đường thẳng đứng. Tìm hiệu suất của chu trình đã cho theo các thông số α, β và số bậc tự do i. 
Bài 4 _ Cơ học vật rắn (5 điểm)
m
Hình 3
m
M,R
M,R
Cho cơ hệ như hình vẽ 3. Ròng rọc cố định và con lăn cùng khối lượng M, bán kính R. Sợi dây quấn quanh con lăn rồi vắt qua ròng rọc. Một vật khối lượng m được buộc vào đầu tự do của dây. Thả cho con lăn lăn không trượt trên mặt phẳng nghiêng cố định. Biết dây không trượt trên ròng rọc và trên con lăn. Tính gia tốc của vật m.
Bài 5 _ Phương án thí nghiệm cơ nhiệt (3 điểm) 
Cho các dụng cụ sau:
- Hai miếng gỗ nhỏ có khối lượng bằng nhau (loại mới chặt, một trong hai mẩu gỗ có đinh đóng vào).
 	- Một cân đĩa.
	- Một chậu nước nhỏ.
 	- Một cuộn dây mảnh không dãn.
	- Một giá treo.
* Trình bày cơ sở và các bước tiến hành thí nghiệm xác định khối lượng riêng của kim loại làm đinh đóng vào một miếng gỗ. 
* Tại sao lại sử dụng loại gỗ vừa mới chặt? 
------------------HẾT--------------------
Họ và tên học sinh:......................................................., Số báo danh:............................
Họ và tên giám thị 1:..................................., Họ và tên giám thị 2:................................
Thí sinh không được sử dụng tài liệu, giám thị không giải thích gì thêm.
 Người ra đề : Vũ Thị Thu
 Điện thoại : 0946 609 612
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG PT VÙNG CAO VIỆT BẮC
Đáp án đề giới thiệu
(Đáp án có 05 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
KHU VỰC DUYÊN HẢI & ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
NĂM HỌC 2014 - 2015
ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ 10
Bài 1 _ Động học chất điểm (4 điểm)
a)
(1,5)
*) Trường hợp người đứng yên:
α
O
x
y
- Chọn hệ tọa độ xOy.
- Phương trình chuyển động của vật
 Ox: x = (v0cosα)t
 Oy: y = (v0sinα)t - gt2
0,5
- Vật chạm đất: y = 0 nên 
 (loại nghiệm t = 0)
- Khi đó tầm bay xa 
0,5
- Để tầm bay xa cực đại thì α = 450
Vậy tầm bay xa cực đại khi người đứng yên là 
 (1)
0,5
b)
(2,5)
*) Trường hợp người chạy với vận tốc theo phương ngang:
- Chọn hệ tọa độ xOy.
- Gọi là vận tốc của vật đối với đất thì (2)
- Để vật đạt được tầm xa cực đại thì 
Cũng phải hợp với Ox một góc 
- Khi đó 
β
O
x
y
0,5
- Do nên uOx = uOy hay 
- Bình phương hai vế và biến đổi ta được:
- Giải phương trình ta được 
0,75
- Áp dụng định lí hàm số cosin cho (2) ta có:
 (4)
- Thay (3) vào (4) được
0,5
- Tầm bay xa cực đại lúc này là
0,25
- Vật rơi thêm một khoảng xa nhất là 
 (với ) 
0,5
Bài 2_ Động lực học chất điểm (4 điểm)
- Giả sử nêm chuyển động sang trái với gia tốc như hình vẽ
.
O
α
C
B
A
- Chọn hệ quy chiếu gắn với nêm
- Gọi , là gia tốc của vật 1 và 2 đối với nêm
0,5
- Hai vật cùng xuất phát từ đỉnh với vận tốc đầu bằng không và trượt đến chân mặt phẳng nghiêng trong khoảng thời gian như nhau nên: 
 (1)
0,75
- Áp dụng định luật II Niu tơn cho vật 1 và 2:
0,75
- Chiếu lên phương chuyển động của mỗi vật, chiều chuyển động làm chiều dương ta được:
 mgsinα – macosα = ma1 a1 = gsinα – acosα
 mgcosα + masinα = ma2 a2 = gcosα + asinα (2)
0,75
- Từ (1) và (2) ta có 
Hay: 
0,75
- Ta có α > 450 tanα > 1 nên a > 0: Nêm chuyển động sang trái.
0,5
Bài 3 _ Nhiệt học (4 điểm)
Từ phương trình trạng thái và đồ thị, ta có:
 ; ; (1)
0,5
Theo bài: (2)
0,5
Vì các quá trình 1 -2 và 2 -3 đối xứng nhau qua đường thẳng đứng nên (3)
0,5
Áp dụng nguyên lí I:
0,5
Thay (1) vào Q12 
=> 
Do đó quá trình 1-2 khí nhận nhiệt lượng.
0,5
Xét quá trình 3 – 1: (4)
 => quá trình 3 – 1: khí tỏa nhiệt.
0,5
Từ (2), (3), (4) => Công khí thực hiện trong cả chu trình:
= 
=> A = 
0,5
Hiệu suất của chu trình:
0,25
Trong đó: => H 
0,25
Bài 4 _ Cơ học vật rắn (5 điểm)
K
m
A
B
0,5
Vật m: Định luật II Niutơn -mg + T1 = ma (1)
0,5
Ròng rọc B: Cân bằng trục quay qua tâm: 
 -T1R + T2R = I= 
 -T1 + T2 = (2)
1,0
Con lăn A: Cân bằng trục quay qua K: 
 IK = + MR2 = 
 MgRsin – T2.2R = = (3)
Ta có: a = 2a’ (4)
1,0
0,5
Từ (1)(2)(3)(4) tìm được a =
1,0
Biện luận:
 Nếu thì a>0: vật m đi lên, con lăn lăn xuống và cuốn dây.
 Nếu thì a<0: vật m đi xuống, con lăn lăn lên và nhả dây.
 Nếu thì a = 0: hệ đứng yên.
0,5
Bài 5 _ Phương án thí nghiệm cơ nhiệt (3 điểm) 
Cơ sở lý thuyết: So sánh khối lượng riêng của kim loại với khối lượng riêng của nước thông qua các phép đo khối lượng .
0,5
B1: - Sử dụng cân (cân 5 lần) xác định khối lượng của chậu và nước: m0 
Xác định khối lượng của mẩu gỗ không có đinh là m1 
Xác định khối lượng của mẩu gỗ có đinh là m2. 
Khối lượng của đinh là : m = m2 – m1.	 (1)
0,25
B2: Buộc dây và treo mẩu gỗ không có đinh vào một đầu cân, điều chỉnh sao cho mẩu gỗ này ngập hoàn toàn trong nước trong chậu. Xác định được khối lượng các quả cân là m1’. Lực Acsimét tác dụng lên mẩu gỗ là: 
 (với là khối lượng riêng của nước, V1 là thể tích của mẩu gỗ không có đinh)
Ta có	 (2)
0,5
B3: làm lại bước trên 5 lần, xác định m1’
0,25
B4: Tương tự với mẩu gỗ có đinh ta có 
 	 (3)
Từ (2) và (3) suy ra thể tích của đinh là: 
 (4)
0,5
Khối lượng riêng của kim loại làm đinh là
	 (5)
0,5
Sử dụng gỗ mới chặt đảm bảo gỗ chìm hoàn toàn trong nước.
0,5