Hỏi sau bao lâu ba con chó gặp nhau Câu 2 Các định luật bảo toàn 4 điểm Trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang có 4 quả cầu A,B,C,D kích thước như nhau, khối lượng đều bằng m=150g nằm tại 4 đỉnh
Trang 1HỘI THI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HOÀNG VĂN THỤ
TỈNH HÒA BÌNH
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 10
NĂM 2015 Thời gian làm bài 180 phút
( Đề này gồm có 2 trang, gồm 5 câu)
Câu 1 ( Động học chất điểm ) 4 điểm
Ba con chó ban đầu nằm tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a Chúng cùng bắt đầu
chuyển động với cùng tốc độ v không đổi nhưng hướng của vận tốc thay đổi sao cho con chó thứ nhất luôn hướng về con chó thứ hai, con chó thứ hai luôn hướng về con chó thứ ba, con chó thứ ba luôn hướng về con chó thứ nhất Hỏi sau bao lâu ba con chó gặp nhau
Câu 2 ( Các định luật bảo toàn) 4 điểm
Trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang có 4 quả cầu A,B,C,D kích
thước như nhau, khối lượng đều bằng m=150g nằm tại 4
đỉnh của một hình thang cân Giữa chúng được nối với nhau
bằng 3 sợi dây mảnh, không giãn, khối lượng không đáng kể
1,2,3 Ban đầu 3 sợi dây đều thẳng như hình vẽ Biết
0
120
B C) = =) Dùng một xung lực X=4,2 N.s tác dụng vào
quả cầu A theo phương BA làm 4 quả cầu chuyển động
Tính vận tốc ban đầu của quả cầu C
Câu 3 (Nhiệt học) 4 điểm: Hệ xi lanh và pít tông có khối
lượng M, xi lanh dài 2L, đặt nằm ngang trên sàn Pít tông
tiết diện S được nối với tường bằng một lò xo có độ cứng k
Ban đầu pít tông nằm giữa xi lanh, khí lí tưởn ở áp suất
po.nhiệt độ T0 như hình vẽ Hỏi phải tăng nhiệt độ lên bao
nhiêu để thể tích khí tăng lên gấp đôi Hệ số ma sát giữa xi
lanh và sàn là µ Ban đầu lò xo bị nén Cho áp suất khí
quyển là pA
Câu 5 (phương án thực hành) 3 điểm:
D
C B
A
I
120 0
120 0 2
m1
p0 ;
T0
Trang 2Cho một chiếc bình kim loại mỏng, miệng rất nhỏ trong đó nước được đổ lưng chừng Trong bình có một vật hình trụ, đặt thẳng đứng, chìm hoàn toàn và nằm ở đáy bình Một sợi chỉ được buộc vào tâm mặt trên của vật và đầu tự do của sợi chỉ được luồn
qua miệng bình ra ngoài Cho các dụng cụ: một lực kế, một tờ giấy kẻ ô tới mm và
một cái thước, hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định khối lượng riêng ρ của vật
trong bình, chiều cao l của vật, chiều cao mực nước h trong bình khi vật còn chìm
trong đó, chiều cao mực nước h0 trong bình khi đã đưa vật ra khỏi nước Coi khối lượng riêng ρ0 của nước đã biết Bỏ qua lực căng mặt ngoài
Hết Người ra đề : Thạc sỹ Nguyễn Minh Loan
ĐT: 098.416.7648
ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN LÝ KHỐI 10
Trang 3Câu Ý Nội dung cần đạt Điểm Câu1
(4đ)
Nhận xét : Vẽ hình qua ta nhận thấy bao con chó luôn nằm
trên một đường tròn tâm O có bán kính giảm dần
0,5đ
Giả sử tại thời điểm t ba con chó nằm tại A1, B1,C1 và
lúc t+ dt chúng nằm tại A2, B2,C2
vì lý do đối xứng nên
A1B1C1 và A2B2C2
là các tam giác đều gọi A)1 = α ; O) = ϕ được đánh dấu như trên hình vẽ
ta có A A1 2 =vdt và 0
1 1 2 cos cos30 0,5 3
1đ
Vì trong khoảng thời gian dt rất nhỏ thì A2 rất gần A1 nên góc
ϕ rất bé nên coϕ ≈1 và rr1 gần như cùng hướng vớirr2 Nên A H OA OH OA OA1 = 1 − = 1 − 2 cos ϕ ≈ − = −r r1 2 dr (2)
1đ
0,5 3 3
0 / 3
3
3a
a
v v
−
Câu 2
4đ
Trên ba sợi dây có sức căng tác dụng vào hai quả cầu
ở hai đầu dây Gọi độ lớn xung lượng trên các dây
là X1; X2;X3 Gọi vận tốc của quả cầu D theo hướng
DC là v vậy X3=mv Vì dây không giãn nên vận tốc quả cầu C theo hướng DC cũng là v
0,5đ
+Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai quả cầu C và D
2mv X= cos 60 ⇒ X = 4mv.
