HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ KHIẾT TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 10 NĂM 2015 1 4 đ a.. 2 đ - Xét chuyển động của trọng tài t
Trang 1HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ KHIẾT TỈNH QUẢNG NGÃI
ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 10
NĂM 2015
1
(4 đ)
a.
(2 đ)
Khi khoảng cách giữa hai cầu thủ là 30m, tam giác ATB vuông tại
T, chọn hệ trục tọa độ xTy (hình vẽ)
0,5
Vì khoảng cách giữa trọng tài và các cầu thủ là không đổi nên : + Vận tốc của trọng tài T và cầu thủ A trên phương Tx có độ lớn
bằng nhau : VTx v cosA 5.18 3m / s
30
0,5
+ Vận tốc của trọng tài và cầu thủ B trên phương Ty có độ lớn
bằng nhau :VTy v cosB 5.24 4m / s
30
Vậy vận tốc của trọng tài có độ lớn là : 2 2
V V V 5m / s 0,5
b.
(2 đ)
- Xét chuyển động của trọng tài trong hệ quy chiếu quán tính gắn với cầu thủ A Khi đó :
+ Vận tốc của B đối với A có độ lớn là : vB/A 10m / s
0,25
+ Vận tốc của T đối với A trên phương Ty có độ lớn là :
24
30
Vì AT không đổi nên coi như trọng tài chuyển động trên đường tròn bán kính AT có gia tốc hướng tâm trên Tx là :
y
2
x
0,25
B
v
A
v
A
T
y
y
Trang 2- Xét chuyển động của trọng tài trong hệ quy chiếu quán tính gắn với cầu thủ B Khi đó :
+ Vận tốc của A đối với B có độ lớn là : vA/B 10m / s
0,25
+ Vận tốc của T đối với B trên phương Tx có độ lớn là :
18
30
Vì BT không đổi nên coi như trọng tài chuyển động trên đường tròn bán kính BT có gia tốc hướng tâm trên Ty là :
x
2
y
0,25
Vậy gia tốc của trọng tài là : 2 2 2
a a a 3,86m / s 0,5
2
(4 đ)
a
(2 đ)
Chọn các hệ trục tọa độ, phân tích các lực tác dụng vào hệ như hình vẽ
0,25
Áp dụng định luật II NewTon cho M, ta có :
P F N F Ma
(1) Chiếu (1) lên hệ trục tọa độ O1x1y1, ta có:
0,25
Áp dụng định luật II NewTon cho m, ta có : P 2 F2 Ma 2
(4) Vật m bắt đầu chuyển động quay trong mặt phẳng thẳng đứng
Chiếu (4) lên hệ trục tọa độ O2x2y2, ta được :
0,25
x 2
y 2
y 1
x 1
N
ms
F
2
F
1
F
2
P
1
P
m
M
Trang 32
Để M trượt trên mặt phẳng nằm ngang thì a1 0 (7) 0,25 Kết hợp (2) và (7) suy ra được : F sin1 Fms 0 (8) 0,25
Vì thanh nhẹ nên ta có : F1 F2 (9) Kết hợp (9) với (5), thu được : F1F2 P cos2 (10) Lực ma sát trượt : Fms N(P1F cos )1 (11)
0,25
Kết hợp (10), (11) và (8), thu được : msin cos2
M mcos
b.
(2 đ)
Từ (2) và (10), rút được :
1
a g sin cos (1 cos ) 0,83m / s
0,5 Kết luận được : gia tốc M ngay sau khi thả nhẹ thanh chỉ có theo
2
a gsin 5m / s 0,5 Gia tốc m ngay sau khi thả nhẹ thanh chỉ có theo phương vuông
góc với thanh
0,5
3
(4 đ)
- Gọi thể tích bình chứa A là V, trước khi van mở khối lượng khí trong đó là M, áp suất là p, nhiệt độ là T
Ta có : pV MRT M pV
RT
0,5
- Vì thể tích bình B rất lớn so với bình A nên theo giả thiết sau khi mở van áp suất chất khí trong bình A là 2p, vì vậy nhiệt độ mới của khí trong A là T’ và khối lượng mới là M’
Ta có:M ' 2 pV
RT'
(2)
0,5
- Khối lượng chất khí từ bình B đã vào bình A là :
M M' M pV 2 1
(3)
0,5
- Lượng khí từ bình B đã sang bình A, khi còn ở trong bình B chiếm thể tích là : V MRT
2 p
(4)
0,5
- Vì áp suất và nhiệt độ của khí trong B có thể coi là không đổi, để cân bằng áp suất giữa A và B, chất khí trong B phải thực hiện một công là : A 2p V (5)
- Từ (3), (4) và (5) có : A pV 2T 1
T'
(6)
0,5
Trang 4- Độ biến thiên nội năng của khí trong A là :
M '
0,5
- Vì không có sự trao đổi nhiệt với môi trường ngoài, theo nguyên
lí I nhiệt động lực học cho khí lý tưởng, ta có:AU (8)
0,5
- Từ (2), (6), (7) và (8) ta có:
0,5
5.
(5 đ)
a
(4 đ)
- Gọi v' và v G
lần lượt là véctơ vận tốc của viên bi nhỏ và khối tâm của thanh ngay sau va chạm
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng cho
hệ thanh và viên bị nhỏ ngay trước và sau va chạm, ta có:
G G
2
l
0,75
- Độ biến thiên momen động lượng của thanh bằng momen xung lượng của lực mà thanh nhận được ngay khi va chạm:
G
v
l
0,75
Giải các phương trình (1), (2) và (3), ta được:
2v v
3 12n
, với n x
l
- Khối tâm của thanh ngay sau va chạm có vận tốc cực đại khi:
Gmax
3
x=
điểm va chạm có vị trí ngay khối tâm của thanh
0,75 Khối tâm của thanh ngay sau va chạm có vận tốc cực tiểu khi:
G min
x l
; điểm va chạm ngay đầu thanh 0,75
b
(1 đ)
Để ngay sau va chạm viên bi nhỏ đứng yên thì ta có : v' = 0 vG =
2
v
= 3 12 n 2
v 2
12
1
x =
2 3
l
Điểm va chạm cách khối tâm của thanh một khoảng là
2 3
l
1
- Móc lực kế vào mẩu gỗ và kéo nó trượt đều đi lên mặt phẳng nghiêng, gọi F1 là số chỉ của lực kế khi đó, ta có:
F1 = Pcos + Psin (1)
0,5
- Tương tự, kéo vật chuyển động đều đi xuống, gọi F1 là số chỉ của
Trang 55
(3 đ)
lực kế khi đó, ta có:
F2 = Pcos - Psin (2)
0,5
- Trừ vế với vế của (1) cho (2), ta có:
F1 - F2=2Psin sin 1 2
2
P
(3)
0,5
- Cộng vế với vế phương trình (1) và (2), ta có:
2
P
- Do sin2 + cos2 = 1 nên, từ (3) và (4), ta có:
2 2
1
- Đo trọng lượng mẩu gỗ, lấy số chỉ F1 và F2, thực hiện ba lần đo,
để lấy giá trị trung bình rồi thay vào (5) thu được giá trị trung bình của
0,5
Chú ý : Nếu thí sinh giải theo cách khác mà vẫn đúng thì vẫn cho điểm tối đa.
Nguyễn Việt Cường - Số điện thoại : 0914907459