THPT CHUYÊN LÊ KHI T – QU NG NGÃI Ả

Một phần của tài liệu 25 đề thi Olympic Quốc gia môn Vật lí lớp 10 trường chuyên có đáp án (Trang 33 - 40)

Câu 1: (5 đi m)

Hai v n đ ng viên A và B ch y trên m t đậ ộ ạ ộ ường th ng t  r t xa đ n g p nhau v i cùng t c đẳ ừ ấ ế ặ ớ ố ộ 

5m/s. Đ  đi u hành t t cu c thi, tr ng tài ch y ch  sao cho: luôn đ ng cách A 18m và cách B 24m.ể ề ố ộ ọ ạ ỗ ứ   Khi kho ng cách gi a A và B b ng 30m thì t c đ  và đ  l n c a tr ng tài là bao nhiêu?ả ữ ằ ố ộ ộ ớ ủ ọ

Câu 2: (5 đi m)

Kh i lăng tr  tam giác vuông kh i lố ụ ố ượng , có góc   đáy là , t a trên kh i l p phở ự ố ậ ương kh i lố ượng  nh  hình 2. Kh i có th  trư ố ể ượt xu ng d c theo tố ọ ường th ng đ ng và kh i   có th  trẳ ứ ố ể ượt trên sàn  ngang sang ph i. Ban đ u h  đ ng yên. B  qua m i ma sát.ả ầ ệ ứ ỏ ọ

a. Tính gia t c c a m i kh i và áp l c gi a hai kh i. ố ủ ỗ ố ự ữ ố

b. Xác đ nh  đ  gia t c kh i l p phị ể ố ố ậ ương  có giá tr  l n nh t. Tính gia t c c a m i kh i trongị ớ ấ ố ủ ỗ ố   trường h p đó.ợ

Câu 3: (5 đi m)

Gi a hai t m ph ng nh , c ng OA và OB đữ ấ ẳ ẹ ứ ược n i v i nhau b ng kh p   O. Ngố ớ ằ ớ ở ười ta đ t m tặ ộ   hình tr  trịn đ ng ch t, v i tr c  song song v i tr c O. Hai tr c này cùng n m ngang và n m trongụ ồ ấ ớ ụ ớ ụ ụ ằ ằ   m t ph ng th ng đ ng nh  hình 3. Dặ ẳ ẳ ứ ư ưới tác d ng c a hai l c tr c đ i  n m ngang, đ t t i haiụ ủ ự ự ố ằ ặ ạ   đi m A và B, hai t m ép tr  l i. Tr  có tr ng lể ấ ụ ạ ụ ọ ượng P, bán kính R.

H  s  ma sát gi a tr  và m i t m ph ng là k. Bi t . Xác đ nh đ  l n c a l c  đ  tr  cân b ng.ệ ố ữ ụ ỗ ấ ẳ ế ị ộ ớ ủ ự ể ụ ằ

Câu 4: (5 đi m)

Bán c u bán kính R = 1m đ t n m c  đ nh trên sàn ngang. T i đ nh c a bán c u, ngầ ặ ằ ố ị ạ ỉ ủ ầ ười ta đ tặ   m t qu  c u nh  (hình 4). B  qua ma sát gi a v t v i bán c u và l c c n khơng khí, l y . Truy nộ ả ầ ỏ ỏ ữ ậ ớ ầ ự ả ấ ề   cho v t v n t c đ u  theo phậ ậ ố ầ ương ngang.

1. Xác đ nh đ  l n c a  đ  v t không r i bán c u ngay khi truy n v n t c.ị ộ ớ ủ ể ậ ờ ầ ề ậ ố

2. Xác đ nh v  trí v t ch m sàn so v i tâm O c a bán c u theo phị ị ậ ạ ớ ủ ầ ương ngang, n u:ế

a.   b. 

