Trường THPT Chun KÌ THI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG Hồng Văn Thụ - Hịa Bình NĂM 2023 Mơn: Vật Lý 10 ĐỀ ĐỀ XUẤT Thời gian làm bài: 180 phút Câu (5 Điểm): Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có nêm khối lượng m m, góc nghiêng nêm Một vật nhỏ khối lượng P $ bắt đầu trượt không ma sát từ A Biết AB = l (Hình 1a) % Hình 1a Nêm giữ cố định mặt phẳng ngang Tìm tốc độ vật nhỏ trượt đến B Nêm trượt mặt phẳng ngang Hãy xác định gia tốc nêm quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang kể từ vật bắt đầu trượt từ A đến rời khỏi nêm B Giả sử nêm có vận tốc v0 đến va chạm hoàn toàn đàn hồi vào cầu nhỏ có khối lượng 2m nằm n (Hình 1b) Sau va chạm nêm khơng nẩy lên Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu góc nghiêng nêm Hình 1b phải nhỏ góc giới hạn Tìm Câu (5 điểm): Một cầu đồng chất có khối lượng m bán kính r lăn khơng trượt bề mặt bên cầu lớn đứng n có bán kính R (Hình 2) Gọi θ góc cực cầu nhỏ hệ trục tọa độ với gốc đặt ở tâm cầu lớn, với trục z trục thẳng đứng Quả cầu nhỏ bắt đầu lăn không trượt từ vị trí đỉnh cầu lớn (θ = 0) Hình a Tính vận tốc ở tâm cầu nhỏ hàm θ b Tính góc mà cầu nhỏ rời khỏi cầu lớn c Nếu cho phép trượt với hệ số ma sát μ ( coi hệ số ma sát nghỉ cực đại ma sát trượt) ở điểm cầu nhỏ sẽ bắt đầu trượt? Câu (5 Điểm): Một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện trình cân biểu diễn Hình 3, ab, bc đoạn thẳng Áp suất thể tích trạng thái a, b c 10 Pa =10 Pa, Va = 10 m , Pb = Pa, -2 10 Vb = 1,5.10-2 m3 Pc = Pa, Vc = 3.10-2 m3 Hình a) Trong hai trình ab, bc khí nhận hay tỏa nhiệt lượng bao nhiêu? b) Xác định áp suất thể tích khí để nhiệt độ khí đạt cực đại c) Từ đạt Tmax đến trạng thái c chất khí thu hay tỏa nhiệt? Câu (5 Điểm): = Điện tích q phân bố đều vòng dây mảnh, trịn có bán kính R đặt nằm ngang khơng khí (hình 4) Lấy trục OZ thẳng đứng trùng với trục vòng dây Gốc O tâm vòng Tính điện V cường độ điện trường E điểm M nằm trục Oz với OM = z Nhận xét kết tìm Z R Xét hạt mang điện tích điện tích q vịng (Hình 4) có khối lượng m Ta chỉ nghiên cứu chuyển động hạt dọc theo trục OZ a Từ độ cao h so với vòng dây, người ta truyền cho hạt vận tốc v0 hướng về phía vòng Tìm điều kiện v0 để hạt vượt qua vòng dây Bỏ qua ảnh hưởng trọng lực b Xét có ảnh hưởng trọng lực, chọn khối lượng m thỏa mãn điều kiện 2m.g q2 40 R Chứng tỏ trục OZ tồn vị trí cân ứng với Z R Cân bền hay khơng bền . Hết -Biên soạn, biên tập Bùi Văn Thiện ĐT: 0904.848.324 ĐÁP ÁN CÂU ĐIỂM Chọn mốc mặt sàn.Cơ vật nhỏ A: vật nhỏ B: W W0 m g.l.Sin Cơ m vB Áp dụng định luật bảo toàn ta 1đ : Xét hệ qui chiếu gắn với nêm a : Là gia tốc vật đối với nêm ; a : Là gia tốc nêm sàn Gia tốc vật sàn: a m a a (1) 0,5 đ Đluật II Newton: Chiếu lên phương AB: Chiếu (1) phương ngang : (3) (4) Vì khơng có ngoại lực theo phương ngang: Động lượng bảo toàn Thế (4) vào (5) suy : acos - a0 = 2a0 => Thế (3) vào (6) suy ra: (5) 0,5 đ (6) 0,5 đ * Quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang Gọi S quãng đường mà nêm trượt, s quãng đường dịch chuyển theo phương ngang vật so với nêm Từ định luật bảo toàn động lượng: 0,5 Ngay nêm va chạm vào cầu phản lực F truyền cho cầu vận tốc V Xung lực F có phương vng góc với mặt nêm, nên V có phương hợp với phương thẳng đứng góc 0,5 đ Xét theo phương ngang: Theo ĐLBTĐL: mV0=mV1+2mV2sin => V0=V1+2V2.sin (1) 0,25 đ Va chạm hoàn toàn đàn hồi nên : Từ (1) (2) ta có (2) (3) 0,25 đ 0,5 đ (4) 0,5 đ Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng cũ V1 > 0, sin < CÂU ĐIỂM a Khi cầu lăn không trượt, bảo toàn: 0,25 đ (1) Với lưu ý vận tốc tâm cầu nhỏ: 0,25 đ (2) 0,25 đ Từ (1) (2) suy (3) 0,25 đ Thay (3) vào (2) ta được, vận tốc tâm cầu nhỏ: (4) b Khi cầu lăn mặt cầu lớn, áp dụng định luật II, phương bán kính: 0,5 đ (5) Khi bắt đầu rời mặt cầu lớn, N=0, thay vào (5) ta áp dụng cho trường hợp lực ma sát nghỉ đủ lớn (6) Điều chỉ c Gọi f lực ma sát nghỉ Khi lăn không trượt, phương tiếp tuyến quỹ đạo ta có (7) 0,5 đ 0,5 đ Và phương trình gia tốc góc quanh tâm cầu nhỏ: (8) 0,5 đ Và theo (2) ta suy biểu thức lực ma sát nghỉ: Khi cầu nhỏ bắt đầu trượt (10)Thay (5) vào 10 ta 0,5 đ (11) Từ (9) (11): (12) Nghiệm (12) cho ta Với điều kiện 0,5 đ (12) , nên (12) ta phải chọn nghiệm (+): 0,5 đ 0,5 đ Suy (13) CÂU ĐIỂM a.Nguyên lý I cho trình ab: Qab = Aab + Aab = Biến thiên = CV(Tb – Ta) = 0,5đ 0,5 đ = Suy Qab = ; Vì trình V = const nên =0,75.10 J = 0,75.103J > Khí thu nhiệt Quá trình bc, Tb = Tc = nên 0,25 đ = Công Abc = = 2.103J Nguyên lý I: Qbc = Abc = 2.103J > Khí thu nhiệt b Điểm có nhiệt độ cao nhất nằm đoạn bc Đoạn bc đồ thị thỏa phương trình p = mV + n 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ Các số m, n xác định trạng thái b c Ta phương trình 0,25 đ 2p + V = (1) với (p = 103Pa; V = m3, Phương trình trạng thái pV = RT.) Từ (1) (2) ta hàm nhiệt độ T theo biến V: 2RT = – (V–2)2 (3) Từ (3), suy Tmax V0 = 0,25 đ m3, lúc p0 = 1,0.105Pa 0,5 đ c Nguyên lý nhiệt động lực học áp dụng cho trình nguyên tố: dQdc = dU+ dA = CVdT + pdV (4) Từ (1) suy 0,5 đ từ (3) suy 0,5 đ thay vào (4) ta được: Qdc = m3 dQ > Vậy V tăng từ V0 đến 2,5 Khi > 2V tức V < 2,5 khí thu nhiệt Khi < 2V tức V > 2,5 m3 dQ < 0: Vậy V tăng từ 2,5 m3 m3 đến 0,5 đ m3 khí tỏa nhiệt CÂU 1- Chia vành thành nhiều phần tử ĐIỂM , điện tích phần tử 0,25 đ - Điện phần tử gây điểm M trục, có tọa độ z: 0.25 đ - Điện V vành tròn tích điện gây M: 0,5 đ - Do tính chất đối xứng trục, cường độ điện trường vành gây điểm M trục có tọa độ z: 0,5 đ Khi z >> R điện cường độ điện trường điện tích điểm gây M 0,5 đ 2- a- Điện vành gây tâm: 0,25 đ Để hạt xun qua vịng dây : 0,5 đ 0,25 đ b- Khi hạt ở độ cao z, hạt: , 0,5 đ - Thay , tìm được: dU 0 Khi Z=R dZ Vậy Z=R vị trí cân 0,5 đ hạt + Tìm 0,5 đ d2U 0 Khi Z=R dZ U(z) có cực tiểu nghĩa vị trí cân bền 0,5 đ