Khoan một lỗ nhỏ trên quả cầu bán kính 2R.. Dùng dây dẫn xuyên qua lỗ nhỏ nối hai mặt cầu bán kính R và 3R sao cho dây không tiếp xúc với mặt cầu bán kính 2R, sau đó nối mặt cầu ngoài cù
Trang 1TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAO CAI
TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2014.
MÔN: VẬT LÝ Lớp 10 Thời gian 150 phút.
Câu 1 : (5 điểm) Tĩnh điện- dòng không đổi.
Ba mặt mặt cầu kim loại đồng tâm có bán kính R, 2R và 3R Mặt cầu bán kính 2R tích điện
Q Khoan một lỗ nhỏ trên quả cầu bán kính 2R Dùng dây dẫn xuyên qua lỗ nhỏ nối hai mặt
cầu bán kính R và 3R sao cho dây không tiếp xúc với mặt cầu bán kính 2R, sau đó nối mặt
cầu ngoài cùng với đất
a.Tính điện thế ở tại mặt cầu thứ nhất, mặt cầu thứ hai và hiệu điện thế giữa hai mặt cầu.
b.Tính điện lượng chuyển qua các dây dẫn và tổng nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở các dây nối trong thời gian dài.
Câu 2: (5 điểm) Định luật bảo toàn
Dùng sợi dây mảnh dài L, khối lượng không đáng kể, để treo quả cầu nhỏ vào đầu trụ gỗ có đế đặt trên mặt bàn ngang như hình vẽ Khối lượng quả cầu là m , khối lượng của trụ và đế là M = 4m Cầm quả cầu kéo căng sợi dây theo phương ngang và thả nó rơi không vận tốc ban đầu Coi va chạm giữa quả cầu và trụ hoàn toàn không đàn hồi
a.Tính vận tốc của hệ sau va chạm b.Sau va chạm đế gỗ dịch chuyển được độ dài bao
xa thì dừng lại?
2.Trong quá trình quả cầu rơi xuống để đế gỗ không dịch
chuyển thì hệ số ma sát nhỏ nhất là bao nhiêu? Hệ số ma sát
nghỉ cực đại giữa đế và mặt bàn xuất hiện lớn nhất ứng với góc
treo sợi dây so với phuơng nằm ngang là bao nhiêu?
Câu 3.( 4 điểm) Nhiệt.
gồm hai quá trình đẳng tích và đẳng áp Nhiệt độ tuyệt đối tăng
n lần cả trong quá trình đốt nóng đẳng tích và dãn nở đẳng áp
a Quá trình nào hệ nhận nhiệt, nhả nhiệt? Tìm nhiệt lượng
nhận và nhả đó
b.Tìm hiệu suất của chu trình
Câu 4.( 4 điểm) Tĩnh học.
Người ta muốn treo một thanh AB đồng chất, chiều dài l, khối
lượng m (khối tâm G ở trung điểm) trong một mặt phẳng ABC
đứng thẳng và vuông góc với một bức tường Δ Đầu A của thanh tựa vào
tường, đầu B được neo bằng dây vào một điểm C của tường trên đường
mặt phẳng ABC Giữa đầu A và tường có ma sát với hệ số ma sát là k
a Bằng sơ đồ lực, nghiên cứu định tính xem nếu khoảng cách AC = x
tăng thì lực căng T và nguy cơ đầu A bị trượt tăng hay giảm?
bằng
Câu 5.( 2 điểm) Phương án thực nghiệm
O L
M
m
p
p2
p1
p3
p4
V4, V3
V1, V2
2p 3p
4p 1p
V p
B A
C
∆ 60
0
Trang 2Cho các dụng cụ:
1 Một xilanh tiêm của y tế có kim tiêm có vạch đo thể tích
2 Một cốc nước
3 Một cái thước dài 1m
4 Một đồng hồ có kim giây
5 Các giá đỡ cần thiết
Hãy lập phương án xác định đường kính trong của cái kim tiêm
Trang 3Trường THPT Chuyên Lao Cai
Tổ Vật lí – công nghệ.
