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 LÝTRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH LAI CHÂU KHỐI 10 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Đề này có 02 trang, gồm 5câu Câu 1: Động học, động lực học chất điểm Một

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH LAI CHÂU KHỐI 10

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề này có 02 trang, gồm 5câu)

Câu 1: Động học, động lực học chất điểm

Một vật m được kéo trượt đều trên mặt phẳng

nghiêng góc , lực kéo F

hợp với phương song song với mặt phẳng nghiêng góc  Hệ số ma sát giữa vật và

mặt phẳng nghiêng là  Tìm  để F nhỏ nhất

Câu 2: Các định luật bảo toàn

Một mái hiên tạo thành dốc AB dài 1,935 m,

nghiêng góc   30 0 so với phương nằm ngang Điểm C

là chân đường thẳng đứng hạ từ B xuống mặt đất Từ A

thả một vật có khối lượng m1  0, 2kg trượt trên AB, cùng

lúc đó từ C bắn vật 2 có khối lượng m2  0, 4kglên theo

phương thẳng đứng Biết rằng hai vật sẽ va nhau ở B, vật

2 xuyên vào vật 1 rồi cả hai cùng bay theo phương nằm ngang ngay sau khi va chạm Hệ số ma sát giữa vật 1 và mặt AB là   0,1 Lấy g  10 /m s2 Tìm độ cao của điểm B so với mặt đất và tính phần cơ năng đã tiêu hao khi vật 2 xuyên vào vật 1

Câu 3: PTTT, nguyên lý I

Một xi lanh đặt theo phương thẳng đứng, bên trong có một pittông nặng khối lượng M diện tích S có thể trượt không ma sát Pittông và đáy xilanh được nối với nhau bởi một lò xo có độ cứng k Trong xilanh có chứa khối khí có khối lượng m với phân tử gam

a Hệ thống đặt trong không khí Ở nhiệt độ T1, lò xo giãn ra, pittông cách đáy một khoảng h1 Hỏi ở nhiệt độ bao nhiêu pittông cách đáy một khoảng h2 (h2 > h1)?

b Hệ thống đặt trong chân không Trong xilanh lúc này chứa 2mol khí lí tưởng đơn nguyên tử ở thể tích V0, nhiệt độ 0

t  C Ban đầu, lò xo ở trạng thái không co giãn Sau đó truyền cho khí một nhiệt lượng Q, thể tích khí lúc này bằng

F





A

0

v 

C B



4

3V , nhiệt độ 1470C Biết rằng thành xi lanh cách nhiệt, R = 8,31J/mol.K Tìm

nhiệt lượng đã truyền cho khối khí?

Câu 4: Tĩnh học

Một khối trụ đồng chất bán kính R, chiều dài là L = R, khối lượng m1  2kg,

đặt tựa lên một khối lập phương và vật cản C thẳng đứng Khối lập phương đồng

chất, khối lượng m2 m1, cạnh a = L đặt vừa hết chiều dài của khối trụ Gọi  là

góc lệch của OA so với phương ngang với O là trọng tâm của khối trụ (hình vẽ

trong mặt phẳng vuông góc với trục hình trụ) Chỉ có ma sát giữa sàn và khối lập

phương, bỏ qua ma sát của khối trụ với khối lập phương và vật cản C Lấy

2

10 /

g  m s

a Điều chỉnh vật C để   60 0 rồi giữ cố định C Hệ cân bằng Tính độ

lớn của lực ma sát giữa sàn và khối lập phương

b Tịnh tiến vật C rất chậm

sang trái Tìm điều kiện về hệ số

ma sát giữa sàn và khối lập

phương để khối lập phương trượt

trước khi lật

Câu 5: Phương án thí nghiệm

Cho các dụng cụ sau:

- Một mặt phẳng nghiêng

- Một khối gỗ có khối lượng m đã 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 ra khi khối gỗ trượt

trên mặt phẳng ngiêng ( không có vận tốc ban đầu)

HẾT

Người ra đề: Nguyễn Thị Hoài Thu SĐT: 0914.805.468

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X MÔN VẬT LÝ

A C

O



TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH LAI CHÂU KHỐI 10

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

1 Các lực tác dụng lên vật gồm: Trọng lực P , phản lực của mặt

phẳng nghiêng Q , lực kéo F và lực ma sát F ms

Để vật trượt đều thì:              P Q F F                                             ms               0

Chiếu (1) lên trục Ox hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng:

 

Chiếu (1) lên trục Oy hướng vuông góc với mặt phẳng nghiêng:

 

0,5

Từ (3) suy ra:

cos sin

ms

0,5

Thay  4 vào (2) ta được:

 

5

os sin

c

F P c





1

Vì P = mg, và  xác định nên F Fmin khi mẫu số

os sin

M c    cực đại, với

sin tan

cos

cos sin os os +sin sin

c c

M c





 



1

F





P

Q 

ms

F

y x

O

m

arctan

 

Vậy, để lực kéo F

nhỏ nhất mà vật trượt đều thì   arctan 

1

2 Chọn gốc thế năng ở B

Phần thế năng vật 1 giảm khi trượt trên mái hiên đã chuyển hóa

thành động năng của vật 1 ở B và công thắng lực ma sát khi nó

trượt trên AB

0,5

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:

1

1 sin 30 os30

2 4( / )



Vận tốc vật 1 khi đến B là 4m/s

1

Gia tốc vật 1 khi trượt dốc

2

2 1

1

2

4

4,134 /

2 2.1,935

a AB v

v

AB



Thời gian vật 1 trượt trên AB: 1

1

4 0,967 4,134

v

a

0,25

Tại B trước khi va chạm động lượng của vật 1 là:

1 1 1 0, 2.4 0,8( / )

p m v   kg m s

0,5

Trước khi va chạm, động lượng của vật 2 là:

Xét giản đồ vec tơ động lượng ta có:

0

2 1 sin 0,8.sin 30 0,8.0,5 0, 4( / )

Xét chuyển động bắn lên của vật 2 ta nhận thấy rằng, thời

A

0

v 

C

B

A

h

B h

1

2

2

p

p





gian vật 2 lên tới b cũng bằng vật 1 trượt hết dốc.

Ta có v2 v0  gt v0 v2 gt  1 10.0,967 10,67  (m/s) 0,5

Độ cao của điểm B:

0 1/ 2 10,67.0,967 0,5.10.(0,967) 5,6( )

B

Tổng động lượng của hai vật trước khi va chạm:

1 os 0,8 3 / 2 0, 4 3( / )

Động lượng của hệ ngay sau va chạm:

 1 2 0, 2 0, 4 0,6

s

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

0, 4 3

0,6

Độ tiêu hao năng lượng khi vật 2 xuyên vào vật 1 là:

0,5

3 a Gọi p p p0 , , 1 2lần lượt là áp suất khí quyển, áp suất khí trạng thái

đầu và áp suất khí ở trạng thái sau của khí

1 , 2

x x

  là độ biến dạng của lò xo ở hai trạng thái đầu và cuối 0,5 Điều kiện cân bằng của pit-tông ở hai trạng thái cho ta:

 

 

Mg p S k x p S

Mg p S k x p S

   

   

Từ (1) và (2) suy ra: k x(  2  x1 )  p2  p S1 0,5

Mà:

k

S

    

h h

Giải ra ta được: 1 2 2 

1

T h k h



b Các trạng thái của khí lúc đầu và lúc sau:

p V T0 , , 0 0 và p V T3 , , 3 3 với 3 0

4 3

V  V

Sau khi truyền một nhiệt lượng Q, pittông dịch chuyển lên một

3

V V



Xét điều kiện cân bằng của pittông lúc đầu và lúc sau, ta có:

0 3

Mg p S

Mg kx p S









0,5

Công mà khí thực hiện được:

2

1 2

A Mgx kx

p V p V

0,5

3 2

V

    

Nhiệt lượng đã truyền cho khí:

4695,15

QU A nR   T  T  J

0,5

Ta có:            P N                 1               N              2  0

/ sin / tan

N m g

N m g





Xét khối lập phương: Ta có: '

P N N F 



'

1

/ tan 11,547

msn msn



b Xét khối lập phương:

Để vật không lật (tâm quay là B):

' 1

2 2 tan

3

P B N B

r



1



O



O

' 1

N

' 2

N

P

3

N

A

' 1

N

msn

F

'P

3

N

msn

F

'P

 '

1

N





Để vật trượt:

1

m g

Để vật trượt trước khi lật thì: 1 2 0,75

5 Gọi: h là chiều cao của mặt phẳng nghiêng;

l là chiều dài mặt nghiêng

Nhiệt lượng tỏa ra khi khối gỗ trượt trên mặt phẳng nghiêng

không có vận tốc đầu là:

2

2

mv

Q mgh  với 2 2 ; 2

2

at

v  al l

Suy ra:

2 2

2l

Q m gh

t

Thả cho vật trượt từ đỉnh mặt nghiêng đến chân mặt nghiêng

Đo h và l bằng thước đo t bằng đồng hồ sẽ tính được Q

0,5

0,5 0,5 0,5