Đề thi môn Vật lý đại cương 1 năm học 2013-2014 (Có kèm theo đáp án)

Đề thi môn Vật lý đại cương 1 năm học 2013-2014 (Có kèm theo đáp án) với 5 câu hỏi, giúp các bạn sinh viên củng cố kiến thức, chuẩn bị chu đáo cho các bài thi sắp diễn ra. Mời các bạn cùng tham khảo!

TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Đề số ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Mã môn học: PHYS130102 Học kỳ – 2013 - 2014 Ngày thi: 18/06/2014 Thời gian: 90 phút Đề thi gồm trang Sinh viên không sử dụng tài liệu Câu 1: (2 điểm) Sét tượng thiên nhiên ấn tượng, vừa đẹp vừa nguy hiểm Để hạn chế nguy hiểm sét, Benjamin Franklin – cha đẻ cột thu lôi đầu tiên, chế tạo vào năm 1752 mà ngày trở thành vật khơng thể thiếu với tịa nhà cao tầng, cơng trình, cao ốc Cột thu lơi thường kim loại nhọn nối đất Từ tính chất vật dẫn kim loại giải thích cột thu lơi làm kim loại có hình dạng trên? Từ đó, giải thích cột thu lơi giảm thiểu sét đánh trực tiếp vào tòa nhà Câu 2: (2 điểm) Một chùm tia điện tử (e-) phóng từ ống phóng điện tử sau qua khoảng mặt tụ điện (hình vẽ), người ta thay đổi độ lớn E điện trường tụ để điều khiển vị trí chùm điện tử chạm vào hình Khi qua tụ quỹ đạo chùm điện tử bị lệch so với phương ban đầu cùa Hãy xác định quỹ đạo chùm điện tử sau vào môi trường tụ điện? (Có thể xem điện trường tụ điện trường đều) Giải thích Câu 3: (2 điểm) Cho hệ hình vẽ bên: Vật A có khối lượng mA= 3kg, vật B có khối lượng mB = 4kg, rịng rọc C hình trụ đặc đồng chất có bán kính R = 0,1m khối lượng mC = 2kg Hệ số ma sát vật B mặt phẳng nghiêng k = 0,1, góc mặt phẳng nghiêng mặt phẳng ngang = 30o Cho dây khơng có khối lượng khơng co giãn Hệ chuyển động theo chiều vật A xuống Tính gia tốc vật A B, gia tốc góc rịng rọc C Câu 4: (2 điểm) Một kmol khí nitơ thực chu trình Stirling gồm hai trình đẳng nhiệt hai trình đẳng tích xen kẽ hình vẽ Cho biết áp suất thể tích trạng thái p1 = 5at V1 = 5; tỷ số T1 = 5T2, V2 = 3V1 a Tính áp suất trạng thái lại b Hãy tính hiệu suất chu trình Cho: at = 9,8.104 N/m2 p T1 T2 O V1 V2 V Câu 5: (2 điểm) Một dây dẫn kim loại uốn thành đoạn hình vẽ, đoạn thẳng có chiều dài L = 30cm, đoạn cong nửa đường trịn, bán kính R = 15cm Cho dòng điện I = 2A chạy qua dây dẫn theo chiều từ phải sang trái, hệ đặt R khơng khí Xác định vectơ cảm ứng từ L L gây dây dẫn tâm O nửa O đường trịn Cho biết:hằng số khí lý tưởng R = 8,31 J/mol.K, gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2, số từ o = 4.107 H/m Ghi chú: CBCT khơng giải thích đề thi TRƯỞNG NGÀNH ĐỖ QUANG BÌNH Ngày 09 tháng 06 năm 2014 GIẢNG VIÊN RA ĐỀ TRẦN TUẤN ANH ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Mã môn học: PHYS130102 Học