điểm trước và sau khi làm thí nghiệm thì kết quả chưa được chính xác khi ở nhiệt độ thấp nhiệt lượng kế và nước sẽ nhận nhiệt từ môi trường bên ngoài.. Muốn xác định t1 và chính xác ta [r]
(1)TRƯỜNG THPT CHUYÊN
QUỐC HỌC HUẾ +++++++@http://ngoclinhson.violet.vn, http://ngoclinhson.co.cc, http://ngoclinhson.freevnn.com, http://ngoclinhson.tk
- website xây dựng, cập nhật phần mềm, tài liệu cá nhân có trình làm việc,KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30/4
LẦN THỨ VI (2012-2013) ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút, khơng kể thời gian giao đề. HỌ VÀ TÊN THÍ SINH: ……… SỐ BÁO DANH:……….
Câu (5 điểm):
h=2m h=2m h=2m Một khung rắn vuông AOB () nằm
mặt phẳng thẳng đứng, quay quanh trục OO’ thẳng đứng cho Một rắn nhẹ dài có gắn vịng nhỏ, nhẹ hai đầu trượt khơng ma sát dọc cạnh OA OB khung Tại trung điểm có gắn nặng nhỏ Vận tốc góc quay khung để nằm ngang?
h=2m Câu (5,0 điểm): Một bóng đàn hồi rơi tự từ độ cao Sau va chạm với sàn ngang lại k = 81% so với trước lúc va chạm Quỹ đạo bóng ln thẳng đứng
Lấy g = 9.8m/s2 Hỏi sau bóng dừng, thời gian đó bóng quãng đường dài bao nhiêu?
Câu (4,0 điểm): Động nhiệt khối hình trụ (xy lanh) chứa đầy khí, có pittơng mà chuyển động bị giới hạn cữ chặn AA BB Khí nung nóng từ từ pittông bị cữ chặn BB giữ lại Sau đáy lị xo dịch chuyển từ vị trí CC đến vị trí DD Rồi khí làm lạnh từ từ pittơng bị cữ chặn AA giữ lại đáy lò xo dịch chuyển ngược lại trở vị trí CC Sau khí lại nung nóng v.v…Tìm hiệu suất động biết khối trụ chứa khí Hêli, tiết diện pittơng S = 10 cm2, độ cứng lị xo k = 10 N/m, chiều dài tự nhiên lò xo l0 = 60 cm áp suất bên ngồi khơng
o
o , m
A
B
C B A
A B
C D
D 20c
(2)+++++++
@http://ngoclinhson.violet.vn, http://ngoclinhson.co.cc,
http://ngoclinhson.freevnn.com, http://ngoclinhson.tk
- website xây dựng, cập nhật phần mềm, tài liệu cá nhân có q trình làm việc,Câ u
4 (4,0 điểm): Vành mảnh bán kính R, bắt đầu lăn khơng trượt mặt nghiêng góc với phương ngang từ độ cao H (R<<H) Cuối mặt nghiêng vành va chạm hoàn toàn đàn hồi với thành nhẵn vng góc với mặt nghiêng (hình vẽ) Bỏ qua tác dụng trọng lực trình va chạm Hãy xác định:
a.Vận tốc vành trước va chạm
+++++++
@http://ngoclinhson.violet.vn, http://ngoclinhson.co.cc, http://ngoclinhson.freevnn.com, http://ngoclinhson.tk
- website xây dựng, cập nhật phần mềm, tài liệu cá nhân có q trình làm việc,b.Độ cao cực đại mà vành đạt sau va chạm Hệ số ma sát trượt vành mặt nghiêng
H R
(3)Câu 5: (2 điểm): Cho dụng cụ sau:
- Nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng c1 - Cân kĩ thuật