0,5đ
D
C B
A
X
120 0
120 0 2
X1
X2
X3
A1
C2
B2
A2
O
α
ϕ
H
Trang 4+ Gọi vBC là vận tốc quả cầu C theo phương BC Áp dụng biến thiên động lượng cho quả cầu C theo hướng BC ta có
0
2 3 cos 60 4 0,5 3,5 3,5
0,5đ
Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai quả cầu B và C theo
hướng CB
1
2 cos 60 cos 60 2.3,5 0,5 0,5
15
BC
0,5đ
+ Gọi vB là vận tốc quả cầu B theo phương AB Áp dụng biến thiên động lượng cho quả cầu B theo hướng BA ta có
0
1 2 cos 60 15 2 13 13
0,5đ
+ Áp dụng biến thiên động lượng cho hệ hai quả cầu Avà B
theo hướng BA
4, 2
28 28.0,15
B
X
m
0,5đ
+ Bây giờ ta tìm phương và độ lớn vận tốc quả cầu C Vì quả cầu C chịu tác dụng của X3 và X2 Bằng cách áp dụng định lý
co sin cho ta giác dễ dàng tìm được
2 3 2 2 3 cos120 13
C
0,5đ
Goi ϕ là góc giữa phương CB và phương của vận tốc quả cầu
ta có
0
0 3
0
sin120 3
cos120 7
X
+
0,5đ
Câu 3
(4đ) Ban đầu lò xo nén được 0
l
∆ , Pít tông cân bằng ⇔poS = pA.S + k∆lo 0 (p o p S A)
l
k
−
⇒ ∆ =
0,5đ
Trường hợp 1: khi lực ma sát lớn thì Xi lanh đứng yên 0,5đ
Trang 5Áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí ở hai trạng thái trên ta có:
1 1
2
o
1 2
o
p T T
p
Phương trình cân bằng lực cho pít tông ở vị trí sau
p1S = pA.S + k(∆lo + L) p1 p A k ( l o L)
S
0,5đ
Thay (2) vào (1) ta có 0
2
A
0,5đ
Trường hợp 2: Khi pít tông nén đoạn (∆ +l0 x) thì đứng yên
còn xi lanh bắt đầu trượt trên sàn cho đến khi thể tích là 2V 0
Ta có k l( ∆ + = 0 x) µMg (3)
0,5đ
Áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí trong xinh lanh
ở hai trạng thái trên là
2 2
2
o
2 2
o
p T T
p
0,5đ
Phương trình cân bằng lực cho pít tông ở vị trí sau
p2S = pA.S + k(∆lo + x) p2 p A k ( l o x)
S
⇒ = + ∆ + (5)
0,5đ
thay (3) vào 2 A
Mg
S
µ
= + thay p2 vào (4) ta có
0 2 0
2
µ
Lưu ý học sinh thường hay làm trường hợp 1 mà quên trường hợp 2
0,5đ
Câu 4
5đ
Phân tích lực và hình vẽ
Giải: Chọn hệ quy chiếu đất, Các lực tác dụng vào hình trụ là ,
0,5đ
Trang 6, , ms, 2
P N Fr r r Tr
, Vật 1 có P Tr r1, 1
, Vật 2 có P Tr r2, 2
với T1=T2=T
a) Giả sử trụ lăn lên trên: Chọn chiều dương như hình vẽ
Gọi aA là gia tốc của ròng rọc A với đất,
a1,a2 lần lượt là gia tốc của vật 1 và vật 2 với đất
m1g - T = m1a1 (1)
m2g – T = m2a2 (2)
0,5đ
+ Với hình trụ trên mặt phẳng nghiêng,
gọi K là tiếp điểm của hình trụ và mặt phẳng nghiêng Đối với
trục quay qua K ta có
(3) với Ik = I + MR2
2
2 (T R r− − ) MgRsin α = + (I MR ) γ (4)
1đ
Gọi B là điểm tiếp xúc với hình trụ của dây Ta có aA = aB
( )
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
sin
α
(7) Từ (5) và (7) ta có:
0,5đ
2
2
sin
2( )
m MgR
I MR
a
I MR
R r
α +
=
+
−
0,5đ
M
m1
+
+
2T r
Trang 71
sin
2( )
m MgR
I MR
a
I MR
R r
α +
= −
+
−
0,5đ
2
sin
2( )
MgR
R r
I MR
R r
α
+
−
0,25đ
Câu 5
(3đ) * Dùng thước đo chiều cao H của
bình
* Đặt thước thẳng đứng phía trên miệng bình
* Ngoắc đầu trên của sợi chỉ vào lực kế và kéo đều lực kế để vật được nâng chậm ra khỏi
nước Khi đó vừa quan sát sự thay đổi của số chỉ lực kế F theo độ dài x của phần chỉ được kéo ra khỏi bình (lực F đọc trên lực kế, còn chiều dài x đọc theo thước).
