TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG PHÚ THỌ ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ -10 NĂM 2016 (Đề thi gồm có 02 trang/ 05 câu) Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (4 điểm).Động học động lực học chất điểm Một sợi dây không trọng lượng hai đầu buộc vào vật nặng thùng cát vắt qua ròng rọc nhẹ cố định Khối lượng cát khối lượng thùng nửa khối lượng khối lượng vật nặng Ban đầu vật trạng thái đứng yên Tại thời điểm t = 0, qua lỗ nhỏ đáy thùng, cát bắt chảy (tức sau khoảng thời gian lượng cát chảy nhau) Xác định vận tốc vật nặng thời điểm 2t o toàn cát chảy hết khỏi thùng sau khoảng thời gian to Câu (5 điểm).Các định luật bảo toàn Một sợi dây mảnh chiều dài 2, đầu dây nối với cầu nhỏ có khối lượng m, dây nối cầu nhỏ có khối lượng M Ba cầu đứng yên mặt nằm ngang nhẵn, sợi dây kéo căng ba cầu đường thẳng Bây cấp cho cầu M xung lực làm cho đạt vận tốc v, hướng v thẳng góc với dây Tìm lực căng dây thời điểm trước lúc hai cầu hai đầu dây va chạm với T2 Câu (5 điểm).Nhiệt học Một lượng khí đơn nguyên tử chuyển từ trạng thái sang trạng a thái theo 2cách: theo đường cong 1a2 phần parabol với phương trình T = αV T1 theo đường thẳng 1-3 3-2 T1 = 250 K , T2 = 360 K V Biết trình 1a2 người ta cung Hình vẽ câu cấp cho khí nhiệt lượng 2200 J Tính nhiệt lượng chất khí nhận trình 1-3- Câu (4 điểm).Cơ học vật rắn Tấm ván dài có khối lượng M nằm mặt phẳng nằm ngang nhẵn Một cầu đặc ω0 khối lượng m bán kính R quay quanh trục nằm ngang qua tâm với tốc độ góc thả không vận tốc ban đầu từ độ cao h xuống ván Trong suốt trình va chạm cầu ván, cầu bị trượt Độ lớn vận tốc theo phương thẳng đứng v 'y vy cầu sau trước va chạm với ván liên hệ: =e= số Cho hệ số ma µ sát ván cầu Coi trọng ω0 lực cầu nhỏ so với lực tương m tác va chạm a) Tính tốc độ góc quay quanh khối tâm cầu sau va chạm với h ván M b) Tìm vận tốc khối tâm cầu sau va chạm với ván Hình vẽ câu c) Tìm khoảng cách vị trí va chạm lần vị trí kết thúc va chạm lần Câu (2 điểm)Phương án thực hành Cho dụng cụ : Ba kính thủy tinh mỏng suốt biết trước độ dày, chậu nước, vòng đồng, thước thẳng chia độ nhỏ mm, lực kế, sợi Trình bày phương án xác định suất căng mặt nước Hãy đánh giá sai số phương án đưa HẾT Người đề Thân Thị Thanh Bình SĐT: 0948309787 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang điểm định Câu Nội dung Điể m Gọi m khối lượng cát ban đầu Khi đó, khối lượng vật nặng 2m, khối 0,5 lượng thùng cát ban đầu 2m (4 + Do cát chảy chảy hết sau thời gian t o Sau thời gian t < to, điểm) m t to khối lượng cát chảy là: 2m − 0,5 m t to + Khi đó, khối lượng cát thùng là: Xét hệ thời điểm ≤ t ≤ to: + Áp dụng định luật II Niu Tơn cho hệ, ta có: m m dv 2mg − (2m − t ) g = (2mg + 2m − t ) to to dt dv = 0,5 g (t − 4to + 4to )dt gto d (4to − t ) gtdt = = − gdt − 4to − t 4to − t 4to − t ⇒ (1) Giả sử sau thời điểm to vận tốc vật v1 Từ (1), ta có: v1 t0 t0 ∫ dv = − ∫ gdt − ∫ 0 gto d (4to − t ) 4to − t v1 = − gto − gto ln ⇒ * Sau cát chảy hết ngoài: + Áp dụng định luật II Niu Tơn: 2mg − mg = (2mg + m)a ⇒ a = g/3 + Vận tốc vật sau thời điểm to là: gt v2 = v1 + at = − gto − gto ln + o = gto (4 ln − ) 4 0,5 1,0 0,5 0,5 Gọi gia tốc cầu M cầu m trước lúc hai đầu dây va chạm aM am r r v Áp dụng định luật II Niu Tơn: m M vy M 2T = MaM(1) m 0,5 T T m T = mam m vx vx (2) 0,5 Hai