- Nhiệt kế
- Đồng hồ bấm giây - Nước đá
- Giấy thấm nước
- Nước cất có nhiệt dung riêng c2
Yêu cầu: Xác định nhiệt nóng chảy nước đá
(4)-HẾT -TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC HỌC HUẾ
+++++++
@http://ngoclinhson.violet.vn, http://ngoclinhson.co.cc, http://ngoclinhson.freevnn.com, http://ngoclinhson.tk - website xây dựng, cập nhật phần mềm, tài liệu cá nhân có q trình làm việc,
HƯỚNG DẪN CHẤM
KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30/4 LẦN THỨ V (2011-2012)
MÔN THI: VẬT LÝ KHỐI: 10
(Hướng dẫn chấm gồm 06 trang)
BÀI Nội dung điểm
Bài 1 (5điểm)
⃗N , m⃗g ⃗N1,⃗N2, ⃗N'
|⃗N|=|⃗N'|
=N Các lực tác dụng lên nặng lên
thanh hình vẽ.() (1đ)
ω=√ g
asin α Khi nằm ngang, nặng quay quanh trục OO
’ theo
đường trịn bán kính
Phương trình chuyển động nặng theo phương thẳng đứng theo phương hướng tâm:
ω=√ g
asin α
ω=√ g
asin α ω=√
g
asin α ( góc tạo với phương thẳng đứng)
(1đ)
Vì nhẹ:
ω=√ g
asin α
ω=√ g
asin α
(1đ)
Vì khơng quay mặt phẳng thẳng đứng nên trục quay nằm
ngang qua trung điểm thanh: (0,5đ)
1
o
o,
A B
N
N N N2
, mg
m a
(5)ω=√ g asin α
Từ phương trình ta tìm được:
ω=√ g
asin α
(1,5đ)
Bài 2 (5 ®iÓm)
ti=2√2 hi
g =2√2 h/ g(√k)
i
Cơ ban đầu bóng:
ti=2√
2 hi
g =2√2 h/ g(√k)
i
ti=2√
2 hi
g =2√2 h/ g(√k)
i Sau va chạm thứ i :
và độ cao bóng đạt là:
(0,5đ)
Thời gian bóng bay từ sau va chạm thứ i đến va chạm với sàn là:
ti=2√
2 hi
g =2√2 h/ g(√k)
i
(0,5đ)
Thời gian để bóng dừng là:
t=t0+∑
i=1 n
ti
t0=√2 hg với , n số lần va chạm
(0,5đ)
t=√2 h/g+2√2 h/ g∑
i=1 n
(√k)i
−√2 h /g+2√2 h/g[1+(√k)+ +(√k)n]
−√2 h/ g+2√2 h/ g(√k)
n+1
−1
(√k)−1 =√2 h/g
1+√k −2(√k)n +1
1−√k
√k <1 n → ∞ (√k)n +1→ 0 Vì nên Do đó:
t=√2h /g1+√k
1−√k≈ 12 s
(1,5đ)
Quãng đường bóng là:
s=h+2∑
i =1 n
hi=h+2 h∑
i=1 n
ki=h+2 h(k +k2
+ +kn)
−h+2h(1+k +k2+ +kn)=− h+2 hk
n +1
− 1
k −1 =h
1+k −2 kn+1
1− k
k <1 n → ∞ kn +1→ 0 Vì nên đó:
S=h1+k
1− k≈19 1m
(6)Bài 3 (4 ®iĨm)
Chu trình hoạt động động gồm trình
- Quá trình thứ nhất: pittông chuyển động từ AA đến BB
Nung nóng khí giãn nở từ thể tích V1 = S.l1 = 10-3.0,2 = 2.10-4 m3 đến V2 = S.l2
= 10-3.0,4 = 4.10-4 m3
Trong trình lực đàn hồi lò xo tỉ lệ với thể tích khí: Fđh = kx =
kV/S
2
dh
F kV
p
S S
Do áp suất khí:
4
3
1
10.2.10
2.10 (10 )
kV p
S
Nên q trình áp suất khí tăng từ: Pa
4
3
2
10.4.10
4.10 (10 )
kV p
S
Đến Pa
(0,5đ)
- Quá trình thứ hai: đáy pittơng chuyển động từ CC đến DD khí xy lanh
khơng biến đổi trạng thái cịn lực đàn hồi lò xo giảm từ N xuống N
(0,25đ) - Quá trình thứ ba: làm lạnh từ từ pittông bị cữ chặn AA giữ lại.
