TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 10 TRƯỜNG THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ NĂM 2015 TỈNH HỊA BÌNH Thời gian làm 180 phút ( Đề gồm có trang, gồm câu) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu ( Động lực học chất điểm ) điểm Cho hệ hình vẽ Nêm có khối lượng M, góc mặt nêm phương ngang Cần phải kéo dây theo phng ngang mt lc F để vật cã khối lượng m chuyển động lên theo mặt nêm? Tìm gia tốc m mặt đất? Bỏ qua ma sát, khối lượng dây nối rịng rọc Câu ( Các định luật bảo tồn) điểm B Trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang có cầu A,B,C,D kích thước nhau, khối lượng 1200 m=150g nằm đỉnh hình thang cân Giữa chúng nối với sợi dây mảnh không A giãn, khối lượng không đáng kể 1,2,3 Ban đầu sợi I C 1200 D m1 dây thẳng hình vẽ Biết B C 1200 Dùng xung lực I=4,2 N.s tác dụng vào cầu A theo phương BA làm cầu chuyển động Tính vận tốc thu cầu C Bài (Cơ vật rắn) điểm : Nêm cố định, bỏ qua ma sát ròng rọc, khối lượng dây rịng rọc Biết B vật hình trụ có bán kính r, bán kính ngồi R, có mơ men qn tính trục qua tâm I, khối lượng M Biết hình trụ lăn khơng trượt Tìm gia tốc vật m1, m2 gia tốc góc khối trụ ThuVienDeThi.com B A M m1 Câu (Nhiệt học) điểm: Hệ xi lanh pít tơng có khối lượng M, xi lanh dài 2L, đặt nằm ngang sàn Pít tơng tiết diện S nối với tường lò xo p0 ; T0 có độ cứng k Ban đầu pít tơng nằm xi lanh, chứa khí áp suất po Hỏi phải tăng nhiệt độ lên để thể tích khí tăng lên gấp đơi Hệ số ma sát xi lanh sàn Ban đầu lị xo bị nén Cho áp suất khí pA Câu : (Tĩnh điện: điểm) x Một tụ điện phẳng gồm hai cực kim loại hình vng, cạnh dài ℓ, đặt cách khoảng d Một Hình điện mơi kích thước ℓ x ℓ x d trượt dễ dàng khoảng hai kim loại Tấm điện môi đưa vào tụ đoạn x0 giữ Tụ tích điện đến hiệu điện U Hãy xác định lực điện tác dụng vào điện môi điện môi sâu vào tụ đoạn x trường hợp: a) Tụ nối với nguồn b) Tụ ngắt khỏi nguồn Hết Người kiểm định Thạc sỹ: Đỗ Quốc Tuấn ĐT:098.862.2986 Người đề Thạc sỹ Nguyễn Minh Loan ĐT: 098.416.7648 ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Câu Câu1 (4đ) Ý Nội dung cần đạt Điểm 0,5đ Gọi gia tốc nêm vật mặt đất là a1 a Phương trình động lực học cho m: F P2 N ma chiếu lên ox: chiếu lên oy: F cos N sin ma x F sin N sin mg ma y (1) (2) 0,5đ Nêm chịu tác dụng P1 , N1 , hai lực F F ' đè lên ròng rọc lực nén N ' có độ lớn N Phương trình chuyển động M: P1 N N ' F F ' Ma1 Chiếu lên ox: N sin F F cos Ma1 (3) 0,5đ Gọi a 21 gia tốc m nêm M Theo công thức cộng gia tốc: Chiếu (4) lên 0x: 0y: Từ suy ra: a a 21 a1 a x a1 a 21 cos a y a 21 sin a y (a x a1 ) tan F (1 