Tải bản đầy đủ

Đề thi (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn vật lý 10 trường chuyên CHU văn AN LẠNG sơn

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ

TRƯỜNG THPT CHUYÊN CHU VĂN AN

KHỐI 10

TỈNH LẠNG SƠN

(Đề này có 02 trang, gồm 5 câu)

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

Câu 1 (5 điểm): Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn
có 2 chiếc nêm A, B như hình vẽ, khối lượng của

C
B

A


chúng lần lượt là m1 và m2. Mặt phẳng nghiêng của

α

β

hai nêm lập với phương ngang các góc α và β. Từ phía trên, một khối trụ C, khối lượng m,
được thả không vận tốc đầu sao cho nó luôn tiếp xúc với cả 2 chiếc nêm. Tìm mối liên hệ
giữa vận tốc của 2 chiếc nêm sau khi khối trụ đã chạm xuống mặt phẳng ngang. Bỏ qua ma
sát giữa khối trụ và 2 nêm.

Câu 2 (4 điểm): Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m và lò xo có độ cứng k,
dao động trên mặt phẳng nằm ngang có hệ số ma sát μ. Cứ khi vật đến vị trí, tại đó lò xo dãn
cực đại, người ta lại tác động vào vật nặng xung lực theo hướng làm lò xo co lại và vật nặng
r

r

lại có vận tốc ban đầu v 0 . Con lắc dao động ổn định. Tìm giá trị của v 0 biết độ dãn cực đại
của lò xo bằng Δℓ.

Câu 3 (4 điểm): Một chất khí, nội năng, áp suất và thể tích của nó có mối liên hệ:
U = k.P.V, với k là hệ số tỷ lệ. Khí thực hiện chu trình gồm một quá trình đẳng áp, một quá
trình đẳng tích và một quá trình đẳng nhiệt. Công khí thực hiện được trong quá trình đẳng
áp bằng m = 5 lần công của ngoại lực thực hiện khi làm khí bị nén trong quá trình đẳng
1

nhiệt. Hiệu suất của chu trình là η = 4 . Hãy xác định hệ số k.
1


Câu 4 (5 điểm): Một quả bóng hình cầu đặc, có

h

bán kính r, lăn không trượt và duy trì tiếp xúc liên
2R

tục với đường ray của chiếc vành tròn có dạng như


hình vẽ. Để quả bóng có thể thực hiện được
chuyển động trên thì độ chênh lệch độ cao h của tâm quả bóng giữa vị trí ban đầu và vị trí
cao nhất của nó trong vành tròn tối thiểu bằng bao nhiêu? Biết độ chênh lệch độ cao của tâm
quả cầu giữa vị trí thấp nhất và vị trí cao nhất của nó trong vành tròn là 2R.

Câu 5 (2 điểm): Nêu cách xác định khối lượng của một mét dây kim loại. Cho dụng cụ
gồm: một chiếc thước dài, đoạn dây kim loại tiết diện đều, đồng chất cần đo khối lượng, cốc
3

nước, dây chỉ, một chiếc đinh ốc. Biết khối lượng riêng của nước bằng 1000 kg/m .
----------- Hết ------------

Người thẩm định

Người ra đề

Hà Bình Dương

Nguyễn Hùng Sơn

SĐT: 0985855645

SĐT: 0948424088

2


HƯỚNG DẪN CHẤM
MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10
Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tốt đa theo thang điểm đã
định.
Câu 1
5

Nội dung

Điểm

Gắn HQC với khối trụ, khi đó độ dịch
chuyển của khối trụ theo phương ngang

C

bằng không.
Giả sử trong khoảng thời gian Δt, khối
trụ đi xuống theo phương đứng một

B

A

khoảng nhỏ Δy.

α

0,5

β
x

O

Theo phương Ox:
- Nêm A dịch chuyển một khoảng:

0,5

y

Δy.cot α.
- Nêm B dịch chuyển một khoảng:
Δy.cot β.
Thực tế, khi khối trụ dịch chuyển xuống dưới một khoảng Δy thì đồng thời nó
dịch đi một khoảng nhỏ Δx theo phương ngang.

