Đề thi môn vật lý trường THPTchuyên Bắc Giang lớp 10 tỉnh Bắc Giang6418

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 10 TỈNH BẮC GIANG ĐỀ THI ĐÈ XUẤT (Đề có 02.trang, gồm câu) Câu (4 điểm) Động lực học chất điểm Một nêm khối lượng M giữ 2M mặt phẳng nghiêng cố định với góc nghiêng  so với đường nằm ngang Góc nghiêng nêm M  bố trí cho mặt nêm nằm ngang hình vẽ Trên mặt  nằm ngang nêm có đặt khối hộp lập phương có khối lượng 2M nằm yên Nêm thả bắt đầu trượt xuống Cho g = 10m/s2 a) Bỏ qua ma sát mặt tiếp xúc Hỏi với giá trị  gia tốc nêm đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại gia tốc nêm ? b) Bề mặt mặt tiếp xúc có ma sát hệ số ma sát  biết góc nghiêng nêm  = 300 Tìm điều kiện  để khối lập phương không trượt nêm nêm trượt xuống Câu (4 điểm) Các định luật bảo toàn Hai nặng có khối lượng m1 = 10kg m2 = 20kg mắc vào hai đầu lò xo có khối lượng khơng m đáng kể, độ cứng lò xo k = 100N/m Quả nặng m2 đặt tựa vào tường thẳng đứng Hệ đặt α m1 k mặt phẳng nằm ngang Hệ số ma sát mặt phẳng α vật μ = 0,1 Ban đầu hệ trạng thái cân bằng, lị xo khơng biến dạng Một viên đạn có khối lượng m = 1kg bay với vận tốc v0 = 10m/s hợp với phương ngang góc α = 300 đến cắm vào vật m1 Giả sử lực tương tác m m1 lớn so với trọng lực chúng a Xác định vận tốc vật m1 sau va chạm b Xác định độ biến dạng cực đại lị xo? c Trong q trình hệ chuyển động vật m2 có dịch chuyển khơng? Trang ThuVienDeThi.com Câu (4 điểm) Nhiệt học p Cho mol khí lý tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo chu trình thuận nghịch biễu diễn đồ thị hình vẽ đoạn thẳng 1-2 có p2 đường kéo dài qua gốc toạ độ O trình - đoạn nhiệt Biết T1 = 300 K, p2 = 3p1, V4 = 4V1 a) Tính nhiệt độ T2, T3, T4 p1 b) Tính hiệu suất chu trình V2 V4 V1 V Câu 4(4 điểm) Cơ vật rắn Một kim loại mảnh AB đồng chất, dài 2l, khối lượng m vật nhỏ khối lượng m di chuyển dọc theo nhờ ốc vít (hình vẽ) Hệ quay tự mặt phẳng thẳng đứng quanh trục cố định qua đầu A Tại thời điểm ban đầu, AO đứng yên vị trí thẳng đứng, đầu B dưới, vật cách đầu A đoạn x hệ nhận tốc độ góc 0 Xác định tốc độ góc  đến vị trí nằm ngang x 2l hàm số x Xác định x để  đạt giá trị cực tiểu Cho x = 2l, 0  15g Xác định gia tốc góc phản lực R A 8l vị trí nằm ngang m B Câu (4 điểm) Tĩnh điện Hai tụ điện phẳng đặt khơng khí có diện tích S, chuyển động khơng ma sát dọc theo sợi dây cách điện nằm ngang xuyên qua tâm chúng Một có khối lượng m, điện tích Q cịn có khối lượng 2m, điện tích (- 2Q) Ban đầu hai giữ cách khoảng 3d a) Tìm lượng điện trường hai tụ b) Ở thời điểm người ta thả hai Hãy xác định vận tốc chúng cách khoảng d …………………… HẾT …………………… Người thẩm định Người đề (Kí, ghi rõ Họ tên-Điện thoại liên hệ) Lưu Văn Xuân ĐT : 0982180947 (Kí, ghi rõ Họ tên-Điện thoại liên hệ) Lưu Văn Xuân ĐT : 0982180947 Trang ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 05 trang) MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang điểm định Câu điểm Nội dung Điểm 