De thi chon HS gioi(Kì II có đáp án)

Tính độ cao h tối thiểu để vật đi đến điểm cao nhất của máng tròn mà không tách ra Câu 3: Một khúc gỗ bắt đầu trợt trên mặt phẳng nghiêng Hình b.. Hỏi khúc gỗ dịch chuyển trên mặt bàn m

h m

M

o M

r h

A

C

Sở gd&đt quảng ninh

Trờng THPT Trần Phú

Đề thi chọn học sinh giỏi Cấp trờng

Môn: vật lý - lớp 10

Thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian phát đề )

Đề bài:

Câu 1: Một ngời có độ cao h = 1,8m đứng trên mặt đất ném hòn đá khối lợng

m = 200g dới góc nào đó đối với phơng ngang và rơi đến đất ở nơi cách vị trí ném

s = 5m Sau thời gian t = 2s Tìm công ném của ngời ?

Biết sức cản không khí không đáng kể Cho g = 10m/s2

Câu 2: Một vật trợt không ma sát và

không có vận tốc ban đầu.Từ độ cao h theo một

máng nghiêng nối với một máng tròn bán kính

r(Hình a) Tính độ cao h tối thiểu để vật đi đến

điểm cao nhất của máng tròn mà không tách ra

Câu 3: Một khúc gỗ bắt đầu trợt trên mặt

phẳng nghiêng (Hình b) M = 0,5 kg từ độ cao

h = 0,8 m không ma sát đập vào khúc gỗ trên mặt

bàn ngang m = 0.3 kg Hỏi khúc gỗ dịch chuyển

trên mặt bàn mặt bàn ngang một đoạn bao nhiêu ?

(Hình b)

Biết va chạm hoàn toàn mềm

Hệ số ma sát trên mặt ngang  = 0,5.

Câu 4: Một xi lanh nằm ngang (hình vẽ c) trong có

pít tông cách nhiệt Pít tông ở vị trí chia xi lanh thành hai

phần A, B bằng nhau, mỗi phần chứa một khối lợng khí

nh nhau ở nhiệt độ 170C và áp suất 2atm Chiều dài của

mỗi phần xi lanh đến pít tông là 30cm Muốn pít tông dịch

chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phía lên thêm (Hình c)

bao nhiêu độ ? áp suất của khí khi pít tông đã di chuyển bằng bao nhiêu ?

Hết (Giám thị coi thi không giải thích gì thêm !)

Đáp án:

Đề thi chọn học sinh giỏi Cấp trờng

Môn: vật lý - lớp 10 Năm học 2007-2008 C

âu1 Một ngời có độ cao h = 1,8m đứng trên mặt đất ném hòn đá khối l ợng m

= 200g dới góc nào đó đối với phơng ngang và rơi đến đất ở nơi cách vị

trí ném s = 5m Sau thời gian t = 2s Tìm công ném của ngời ?

Biết sức cản không khí không đáng kể Cho g = 10m/s2

2,5đ

Đáp - áp dụng định lí động năng cho hòn đá trớc và sau khi ném thì công ngời A 0,25đ

30 Cm

h

M

p 

N 

C

r

án

ngời =  WĐ =

2

1 mv

0 – 0 =

2

1 mv

0

Giả sử hòn đá đợc ném theo phơng xiên 1 góc  :

- Theo phơng ngang hòn đá chuyển động đều vận tốc v0x = v0.cos

- Theo phơng đứng hòn đá chuyển động biến đổi đều với gia tốc -g và vận

tốc đầu v0y = v0sin 

Chọn hệ trục toạ độ nh hình vẽ :

Ta có :

x = v0xt

y = h + v0yt -

2

1 gt2

Vật rơi tại ví trí có toạ độ : x = s

y = 0

Do đó : v0x =

t

s

; v0y = (

2

1

gt2 – h)/t

 v0 = v0x2 + v0y2 = (

t

s

)2 + ((

2

1

gt2 – h)/t)2

Công ngời ném là :

A ngời =

2

1

m((

t

s

)2 + ((

2

1

gt2 – h)/t)2 ) = 21 0,2.( ( 5 :2)2 + ((21 10.22- 1,8) :2)2) = 8,906J

0,5đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ 0,25đ 0,25đ

0,25đ 0,25đ

C

âu2 Một vật trợt không ma sát và không có vận tốc ban đầu.Từ độ cao h theo

một máng nghiêng nối với một máng tròn bán kính r(Hình a) Tính độ cao h

tối thiểu để vật đi đến điểm cao nhất của máng tròn mà không tách ra khỏi máng

2,5đ

Đáp

án

Tại vị trí C cao nhất vật m chịu tác dụng : N, P

áp dụng định luật II Niu Tơn

cho vật tại vị trí cao nhất :

N+P = ma (1)

Chiếu (1) lên phơng hớng tâm

N + P = maht = m

r

v2

(2)

Để vật đi qua điể cao nhất C không tách ra khỏi máng với điều kiện : N 0

Nghĩa là vật đạt vận tốc tối thiểu tại C khi N = 0 tức là :