* Dựng đồ thị phụ thuộc của F theo x trên giấy kẻ ô sẽ
được dạng đồ thị như hình 10.10
0,5đ
Trong quá trình kéo vật, ta chú ý giai đoạn khi sợi dây bắt đầu bị căng thì xuất hiện lực căng của dây và dó đó số chỉ
của lực kế biến thiên từ không đến giá trị F 1, trong quá trình
này, lò xo của lực kế sẽ giãn ra, do đó giá trị của x trên thước biến thiên từ một giá trị nào đó đến giá trị x 1 Giá trị x 1 ta có thể xác định được khi mà số chỉ lực kế bắt đầu đạt trị số ổn định
Trên đồ thị thể hiện rõ:
Khi kéo đều lên được một đoạn x 1, vật bắt đầu rời khỏi
đáy bình và được nâng lên đến chiều dài ```````x 2 Số chỉ F 1
của lực kế trong quá trình này là không đổi và bằng:
F 1 = ρgV – ρ0 gV (1)
0,5đ
0 x 1 x 2 x 3 x 4 x
F
F 2
F 1
Hình 10.10
Trang 8Trong đó V là thể tích của vật, ρ là khối lượng riêng của
vật Đến vị trí x 2 thì mặt trên của vật bắt đầu nhô ra khỏi mặt
nước và số chỉ của lực kế tăng dần đến giá trị F 2 Khi toàn bộ
vật vừa thoát ra khỏi mặt nước (ứng với chiều dài x 3) thì số
chỉ của lực kế đạt đến giá trị cực đại, đúng bằng trọng lượng
của vật:
F 2 = ρgV (2)
Từ chiều dài đó trở đi thì số chỉ của lực kế sẽ không thay
đổi nữa
0,5đ
Khi kéo đều đến chiều cao x 4 thì mặt trên của vật chạm
vào thành trên của bình và không thể kéo thêm được nữa (nếu
muốn bình vẫn nằm yên)
* Từ đó, ta tìm được chiều cao mực nước trong bình khi
đã kéo vật ra khỏi nước: h 0 = x 3 – x 1
* Chiều cao của vật: l = H – (x 4 – x 1 ).
0,5đ
* Chiều cao mực nước trong bình khi chưa kéo vật ra:
Khi mặt trên của vật vừa chạm mặt nước thì ta đọc được
x 2, khi mặt dưới của vật vừa rời khỏi mặt nước thì đọc được
x 3 Trong quá trình này, nếu mặt nước nằm yên thì ta phải kéo
đều lên một đoạn bằng l, nhưng do mặt nước hạ xuống một
đoạn bằng (h – h 0 ) nên: x 3 – x 2 = l – (h – h 0 ).
Từ đó, sau khi thay giá trị của h0, ta suy ra: h = l + (x 2 – x 1)
0,5đ
* Từ các hệ thức (1) và (2) suy ra khối lượng riêng của vật:
1 2
2 0
F F
F
−
= ρ
1 2
2 0
F F
F
−
= ρ ρ
0,5đ
Người làm đề và đáp án Thạc sỹ: Nguyễn Minh Loan
Điện thoại liên hệ 098.416.7648