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

v TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG * ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MẬT ĐỀ THI MÔN:VẬT LÍ LỚP:10 Thời gian: 180 phút Không kể thời gian giao đề Đề thi có 02 trang Câu 1 5 đi

v

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

TUYÊN QUANG

*

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (MẬT)

ĐỀ THI MÔN:VẬT LÍ LỚP:10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Đề thi có 02 trang

Câu 1 (5 điểm): Một đầu dây không giãn vắt qua ròng rọc cố định

treo vật nhỏ B, đầu dây kia là điểm A trong tay người đi trên mặt

phẳng ngang theo một đường thẳng với vận tốc không đổi v0 =

1m/s A luôn cách mặt đất h = 1m Khi người bắt đầu chuyển động,

vật B ở mặt đất, dây ở hai bên ròng rọc đều căng và có phương

thẳng đứng

Độ cao của ròng rọc là H = 10m Bán kính ròng rọc không đáng kể

a) Tìm quan hệ hàm số giữa độ cao của vật B và thời gian người chuyển động

b) Tìm vận tốc của vật B khi người đi được khoảng thời gian t

c) Để vật chạm tới ròng rọc thì người cần chuyển động trong khoảng thời gian tối thiểu bằng bao nhiêu?

Câu 2 (5 điểm): Một vật nhỏ có khối lượng m

được thả không vận tốc đầu xuống mặt phẳng

nghiêng của một chiếc nêm có khối lượng M và

góc nghiêng α Giả thiết nêm chỉ chuyển động tịnh

tiến trên mặt phẳng ngang Bỏ qua mọi ma sát Biết

vận tốc của vật ngay trước va chạm là v0

a)Tìm vận tốc của vật và nêm ngay sau va chạm

b) Xác định góc α để sau va chạm vận tốc của nêm là lớn nhất

Câu 3 (4 điểm): Một thanh đồng chất OA, tiết diện đều, trọng

lượng Q = 2 3N có thể quay quanh chốt ở đầu O Đầu A của

thanh được nối bằng dây không giãn, vắt qua ròng rọc S với

một vật có trọng lượng P = 1N như hình vẽ S ở cùng độ cao với

O và OS = OA Khối lượng của ròng rọc và dây không đáng kể,

bỏ qua kích thước của ròng rọc

a) Tính góc α (góc SOA) ứng với cân bằng của hệ thống và tìm phản lực của chốt O

b) Cân bằng này là bền hay không bền?

Câu 4 (4 điểm): Một mol khí lí tưởng đơn nguyên tử thực

hiện một chu trình như hình vẽ 1-2 và 3-4 là quá trình đẳng

tích; 2-3 và 4-1 là quá trình đẳng áp 2 và 4 cùng nằm trên

một đường đẳng nhiệt Biết nhiệt độ tại 1 và 3 tương ứng là T1 = 300K,

T3 = 600K

a)Tính nhiệt độ của khí ở trạng thái 2

b)Tính công mà khí thực hiện trong chu trình Tính hiệu suất của chu trình

h

H

α

4

3 2

1

V2

V1

P2

P1 p

V O

α

P

O

A S

Câu 5 (2 điểm): Cho các dụng cụ gồm:

- Một ống thủy tinh hình chữ U

- Một thước có độ chia nhỏ nhất đến mm

- Một lọ nước (Đã biết khối lượng riêng của nước)

- Một lọ dầu

Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định gần đúng khối lượng riêng của dầu

- Hết-Không sử dụng tài liệu

Họ và tên người ra đề: Nguyễn Tuyết Hạnh Số điện thoại: 0915480459

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X ĐÁP ÁN MÔN:VẬT LÍ

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

TUYÊN QUANG

LỚP:10 Câu 1

5 điểm

a)Chọn t = 0 là lúc người bắt đầu

chuyển động

Chọn hệ trục tọa độ xoy như hình vẽ,

gốc O là vị trí

của vật B lúc t = 0

0,5 điểm

Tại thời điểm t = 0: vật B ở gốc O, đầu dây A nằm trên trục oy, cách O một

đoạn h Như vậy chiều dài của dây là l = 2H – h (1) 0,5 điểm

Tại thời điểm t: vật B có độ cao y, đầu A ở tọa độ x = v0t (2)

Chiều dài dây là: l = H – y + (H−h)2+ x2 (3)

1 điểm

Thay (1), (2) vào 3, đồng thời thay H = 10m, h = 1m, v0 = 1m/s ta tìm được

quan hệ hàm số giữa độ cao của vật B và thời gian người chuyển động

9 81

2+ −

= t

y

1 điểm

b) Vận tốc tức thời của vật B tại thời điểm t là:

81 2

81 2

1

2 2

1 2

+

= +

=

t

t t

t dt

dy v

1 điểm

c) Khi vật vừa chạm ròng rọc thì y = 10m

Giải phương trình 10= t2 +81−9 ta được t = 16,73s

1 điểm

Câu 2

5

điểm

a) Gọi Vvà vlần lượt là vận tốc của nêm M và vật m ngay sau va chạm

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

2

1 2

1 2

0 2

2 2

2

M

m V MV mv

0,5điểm

0,5điểm

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng theo phương ngang: MV – mvcosβ = 0 0,5điểm