kỳ – 2013 - 2014 Ngày thi: 18/06/2014 Câu Lời giải - Sét tượng dịng điện tích từ đám mây trời truyền xuống đất Khi đám mây trời tích điện làm cho cột thu lơi bị tích điện trái dấu tượng điện hưởng - Do tính chất kim loại điện tích tập trung bề mặt kim loại bề mặt nhọn tích điện nhiều bề mặt lồi, điện tích tập trung nhiều đầu nhọn cột thu lơi Điện tích tập trung cao đầu nhọn tạo điện trường lớn đầu cột thu lơi (điện trường bên ngồi vật dẫn tỉ lệ thuận với mật độ điện tích) - Giống tụ điện, với điện cực đám mây cột thu lơi, cịn điện mơi khơng khí Cột thu lơi có dạng que nhọn giải phóng điện tích lên Điểm 0,5 0,5 0,5 tầng điện môi theo điện trường tiến đến gần đám mây, Các đám mây dông chuyển động hỗn hợp tiếp sát mặt đất đến mức đủ để phóng điện, dịng điện (chính sét) cột thu lơi dẫn xuống đất an tồn - Vậy cột thu lôi để chống sét mà nhắm thu hút sét đánh vào 0,5 nó, dịng điện dẫn xuống đất nhằm bảo vệ an tồn cho tịa nhà Khi electron chuyển động tụ điện, electron bị điện trường tụ điện tác dụng vào lực làm cho quỹ đạo electron bị lệch đi: Chọn gốc tọa độ Oxy hình vẽ y  Lực tác dụng vào electron:   F  e E Có chiều ngược chiều với vectơ cường độ điện trường O - e E x 0,5 v  E gây tụ điện   F Vậy môi trường tụ, electron chuyển động với gia tốc: a  me Gọi vo vận tốc ban đầu theo phương ngang electron Trong môi trường tụ, vận tốc electron là: Theo Ox: v x  v0x  v0   e.E  Theo Oy: v  v  a t  at  t y 0y  me  Vậy vị trí electron: x=v0 t    e.E  y= 2m t  y0 e  Do đó, quỹ đạo electron môi trường tụ: e.E y= x  y0 2me v0 Vậy quỹ đạo electron môi trường tụ theo hình parabol Và sau khỏi tụ, electron bay quán tính với vectơ vận tốc tính Do đó, cần thay đổi giá trị vectơ E tụ thay đổi tọa 0,5 0,5 0,5 độ electron đập vào hình Chọn chiều dương (+) hình vẽ PA, PB trọng lượng vật A B T1, T1’, T2, T2’ lực căng dây đoạn dây tác dụng lên vật A, B ròng rọc hình vẽ Fms lực ma sát vật B mặt phẳng nghiêng N phản lực mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật B Px Py hình chiếu trọng lực PB lên phương chuyển động phương vng góc với chuyển động   0,5 ( vẽ hình phân tích lực)  Phương trình định luật Newton cho vật A: PA  T  mA a (a) (1) Chiếu (a) lên phương chuyển động: PA  T1  mA a      Phương trình định luật Newton cho vật B: T2  P B  Fms  N  mB a (b) Chiếu (b) lên phương vng góc với chuyển động: N  Py   N  Py Do độ lớn lực ma sát: Fms  k.N  k.Py  k.mB g.cos  Chiếu (b) lên phương chuyển động: T2  Px  Fms  mB a (2)      Phương trình chuyển động rịng rọc: [ R1 , T1' ]+[ R2 , T2' ]  I  (c) Chiếu (c) lên phương chuyển động: (T1'  T2' ).R  I   => T1'  T2'  mC R a R mC a (3) mC ).a Do dây khơng có khối lượng khơng co