cầu m thực chuyển động tròn M Tại thời điểm trước va 0,5 vx2 b chạm, gia tốc hướng tâm hai cầu m M là: Trong đó: vx vận tốc thành phần cầu m trước va chạm có phương thẳng góc với dây v2 am = x − a M b Do đó: (3) v2 M T= (m x ) M + 2m b Giải hệ (1), (2), (3), ta được: (4) Gọi vy vận tốc cầu M trước lúc va chạm Do chiều dài dây không đổi nên vận tốc thành phần cầu m theo phương ngang dây vy Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có: Mv = (M+2m)vy (5) Áp dụng định luật bảo toàn năng, ta có: v 2y v2 v2 vy M = M + 2m ( x + ) 2 2 (6) Giải hệ (5), (6),ta được: Mv vx2 = M + 2m (7) Thay (7) vào (4), ta có: T= 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 M mv ( M + 2m) b Quá trình 1a2: T = αV ω0 , PV = nRT = nR h αV m hay r N r Fms M y P = nRT αV 0,5 x Q = A + ∆U (5điểm ) 1,0 V2 3 Q = ∫ PdV + nR(T2 − T1 ) = ∫ nRα dV + nR(T2 − T1 ) 2 V1 nR (αV2 − αV12 ) + (T2 − T1 ) = nR (T2 − T1 ) + nR (T2 − T1 ) = 2nR (T2 − T1 ) 2 = Theo nguyên lý Q 2200 nR = = = 10 2(T2 − T1 ) 2(360 − 250) Vậy → A13 = Quá trình – 3: V không đổi ∆U13 = nR (T3 − T1 ) Q13 = ∆U13 = nR(T3 − T1 ) ⇒ Q13 > P 0,5 V1 V2 V 0,5 * Quá trình 3-2: Trong đồ thị T,V đường qua gốc toạ độ T = β V ; PV = nRT = β nRV P = β nR = co n s t Vì trình đẳng áp A32 = P2 (V2 − V3 ) = PV 2 (1 − = P2 (V2 − V1 ) = nRT (1 − ∆U 32 = Mặt khác Q23 > → Q123 = V1 T ) = nRT2 (1 − ) V2 T2 T1 ) T2 nR (T2 − T3 ) Q23 = A32 + ∆U 32 = 0,5 T nR(T2 − T3 ) + nRT2 (1 − ) T2 T nR (T2 − T1 ) + nRT2 (1 − ) = 2500 J T2 a) Tìm tốc độ góc cầu sau va chạm 0,5 0,5 1,0 0,5 (5 điểm) ∆t Gọi thời gian va chạm Pt biến thiên momen động lượng cầu với trục quay qua khối tâm: 2mR ( ω0 − ω ) = R.Fms ∆t = RN µ∆t (1) Pt biến thiên động lượng khối tâm cầu theo phương Oy: ( 0,5 ) m v 'y − v y = N ∆t ( ) 0,5 m e v y + v y = N ∆t gh ( e + 1) = N ∆t m (2) 0,5 2mR ( ω0 − ω ) = mRµ gh ( e + 1) Từ (1) (2): 5µ ω = ω0 − ( e + 1) gh 2R ⇒ b) Tìm vận tốc tâm cầu sau va chạm Pt biến thiên động lượng khối tâm cầu theo phương Ox: ( 0,5 ) m vx' − vx = µ N ∆t vx' = µ N ∆t m (3) v = µ ( e + 1) gh 0,5 ' x Từ (2) (3): v ' = vx'2 + v '2y = µ ( e + 1) gh + e 2 gh = gh µ (e + 1) + e c) Tìm khoảng cách từ vị trí va chạm lần đến vị trí kết thúc va chạm lần Vx Gọi vận tốc ván kết thúc va chạm lần Theo định luật bảo toàn động lượng cho hệ cầu ván: m µm Vx = − vx' = − ' ( e + 1) gh mvx + MVx = ⇒ M M r v '(vx' , v 'y ) Sau va chạm cầu chuyển động vật ném xiên với 0,5 0,5 tbay = 2v 'y g Quãng đường cầu dọc theo phương ngang: 2v 'y vx' ' scau = tbay vx = g 0,5 Quãng đường ván theo chiều ngược lại là: 2v ' V svan = tbay Vx = y x g 0,5 Vị trí va chạm thứ cách vị trí kết thúc va chạm lần 1: 2v 'y s = scau + svan = ( Vx + vx' ) g 0,5 0,5 v 'y ,Vx , vx' Thay vào biến đổi ta được: m+M s = 4heµ ( e + 1) ÷ M (2 điểm) * Cơ sở lý thuyết : Dùng hiện tượng mao dẫn ống nhỏ 0,5 * Trình tự thí nghiệm : 0,5 Dùng hai ba kính ghép với thành khe nhỏ hình vẽ Đặt khe hẹp xuống chậu nước có tượng mao dẫn xảy Căn vào cân cột chất lỏng dâng cao : P = Fc δ δ δ dlhDg d +1 ⇒ VDg = L => dlhDg = (d+1) ⇒ = Tiến hành thí nghiệm : - Đo giá trị l, r thước đo Tra D, g bảng số liệu - Ghép ba kính hình vẽ Đặt xuống chậu nước Đo độ cao h thước 0,5 Đánh giá sai số : - Sai số thí nghiệm chủ yếu xuất phát trình đo độ cao h cột nước - Để giảm sai số đo ta đặt mắt vuông góc, dọc theo thủy tinh 0,5