0,5 Phương trình nêm khối hộp Mg  N sin   Ma Mg  N  Ma sin  g sin  3g Suy ra: a   2sin   2sin   0,5 sin    Để amax  2sin     sin  min 2    0,5 3 Điều xảy : sin      450 Suy ra: amax = 10,4 m/s2 0,25 Khi 2M khơng trượt M , vật chuyển động vật với gia tốc a  g sin    cos   với điều kiện tan    0,25 Xét trường hợp nêm trượt xuống: Phương trình chuyển động khối hộp: Fms  M g sin    cos  cos  0,5 (*) Mg  N  M g sin    cos  sin   N  Mg 1  sin    cos  sin  (**) Để 2M khơng trượt M thì: Fms   N (***) Thay (*), (**) vào (***) ta được:  cos  sin   2 cos   cos  sin    cos  với   300      sin  0,5 Để khối lập phương không trượt nêm thì: 0,5 2    0,5 3 Trang ThuVienDeThi.com Câu a Xét động lượng hệ hai vật m m1 điẻm Trước va chạm: p  mv cos ; p  mv sin  x y 0,5 Sau va chạm: p 'x  (m  m1 )v1; p 'y  m α α m m Như trình va chạm động lượng hệ theo phương Oy biến thiên lượng: p y  p 'y  p y   mv sin  0,25 Sự biến thiên tạo phản lực Fy tác dụng lên hệ: Fy  p y t  mv0 sin  t 0,25 Do có ma sát vật với mặt phẳng nằm ngang nên độ biến thiên động lượng theo phương Ox trình va chạm là: p x  Fms t 0,5 Với: p x  (m  m1 )v1  mv cos ; Fms   (m  m1 )g  Fy  Theo giả thiết lực tương tác Fy lớn so với trọng lực suy ra: 0,25 Fms   (m  m1 )g  Fy   Fy p x  Fms t  (m  m1 )v1  mv0 cos   mv0 sin  0,25 mv0 (cos    sin )  v1  0,74m / s m  m1 0,25 Ta có:  v1  b Sau tương tác hệ vật chuyển động chịu tác dụng lực ma sát nên hệ giảm dần độ biến dạng cực đại lị xo độ nén cực đại lò xo sau thời điểm va chạm Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có: 1 (m  m1 )v12  kx  (m  m1 )gx  2  x  15,96cm  50x  11x  3,03     x  37,96cm(lo¹i ) Vậy độ biến dạng (nén) cực đại lò xo trình hệ dao động là: xmax=15,96cm c Giả sử sau lò xo bị nén cực đại, vật m m1 dịch chuyển sang trái tới vị trí lị xo biến dạng đoạn x dừng lại Trong trình ta giả sử vật m2 vận đứng yên Áp dụng định luật bảo tồn lượng ta có: kx max  kx  (m  m1 )(x max  x)  2  x  13,76cm  50x  1,1x  1,098     x  15,96cm (lo¹i) 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 Trang ThuVienDeThi.com Như lò xo bị dãn đoạn 13,76cm vật m m1 dừng lại Tại vị trí lực đàn hồi lò xo là: Fdh  kx  6,88N Mặt khác để vật m2 dịch chuyển sang trái điều kiện là: Fdh  Fmsn max  m 2g  20N  6,88N 0,25 Suy suốt trình chuyển động m m1 m2 đứng yên Câu a) Quá trình 1-2: điẻm p p2 = V1 V2 T2 = T1 0,25  V2 = V1 p2 = V1 p1 p V2 = T1 = 2700 K p1 V1 0,25 Quá trình 2-3: V3 = V4 = 4.V1 V p  p   V3 0,25 ;    3  = p    0,619.p 4  0,25  p  1,857.p1 V T3  T2   V3     1  3 = T2   = 0,825.T2 = 7,43.T1 4 T3 Quá trình 4-1:  0,25 2229 K T4 = T1 V4 = 4.T1 = 1200 K V1 b) Quá trình - 2:  U12 = CV (T2 - T1) = 12.R.T1 A12 = 0,25 0,25 (p2 + p1).(V2 - V1) = 4.p1.V1 = 4.R.T1 Q12 =  U12 + A12 = 16.R.T1 Quá trình - 3: A23 = -  U23 = - CV.(T3 - T2) = 2,355.R.T1 Q23 = Quá trình - 4: A34 =  U34 = CV (T4 - T3) = - 5,145.R.T1 ; Q34 =  U34 + A34 = - 5,145.R.T1 0,25 0,25 0,25 0,25 Trang ThuVienDeThi.com Q trình 4-1 có:  U41 = CV.