Vat li 10 thpt vùng cao VB Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG PT VÙNG CAO VIỆT BẮC KHỐI 10 (Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề) Đề giới thiệu (Đề thi có 03 trang, gồm câu) Câu (5 điểm) _ Động học, động lực học chất điểm Khối m = 1kg đặt ván M = 4kg, khối m nối với tường cố định sợi dây không dãn m r F hình Giữa m M có hệ số M ma sát k = 0,25, ván M sàn ma sát Tấm ván M Hình r tác dụng lực F có phương nằm ngang, độ lớn không thay đổi suốt trình khảo sát ban đầu ván chuyển động thẳng Lấy g =10m/s2 r a) Tìm lực tác dụng F lực căng dây nối b) Tấm ván M chuyển động với vận tốc 2m/s ta cắt dây nối m tường Mô tả chuyển động m M sau c) Sau kể từ lúc cắt dây lực ma sát m M thay đổi tính chất? Tìm quãng đường trượt m ván M Giả sử ván đủ dài để vật không rơi khỏi ván Câu ( điểm) _ Các định luật bảo toàn A Quả cầu nhỏ A khối lượng m nằm đỉnh R bán cầu nhẵn bán kính R giữ cố định mặt sàn nằm ngang r Đẩy cầu với vận tốc ban đầu v0 theo r phương ngang (hình 2) Xác định v0 để r v0 Hình cầu không rời bán cầu lúc Tìm vị trí cầu rời khỏi bán cầu sau Giả sử cầu độ cao h (so với mặt phẳng ngang) vận tốc r v Tìm lực nén cầu lên bán cầu cầu độ cao h' < h chưa rời bán cầu Giả sử cầu lăn không vận tốc ban đầu từ đỉnh bán cầu a) Xác định vị trí cầu rời bán cầu b) Sau rời khỏi bán cầu cầu rơi xuống sàn nảy lên (va chạm cầu sàn va chạm hoàn toàn đàn hồi) Tìm độ cao H mà cầu đạt tới sau va chạm với sàn Câu (4 điểm) _ Phương trình trạng thái, nguyên lý I Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử thực chu trình diễn tả đồ thị hệ tọa độ pOV hình p 1,5 p0 p0 a) Tính công khí thực chu trình O V0 b) Tính hiệu suất chu trình 2V0 V Hình Câu (4 điểm) _ Tĩnh học Một đồng chất AB, khối lượng m, đầu A dựa vào mặt phẳng nằm ngang, đầu B r F dựa vào mặt phẳng nghiêng (hình 4) Góc B hai mặt phẳng α Đặt vào đầu B r lực F hướng dọc theo mặt phẳng α A Hình nghiêng Hỏi độ lớn lực để cân bằng? Bỏ qua ma sát hai mặt phẳng đỡ? Áp dụng số: m = 2kg; g = 10m/s2; α = 300 Câu (2 điểm) _ Phương án thực hành Cho dụng cụ sau: - Một gỗ phẳng đủ dài đặt nằm nghiêng cố định (mặt phẳng gỗ hợp với phương nằm ngang góc α), có vạch sẵn đường thẳng hướng theo đường dốc - 01 lò xo coi lý tưởng - 01 bút chì - 01 cuộn mảnh, không dãn, - 01 thước đo độ dài - 01 khối gỗ hình hộp có gắn sẵn móc Hãy thiết kế phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt µ khối gỗ ván cho? HẾT Họ tên học sinh: , Số báo danh: Họ tên giám thị 1: , Họ tên giám thị 2: Thí sinh không sử dụng tài liệu, giám thị không giải thích thêm Người đề Lương Văn Luyện SĐT liên hệ: 0988143050 TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG PT VÙNG CAO VIỆT BẮC (Đáp án có 06 trang) KHỐI 10 Câu (5,0 điểm) Ý a (1 đ) Nội dung r Ván M chịu tác dụng lực ma sát trượt Fmst với m, lực kéo r F chuyển động thẳng nên: Fmst=F=kN=2,5N Khối uuur m trạng thái cân tác dụng lực ma sát ur ' ' trượt Fmst với M lực căng dây T nên: Fmst = Fmst = T=2,5N uuur ' b (2,5 đ) Khi dây nối đứt, lực căng dây triệt tiêu, Fmst cung cấp gia tốc Điểm 0,5 0,5 cho m, m chuyển động nhanh dần M với gia tốc am ' Fmst am = =2,5m/s m Khi tốc độ m đạt tới tốc độ chuyển động có M (v=2m/s) m dừng lại M, lực ma sát chúng trở thành lực ma sát nghỉ Lúc m M trở thành hệ vật chịu tác dụng ngoại lực F nên chúng thu gia F a= = 0,5m / s tốc: m+M Như sau hệ hai vật gắn liền chuyển động nhanh dần với vận tốc v=2m/s gia tốc a=0,5m/s2 Thời điểm lực ma sát m M thay đổi tính chất từ ma sát trượt sang ma sát nghỉ lúc m đạt tốc độ v=2m/s với tốc c (1,5 đ) v - v0 = 0,8s độ chuyển động M: t = am Gia tốc m M trượt: a m/M =a m -a M =a m =2,5m/s (vì lúc M chuyển động đều) Quãng đường trượt m M thời gian này: a t2 Sm / M = m / M = 0,8m Câu (5điểm) Ý Nội dung 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 Điểm mv0 Áp dụng định luật II Niuton ta có: mg - N = R (với N phản lực bán cầu tác dụng lên cầu A) Điều kiện để cầu không rời khỏir bán cầu: N ≥ →A v 0v ≤ gR (1) R α0 1,0 0,5 C 0,5 (1,5 đ) 2.