(2)  P = m

r

min  vmin2 = gr (3) Chọn mốc thế năng tại chân máng nghiêng :

Lúc đó : áp định luật bảo toàn cơ năng :

0,25đ

0,25đ 0,25đ

0,25đ

0,25đ 0,25đ

0

v  y

v0

x

v0

h y

s

h m M

Cơ năng của vật tại A bằng cơ năng tối thiểu tại C :

WA = WminC  mghmin = mg2r + m

2

2 min

Từ (3) thay vào (4) ta đợc: ghmin = g2r +

2

gr  h

min=

2

5 r

Vậy vật cần đặt tại vị trí trên mặt phẳng nghiêng có độ cao tối thiểu hmin = 2,5r

0,25đ

0,25đ 0,25đ 0,25đ

C

âu3 Một khúc gỗ bắt đầu trợt trên mặt phẳng nghiêng (Hình b) M = 0,5 kg từ độ

cao h = 0,8 m không ma sát đập vào khúc gỗ trên mặt bàn ngang m = 0.3 kg Hỏi

khúc gỗ dịch chuyển trên mặt bàn mặt bàn ngang một đoạn bao nhiêu ?

Biết va chạm hoàn toàn mềm Hệ số ma sát trên mặt ngang  = 0,5.

2,5đ

Đáp

án

phẳng nghiêng:

áp dụng định luật bảo toàn

cơ năng :

Ta có: mgh =

2

1 mv

0

 Vận tốc M trớc va chạm m :

v0 = 2gh

áp dụng định luật bảo toàn động lợng cho hệ cô lập gồm M và m:

Mv0 = (M + m)V

Vận tốc va chạm của hai vật ngay sau va chạm :

 V =

m M

Mv



0 =

m M

gh M



2

(1) Vì va chạm mềm nên sau va chạm coi hai vật là một có M + m :

Các lực tác dụng lên hai vật : N, PM+m, Fms

Theo định luật II Niu Tơn :

N + PM+m + Fms= (M+m) a (*)

Chiếu (*) lên phơng chuyển động :

Ta có : Fms = - (M+m)a

mặt khác : Fms = (M+m)g  a = - g

Từ công thức chuyển động: vt2 – v0 = 2as Trong đó: vt = V, v0 = 0

 Khúc gỗ dịch chuyển 1 đoạn :

S = (02- V2)/2.(- g) =

g

V



2

2

=

2

2













m M

gh M

/2g = 0,625 (m)

0,25đ 0,25đ 0,25đ

0,5đ 0,25đ 0,25đ

0,25đ

0,5đ

C

âu4 Một xi lanh nằm ngang trong có pít tông cách nhiệt Pít tông ở vị trí chia xi

lanh thành hai phần bằng nhau, mỗi phần chứa một khối lợng khí nh nhau ở

nhiệt độ 170C và áp suất 2atm Chiều dài của mỗi phần xi lanh đến pít tông

là 30cm Muốn pít tông dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phía

lên thêm bao nhiêu độ ? áp suất của khí khi pít tông đã di chuyển bằng bao

nhiêu ?

Đáp

án

Gọi V1A,V2A thể tích xi lanh phần A trớc và sau khi đốt nóng

ms

F 

N 

P 

Gọi V1B, V2B thể tích xi lanh phần B trớc và sau khi phittông dịch chuyển

Phần A: Trạng thái 1: p1A, T1A, V1A

Trạng thái 2: p2A ,T2A, V2A

áp dụng phơng trình trạng thái :

A

A A A

A A

T

V p T

V p

2

2 2 1

1

Phần B : Trạng thái 1: p1B, T1B, V1B

Trạng thái 2: p2B ,T2B, V2B

Vì phít tông cách nhiệt nên phần B nhiệt độ không đổi khi phít tông dịch chuyển

Do đó quá trình thay đổi trạng thái phần B là quá trình đẳng nhiệt

(T1B = T2B= T1A)áp dụng hệ thức định luật Bôi Lơ - Mariot :

p1BV1B = p2BV2B (2)

Theo bài ra : V1A = V1B , p1B = p1A (3) và khi phít tông dịch chuyển 2cm thì

cân bằng nên : p2B = p2A (4)

Từ (2), (3), (4): p1AV1A = p2AV2B (5)

Từ (1) và (5):

A

A A A

B A

T

V p T

V p

2

2 2

1

2 2

A A A

B

T

V T

V

2 2

1

2

 luôn có

B

A

V

V

2

2 =

B

A

l

l

2

2 =

28 32

Nên 

A

A

T

T

1

2 =

28

32

 T2A =

28

32

.(17 + 273) = 331,43 (K) Nhiệt độ cần tăng thêm : t = 331,43 – 290 = 41,43(0C)

Từ (5) 

A B A

A

V

V P

p

1 2 2

1  =

A

B

l

l

1

2 =

30

28

 p2A = p1A

28

30

= 2

28

30

= 2.14atm

0,5đ

0,25đ

0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ

0,5đ

Móng Cái, ngày 28 tháng 03 năm 2008

Giáo viên ra đề

Nguyễn Song Toàn