(T1 - T4) = -4,5.R.T1 A41 = p1.(V1 - V4) = - 3RT1 Q41 =  U41 + A41 = -7,5RT1 A = A12 + A23 + A34 + A41 =3,355RT1 Nhiệt lượng khí nhận là: Q = Q12 = 16.R.T1 Hiệu suất chu trình: 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 3,355RT1 A H= = = 0,2097 hay H  21% Q12 16RT1 Câu Áp dụng định lý động năng: điẻm 1 I A 2  I A 02   mgl  mgx 2 2  02  0,25 2mg l  x  IA x m 4l2  3x  2 + Với I A  m  2l   mx  3 => 2  02  6g l  x  4l2  3x l  x  4l2  3x 4l2  3x  l  x  6x  21 0,25 0,25 Do đó,  cực đại y   y ' x   m A B 4l  3x  2 0,25   3x  6lx  4l2    1 l  0,53l Tìm được: x     0,25 0,25 Trang ThuVienDeThi.com Khi đến vị trí nằm ngang Phương trình định luật Niu-tơn viết cho thời điểm này: +Với I A  Tìm được:     O RY 3mgl  mgl  mg.2l = I A      IA m 4l2  3x  B Rx A mg X mg 0,25 Y 0,25 16 ml 9g 16l + Tốc độ góc: 2  0,25 15g 6g l  2l  3g   8l 4l  12l2 4l 0,25 Khối tâm chuyển động tròn với thành phần gia tốc: + Gia tốc tiếp tuyến: a t  .AG , với AG  m.l  m.2l  l 2m 9g 27  l g có hướng thẳng đứng xuống 16l 32 3g 3l + Gia tốc pháp tuyến: a n  2  AG    g 4l  at  Phương trình ĐLH viết cho chuyển động  khối tâm:  R  2mg  2ma 0,25 0,25 0,25 + Theo phương tiếp tuyến: 2mg  R y  2ma t  + Theo phương pháp tuyến: 27 mg  R y   mg 16 16 R x   2ma n   mg Từ đó: R  R 2x  R 2y  5,16mg Câu a Cường độ điện trường tích điện Q (bản 1) tích điện – điẻm 2Q Q 2Q (bản 2) gây : E1  E  2 S 2 S 3Q Cường độ điện trường bên tụ : Et  E1  E  2 S Năng lượng điện trường tụ : 1  3Q  27Q d   S  3d  Wt   Et2  Vt    2  2 S  8 S b) Khi hai cách khoảng d, kí hiệu V1 ,V2 vận tốc áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: mV1  2mV2   V1  2V2 (1) 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,5 0,25 Trang ThuVienDeThi.com Năng lượng điện trường bên tụ : 1  3Q  9Q d   Sd  Wt   Et2Vt '    2  2 S  8 S ' 0,5 Cường độ điện trường bên tụ (bên trái tụ bên phải tụ 2) : E n  E  E1  Q 2 S Khi hai cách d thể tích khơng gian bên ngồi tăng lượng : V  S  2d Vùng thể tích tăng thêm có điện trường với cường độ E n Do vậy, lượng điện trường bên tụ tăng lượng : W   E n2 V  Q2d 4 S Ádụng định luật bảo toàn lượng :  9Q d mV12 2mV22 Q d    4 S 2 4 S 0,25 0,25 Wt  Wt '  mV12 2mV22   W 2 0,5 (2) Giải hệ phương trình (1) (2), cho ta : V2  Q V1  2Q 0,25 2d 3 Sm 2d 3 Sm Dấu “ – “ thể hai chuyển động ngược chiều 0,5 0,25 Hết Trang ThuVienDeThi.com ... tên-Điện thoại liên hệ) Lưu Văn Xuân ĐT : 0982180947 Trang ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 05 trang) MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang... sin      450 Suy ra: amax = 10, 4 m/s2 0,25 Khi 2M khơng trượt M , vật chuyển động vật với gia tốc a  g sin    cos   với điều kiện tan    0,25 Xét trường hợp nêm trượt xuống: Phương... biến thi? ?n lượng: p y  p 'y  p y   mv sin  0,25 Sự biến thi? ?n tạo phản lực Fy tác dụng lên hệ: Fy  p y t  mv0 sin  t 0,25 Do có ma sát vật với mặt phẳng nằm ngang nên độ biến thi? ?n