Đề thi (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên HÙNG VƯƠNG PHÚ THỌ

Tại thời điểm t = 0, qua một lỗ nhỏ ở đáy thùng, cát bắt đều chảy đều ra ngoài tức là cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau thì lượng cát chảy ra ngoài là bằng nhau.. Câu 2 5 điểm.Các

2

3 1

T

2

T

a

V 0

Hình vẽ câu 3

m 0



M

h

Hình vẽ câu 4

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII

TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG

PHÚ THỌ ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ -10

NĂM 2016

(Đề thi gồm có 02 trang/ 05 câu) Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu 1 (4 điểm).Động học và động lực học chất điểm

Một sợi dây không trọng lượng hai đầu buộc vào một vật nặng và một thùng cát rồi vắt

qua ròng rọc nhẹ cố định Khối lượng của cát bằng khối lượng của thùng và bằng nửa

khối lượng của khối lượng của vật nặng Ban đầu các vật đều ở trạng thái đứng yên Tại

thời điểm t = 0, qua một lỗ nhỏ ở đáy thùng, cát bắt đều chảy đều ra ngoài (tức là cứ sau

những khoảng thời gian bằng nhau thì lượng cát chảy ra ngoài là bằng nhau) Xác định

vận tốc của vật nặng tại thời điểm 2to nếu toàn bộ cát chảy hết ra khỏi thùng sau khoảng

thời gian to

Câu 2 (5 điểm).Các định luật bảo toàn

Một sợi dây mảnh chiều dài 2, mỗi đầu dây nối với một quả cầu nhỏ có khối lượng m,

chính giữa của dây nối quả cầu nhỏ có khối lượng M Ba quả cầu đứng yên trên mặt nằm

ngang nhẵn, sợi dây kéo căng và ba quả cầu trên một đường thẳng Bây giờ cấp cho quả

cầu M một xung lực làm cho nó đạt vận tốc v, hướng của v thẳng góc với dây Tìm lực

căng dây tại thời điểm trước lúc hai quả cầu của hai đầu dây

va chạm với nhau.

Câu 3 (5 điểm).Nhiệt học

Một lượng khí đơn nguyên tử chuyển từ trạng thái 1 sang

trạng thái 2 theo 2cách: đi theo đường cong 1a2 là một phần

parabol với phương trình T V2 và đi theo 2 đường thẳng

1-3 và 1-3-2 BiếtT1 250 ,K T2 360K và trong quá trình 1a2

người ta cung cấp cho khí đó nhiệt lượng bằng 2200 J Tính

nhiệt lượng chất khí nhận được trong quá trình 1-3- 2

Câu 4 (4 điểm).Cơ học vật rắn

Tấm ván dài có khối lượng M nằm trên mặt phẳng nằm ngang rất nhẵn Một quả cầu đặc

khối lượng m bán kính R quay quanh

trục nằm ngang đi qua tâm với tốc độ

góc ω0 được thả không vận tốc ban

đầu từ độ cao h xuống ván Trong suốt

quá trình va chạm giữa quả cầu và tấm

ván, quả cầu luôn bị trượt Độ lớn vận

tốc theo phương thẳng đứng của quả

cầu ngay sau và ngay trước khi va chạm

với ván liên hệ:

'y

y

v e

v  

hằng số Cho hệ số ma sát giữa ván và quả cầu là μ Coi trọng lực của quả cầu rất nhỏ so với lực tương tác khi va chạm

a) Tính tốc độ góc của quay quanh khối tâm của quả cầu ngay sau va chạm với ván

b) Tìm vận tốc khối tâm quả cầu ngay sau va chạm với ván

c) Tìm khoảng cách giữa vị trí va chạm lần 2 và vị trí kết thúc va chạm lần 1

Câu 5 (2 điểm)Phương án thực hành

Cho các dụng cụ : Ba tấm kính thủy tinh mỏng trong suốt đã biết trước độ dày, một chậu nước, một vòng đồng, một thước thẳng chia độ nhỏ nhất mm, một lực kế, sợi chỉ Trình bày một phương án xác định suất căng mặt ngoài của nước Hãy đánh giá sai số của phương án đưa ra

HẾT

Người ra đề

Thân Thị Thanh Bình SĐT: 0948309787

v 

M

T T

m m

vx vx

v 

m M m

HƯỚNG 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.

m

1

(4

điểm)

Gọi m là khối lượng cát ban đầu Khi đó, khối lượng vật nặng là 2m, khối

lượng của cả thùng và cát ban đầu là 2m

+ Do cát chảy đều và chảy hết ra ngoài sau thời gian to Sau thời gian t < to,

khối lượng cát đã chảy ra ngoài là: o

m t t

0,5

+ Khi đó, khối lượng cát và thùng là:

2

o

m

t

Xét hệ tại thời điểm 0 ≤ t ≤ to:

+ Áp dụng định luật II Niu Tơn cho hệ, ta có:

0,5



o o o o

g t t t dt gt d t t gtdt

0,5

Giả sử sau thời điểm to vận tốc của vật là v1 Từ (1), ta có:

0 0 1

4 (4 ) 4

t t v

o o o

gt d t t

dv gdt

t t



 



 1

3

4 ln

4

o o

v gt  gt

1,0

* Sau khi cát chảy hết ra ngoài:

+ Áp dụng định luật II Niu Tơn:

2mg mg (2mg m a )  a = g/3

0,5

+ Vận tốc của vật sau thời điểm 2 to là:

2 1

o

gt

v  v atgt  gt  gt 

0,5

2

Gọi gia tốc của quả cầu M và 2 quả cầu m trước lúc hai đầu dây va chạm là

aM và am

Áp dụng định luật II Niu Tơn:

2T = MaM(1)

0,5

T = mam (2) 0,5 Hai quả cầu m thực hiện chuyển động tròn đối với M Tại thời điểm trước va 0,5

2 3

1

P

V 0

chạm, gia tốc hướng tâm của hai quả cầu m đối với M là:

2

x v b

Trong đó: vx là vận tốc thành phần của quả cầu m trước va chạm có phương thẳng góc với dây

Do đó:

2

x

m M

v

a a b

 

(3)

0,5

Giải hệ (1), (2), (3), ta được:

2

( ) 2

x v M

T m

M m b



 (4)

0,5

Gọi vy là vận tốc của quả cầu M trước lúc va chạm Do chiều dài dây không đổi nên vận tốc thành phần của quả cầu m theo phương ngang của dây cũng là

vy

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có:

Mv = (M+2m)vy (5)

0,5

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có:

2

y x y

v

(6)

0,5

Giải hệ (5), (6),ta được:

2 2

2

x

Mv v

M m



 (7)

1,0

Thay (7) vào (4), ta có:

2 2

2 ( 2 )

M mv T





0,5

3

(5điểm

)

Quá trình 1a2: T V2 , PV = nRT = nRV2hay P nRT V  0,5

Theo nguyên lý 1

2

1

1

2

V

V

Q PdV nR T T nR dV nR T T

nR T T nR T T nR T T



  

2200

10 2( ) 2(360 250)

Q nR

T T

1,0

Quá trình 1 – 3: V không đổi  A13 0

3

2 3

2

U nR T T

* Quá trình 3-2: Trong đồ thị T,V

0,5

0,5

m 0



M

y

ms

F 

N 

là đường đi qua gốc toạ độ

;

co s

T V PV nRT nRV

P nR n t



Vì vậy đây là quá trình đẳng áp

( ) (1 V ) (1 T )

A P V V PV nRT

1

2

P V V nRT

T

0,5

Mặt khác 32 2 3

3

2

U nR T T

1

2

3

2

T

Q A U nR T T nRT

T

1

2

3

2

T

Q Q nR T T nRT J

T

4

(5

điểm)

a) Tìm tốc độ góc của quả cầu ngay sau va chạm

Gọi t là thời gian va chạm

Pt biến thiên momen động lượng quả cầu với trục quay qua khối tâm:

 

2 0

2

mR

R F t RN t

      

(1)

0,5

Pt biến thiên động lượng

khối tâm của quả cầu

theo phương Oy:

 'y y

m v  v N t

0,5

 y y 

m e v v N t

  .

2gh e 1 N t

m



(2)

0,5

2 0

2

5

mR

mR gh e

5

1 2

2R e gh



   

0,5

b) Tìm vận tốc tâm quả cầu ngay sau va chạm

Pt biến thiên động lượng khối tâm của quả cầu theo phương Ox:

 'x x

m v  v N t

'

x

N t v

m

 



(3)

0,5

Từ (2) và (3): v'x e1 2 gh

 2

v  v v   e gh e gh gh e e 

0,5

c) Tìm khoảng cách từ vị trí va chạm lần 2 đến vị trí kết thúc va chạm lần 1

Gọi V là vận tốc tấm ván ngay khi kết thúc va chạm lần 1 x

Theo định luật bảo toàn động lượng cho hệ quả cầu và ván:

x x

mv MV   V x m v'x me 1 2 gh



0,5

Sau va chạm quả cầu chuyển động như vật ném xiên với v v v'( , )'x 'y

'

2 y

bay

v t

g



0,5

Quãng đường quả cầu đi được dọc theo phương ngang:

' ' ' 2

cau bay x

v v

s t v

g

0,5

Quãng đường ván đi được theo chiều ngược lại là:

' 2

van bay x

v V

g

0,5

Vị trí va chạm thứ 2 cách vị trí kết thúc va chạm lần 1:

'

' 2

y cau van x x

v

g

0,5

Thay v V v'y, ,x x'

ở trên vào và biến đổi ta được:

 

s he e

M

0,5

5

(2

điểm)

* Cơ sở lý thuyết :

Dùng hiện hiện tượng mao dẫn trong ống nhỏ

0,5

* Trình tự thí nghiệm :

Dùng hai ba tấm kính ghép với nhau thành khe nhỏ như hình vẽ Đặt khe hẹp này xuống chậu nước sẽ có hiện tượng mao dẫn xảy ra Căn cứ vào cân bằng của cột chất lỏng dâng cao : P = Fc

 VDg = δ L => dlhDg = 2 δ (d+1)  δ =

dlhDg d+1

0,5

h

Tiến hành thí nghiệm :

- Đo giá trị l, r bằng thước đo Tra D, g trong bảng số liệu

- Ghép ba tấm kính như hình vẽ Đặt xuống chậu nước Đo độ cao h bằng thước

0,5

Đánh giá sai số :

- Sai số trong thí nghiệm này chủ yếu xuất phát trong quá trình đo độ cao h của cột nước

- Để giảm sai số này khi đo ta đặt mắt vuông góc, dọc theo bản thủy tinh

0,5