Trong q trình có hai giai đoạn:
Giai đoạn một: Khí bình giảm áp suất từ p2 = 4.103 Pa p3 = 3.103 Pa
đến áp suất lò xo gây thể tích khí khơng đổi V2
0 ( )
k
p V V
S
Giai đoạn hai: Khí bị nén pittơng dịch chuyển từ BB AA,
trong giai đoạn áp suất khí giảm từ p3 = 3.103 Pa p4 = 103 Pa theo phương
trình V0 thể tích khí chiếm chỗ trường hợp lị xo bị giữ chặt
ở vị trí DD không giãn V0 = 0,1.10-3 = 10-4 m3 thể tích giảm từ
V3 = S.l2 = 4.10-4 m3 V4 = S.l1 = 2.10-4 m3
(0,5đ)
- Q trình thứ tư: đáy lị xo dịch chuyển từ DD lại CC lực đàn hồi tăng
từ N lên đến 2N
Sau tiếp tục làm nóng khí khí bắt đầu giãn khí áp suất lớn p1 = 2.103
(7)Nếu tiếp tục làm nóng khí bắt đầu lại chu trình
Chu trình hoạt động động biểu diễn hệ tọa độ p – V sau:
(0,5đ)
Cơng khí thực chu trình diện tích hình bình hành:
1
2
p p 3 4
2
p p
A’ = (V2 – V1) - (V2 – V1)
1
= 103.(4 – 2).10-4 = 0,2 J
(0,5đ)
Khí nhận nhiệt trình → →
Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học cho trình → → ta được:
Q = Q12 + Q41 = ΔU12 – A12 + ΔU41
3
1
2
p p
2 = νR(T2 – T1) + (V2 – V1) + νR(T1 – T4)
2
1
2
p p
= (p2V2 – p4V4) + (V2 – V1) = 2,7 J
(1đ)
Hiệu suất động
' 0,
7, 4% 2,7 A H Q (0,5đ) Bài 4 (4 ®iĨm)
ω0=v0
R a Gọi vận tốc khối tâm vành ( vận tốc chuyển động tịnh tiến)
trước va chạm v0 Vì vành lăn khơng trượt nên vận tốc góc chuyển động
quay quanh tâm lúc là: (1)
(0.25đ)
Do R<<H Theo định luật bảo toàn năng:
mgH=mv0
2
2 +
Iω02
2 =
mv02
2 +
mR2ω
(8)mgH=mv0 2⇒ v
0=√gH Hay (2)
b.Ngay sau va chạm đàn hồi, vận tốc khối tâm đổi ngược hướng, độ lớn vận tốc không đổi bỏ qua tác dụng trọng lực trình va chạm, thành nhẵn nên chuyển động quay không thay đổi Kể từ thời điểm có trượt vành mặt nghiêng Xét chuyển động lúc
Phương trình chuyển động tịnh tiến:
− mgsin α − Fms=ma
Fms=μN=μ mgcos α
⇒a=−(g sin α+μg cos α)
Vành chuyển động chậm dần với gia tốc a,
(0,25đ) (0,25đ) (0,5đ)
Vận tốc khối tâm:
v =v0−(g sin α+μg cos α )t (3)
Phương trình chuyển động quay:
− FmsR=Iβ =mR2β⇒ β=−FmsR
mR2 =−
μg cos α R
β Vành quay chậm dần với gia tốc góc Vận tốc góc vành:
ω=ω0−μg cos α
R t (4)
(0,5đ)
t=t1= v0
(g sin α+μg cos α) Vận tốc chuyển động tịnh tiến khi:
t=t2= ω0R
μg cos α=
v0
μg cos α Vận tốc chuyển động quay khi:
s=− v0
2
2 a=
hmax
sin α t2>t1 Ta có , nghĩa đến thời điểm t1 vật bắt đầu chuyển
động xuống Quãng đường thời gian t1 là:
(0,5đ) (0,5đ
Từ độ cao cực đại mà vật đạt là:
hmax=− v0
2
2 asin α=
H sin α 2(sin α+μ cos α)