Câu 5: (5 đi m)

M t mol khí lý tộ ưởng lưỡng nguyên t  bi n đ i tr ng thái nhi t theo nhi t m t chu trình thu nử ế ổ ạ ệ ệ ộ ậ   ngh ch đị ược bi u di n trên đ  th    hình 5. Trong đó  và  là các q trình đo n nhi t,  là q trìnhể ễ ồ ị ở ạ ệ   đ ng áp,  là q trình đ ng tích. ẳ ẳ

Bi t  ế

a. Tính .

b. Nhi t lệ ượng khí nh n đậ ược là    q trình nào? Nhi t lở ệ ượng khí nh  ra là    q trình nào? Tínhả ở   và t  đó tính hi u su t c a chu trình.ừ ệ ấ ủ

Trong bình hình tr  th ng đ ng, thành xung quanh cách nhi t, có hai pittơng: pittơng A nhụ ẳ ứ ệ ẹ 

(tr ng lọ ượng có th  b  qua) và d n nhi t, pittơng B có kh i lể ỏ ẫ ệ ố ượng đáng k  và cách nhi t. Haiể ệ   pittơng t i thành hai ngăn trong bình (hình 6). M i ngăn ch a m t mol khí lý tạ ỗ ứ ộ ưởng lưỡng ngun tử 

và có chi u cao là h = 0,5m. Ban đ u h    tr ng thái cân b ng nhi t. Làm cho khí trong bình nóngề ầ ệ ở ạ ằ ệ   lên th t ch m b ng cách truy n cho khí (qua đáy dậ ậ ằ ề ưới) m t nhi t lộ ệ ượng .

Pittơng A có ma sát v i thành bình và khơng chuy n đ ng, pittơng B chuy n đ ng khơng ma sátớ ể ộ ể ộ   v i thành bình. Tính l c ma sát tác d ng lên pit tơng A. Bi t n i năng U c a m t mol khí lớ ự ụ ế ộ ủ ộ ưỡng  nguyên t  ph  thu c vào nhi t đ  T c a khí theo cơng th c  v i R là h ng s  khí lý tử ụ ộ ệ ộ ủ ứ ớ ằ ố ưởng.

HƯỚNG D N GI I

Câu 1:

Khi kho ng cách gi a hai v n đ ng viên là 30m thì v  trí c a A, B và tr ng tài T t o thành m t tamả ữ ậ ộ ị ủ ọ ạ ộ   giác vng t i T. Lúc đó v n t c c a tr ng tài theo Ox và Oy l n lạ ậ ố ủ ọ ầ ượt là  và . Vì kho ng cách gi aả ữ   tr ng tài và các v n đ ng viên là không đ i nênọ ậ ộ ổ

 

V y t c đ  c a tr ng tài làậ ố ộ ủ ọ

 

­ Xét h  quy chi u g n v i A:ệ ế ắ ớ

+ T c đ  c a B đ i v i A là:  ố ộ ủ ố ớ

+Tr ng tài chuy n đ ng trên đọ ể ộ ường trịn tâm A, bán kính AT v i t c đớ ố ộ

 

Nên gia t c hố ướng tâm là   ­ Xét h  quy chi u g n v i B:ệ ế ắ ớ

V y đ  l n gia t c c a tr ng tài là  ậ ộ ớ ố ủ ọ

Câu 2:

a. Xét v t :ậ

Áp d ng đ nh lu t II Newton có:  ụ ị ậ

Chi u lên tr c Ox thu đế ụ ược:  

Chi u lên tr c Oy thu đế ụ ược:   (1) ­ Xét v t : ậ

Áp d ng đ nh lu t II Newton có: ụ ị ậ

Chi u lên tr c Ox thu đế ụ ược: 

  (2)

M t khác khi  d i sang ph i m t đo n x thì  đi xu ng m t đo n y, ta có:ặ ờ ả ộ ạ ố ộ ạ

  (3) T  (1) và (2) suy raừ   (4) T  (3) và (4) suy ra  ừ Áp l c gi a  và  là:  ự ữ b. Gia t c c a  ố ủ Áp d ng b t đ ng th c Cơ­si có:  ụ ấ ẳ ứ D u “=” x y ra khi:  ấ ả V y khi  thì  ậ Lúc đó có:   Câu 3:

* Trường h p 1:  Tr  có khuynh hụ ướng trượt lên: ­ Các l c tác d ng lên tr  nh  hình 3Gự ụ ụ ư

­ Phương trình cân b ng l c:  ằ ự

­ Chi u lên tr c OI:  ế ụ

Có:  

Đ  tr  khơng trể ụ ượt lên:  

Xét thanh OA: ch n O làm tr c quay. Quy t c momen: ọ ụ ắ

     

*  Trường h p 2:   Tr  có khuynh hụ ướng trượt xu ng, tố ương t  nh  trên: chú ý các l c ma sátự ư ự   hướng ngượ ạc l i

 Đi u ki n đ  tr  không trề ệ ể ụ ượt xu ng:  ố

* Đi u ki n đ  tr  đ ng yên:  ề ệ ể ụ ứ

Câu 4:

Chi u lên chi u c a  thu đế ề ủ ược:  

Đ  v t khơng r i bán c u ngay khi truy n v n t c thì  ể ậ ờ ầ ề ậ ố

2. a. Khi  thì ngay khi truy n v n t c, v t r i bán c u và chuy n đ ng ném ngang. Do v y, v  tríề ậ ố ậ ờ ầ ể ộ ậ ị   v t ch m sàn so v i O đậ ạ ớ ược xác đ nh  ị

b. Khi  thì v t trậ ượt trên bán c u r i r i bán c u t i B đầ ồ ờ ầ ạ ược xác đ nh b i góc  ị ở

Áp d ng đ nh lu t b o toàn c  năng và đ nh lu t II Newton xác đ nh đụ ị ậ ả ơ ị ậ ị ược:   + V n t c c a v t ngay khi r i bán c u:  ậ ố ủ ậ ờ ầ

Sau khi r i bán c u, v t chuy n đ ng ném xiên xu ng:ờ ầ ậ ể ộ ố

+ V n t c c a v t theo phậ ố ủ ậ ương ngang và theo phương th ng đ ng ngay khi v t r i bán c u là:ẳ ứ ậ ờ ầ

   

+ Áp d ng đ nh lu t b o toàn c  năng xác đ nh đụ ị ậ ả ơ ị ược đ  l n v n t c c a v t ngay trộ ớ ậ ố ủ ậ ước khi ch mạ   sàn:

 

+ V n t c c a v t theo phậ ố ủ ậ ương th ng đ ng ngay trẳ ứ ước khi ch m sàn:ạ

 

+ Th i gian chuy n đ ng c a v t t  lúc r i bán c u đ n khi ch m sàn là:ờ ể ộ ủ ậ ừ ờ ầ ế ạ

 

+ T m bay xa c a v t so v i O:  ầ ủ ậ ớ

Câu 5:

a. Khí lưỡng ngun t  thì s  b c t  do là  ử ố ậ ự

             

b. Nhi t lệ ượng nh n là    quá trình đ ng áp 2­3ậ ở ẳ

Nhi t lệ ượng nh  ra    q trình đ ng tích 4­1ả ở ẳ

   

Hi u su t c a chu trình là  ệ ấ ủ

Câu 6:

G i nhi t đ  ban đ u c a h  là , nhi t đ  sau cùng là Tọ ệ ộ ầ ủ ệ ệ ộ

Áp su t ban đ u c a khí trong hai ngăn b ng nhau:  ấ ầ ủ ằ

Áp su t cu i cùng trong ngăn dấ ố ưới là:   Th  tích cu i cùng c a ngăn trên:  ể ố ủ

Đ  tăng th  tích ngăn trên:  ộ ể

Cơng sinh ra:   Đ  tăng n i năng:  ộ ộ

Theo nguyên lý I:  

   

THPT LÊ Q ĐƠN – BÌNH Đ NH

Câu 1: (5 đi m)

