SỞ GD & ĐT THANH HÓA TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH I ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ÔN TẬP ĐỢT II NĂM HỌC 2009-2010 Môn : Vật lý 10 Ban KHTN (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian phát đề) Đề gồm 1 trang Câu 1: ( 1,5 điểm) Thanh AB đồng chất tiết diện đều chiều dài l, Hệ đang cân bằng α = 45 0 , Đầu B gắn với tường nhờ một bản lề (hình vẽ 1). Vật m có trọng lượng P = 100N. Xác định các lực tác dụng lên thanh trong hai trường hợp: a. Thanh AB có khối lượng không đáng kể. b. Thanh AB có trọng lượng P 1 = 20N. Câu 2: ( 2 điểm) 1. Một người có khối lượng m 1 = 50kg đang đứng trên một toa xe khối lượng m 2 = 250kg đang chuyển động trên ray với tốc độ 1,5m/s. Tìm tốc độ của xe nếu người đó: a. Nhảy ra sau xe với tốc độ 3m/s đối với xe? b. Nhảy ra trước xe với tốc độ 3m/s đối với xe? c. Nhảy ra xe với vận tốc v' ur đối với xe, v' ur = 3m/s và v' ur vuông góc với thành xe? 2. Một viên đạn pháo đang ngang với tốc độ 53,33m/s 160 3 ≈ m/s thì nổ, vỡ thành hai mảnh có khối lượng m 1 ;m 2 (m 2 = 2m 1 ). Mảnh 1 bay lên theo phương thẳng đứng với tốc độ v 1 = 120m/s. Tìm hướng và độ lớn vận tốc mảnh 2? Câu 3: ( 1 điểm) Một ôtô khối lượng 1 tấn chuyển động trên đường nằm ngang. g = 10m/s 2 a. Biết rằng trên đoạn đường dài s = 500m với hệ số ma sát μ = 0,005 vận tốc của xe tăng đều từ v 1 = 7,5m/s đến v 2 =10m/s. Tính công suất trung bình của động cơ ôtô? b. Biết xe chạy từ trạng thái nghỉ với lực phát động lớn nhất của động cơ ôtô là F max = 1000N. Bỏ qua mọi ma sát. Tính thời gian tối thiểu để xe đạt tới tốc độ v = 3m/s. Biết công suất cực đại của động cơ ôtô là P max = 4kW. Câu 4: (2 điểm) Một vật nhỏ có khối lượng m 1 = 0,1kg, bắt đầu trượt không vận tốc ban đầu từ điểm A (hình vẽ 2) có độ cao h = 8,75cm rồi tiếp tục chuyển động trên vòng xiếc bán kính R = 5cm. Lấy g = 10m/s 2 1. Vật chuyển động không ma sát: a. Tìm tốc độ của vật tại B và vị trí vật rời vòng xiếc? . b. Tại B đặt một vật m 2 = 1,5m 1 cùng kích thước với vật 1. Tìm điều kiện của h để vật m 2 vượt qua hết vòng xiếc? Va chạm của hai vật là tuyệt đối đàn hồi. 2. Vật chuyển động có ma sát nên khi α = 90 0 thì vật dừng lại, biết h = 8,75cm. Tìm công của lực ma sát tác dụng lên vật trong quá trình chuyển động trên của vật? Câu 5: (1,5 điểm) Một dòng chất khí chuyển động qua ống Venturi (hình vẽ 3). Tốc độ chất khí qua ống A là v A = 0,9m/s. Biết các tiết diện S A = 0,3m 2 ; S B = 0,1m 2 ; khối lượng riêng của chất khí là ρ = 1,5kg/m 3 ; của chất lỏng trong ống chữ U là ρ’ = 1000kg/m 3 . a. Tìm tốc độ và lưu lượng của dòng chất khí trong ống B? b. Tìm độ chênh lệch mực chất lỏng h giữa hai cột chất lỏng trong ống chữ U? Lấy Câu 6: (2 điểm) Một lượng khí Hêli (μ = 4) có khối lượng m = 1g ở nhiệt độ t 1 = 127 0 C thể tích V 1 = 4l biến đổi trạng thái qua hai giai đoạn: - Đẳng nhiệt, thể tích tăng gấp 2 lần - Đẳng áp, thể tích trở lại giá trị ban đầu. a. Tìm