TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH S[N LA LỚP 10 ĐỀ THI ĐÈ XUẤT Đề này có 02 trang, gồm 5 câu Câu 1 4điểm: Động lực học chất điểm Người ta truyền
Trang 1TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH S[N LA LỚP 10
ĐỀ THI ĐÈ XUẤT (Đề này có 02 trang, gồm 5 câu)
Câu 1 (4điểm): Động lực học chất điểm
Người ta truyền vận tốc đầu cho một v 0
chất điểm A trên mặt phẳng nghiêng góc α so
với mặt phẳng ngang (hình vẽ 8) Xác định
vận tốc của chất điểm A theo góc φ Biết hệ số
ma sát giữa vật và mặt nghiêng là µ=tanα và
lúc đầu φ0=π/2
Câu 2: (4 điểm) Các định luật bảo toàn
Một lò xo nằm ngang khối lượng không đáng kể, có độ cứng k=50N/m, một đầu gắn cố định, một đầu gắn với một vật nhỏ khối lượng m=500g Vật có thể chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang
là µ=0,2 Ban đầu đưa vật tới vị trí lò xo giãn 10 cm rồi thả ra không vận tốc đầu Lấy g=10m/s2
a) Tính tốc độ cực đại của vật trong quá trình chuyển động
b) Tìm quãng đường vật đi được cho tới khi dừng lại
Câu 3: (4 điểm) Nhiệt học
Một khối khí lưỡng nguyên tử thực hiện một chu trình Các-nô1234 Trong
đó 1-2 và 3-4 là quá trình đẳng nhiệt, các quá trình 2-3 và 4-1 là quá trình đoạn nhiệt Cho biết V1 = 2lít, T1 = 400K, p1 = 7 atm, V2 = 5 lít, V3 = 8 lít
1 Hãy tính p2, p3, p4, V4, T2
2 Tính công do khối khí thực hiện trong từng quá trình và trong cả chu trình
Câu 4: (4 điểm) Cơ học vật rắn
Một vật hình trụ bán kính R, khối
lượng m, lăn không trượt từ đỉnh A của
một cái nêm Nêm có khối lượng M, chiều
dài AB = l và nghiêng so với phương nằm
ngang góc Lúc đầu cơ hệ đứng yên, sau
khi vật m bắt đầu lăn thì nêm bắt đầu trượt
không ma sát trên mặt bàn nằm ngang Tất
Hình vẽ 1
x
v
y φ
ms F
α
Hình vẽ 2
P
A
B R
Trang 2cả các chuyển động xảy ra trong mặt phẳng (Hình vẽ 2).
1 Xác định gia tốc a của trục hình trụ đối với cái nêm
2 Tìm quãng đường s mà nêm trượt được trên mặt bàn từ lúc vật bắt đầu lăn
từ đỉnh A đến lúc rời khỏi cái nêm
3 Cho m = 1kg; M = 3kg; = 300;
l = 1m và lấy g = 10m/s2, hãy tính các giá trị số của a và s
Cho biết momen quán tính của vật đối với trục của nó bằng mR2
2
1
I
Câu 5: (4 điểm) Tĩnh điện
Bốn điện tích dương q,Q,q,Qđược nối
với nhau bằng năm sợi dây không giãn, có
cùngchiều dài lnhư hình vẽ 3 Hãy xác định lực
căng dây nối hai điện tích Q Bỏ qua tác dụng
của trọng lực
HẾT
(Kí, ghi rõ Họ tên-Điện thoại liên hệ)
Ngô Quang Tuấn Điện thoại liên hệ: 0983054867
Hình vẽ 3
α
q q
Q Q
Trang 3HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tối đa theo thang
điểm đã định
Có a x Psin Pcos cos
m
x
(1)
x
a g cos
0,5
Có gia tốc tiếp tuyến:
t
a
m
0,5
t
a g cos g
(2)
t
a g cos
0,5
Từ (1) và (2); ta có: at = - ax
hay nguyên hàm hai vế
x dv dv
dt dt
0,5
Tại thời điểm ban đầu t=0: vx=0; v=v0 C=v0
(3) 0
x
0,5
1
0
1
v v cos
0,5
Câu 2 a) Sau khi thả, lò xo bị dãn, kéo vật về VTCB O (vị trí lò xo