(1,5 đ) Tại vị trí C cầu rời bán cầu (OC hợp với phương thẳng mv đứng góc α0), N = Vậy: = mgcosα (2) R Áp dụng định luật bảo toàn năng: mv mv 02 (3) = + mgR(1 - cosα ) 2 v02 Từ (2) (3) suy ra: cosα = + (4) 3gR Khi vật độ cao h' < h, áp dụng định luật II Niuton định luật bảo toàn ta có: mv'2 h' mv'2 (5) mgcosα' - N = → mg - N = R R R mv'2 mv (6) mgh' + = mgh + 2 mg v2 (3h' - 2h ) (7) R g Lập luận tương tự ý 1, vật rời khỏi bán cầu cosα = 2gR v2 = 2R H = Rcosα = Vì va chạm hoàn toàn đàn hồi nên sau va chạm, cầu lại 2gR lên tới độ cao H0 với vận tốc v có độ lớn v = hợp với phương ngang góc α0 Sau cầu lên thêm đoạn H1 mv 2y Áp dụng định lý động ta có: = mgH1 với v y = v.sinα mà sinα = − cosα 02 = 5R H1 = Suy ra: 27 Từ (5) (6) ta suy ra: N = 3.a(1 đ) 3.b.(1 đ) 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5 Vậy độ cao cực đại mà vật đạt sau va chạm với sàn: 23R H = H + H1 = 27 Câu (4điểm) Ý a (1 đ) Nội dung - Công mà khí thực chu trình A’ = (p3 – p2)(V1 – V2) = p0V0 -Ta xét trình để xác định Q + Quá trình 1-2: Đẳng áp: V giảm => T giảm Q12 = nCpΔT < ( Khí tỏa nhiệt) + Quá trình 2-3: Đẳng tích => A = 3 Q23 = nCvΔT = (1,5p0 – p0)V0 = p0V0 >0 ( Khí nhận nhiệt) + Quá trình 3-1: p0 V + 2p Phương trình đường thẳng 3-1: p = − 2V0 => T = => Tmax pV p0 2p =− V2 + V nR 2nRV0 nR 2p V = 0 = T1 nR Điểm 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 Q31 = A’31 + ΔU31 = (1,5p0 + p0)V0 + (p1V1 - p3V3) = 2p0V0 >0 ( Khí nhận 2 0,5 nhiệt) p V0 A' = = ≈ 9,1 % Hiệu suất H = Q 23 + Q31 ( + 2)p V 11 0 0,5 Câu (4điểm) Ý rr FN Nội dung B α r N1 r P A Điểm 0,25 Thanh cân với trục quay qua B: l P ↔ P cos β = N1.l cos β → N1 = 2 (1) MP = MN1 r r r r r Thanh cân bằng: P + N1 + N + F = (2) Chiếu (2) lên Oxy: 0 x : F sin(α − 90) = N cos(α − 90)(3)  0 y : P = N + N sin(α − 90) + F cos(α − 90)(4) Từ (1)(3)(4) tìm F = P sin α Thay số: F = 5N 1,0 0,25 0,5 0,5 1,0 0,5 Câu (2điểm) Ý Nội dung Điểm Bước 1: - Dùng thước đo chiều dài tự nhiên l0 lò xo - Treo vật nặng lên lò xo, đo chiều dài lò xo - Xác định độ cứng lò xo k = mg ∆l0 Bước 2: - Buộc sợi vào đầu lò xo, đầu buộc vào vật nặng (sợi đủ dài) Đặt hệ thống lên gỗ cho sợi có phương trùng với vạch kẻ sẵn Cố định đầu tự sợi (phía trên) - Kéo khối gỗ xuống đoạn ∆l1 = n1∆l0 (chọn n1 nguyên) sử dụng bút chì đánh dấu vị trí khối gỗ, thả cho khối gỗ trượt lên theo phương dốc Đo quãng đường l1 mà khối gỗ trượt - ĐLBT lượng: k ∆l1 = µ mgl1 cos α + mgl1 sin α (1) Bước 3: Tương tự bước 2, đặt ngược lại, đầu tự lò xo gắn cố định (phía dưới) Kéo khối gỗ lên đoạn ∆l2 = n2 ∆l0 , sử dụng bút chì đánh dấu vị trí khối gỗ Thả cho khối gỗ chuyển động theo phương dốc Dùng thước đo quãng đường l2 mà khối gỗ trượt ĐLBT lượng: k ∆l2 = µ mgl2 cos α − mgl2 sin α (2) Xác định biểu thức - Thay k vào (1), (2): n12 ∆l0 = µ cosα + sin α (3) 2l1 n22 ∆l0 = µ cosα − sin α 2l2 0,25 0,25 0,25 (4) - Giải hệ pt (3), (4) n12 n22 sin α = ∆l0 ( − ) l1 l2 cosα = ∆l0 n12 n22 ( + ) µ l1 l2 ∆l0 n12 n22 ∆l0 n12 n22 ⇒µ= ( + )= ( + ) cos α l1 l2 − sin α l1 l2 n12 n22 ∆l B Đặt : A = sin α ; B = ( + ) Ta có µ = l1 l2 1− A Bước 4: Lặp lại bước 2, hoành thành bảng số liệu 0,5 * Lưu ý: - Học sinh giải theo cách khác cho điểm tối đa - Điểm ý câu thay đổi phải trí toàn tổ chấm - Nếu thiếu từ đơn vị trở lên, trừ 0,5 điểm cho toàn thi