α β

v 

V 

0

v 

H

h v  0

x O

y

(β là góc hợp giữa vvà phương ngang) vcosβ(2)

M

m

V =

→

Từ (1) và (2) suy ra ( )3

cos

0 β

M m

v v

+

Do không có ma sát, khi va chạm m chịu tác dụng của phản lực vuông góc

với mặt nghiêng, theo phương của mặt nêm vận tốc của vật m bảo toàn nên

v0sinα = vcos(α + β) v0 = v(cotαcosβ – sinβ)

2

2

v

0,5điểm

Từ (3) và (4) đồng thời thay sin2β = 1- cos2β suy ra:

K M

m M

m

=























 +

−

=

→

=











1 cot

1 cot

2

1

tan

cos sin cot 2 1

cot

cos2 2

α α

β

β β α α

β

2

2

1

1 cos

K

+

=

0,5điểm

Thay cos2β vào (3) ta có vận tốc của vật m ngay sau va chạm là:

( 2)

0

1

1

K M

m

v

v

+

+

=

0,5điểm

Thay v vào (1) ta được vận tốc của nêm ngay sau va chạm là:

M

m K

v

M

m

V

+ +

=

2

0

1

0,5điểm

b) Để ngay sau va chạm vận tốc nêm là lớn nhất thì K2 phải đạt giá trị nhỏ

nhất, tức là bằng 0 Khi đó

M

m

+

= 1 cotα

Vậy với góc α thỏa mãn biểu thức

M

m

+

= 1 cotα thì vận tốc của nêm ngay sau va chạm đạt giá trị cực đại

1điểm

Câu 3

4 điểm

Gọi Rlà phản lực của chốt O

OH là đường cao của tam giác cân AOS

Góc OAH = 900-

2 α

0,5 điểm

Chọn hệ trục tọa độ xoy như hình vẽ:

Rx = Psin

2 α

Ry= Q - Pcos

2 α

0,5 điểm

Xét mômen lực với trục quay O ( OH = lcos

2

α

; l là chiều dài thanh OA), ta

có:

Plcos

2

α = Q cosα 2

l

(1)

Đặt cos

2

α = x, ta được Px =

2

Q

(2x2 - 1) (2) Thay P = 1N; Q = 2 3N vào (2) ta được: 2 3x2 −x− 3=0 (*)

2

cos 2

0,5 điểm

1 điểm

Rx = 0,5N; Ry =

2

3 3 N; R= R x2 +R y2 = 7N 0,5 điểm

b) Từ phương trình (1), ta đặt y1 = Pcos

2

α = cos 2 α

y2 = Q cosα

2

1

= 3 cos α

Ta thấy cân bằng xảy ra khi α = 600 Khi α tăng thì y1 giảm chậm, y2 giảm

nhanh hơn Do vậy mômen của lực căng lớn hơn mômen của trọng lực Q

Vì vậy thanh bị kéo về vị trí cân bằng ban đầu Vì vậy đây là cân bằng bền

1 điểm

Câu 4

p1V1 = RT1; p2V2 = RT3;

p2V1 = RT; p1V2 = RT;

0,5 điểm

T

T p

2

1 = ;

3 2

1

T

T p

b) Công thực hiện bởi chu trình:

A = (p2 - p1).(V2 - V1) = p1V1 +p2V2 - (p1V2 + p2V1)

Vậy A = R(T1 + T3 - 2 T1T3 = R( )2

3

T − = 427,73J

1 điểm

Nhiệt lượng chu trình nhận vào có độ lớn là:

Q1 = Q12 + Q23

Q1 = R(T T) R(T T) p (V V) RT RT RT 5199,9J

2

3 2

5 2

3 2

3

1 3

1 2 2 3

−

1 điểm

Hiệu suất H = A/Q1 = 8,23%

0,5 điểm

Câu 5

2 điểm

- Để ống chữ U thẳng đứng

- Đổ nước vào ống chữ U

0,5 điểm

- Đổ thêm dầu vào vào một nhánh chữ U Mặt thoáng của hai

nhánh sẽ chênh lệch, bên dầu sẽ có mặt thoáng cao hơn 0,5 điểm

- Lập biểu thức tính áp suất thủy tĩnh:

+ Tại điểm A (mặt phân cách giữa dầu và nước):

pA = po + ρdghd

+ Tại điểm B ( cùng độ cao ở nhánh bên kia):

pB = po + ρnghn

- Vì pA = pB suy ra

d

n n d

h

h

ρ

ρ =

0,5 điểm

- Đo hn, hd, biết ρn sẽ tính được khối lượng riêng của dầu ρ2 0,5 điểm

4

3 2

1

V2

V1

P2

P1 p

V O