Trên quãng đường S nh t đ nh, m t ch t đi m chuy n đ ng nhanh d n đ u không v n t c banấ ị ộ ấ ể ể ộ ầ ề ậ ố   đ u v i gia t c a m t th i gian T. Tính th i gian ch t đi m chuy n đ ng trên quãng đầ ớ ố ấ ờ ờ ấ ể ể ộ ường này n uế   chuy n đ ng c a ch t đi m là luân phiên gi a chuy n đ ng v i gia t c a trong th i gian và chuy nể ộ ủ ấ ể ữ ể ộ ớ ố ờ ể   đ ng đ u trong th i gian .ộ ề ờ

Câu 2: (5 đi m)

Cho h  c  nh  hình v , s i dây dài 2L (kh i lệ ơ ư ẽ ợ ố ượng khơng đáng k  và không đàn h i). M t đ uể ồ ộ ầ   bu c ch t vào A, đ u kia n i v i ,  di chuy n không ma sát d c theo thanh. T i trung đi m I c aộ ặ ầ ố ớ ể ọ ạ ể ủ   dây có g n ch t v t . Ban đ u gi   đ ng y n, dây h p v i phắ ặ ậ ầ ữ ứ ế ợ ớ ương ngang m t góc . Xác đ nh gia t cộ ị ố   c a  ngay sau khi th  và xác đ nh l c căng dây.ủ ả ị ự

Câu 3: (5 đi m)

Thanh đ ng ch t OA có tr ng lồ ấ ọ ượng P quay được quanh đi m O và t a t i đi m gi a B c a nóể ự ạ ể ữ ủ   lên qu  c u đ ng ch t C có tr ng lả ầ ồ ấ ọ ượng Q, bán kính R được treo vào tr c O, nh  dây OD dài b ngụ ờ ằ   bán kính R c a qu  c u. Cho góc . Tính góc nghiêng  c a dây OD h p v i đủ ả ầ ủ ợ ớ ường th ng đ ng khi hẳ ứ ệ 

cân b ng.ằ

Câu 4: (5 đi m)

Trên m t bàn n m ngang có m t mi ng g  kh i lặ ằ ộ ế ỗ ố ượng m, ti t di n nh  hình 1 (hình ch  nh tế ệ ư ữ ậ   chi u cao R đã b  kht b  ¼ hình trịn bán kính R). Ban đ u mi ng g  đ ng n. M t hịn bi s t cóề ị ỏ ầ ế ỗ ứ ộ ắ   cùng kh i lố ượng v i mi ng g  chuy n đ ng v i v n t c  đ n đ y mi ng g . B  qua ma sát và s cớ ế ỗ ể ộ ớ ậ ố ế ẩ ế ỗ ỏ ứ   c n c a khơng khí. Gia t c tr ng trả ủ ố ọ ường là g.

a. Tính các thành ph n n m ngang  và th ng đ ng  c a hịn bi khi nó đi t i đi m B c a mi ngầ ằ ẳ ứ ủ ớ ể ủ ế   g . Tìm đi u ki n đ  hịn bi vỗ ề ệ ể ượt qua B.

b. Gi  thi t đi u ki n vả ế ề ệ ượt qua B được th a mãn. Trong gia đo n ti p theo hòn bi và mi ng gỏ ạ ế ế ỗ 

chuy n đ ng nh  th  nào? Tìm các v n t c cu i cùng c a hai v t.ể ộ ư ế ậ ố ố ủ ậ

c. Áp d ng s : . Tính đ  cao t i đa mà hịn bi đ t đụ ố ộ ố ạ ược (tính t  m t bàn).ừ ặ

Câu 5: (5 đi m)