không biến dạng), đồng thời vật chịu tác dụng của lực ma sát
trượt Vật có tốc độ lớn nhất tại vị trí M lực đàn hồi cân bằng
với lực ma sát trượt
=0,02m
k l mg l mg
k
0,5
v
Trang 4Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng
2k l 2k l 2mv mg l l
0,5
=0,8m/s
max
v
m
b) Vật đứng yên khi vận tốc bằng 0 và lực đàn hồi cân bằng
với lực ma sát nghỉ
Khi đó: k l d mg l d mg=0,02m
k
0,5
* Xét chuyển động của vật từ lúc thả vật chuyển động nhanh
dần, vượt qua O đến lúc vận tốc bằng 0 lần thứ nhất, lò xo bị
nén l1
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
2k l 2k l mg l l
0,5
Thay số giải phương trình được =0,06m>l1 l dsau đó vật tiếp
tục chuyển động
Giai đoạn này vật đi được quãng đường S1= l0 l1=0,16m
0,5
* Xét chuyển động của vật từ lúc từ lúc lò xo bị nén , đến l1
lúc vận tốc bằng 0 lần thứ hai, giả sử lúc này lò xo bị dãn l2
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
2k l 2k l mg l l
0,5
Thay số giải phương trình được l2=0,02m=l dsau đó vật dừng lại không chuyển động nữa
Giai đoạn này vật đi được quãng đường S2= l1 l2=0,08m
0,5
* Quãng đường tổng cộng vật đi được cho đến khi dừng lại là
S=S1+S2=0,24m
0,5
1 Tính các thông số trạng thái
=2,8(atm ) 1
2
V
V
0,25
=1,45(atm) 2
3
V
V
0,5
=331(K)=T4
1 2
3
V
V
0,5 Câu 3
=3,6(atm)
1 1
4
.
T
T
Trang 5=3,2 (lít) 3
4
p
p
2 Tính công trong các quá trình
2
12 1 1
1
1300
V
A p V ln J
V
0,25
1 1 2 23
1
1
p V T
T
0,5
4
34 2 2
3
1070
V
V
2 2 1 41
2
1
T
0,5
A=A12+A23+A34+A41= 230 J 0,5
1 Các lực tác dụng vào hình trụ
Theo trục Ox: ma cos 0 mg sin F ms ma (1)
0,25
Theo trục Oy: ma0sin mgcos N 0 ( 2 ) 0,25
Xét sự quay của hình trụ:
R
a mR R
F I R
2
2
0,25
(với sự lăn không trượt )
R
a R
v
Xét nêm trong hệ quy chiếu gắn với nêm:
'
N 'sin F cos Ma 0 (4)
0,25
N'=N; F'ms=Fms
Từ (1) và (3) tìm được: 0
2
a (g sin a cos ) (*) 3
0,5
Từ (2)(3)(4) tìm được:
2
mg sin 2 2ma sin ma cos 2Ma 0 (**)
0,5
Từ (*) và (**) tính được 0 2
mg sin 2 a
Câu 4
Ta tính được: m m M
M m g a
3 sin
2
sin ) (
2
2
x
C
0
a
P
N
ms
F
qt
F
C
' ms
F
P '
Q
' qt
F y
N '
Trang 62 Ta có: và ; Từ đó
2
at AB
2
2
t a s
2 0
) (
cos
m M
m s
3 Thay số ta được: a = 80/21 m/s2, s = (m)
21
3
Gọi t là lực căng dây nối hai điện tích Q; T là lực căng các dây
nối còn lại; f là lực tương táctĩnh điện giữa hai điện tích q; F1
là lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích Q; F là lực tương
tác giữa các cặp điện tích q và Q Xét điện tích q ở trạng thái
cân bằng, theo phương Ox, ta có:
f+2Fcos300=2Tcos3
00
+2
2
3 2
l
kq
2
l kqQ
= 2T
2
3
2 3
0,5
T=
l
kq
3 3
q
Xét điện tích Q ở trạng thái cân bằng Theo phương Oy, ta có:
t + 2Tcos600=F1+2Fcos600
t + 2T = +2
2
1
2 2
l
kQ
2
l
kqQ
2 1
0,5
t = – T
l
Thay ( 1 ) vào ( 2 ), ta được:
t = 2 -
l
kQ Qq
3 3
2
q Q l kq
0,5
t=
3 3
2 2 2
q Q l
Câu 5
Chú ý: Nếu Q thì dây nối này không căng
4
3
q
F T
F 1
T T
t
T q
Q
F F
F f