0,5

Vậy độ dịch chuyển thật của nêm A theo phương ngang là:
∆x1 = ∆x + ∆y cot α

0,5

Nên vận tốc của A theo phương ngang là:
∆x
∆x ∆y
⇒ 1=
+
cot α ⇒ v1 = v x + v y cot α
∆t
∆t ∆t

(1)

Với vx là vận tốc của C theo Ox và vy là vận tốc của C theo Oy
Còn độ dịch chuyển thật của nêm B theo phương ngang là:
∆x 2 = ∆x − ∆y cot β
Nên vận tốc của B theo phương ngang là:
∆x
∆x ∆y
⇒ 2 =

cot β ⇒ v 2 = v x − v y cot β
∆t
∆t ∆t

(2)

Vì ngoại lực tác dụng lên hệ theo phương ngang bằng không nên động lượng
của hệ bảo toàn theo phương này, suy ra:
m1v1 + m 2 v 2 + mv x = 0

0,5

0,5

1

(3)

m tan β + m 2 ( tan α + tan β )
v1
Từ (1), (2), (3) suy ra: v = − m tan α + m ( tan α + tan β )
2
1

0,5

Mối quan hệ trên đúng khi khối trụ còn tiếp xúc với 2 nêm và sau khi khối trụ
3


đã chạm sàn

0,5

4


Câu 2

Nội dung

Điểm

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho

Δℓ1

quá trình chuyển động từ biên phải qua biên
trái:
mv02 k∆l2 k∆l12
+
=
+ µmg(∆l + ∆l1 )
2
2
2

Δℓ
r
v0

1

(1)

Với Δℓ1 – độ nén cực đại của lò xo, Δ ℓ – độ dãn cực đại của lò xo
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho quá trình chuyển động từ biên trái
sang phải:
k∆l12 k∆l2
=
+ µmg(∆l + ∆l1 )
2
2
mv02

= 2µmg(∆l + ∆l1 ) (2)
2

4

Thay vào (1) có: ⇒ ∆l1 = ∆l + 2µ

1
mg
k

(3)

0,5

mv02
µmg
µmg 

= 4µmg( ∆l +
) ⇒ v 0 = 8µg  ∆l +
Thay (3) vào (2) có:
÷
2
k
k 

µmg
Nhận xét: bài toán có nghiệm khi ∆l >
k

0,5

0,5

0,5

Câu 3
4

Nội dung
Công khí thực hiện được trong chu trình:
A
m −1
A = A12 − A 31 = A12 − 12 = A12
m
m

Điểm
P
1

Nhiệt khí nhận được nhiệt lượng
Q1 = ∆U12 + A12
Với độ biến thiên nội năng:
∆U12 = kP∆V = kA12
Vậy: Q1 = (k + 1)A12

1
2

1

3
O

V

1

5


η=

A
m −1
m − ηm − 1
=
⇒k=
= 2,2
Q1 m(k + 1)
ηm

0,5
0,5

6


Câu 4

Nội dung

Điểm

Gọi m, I, Wd, v, ω, lần lượt là khối lượng, momen quán tính, động năng, vận
tốc khối tâm và vận tốc góc đối với khối tâm của quả cầu.
Động năng của quả cầu tại điểm cao nhất của vành tròn:
1
1
Wd = mv 2 + Iω2
2
2
2 2
Với I = mr
5

1

Quả cầu lăn không trượt, nên: v = ωr

1

2

1
1 2mr 2 v
7
⇒ Wd = mv 2 +
= mv 2
2
2
2 5 r
10

(1)

Trường hợp giới hạn, để viên bi lăn hết vành tròn thì lực tác dụng của vành tròn 1

2

lên viên bi bằng không. Lúc này trọng lực đóng vai trò lực hướng tâm, nên:
v2
m = mg
(2)
R
Từ (1) và (2) ⇒ Wd =

7
mgR
10

1

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng suy ra:
7
7
mgh = mRg ⇒ h = R
10
10

0,5

0,5
Câu 5
2

Nội dung

Điểm

Cách làm: Treo chiếc thước vào đúng điểm giữa của nó (sao cho nó thăng
bằng). Mục đích là tạo ra chiếc cân mà khối lượng thước không ảnh hướng tới
quá trình cân. Giả sử chiếc thước có chiều dài 2R. Treo chiếc đinh ốc vào một
đầu thước (giả sử khối lượng đinh ốc nhỏ hơn khối lượng đoạn dây). Phía bên
kia treo đoạn dây lim loại. Khi cân bằng giả sử vị trí treo vật đến điểm giữa
thước là d1 có:
m1g.d1 = mgR m1d1 = mR

0.5

Nhúng đoạn dây kim loại vào nước, tìm vị trí cân bằng mới của vật. giả sử khi
cân bằng vị trí treo vật đến điểm giữa thước là d2 có:
(m1g – FA) d2 = mgR  ( m1 − ρV ) = mR

0,5
7


πD 2 L
Với ρ = 1000kg/m ; V =
với D, L là đường kính và chiều dài của đoạn
4
3

dây.
Từ trên có:

m1 =

m
πρD2
=
L
 d 
4 1 − 1 ÷
 d2 

0,5

Để đo chính xác đường kính của đoạn dây kim loại ta quấn đoạn dây thành N =
10 hoặc 20 vòng quanh một vật rồi đo tổng chiều dài của đoạn dây được quấn ℓ
 D = ℓ/N

0,5

8



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×