cos ) mg sin cos M m sin ThuVienDeThi.com (5) 0,5đ Từ (1), (2), (3) và(5) suy ra: a1 (4) (6) a2x a2 y F (m sin M cos ) Mmg sin cos m( M m sin ) F cos M m(1 cos ) mg ( M m) sin cos tan m( M m sin ) a y (I ) N ( II ) Để m dịch chuyển lên nêm thì: 0,5đ Giải (I): a y F cos M m(1 cos ) mg ( M m) sin cos F mg ( M m) sin M m(1 cos ) (7 ) Giải (II):Thay (6) vào (3) rút N từ điều kiện N > ta suy ra: F Mg cos (1 cos ) sin 0,5đ (8) Từ (7) (8) ta suy để m leo lên mặt nêm M lực F 0,5đ phải thoả mãn điều kiện mg ( M m) sin Mg cos F M m(1 cos ) (1 cos ) sin Lúc gia tốc nêm mặt đất a1 (6) Gia tốc 0,5đ vật mặt đất : a2 a 2 x a 2 y B I2 C I1 Câu 4đ Trên ba sợi dây có sức căng 1200 tác dụng vào hai cầu hai đầu dây Gọi độ lớn A xung lượng dây I I1; I2;I3 Gọi vận tốc ThuVienDeThi.com 0,5đ 1200 I3 D cầu D theo hướng DC v I3=mv Vì dây khơng giãn nên vận tốc cầu C theo hướng DC v +Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai cầu C D theo 0,5đ hướng DC ta có 2mv I cos 600 I 4mv + Gọi vBC vận tốc cầu C theo phương BC Áp dụng biến 0,5đ thiên động lượng cho cầu C theo hướng BC ta có mvBC I I cos 600 4mv 0,5mv 3,5mv vBC 3,5v Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai cầu B C theo hướng CB 0,5đ 2mvBC I1 cos 60 I cos 60 2.3,5mv 0,5 I1 0,5mv 0 I1 15mv + Gọi vB vận tốc cầu B theo phương AB Áp dụng biến 0,5đ thiên động lượng cho cầu B theo hướng BA ta có mvB I1 I cos 600 15mv 2mv 13mv vB 13v + Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai cầu Avà B theo hướng BA 0,5đ mvB I I1 13mv I 15mv I 28mv v I 4, 1m / s 28m 28.0,15 + Bây ta tìm phương độ lớn vận tốc cầu C Vì cầu 0,5đ C chịu tác dụng I3 I2 Bằng cách áp dụng định lý co sin cho ta giác dễ dàng tìm I C I 22 I 32 I I cos1200 13mv Mà I C mvC vc IC 13mv 13v 13m / s m m Goi góc phương CB phương vận tốc cầu ta có tan I sin1200 140 I I cos120 ThuVienDeThi.com 0,5đ Câu 4đ Phân tích lực hình vẽ Giải: Chọn hệ quy chiếu đất, Các lực tác dụng vào hình trụ , P, N , Fms , 2T , Vật có P1 , T1 , Vật có P2 , T2 với T1=T2=T 0,25đ + 2T + M m1 a) Giả sử trụ lăn lên trên: Chọn chiều dương hình vẽ Gọi aA gia tốc ròng rọc A với đất, a1,a2 gia tốc vật vật với đất m1g - T = m1a1 m2g – T = m2a2 (1) (2) 0,5đ a1 + a2 = 2aA (3) 0,25đ + Với hình trụ mặt phẳng nghiêng, gọi K tiếp điểm hình trụ mặt phẳng nghiêng Đối với trục quay qua K ta có (3) với Ik = I + MR2 2T ( R r ) MgR sin ( I MR ) (4) 0.5đ Gọi B điểm tiếp xúc với hình trụ dây Ta có aA = aB aB ( R r ) a A (5) 0,25đ Giải hệ: Lây (1)-(2) ta có g(m1-m2)=m1a1-m2a2 (5) Lấy (1) +(2) ta có 2T= (m1+m2)g-m1a1-m2a2 (6) 0,25đ Thay (3),(5),(6) vào (4) ta có 0,5đ I MR I MR MgR sin g (m1 m2 ) a1 m1 a2 m2 2 2 2( R r ) 2( R r ) Rr 2 (7) Từ (5) (7) ta có: a1 m MgR sin I MR ) gm2 (m1 m2 ) 2 2( R r ) (R r) I MR 2m1m2 (m1 m2 ) 2( R r ) g (m1 m2 )(m2 ThuVienDeThi.com 0,5đ Câu (4đ) m MgR sin I MR ) gm1 (m1 m2 ) g (m1 m2 )(m1 2( R r ) (R r) a2 I MR 2m1m2 (m1 m2 ) 2( R r ) MgR sin (m1 m2 ) 4m1m2 R r I MR 8( R r )m1m2 (m1 m2 ) 2( R r ) 0,5đ Ban đầu lò xo nén l0 , 0,5đ Pít tơng cân poS = pA.S + k∆lo l0 0,5đ ( po p A ) S k Trường hợp 1: lực ma sát lớn Xi lanh đứng yên 0,5đ Áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí hai trạng thái ta có: poVo p1 2Vo To T1 T1 p1T0 po (1) 0,5đ Phương trình cân lực cho pít tơng vị trí sau k S p1S = pA.S + k(∆lo + L) p1 p A (lo L) Thay (2) vào (1) ta có T1 2T0 p0 (2) k kL p A S (l0 L) 2T0 ( Sp 1) Trường hợp 2: Khi pít tơng nén đoạn ( l0 x ) đứng n 0,5đ 0,5đ cịn xi lanh bắt đầu trượt sàn thể tích 2V0 Ta có k (l0 x) Mg (3) Áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí xinh lanh hai trạng thái poVo p2 2Vo To T2 T2 p2T0 po Phương trình cân lực cho pít tơng vị trí sau k S p2S = pA.S + k(∆lo + x) p2 p A (lo x) (5) ThuVienDeThi.com 0,5đ (4) 0,5đ thay (3) vào p p A T2 Mg S 0,5đ thay p2 vào (4) ta có 2T0 Mg ( pA ) p0 S Lưu ý học sinh thường hay làm trường hợp mà quên trường hợp Câu (4đ) - Điện dung tụ: C1 0 0,5đ .x .( x) ; C2 0 => d d C C1 C2 0 ( 1)x d a) Tụ nối với nguồn: U không đổi Khi điện môi dịch chuyển chậm: FLucdien FLucngoai A Lucngoai A nguon WC => A Lucdien A nguon WC => dA Lucdien dA nguon dWC 0,5đ (1) dA Lucdien Fdien dx 0,5đ ( 1)U 2dx d 1 dWC U 2dC 0 ( 1)U 2dx 2 d Thay vào (1) => Fdien 0 ( 1)U 2 d dA nguon U.dq U 2dC 0 0,5đ b) Tụ tách khỏi nguồn: Điện tích tụ khơng đổi => WC Anguon=0 Q02 Q02 dC 0 ( 1)dx C2 C2 d Q02 0 ( 1)dx Thay vào (1) ta được: Fdien dx C2 d C Q02 ( 1) 0 ( 1)U ( ) => Fdien 2C d d C dWC Fdien ( 1)x 0 ( 1)U d ( 1)x Người kiểm định Thạc sỹ: Đỗ Quốc Tuấn ĐT:098.862.2986 Q02 C 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Người đề Thạc sỹ Nguyễn Minh Loan ĐT: 098.416.7648 ThuVienDeThi.com ThuVienDeThi.com ... hệ: Lây (1) -(2) ta có g(m1-m2)=m1a1-m2a2 (5) Lấy (1) +(2) ta có 2T= (m1+m2)g-m1a1-m2a2 (6) 0,25đ Thay (3),(5),(6) vào (4) ta có 0,5đ I MR I MR MgR sin g (m1 m2 ) a1 m1 ... T1=T2=T 0,25đ + 2T + M m1 a) Giả sử trụ lăn lên trên: Chọn chiều dương hình vẽ Gọi aA gia tốc ròng rọc A với đất, a1,a2 gia tốc vật vật với đất m1g - T = m1a1 m2g – T = m2a2 (1) (2) 0,5đ a1... Ma1 (3) 0,5đ Gọi a 21 gia tốc m nêm M Theo công thức cộng gia tốc: Chiếu (4) lên 0x: 0y: Từ suy ra: a a 21 a1 a x a1 a 21 cos a y a 21 sin a y (a x a1 ) tan F (1