Vat li 10 lai chau Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH LAI CHÂU ĐỀ THI ĐỀ XUẤT KHỐI 10 (Đề có 02 trang, gồm 5câu) u r β F Câu 1: Động học, động lực học chất điểm Một vật m kéo trượt mặt phẳng ur nghiêng góc α , lực kéo F hợp với phương song song với mặt phẳng nghiêng góc β Hệ số ma sát vật α mặt phẳng nghiêng µ Tìm β để F nhỏ Câu 2: Các định luật bảo toàn Một mái hiên tạo thành dốc AB dài 1,935 m, nghiêng góc α = 30 so với phương nằm ngang Điểm C chân đường thẳng đứng hạ từ B xuống mặt đất Từ A thả vật có khối lượng m1 = 0, kg trượt AB, A α B lúc từ C bắn vật có khối lượng m2 = 0, kg lên theo phương thẳng đứng Biết hai vật va B, vật C u u r v0 xuyên vào vật hai bay theo phương nằm ngang sau va chạm Hệ số ma sát vật mặt AB µ = 0,1 Lấy g = 10m / s Tìm độ cao điểm B so với mặt đất tính phần tiêu hao vật xuyên vào vật Câu 3: PTTT, nguyên lý I Một xi lanh đặt theo phương thẳng đứng, bên có pittông nặng khối lượng M diện tích S trượt không ma sát Pittông đáy xilanh nối với lò xo có độ cứng k Trong xilanh có chứa khối khí có khối lượng m với phân tử gam µ a Hệ thống đặt không khí Ở nhiệt độ T 1, lò xo giãn ra, pittông cách đáy khoảng h1 Hỏi nhiệt độ pittông cách đáy khoảng h2 (h2 > h1)? b Hệ thống đặt chân không Trong xilanh lúc chứa 2mol khí lí tưởng đơn nguyên tử thể tích V 0, nhiệt độ t0 = 370 C Ban đầu, lò xo trạng thái không co giãn Sau truyền cho khí nhiệt lượng Q, thể tích khí lúc V0 , nhiệt độ 1470C Biết thành xi lanh cách nhiệt, R = 8,31J/mol.K Tìm nhiệt lượng truyền cho khối khí? Câu 4: Tĩnh học Một khối trụ đồng chất bán kính R, chiều dài L = R, khối lượng m1 = kg , đặt tựa lên khối lập phương vật cản C thẳng đứng Khối lập phương đồng chất, khối lượng m2 = m1 , cạnh a = L đặt vừa hết chiều dài khối trụ Gọi α góc lệch OA so với phương ngang với O trọng tâm khối trụ (hình vẽ mặt phẳng vuông góc với trục hình trụ) Chỉ có ma sát sàn khối lập phương, bỏ qua ma sát khối trụ với khối lập phương vật cản C Lấy g = 10m / s a Điều chỉnh vật C để α = 600 giữ cố định C Hệ cân Tính độ lớn lực ma sát sàn khối lập phương b Tịnh tiến vật C chậm O sang trái Tìm điều kiện hệ số ma sát sàn khối lập α C phương để khối lập phương trượt A trước lật Câu 5: Phương án thí nghiệm Cho dụng cụ sau: - Một mặt phẳng nghiêng - Một khối gỗ có khối lượng m biết - Một thước có độ chia tới mm - Một đồng hồ có kim giây Trình bày phương án thí nghiệm xác định nhiệt lượng tỏa khối gỗ trượt mặt phẳng ngiêng ( vận tốc ban đầu) HẾT Người đề: Nguyễn Thị Hoài Thu SĐT: 0914.805.468 TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH LAI CHÂU KHỐI 10 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu Ý Nội dung uu r Các lực tác dụng lên vật gồm: Trọng lực P , phản lực mặt ur uuur ur phẳng nghiêng Q , lực kéo F lực ma sát Fms ur ur ur uuur r Để vật trượt thì: P + Q + F + Fms = u r u r F Q β u r P Điểm (1) y uuu r Fms x α O Chiếu (1) lên trục Ox hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng: − P sin α + F cos β − Fms = ( 2) Chiếu (1) lên trục Oy hướng vuông góc với mặt phẳng nghiêng: − P cos α + Q + F sin β = 0,5 ( 3) Từ (3) suy ra: Q = P cos α − F sin β ⇒ Fms = µ N = µ Q = µ ( P cos α − F sin β ) Thay ( ) vào (2) ta được: ( 4) 0,5 − P sin α + F cos β − µ ( P cos α − F sin β ) = sin α + µ cosα ( 5) cosβ + µ sin β Vì P = mg, µ α xác định nên F = Fmin mẫu