M t xilanh n m ngang, bên trong có m t pittơng ngăn xilanh thành hai ph n: ph n bên trái ch aộ ằ ộ ầ ầ ứ   khí lý tưởng đ n ngun t , ph n bên ph i là chân khơng. Hai lị xo có đ  c ng  và  g n vào pittơngơ ử ầ ả ộ ứ ắ   và đáy xilanh nh  hình v . Lúc đ u pittơng đư ẽ ầ ược gi    v  trí mà c  hai lị xo đ u ch a b  bi n d ng,ữ ở ị ả ề ư ị ế ạ   tr ng thái khí lúc đó là . gi i phóng pittơng thì khi pittơng   v  trí cân b ng tr ng thái khí là v i . Bạ ả ở ị ằ ạ ớ ỏ 

qua các l c ma sát, xilanh, pittơng, các lị xo đ u cách nhi t. Tính t  s   và .ự ề ệ ỉ ố

Câu 6: (5 đi m)

M t kh i khí Hêli   trong m t xilanh có pit tơng di chuy n độ ố ở ộ ể ược. Người ta đ t nóng kh i khí nàyố ố   trong đi u ki n áp su t khơng đ i, đ a khí t  tr ng thái 1 t i tr ng thái 2.ề ệ ấ ổ ư ừ ạ ớ ạ

Cơng mà khí th c hi n trong q trình này là . Sau đó, khí b  nén theo q trình 2­3, trong đó áp su tự ệ ị ấ  p t  l  thu n v i th  tích V. Đ ng th i kh i khí nh n m t cơng là . Cu i cùng khí đỷ ệ ậ ớ ể ồ ờ ố ậ ộ ố ược nén đo nạ   nhi t v  tr ng thái ban đ u.ệ ề ạ ầ

Hãy xác đ nh cơng  mà khí th c hi n trong q trình này. Tính hi u su t chu trình này, bi t r ng  ị ự ệ ệ ấ ế ằ

HƯỚNG D N GI I

Câu 1:

G i n: s  l n ch t đi m chuy n đ ng v i th i gian  ọ ố ầ ấ ể ể ộ ớ ờ

Khi v t chuy n đ ng nhanh d n đ u su t quãng đậ ể ộ ầ ề ố ường:  (1) Khi v t chuy n đ ng luân phiên nhanh d n đ u, th ng đ u thì:ậ ể ộ ầ ề ẳ ề

    

  (2)

V y th i gian ch t đi m chuy n đ ng:  ậ ờ ấ ể ể ộ

Câu 2:

Ngay sau khi th   ch u tác d ng c a các l c ; còn  ch u tác d ng c a các l c  ả ị ụ ủ ự ị ụ ủ ự

Khi đó  chuy n đ ng sang trái, ch  có thành ph n gia t c theo phể ộ ỉ ầ ố ương ngang là . V t  chuy n đ ngậ ể ộ   tròn quanh A. Ngay sau khi th   ra, gia t c c a  theo phả ố ủ ương hướng tâm b ng khơng ằ

. V y  ch  có thành ph n gia t c theo phậ ỉ ầ ố ương ti p tuy n là .ế ế

Ch n h  tr c Oxy nh  hình v . Do kh i lọ ệ ụ ư ẽ ố ượng c a dây khơng đáng k  nên  ủ ể

Trên phương dây treo, ta có:     (1)

Áp d ng đ nh lu t II Niuton cho m i v tụ ị ậ ỗ ậ

Chi u lên các tr c Ox và Oy, ta đế ụ ược:

  (2)

Gi i h  (1) và (2), ta đả ệ ược:  

Câu 3:

­ Đi u ki n cân b ng momen l c c a qu  c u đ i v i tâm quay Oề ệ ằ ự ủ ả ầ ố ớ

 

  (1)

­ Đi u ki n cân b ng momen l c c a thanh OA đ i v i tâm quay Oề ệ ằ ự ủ ố ớ

 

  (2) T  (1) và (2):  ừ

Câu 4:

a. Áp d ng BTĐL và chi u h  th c vecto xu ng phụ ế ệ ứ ố ương ngang:    (1)

v i  là thành ph n theo phớ ầ ương ngang c a v n t c hòn bi và v n t c mi ng g  sau khi ti p xúc.ủ ậ ố ậ ố ế ỗ ế

­ Áp d ng BTCN h  hòn bi + mi ng g :ụ ệ ế ỗ

  (2)