giãn nên: T1'  T1 , T2'  T2 Gia tốc vật A vật B: P  P  Fms m g  mB sin  g  k mB g.cos a A x  A  0,8(m / s ) mC mC mA  mB  mA  mB  2 a 0,8 Gia tốc góc rịng rọc C:     8(rad / s ) R 0,1 Lấy (1)+(2)+(3): PA  T1  T2  Px  Fms  T1'  T2'  (mA  mB  0,5 n = 1kmol i=5 p p1 = 5at V1 = 5 T1 = 5T2 V2 = 3V1 a) Tính P2, P3, P4 b) Tính hiệu suất η T1 T2 V1 O V2 V PV 1  (at) V2 P PT 1  => P3  2   (at) T2 T1 P PT  => P4    (at) T1 T1 a Xét trình đẳng nhiệt 12: P1V1=P2V2 => P2  P2 T1 P Xét q trình đẳng tích 41: T2 Xét q trình đẳng tích 23: V2 )0 V1 Nhiệt lượng hệ tỏa q trình đẳng tích 23: Q23  n.CV (T2  T1 )  V Nhiệt lượng hệ tỏa trình đẳng nhiệt 34: Q34  n.R.T2 ln( )  V2 Nhiệt lượng hệ nhận vào trình đẳng tích 41: Q41  n.CV (T1  T2 )  Tổng nhiệt lượng mà hệ nhận vào chu trình: V i Q1  Q12  Q41  n.R.T1.ln( )  n.CV (T1  T2 )  n.R.5T2 ln(3)  n .R.4T2 V1 Tổng nhiệt lượng mà hệ tỏa chu trình: V i Q2'  (Q23  Q34 )  n.CV (T1  T2 )  n.R.T2 ln( )  n .R.4T2  n.R.T2 ln(3) V1 Vậy hiệu suất chu trình: i i n .R.4T2  n.R.T2 ln(3)  ln(3) ' Q2 10  ln(3) 2   1  1  1  1  0, 284 i i Q1 5ln(3)  10 n.R.5T2 ln(3)  n .R.4T2 5ln(3)  2 Vậy chu trình có hiệu suất:   28, 4% I= 2A R  L = 30cm B I L R = 15cm 0,5 b Nhiệt lượng hệ nhận vào trình đẳng nhiệt 12: Q12  n.R.T1.ln( 0,5 0,5 0,5  dB O Dòng điện qua đoạn dây L, khơng gây từ trường O dịng điện hữu hạn có đường kéo dài qua điểm O cần xét vectơ cảm ứng từ điểm 0: BL=0 Bài tốn cịn xét từ trường gây dòng điện nửa đường tròn tâm O bán kính R Chia đoạn dây nửa đường tròn đoạn dây dl nhỏ Vi phân dòng điện có  dạng I dl , theo định lý Bio-Savart, gây từ trường tâm O là: 0,5    [I.dl, R ] dB  4 R3  0,5  Vậy dB có phương vng góc với mặt phẳng tờ giấy, có hướng khỏi tờ  giấy Trên nửa đường tròn tâm O vectơ I dl ln vng góc với vectơ khoảng   I.dl cách R Do đó, độ lớn vectơ cảm ứng từ là: dB  4 R 0,5  Vậy độ lớn vectơ cảm ứng từ B tâm O là:  I  I  I B   dl   R   4, 2.106 (T ) 4 R dây 4 R 4R  Vectơ cảm ứng từ B có phương vng góc với mặt phẳng tờ giấy, có hướng  khỏi tờ giấy (trùng với phương hướng dB ) 0,5 ... 09 tháng 06 năm 2 014 GIẢNG VIÊN RA ĐỀ TRẦN TUẤN ANH ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Mã môn học: PHYS13 010 2 Học kỳ – 2 013 - 2 014 Ngày thi: 18 /06/2 014 Câu Lời giải - Sét tượng dịng điện tích từ đám... Fms  T1'  T2'  (mA  mB  0,5 n = 1kmol i=5 p p1 = 5at V1 = 5 T1 = 5T2 V2 = 3V1 a) Tính P2, P3, P4 b) Tính hiệu suất η T1 T2 V1 O V2 V PV 1  (at) V2 P PT 1  => P3  2   (at) T2 T1 P PT... (at) T1 T1 a Xét trình đẳng nhiệt 12 : P1V1=P2V2 => P2  P2 T1 P Xét q trình đẳng tích 41: T2 Xét q trình đẳng tích 23: V2 )0 V1 Nhiệt lượng hệ tỏa q trình đẳng tích 23: Q23  n.CV (T2  T1 ) 