HDC ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2014.
MÔN: VẬT LÝ Lớp 10 Thời gian 150 phút.
Câu 1 Xét quá trình hai mặt cầu được nối với nhau bởi sợi dây dẫn có điện trở
lớn Giả sử tại một thời điểm nào đó (khi hệ thống chưa ổn định) điện
lượng chuyển qua dây dẫn là q (điện lượng chuyển từ mặt cầu trong ra
mặt cầu ngoài) thì điện thế ở tâm mặt cầu (cũng là điện thế trên mặt cầu trong) là:
V 1 = k
R 3
q k R 2
Q k R
q = +
−
R 3
Q k
Hiệu điện thế giữa mặt cầu trong và mặt cầu ngoài là:
U12 = V1 – V2 =
R
q k 3
2 R
Q k 6
1 − =
R
q 4 Q k 6
1 −
4 Q
R
Q k 12
1
U12=
R
Q k 12
1
4
Q
=
R
Q k 48
1 2
Xét quá trình mặt cầu ngoài nối đất (hai mặt cầu vẫn nối với nhau) Giả
sử tại một thời điểm nào đó điện lượng chuyển qua dây dẫn xuống đất là
+ Điện thế ở tâm mặt cầu là:
R 2
Q k R 3
q k R
q k
V ' 1 2
+ Điện thế ở mặt cầu ngoài là:
R 3
Q q q k
V ' 1 2 2
+ +
1 = V ’
2 = 0
Ta có: q1 =
-4
Q
và q2 = - q’ +
4 Q
+ Khi nối quả cầu hai với đất, chỉ có sự dịch chuyển điện tích của mặt cầu
hai với đất khi cân bằng điện q’ = Q Vậy điện thế mặt cầu hai giảm
tuyến tính với q’ từ giá trị
R 3
Q
thế giữa mặt cầu ngoài với đất là:
R 6
Q
k
R
Q k 6
1 2
5
điểm
0,25 0,5 0,25 0,25
0,5 0,5
0,25 0,25
0,5
0,5 0,25
0,5 0,25 0,5
Trang 4+ Nhiệt lượng tỏa ra trong cả quá trình: W = W1 + W2 =
48
9 R Q
k 2
Trang 5Câu 3 Quá trình đẳng tích 1 – 2:
Câu 2: a, Gọi vận tốc quả cầu trước và sau va chạm là v và v': v= 2gL
mv m M v v gL
m M
+
Sau va chạm dưới tác dụng của lực ma sát
đế gỗ chuyển động chậm dần đến khi dừng lại
Quãng đường đế gỗ dịch chuyển được là x:
( ) '2
0
2
ms
v
f x= − m M+ (1) Với f ms = µ(m M g+ ) (2)
2
m L L x
m M µ µ
+
2
mv mgL
L
θ
cos 0
f T− θ = (5) sin 0
N T− θ −Mg= (6)
3 3
M A m
sin 2 2sin
f
A
θ θ
θ
= +
2 '
2 2
2cos 2 2sin sin 2 4sin cos
2sin
A
f f
A
θ
θ
+
Thay cos 2 θ = 2cos 2 θ − = − 1 1 2sin 2 θ ta có:
( )
2
sin
2 1
2 sin 2 2 1
A A
A A
θ θ
= +
+
( )
1 2
f
A A
θ =
+ Với
2 8
3 3
M A m
( )
3
0, 283
8 sin sin 0, 6030 37 05
22
m
m f
M mM
+
Lưu ý : học sinh có thể đánh giá bằng bất đẳng thức
5 điểm 0,5
0,25 0,25 0,5
0,25 0,25
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25
0,25 0,25
0,25
0,5
M
(
θ
ms
f
uuur
M g ur
N
T u
mg ur
T u
Trang 62 2
1
P T
n T nT
P =T = > => =
Quá trình đẳng áp 2 -3:
2
1
V T
n T nT n T
V =T = > => = =
Quá trình đẳng tích 3 – 4:
1
P T P
n T nT
P =T = P = > => =