T  (1) và (2) rút ra:  ừ

­ Đi u ki n đ  hòn bi về ệ ể ượt qua B:  

b. Khi đi u ki n  đề ệ ược th a mãn thì sau khi hịn bi t i B, + mi ng g  v n chuy n đ ng đ u theoỏ ớ ế ỗ ẫ ể ộ ề   phương ngang v i v n t c  ớ ậ ố

+ Còn hòn bi v ch ra m t parabol, xét trong h  quy chi u đ ng yên g n v i m t đ t.ạ ộ ệ ế ứ ắ ớ ặ ấ

+ Cịn xét trong h  quy chi u g n v i mi ng g  thì hịn bi là v t đệ ế ắ ớ ế ỗ ậ ược ném th ng đ ng lên cao v iẳ ứ ớ  v n t c ban đ u  , nên cu i cùng hòn bi l i r i xu ng đ n đúng đi m B c a mi ng g .ậ ố ầ ố ạ ơ ố ế ể ủ ế ỗ

Sau khi r i xu ng t i đi m B c a mi ng g  thì hịn bi s  trơ ố ớ ể ủ ế ỗ ẽ ượt xu ng theo cung BA c a mi ng gố ủ ế ỗ  và đ y mi ng g  đi nhanh h n.ẩ ế ỗ ơ

­ gi  s  khi t i A hịn bi có v n t c , cịn mi ng g  có v n t c  thì áp d ng BTĐL và BTCN:ả ử ớ ậ ố ế ỗ ậ ố ụ

 và  

T  đó rút ra phừ ương trình  

­ Phương trình này có 2 nghi m  và  ệ

­ Nh  v y khi tr  l i A v n t c c a hòn bi là . Hòn bi đ ng yên, còn mi ng g  chuy n đ ng v iư ậ ở ạ ậ ố ủ ứ ế ỗ ể ộ ớ   v n t c ban đ u c a hòn bi:  ậ ố ầ ủ

(Nh  v y hi n tư ậ ệ ượng x y ra gi ng nh  va ch m đàn h i c a hai v t có cùng kh i lả ố ư ạ ồ ủ ậ ố ượng) c. Xét trong h  qui chi u đ ng yên v i m t đ t, sau khi hịn bi t i B nó v ch ra m t parabol.ệ ế ứ ớ ặ ấ ớ ạ ộ

T i B:  ạ

­ G i h là chi u cao c a đ nh parabol do hịn bi v ch ra sau khi nó r i kh i B, ta có  V y đ  cao t iọ ề ủ ỉ ạ ờ ỏ ậ ộ ố   đa mà hịn bi đ t đạ ược là:  

Câu 5:

Khi pittơng cân b ng, đ  bi n d ng c a m i lò xo là x:  ằ ộ ế ạ ủ ỗ

Đi u ki n cân b ng c a pittơng:  ề ệ ằ ủ (1)

Phương trình tr ng thái cho kh i khí bên ph i:  ạ ố ả (2) H  khơng trao đ i nhi t:  ệ ổ ệ

Mà     (3)

Thay (1) vào (3) ta được:   Câu 6:

Trong q trình đ ng áp 1­2, cơng do kh i khí th c hi n là:  ẳ ố ự ệ (1) Trong q trình 2­3, đây là q trình đa bi n v i ch  s  đa bi n  ế ớ ỉ ố ế

  (2)

Trong q trình đo n nhi t 3­1, cơng mà kh i khí sinh ra là:  ạ ệ ố (3) T  (1), (2) và (3) suy ra  ừ

Ta có  

Mà 1­2: đ ng áp nên  ẳ

2­3: đa bi n v i  và 3­1: đo n nhi t v i  nênế ớ ạ ệ ớ

   

Hi u su t c a chu trình là:  ệ ấ ủ

Một phần của tài liệu 25 đề thi Olympic Quốc gia môn Vật lí lớp 10 trường chuyên có đáp án (Trang 33 - 40)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(49 trang)