(1đ
Bài 5
(2 ®iĨm) a Cơ sở lý thuyết- Nếu truyền nhiệt lượng cho vật rắn kết tinh lượng dao động
nhiệt hạt nút mạng tăng nhiệt độ vật rắn tăng Tuy nhiên, vật rắn bắt đầu nóng chảy nhiệt độ khơng tăng lên ta tiếp tục cung cấp nhiệt lượng Nhiệt lượng truyền cho vật lúc để phá vỡ mạng tinh thể Vậy, nhiệt lượng cần thiết để chuyển đơn vị khối lượng vật chất chuyển từ pha rắn sang pha lỏng nhiệt độ nóng chảy gọi nhiệt nóng chảy Ở nhiệt độ nóng chảy, vật chất đồng thời hai pha rắn lỏng
- Bỏ cục nước đá có khối lượng m nhiệt độ 00C vào nhiệt lượng kế đựng nước Nhiệt độ nước nhiệt lượng kế hạ từ t1 đến
(9)Nhiệt lượng tỏa nước nhiệt lượng kế làm tan nước đá từ 00C đến Nếu gọi m1 c1 khối lượng nhiệt dung riêng nhiệt lượng kế; m2 c2 khối lượng nhiệt dung riêng nước cất, ta có :
+ Nhiệt lượng nhiệt lượng kế nước cất tỏa :
1 ( 1 2)(1 )
Q c m c m t
+ Nhiệt lượng mà khối nước đá nhận làm nóng chảy hồn tồn thành nước :
2 ( 0)
Q m c m t
t0 00CTrong đó, nhiệt nóng chảy nước đá,
Q Q
Ta có :
1 2
2
(c m c m t)( )
c m
Từ biểu thức trên, ta tính :
(0,5đ)
b Các bước thực hành
- Xác định khối lượng nhiệt lượng kế que khuấy m1, khối lượng nước cất m2 cân kĩ thuật Sau cho nước cất vào bình nhiệt lượng kế
- Xác định khối lượng nước đá : khơng cân trực tiếp nước đá bị tan cân Khối lượng m nước đá độ tăng khối lượng nhiệt lượng kế nước cân trước sau làm thí nghiệm
- Khuấy nước 10 phút, ghi nhiệt độ phút Lấy cục nước đá khoảng 20g dùng giấy hút nước thấm khô bỏ vào nhiệt lượng kế Khuấy cho nước đá tan sau 0,5 phút ghi nhiệt độ nước nhiệt lượng kế lần
- Xác định t1 : ( )
tf T + Nếu dùng trực tiếp nhiệt kế đo nhiệt độ thời
điểm trước sau làm thí nghiệm kết chưa xác nhiệt độ thấp nhiệt lượng kế nước nhận nhiệt từ mơi trường bên ngồi Muốn xác định t1 xác ta phải hiệu đồ thị Vẽ đường biểu diễn , t nhiệt độ T thời gian (gọi nhiệt độ phịng):
+ Q trình thí nghiệm chia làm thời kỳ
1 Khi chưa bỏ nước đá vào nhiệt lượng kế, nhiệt độ tròng
(0,25đ) (0,25đ)
(0,5đ)
D
0
t C
1 t p
t
F C
(10)bình biến đổi Đồ thị biễu diễn đoạn AB
2 Quá trình trao đổi nhiệt nước nước đá Nhiệt độ nhiệt lượng kế giảm nhanh Đồ thị biễu diễn đoạn BC
3 Quá trình nước đá tan hết Nhiệt độ nhiệt lượng kế bắt đầu tăng lên hấp thụ nhiệt từ mơi trường bên ngồi Đồ thị biễu diễn đoạn CD
+ Đoạn thẳng BC cắt đường M Từ M vẽ đường song song với
trục tung cắt đoạn AB kéo dài E cắt đoạn CD kéo dài F Chiếu E, F xuống trục tung ta thu t1