số ⇒F=P M = cosβ + µ sin β cực đại, với sin α cos α sin α cosβ cosα +sinβ sinα cos ( β − α ) ⇒ M = cosβ + sin β = = cosα cosα cosα µ = tan α = ⇒ M = M max cos ( β − α ) = ⇒ β = α = arctan µ ur Vậy, để lực kéo F nhỏ mà vật trượt β = arctan µ Chọn gốc B Phần vật giảm trượt mái hiên chuyển hóa thành động vật B công thắng lực ma sát trượt AB A hA uu r p2 α uu r p B u u r v0 hB 0,5 C Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có: m1.g AB.sin 300 = m1.v12 + µ.m1.g cos300 AB ⇒ v1 = 4(m / s ) Vận tốc vật đến B 4m/s Gia tốc vật trượt dốc 2a1 AB = v12 v12 42 ⇒ a1 = = = 4,134m / s 2 AB 2.1,935 Thời gian vật trượt AB: t = 0,5 v1 = = 0,967 s a1 4,134 0,25 Tại B trước va chạm động lượng vật là: p1 = m1v1 = 0, 2.4 = 0,8(kg.m / s ) Trước va chạm, động lượng vật là: p2 = m2 v2 = 0, 4v2 (1) 0,5 Xét giản đồ vec tơ động lượng ta có: p2 = p1 sin α = 0,8.sin 300 = 0,8.0,5 = 0, 4( kg.m / s) (2) 0,5 Từ (1) (2) ta có v2 = 1(m / s ) Xét chuyển động bắn lên vật ta nhận thấy rằng, thời gian vật lên tới b vật trượt hết dốc Ta có v2 = v0 − gt ⇒ v0 = v2 + gt = + 10.0,967 = 10, 67 (m/s) Độ cao điểm B: 0,5 hB = v0t − 1/ 2.gt = 10, 67.0,967 − 0,5.10.(0,967) ≈ 5, 6( m) 0,25 Tổng động lượng hai vật trước va chạm: p = p1cosα = 0,8 / = 0, 3( kg.m / s) Động lượng hệ sau va chạm: ps = ( m1 + m2 ) v = ( 0, + 0, ) v = 0, 6v 0,5 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: 0, 6v = 0, ⇒ v = 0, ≈ 1,15 ( m / s ) 0, Độ tiêu hao lượng vật xuyên vào vật là: a 1  ∆W =  m1v12 + m2 v22 ÷− ( m1 + m2 ) v = 1, J 2  Gọi p0 , p1 , p2 áp suất khí quyển, áp suất khí trạng thái 0,5 đầu áp suất khí trạng thái sau khí ∆x1 , ∆x2 độ biến dạng lò xo hai trạng thái đầu cuối 0,5 Điều kiện cân pit-tông hai trạng thái cho ta: ( 1) ( 2) Mg + p0 S + k ∆x1 = p1S Mg + p0 S + k ∆x2 = p2 S Từ (1) (2) suy ra: k (∆x2 − ∆x1 ) = ( p2 − p1 ) S Mà: 0,5 ∆x2 − ∆x1 = h2 − h1 ⇒ p2 − p1 = k ( h2 − h1 ) S mRT2 mRT1 k − = ( h2 − h1 ) µ Sh2 µ Sh1 S T1h2 k µ h2 Giải ta được: T2 = h + mR ( h2 − h1 ) 0,5 0,5 b Các trạng thái khí lúc đầu lúc sau: ( p0 ,V0 , T0 ) ( p3 ,V3 , T3 ) với V3 = V0 Sau truyền nhiệt lượng Q, pittông dịch chuyển lên đoạn x: x= ∆V V0 = ⇒ V0 = xS S 3S 0,5 Xét điều kiện cân pittông lúc đầu lúc sau, ta có: 0,5  Mg = p0 S   Mg + kx = p3 S Công mà khí thực được: A = Mgx + kx 2 1 = p0V0 + ( p3 − p0 ) V0 1 = p0V0 + p3V3  1 = nR  T3 + T4 ÷  6 0,5 Độ tăng nội khí: ∆U = CV ∆T = nR ( T3 − T0 ) Nhiệt lượng truyền cho khí: 0,5   13 Q = ∆U + A = nR  T3 − T0 ÷ = 4695,15 J  8 a Xét khối trục: ur uur uur r Ta có: P + N1 + N = uu r N1' O N = m1 g / tan α ur O α ⇒ N1 = m1 g / sin α uur uur ur r ur P α uur N 2' Xét khối lập phương: Ta có: P '+ N1' + N + F msn = ⇒ Fmsn = N1' cos α = N1cosα ⇒ Fmsn = m1 g / tan α = 11,547 N b Xét khối lập phương: Để vật không lật (tâm quay B): r M P '/ B > M N ' / B ⇒ m2 g > m1 g R / tan α − m1 g R 2 ⇒ tan α > A uur N3 uurα N1' uuuur Fmsn uur P' uuuur Fmsn uur N3 α uur P' uur N1' Để vật trượt: N 2' > µ ( m1 + m2 ) g ⇒ m1 g > µ m1 g ⇒ > tan α tan α 2µ Để vật trượt trước lật thì: 2µ > ⇒ µ < 0, 75 Gọi: h chiều cao mặt phẳng nghiêng; l chiều dài mặt nghiêng 0,5 Nhiệt lượng tỏa khối gỗ trượt mặt phẳng nghiêng vận tốc đầu là: Q = mgh − mv với v = 2al ; Suy ra:  2l  Q = m  gh − ÷ t   l= at 2 Thả cho vật trượt từ đỉnh mặt nghiêng đến chân mặt nghiêng Đo h l thước đo t đồng hồ tính Q 0,5 0,5 0,5