Nhiệt lượng hệ nhận trong quá trình 1 – 2:
Q C T C T T C nT T C T n
Nhiệt lượng hệ nhận trong quá trình 2-3:
Q C T γC T T γC nT T γC n T nT γC nT n
Nhiệt lượng mà hệ nhận trong quá trình 3- 4:
Q C T C T T C nT n T C nT n
Thực chất nhả nhiệt:
( ) 34
'
Q Q C nT n
µ
Nhiệt lượng hệ nhận trong quá trình 4 – 1:
Q C T γC T T γC T n
Thực chất hệ nhả nhiệt:
( ) 41
'
Q Q γC T n
µ
Vậy hiệu suất của chu trình là:
1
Q Q n
Q Q n
γ η
γ
0,5 0,5
0,25 0,25
0,5 0,5
0,25 0,25
0,5 0,5
→
T , m g phải đồng quy và tam giác lực → R , →
→
a) Khi x tăng thì góc α giảm, góc β
tăng Biến đổi của tam giác lực cho thấy
Vẽ: 0,75
05,
0,25
p p
2
p1
p3
p4
V
4 , V
3
V
1 , V
2
2p 3p
4p 1p
V p
B A
C
l
x
∆ 60
0 • G m
→
R
→
T
β
R
→
α
Trang 7về độ lớn nhưng nghiêng nhiều hơn, nguy cơ đầu A trượt (R ra ngoài nón →
ma sát) tăng
b) x = l thì tam giác ABC cân, góc α =
300; đường trung tuyến AD cũng là
đường cao nên vuông góc với BC
(Hình vẽ)
2
< Tmax
R =
2
mg
, R làm với pháp tuyến →
góc ở đỉnh :
không trượt
0,5
Vẽ: 0,5 0,5 0,5
0,5
ngang, giả sử thời gian đẩy hết nước là τ, vận tốc nước phun ra là v, tiết diện trong của kim tiêm là S thì thể tích nước trong xi lanh là:
V =Svτ (1)
Khi tia nước phun ra theo phương ngang thì độ
cao của nó là: (2)
2
2
gt
Tầm xa của nó là: l =vt (3)
Trong đó t là thời gian chuyển động của mỗi hạt nước
từ khi ra khỏi kim đến khi chạm đất Từ (2) và (3)
tính được vận tốc v:
) 4 (
2h
g l
v=
Từ (1) và (4), ta tính được tiết diện trong của kim tiêm: 2 ( 5 )
g
h l
V S
τ
=
Gọi đường kính trong của kim tiêm là d thì tiết diện trong của kim cũng được tính:
) 6 ( 4
2
d
S =π
Từ (5) và (6) cho ta công thức để xác định đường kính trong của kim:
4 2 (7)
g
h l
V d
πτ
=
0,25 0,25 0,25
0,25 0,25
0,25
A
C
l
x
∆ 60
0 • G m
→
R
→
T
β
30 0
→
T
m
30 0
h
l v
Trang 8Như vậy để xác định được đường kính trong của kim ta cần đo: tầm xa của tia nước
l, thời gian nước chảy ra hết khỏi pistôn τ, độ cao của xilanh h và thể tích V của nước
được đọc theo độ chia trên xilanh.
Chú ý khi tiến hành thí nghiệm:
* Thí nghiệm phải được tiến hành nhiều lần để tính l cho mỗi một thời gian τ , sau
đó cần tính sai số tương đối vấi số tuyệt đối của đường kính d:
.
; 2 2
1
d d h
h l
l V
V d
d
d
τ
τ
ε =∆ = ∆ +∆ +∆ +∆ ∆ =
* Trong các lần thí nghiệm thì nước phải được đẩy ra đều.
0,5
Người ra đề : Phạm Văn Điệp
Số đt : 0914.815.356