nhiệt độ và áp suất thấp nhất trong quá trình biến đổi? b. Vẽ Đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trong các hệ trục tọc độ (p, V); (V,T); (p, T)? HẾT Chú ý: Thí sinh không được sử dụng tài liệu, giám thị xem thi không giải thích gì thêm A α B C m Hình vẽ 1 h A B S A S B Hình vẽ 3 m 1 Hình vẽ 2 O B A h R α ĐÁP ÁN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ÔN TẬP ĐỢT II Năm học 2009-2010 Môn : Vật lý 10 Ban KHTN Câu Nội dung Điể m 1.a Chọn hệ trục toạ độ Oxy và biểu diễn các lực tác dụng lên thanh (như hình vẽ): - Lực kéo của vật m: P ur - Lực căng dây CA: T ur - Phản lực của tường: N ur Do thanh cân bằng, ta có: N ur + T ur + P ur = 0 chiếu lên hệ trục toạ độ: Ox: N.sinα – T = 0 (1) Oy: N.cosα – P = 0 (2) 0,25 (2) ⇒ N = P cosα = 100 2 (N) (1) ⇒ T = N.sinα = 100(N) 0,25 1.b Phản lực của tường tác dụng lên thanh (như hình vẽ): - Theo điều kiện cân bằng mômen: M P/B + M T/B + M N/ B + 1 P /B M = 0 ⇔ - P. AC + T. BC - P 1 . AB 2 .sinα = 0 ⇔ - P. l.sinα + T.lcosα - P 1 . 2 l .sinα = 0 Do α = 45 0 nên: - P + T - 1 P 2 = 0 ⇒ T = P + 1 P 2 = 110 (N) 0,25 - Theo điều kiện cân bằng lực: N ur + T ur + P ur + 1 P ur = 0 ; Chiếu lên trục toạ độ: Ox: N x - T = 0 (3) ⇒ N x = T = 110N Oy: N y - P – P 1 = 0 (4) ⇒ N y = P + P 1 = 120N 0,25 2 2 x y N = N + N ≈ 162,8N 0,25 tanβ = x y N N = 11 12 ⇒ β ≈ 42,5 0 0,25 2.1.a Chọn trục toạ độ Ox cùng hướng chuyển động của toa xe: Hệ người và toa xe trong thời gian người nhảy là hệ kín: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 1 2 23 1 13 2 23 (m + m )v = m v' + m v' Theo công thức cộng vận tốc: 13 12 23 v' = v + v' 0,25 ⇒ 1 2 23 1 12 23 1 2 (m + m )v - m v v' = (m + m ) 0,25 - Người nhảy ra sau xe: 23 300.1,5 - 50.(-3) v' = = 2 (m/s) 300 0,25 A β B C m T ur P ur N ur x O y N x ur N y ur 1 P ur G M (2) (3) (+) 23 v uuur A α B C m T ur P ur N ur x O y 2.1.b - Người nhảy ra trước xe: 23 300.1,5 - 50.(3) v' = = 1 (m/s) 300 0,25 2.1.c - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ người và toa xe theo phương Ox: 1 2 23x 1 13x 2 23x (m + m )v = m v' + m v' 0,25 Theo công thức cộng vận tốc: 13 12 23 v' = v + v' chiếu lên Ox: 13x 23x v' = v' ⇒ 23x 23 23x v' = v' = v = 1,5 (m/s) 0,25 2.2 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ hai mảnh đạn trong thời gian đạn nổ: 1 2 P = P + P ur ur uur 1 2 1 1 2 2 (m + m )v = m v + m v uur uur uur Theo hình vẽ: [ ] 2 2 2 2 1 2 1 1 m v = (m + m )v +(m v ) 0,25 ⇒ [ ] 2 2 1 2 1 1 2 2 2 1 2 (m + m )v +(m v ) v = 9v + v m = = 200 (m/s) Tanγ = 1 P P = 1 1 m v mv = 1 v 3v = 0,75 ⇒ γ ≈ 36,87 0 0,25 3.a Chọn chiều dương trùng với chiều chuyển động của ôtô Gia tốc của ôtô: 2 2 2 1 v - v a = 2s = 0,04375 m/s 2 Theo Định luật II Niutơn: F k - F ms = ma ⇔ F k - μmg = ma ⇒ F k = ma + μmg = 93,75N 0,25 Công suất trung bình của động cơ: P tb = 1 2 k. k. v + v F v = F 2 ≈ 820,3(W) 0,25 3.b P max = F.v = không đổi. Khi xe chạy với F max thì gia tốc a max : 2 max max F a = = 1m/s m Khi xe chạy với P = P max thì tốc độ của xe là: max max P v = = 4m/s F 0,25 Thời gian tối thiểu để xe đạt tốc độ trên là: max v t = = 3s a 0,25 4.1.a Chọn mốc thế năng trọng trường tại mặt đất: Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W A = W B ⇔ m 1 gh = 1 2 m 1 2 B v ⇒ B v = 2gh ≈ 1,323m/s 0,25 Vật chuyển động trên vòng xiếc chịu tác dụng của 2 lực: trọng lực 1 P ur và phản lực của vòng N ur . Chiếu lên phương hướng tâm: N + P 1 .cosα = m 1 a ht = m 1 2 M v R 0,25 O x 12 v uur 13 v' ur 23 v' ur 2 P ur P ur 1 P ur γ m 1 O B A h R α M K D Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:W A = W M ⇒ 2 M v = 2gh - 2gR(1 + cosα) ⇒ N = m R [ ] 2gh - 2gR(1 + cosα) - mgcosα = mg( 2h R - 2 - 3cosα) 0,25 Khi vật bắt đầu rời vòng xiếc thì N = 0 ⇒ mg( 2h R - 2 - 3cosα) = 0 ⇒ cosα = 0,5 ⇒ α = 60 0 0,25 4.1.b Tốc độ vật m 2 sau va chạm là: 1 B 2 B 1 2 2m v 2 v' = = v m + m 2,5 = 2 2gh 2,5 (vì B v = 2gh ) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật 2: W B = W K ⇒ 2 2 K 2 v = v' - 4gR 0,25 Phản lực của vòng xiếc tác dụng lên vật 2 tại K là (tương tự câu a): N K = 2 2 2 K 2 2 2 2 m v m - m g = (v' - 4gR) - m g R R 0,25 Để vật m 2 qua hết vòng xiếc thì: K N 0≥ ⇒ 2 2 v' 5gR≥ ⇔ 2 2 ( ) 2gh 5gR 2,5 ≥ ⇒ 125 h R = 3,9R = 19,5(cm) 32 ≥ 0,25 4.2 Áp dụng: A ms = ΔW = W D – W A = m 1 gR – m 1 gh = 37,5 mJ 0,25 5.a Áp dụng : v A S A = v B S B ⇒ A A B B v S v = S = 2,7 m/s 0,5 Áp dụng: A = v B S B = 0,81 m 3 /s 0,25 5.b Ta có: p A = p B + ρ’gh ⇒ A B p - p h = ρ'g 0,25 Mặt khác áp dụng định luật Becnuli ta có: 2 2 A A B B 1 1 p + v = p + v 2 2 ρ ρ Hay: 2 2 A B B A 1 p - p = (v - v ) 2 ρ 0,25 ⇒ 2 2 B A (v - v ) h = 2ρ'g ρ = 0,486 (mm) 0,25 6.a Trạng thái (1): 1 1 1 1 1 1 m m P V = RT P = RT μ μV ⇒ = 2,0775.10 5 Pa ≈ 2atm 0,25 Quá trình 1: biến đổi từ (1) đẳng nhiệt đến (2): Áp dụng định luật Bôilơ Mairôt: 1 1 2 2 P V P = V = 1atm (V 2 = 2V 1 = 8l; T 2 = T 1 = 400K) Quá trình 2: biến đổi từ (2) đẳng áp đến (3): Áp dụng định luật Gay Luyxác: 3 2 1 1 3 2 2 V T VT T = = V V = 200K (P 3 = P 2 = 1atm; V 3 = V 1 = 4l ) 0,25 6.b Đồ thị (p,V): 0,5 P (atm) V (l)O (1) (2) (3) 2 1 4 8 Đồ thị (p, T): 0,5 Đồ thị (V, T) 0,5 Lưu ý: (Nếu học sinh làm theo cách khác, không sai phạm kiến thức vẫn tính điểm cho học sinh theo thang điểm) P (atm) T (K)O (1) (2) (3) 2 1 200 400 V (l) T (K)O (1) (2) (3) 8 4 200 400 . 2 P = P + P ur ur uur 1 2 1 1 2 2 (m + m )v = m v + m v uur uur uur Theo hình vẽ: [ ] 2 2 2 2 1 2 1 1 m v = (m + m )v +( m v ) 0,25 ⇒ [ ] 2 2 1 2 1 1 2 2 2 1 2 (m + m )v +( m v ) v = 9v + v m = . mômen: M P/B + M T/B + M N/ B + 1 P /B M = 0 ⇔ - P. AC + T. BC - P 1 . AB 2 .sinα = 0 ⇔ - P. l.sinα + T.lcosα - P 1 . 2 l .sinα = 0 Do α = 45 0 nên: - P + T - 1 P 2 = 0 ⇒ T = P + 1 P 2 . xiếc bán kính R = 5cm. Lấy g = 10m/s 2 1. Vật chuyển động không ma sát: a. Tìm tốc độ của vật tại B và vị trí vật rời vòng xiếc? . b. Tại B đặt một vật m 2 = 1,5m 1 cùng kích thước với vật 1.