TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN ĐIỆN BIÊN ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 10 (Đề thi có trang, gồm câu) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề ) Bài 1: (5 Điểm) Cho hệ học hình vẽ: Nêm có khối lượng M, góc nghiêng α Trên mặt nêm có hai vật có khối lượng m1 m2 (m1 > m2) Bỏ qua khối lượng ròng rọc dây 1) Giữ nêm cố định Biết hệ số ma sát hai vật với nêm k m1 a) Tìm giá trị cực đại góc α để hai vật đứng yên m2 M α b) Góc α > αmax (ở câu a) Tính gia tốc hai vật Hình 2) Trường hợp ma sát hai vật nêm, nêm sàn ngang Tính gia tốc tương đối a m hai vật với nêm gia tốc aM nêm sàn Bài 2: (5 Điểm) Trên mặt sàn nằm ngang, nhẵn có xe lăn khối lượng m1= 4kg, xe có giá treo Một sợi dây không dãn dài l= 50 cm buộc cố định giá, đầu sợi dây buộc bóng nhỏ khối lượng m Xe bóng chuyển động thẳng với vận tốc v0 =3 m/s đâm vào xe khác có khối lượng m2 = 2kg đứng yên dính vào Biết khối lượng bóng nhỏ, bỏ qua so với khối lượng hai xe Bỏ qua ma sát hai xe với sàn, lấy g = 10m/s2 l m m1 r v0 m2 Hình a) Tính góc lệch cực đại dây treo bóng so với phương thẳng đứng sau va chạm b) Tìm giá trị tối thiểu vận tốc ban đầu v để bóng chạy theo hình tròn mặt phẳng thẳng đứng quanh điểm treo 1/8 Bài 3: (4 Điểm) Hai máng OA OB nằm mặt phẳng thẳng đứng nghiêng góc α1 α so với đường nằm ngang Một đồng chất MN có trọng lượng P tì lên hai máng (hình 3) Bỏ qua ma sát máng Ở vị trí cân MN nghiêng góc β so với đường nằm ngang B N A β M α1 O α2 Hình a) Tìm góc nghiêng β theo α1 α b) Áp dụng số: α1 =300; α =450 Bài 4: (4 Điểm) Một lượng khí lý tưởng đơn nguyên tử thực chu trình hình vẽ Trạng thái A, B cố định, C thay đổi, trình AC đẳng áp a) Tính công lớn chu trình nhiệt độ giảm suốt trình BC? b) Tính hiệu suất chu trình trường hợp này? Hình Bài 5: (2 Điểm) Một cốc đong thí nghiệm có dạng hình trụ đáy tròn, khối lượng M, thể tích bên cốc V0 Trên thành cốc, theo phương thẳng đứng người ta khắc vạch chia để đo thể tích đo độ cao chất lỏng cốc Coi đáy cốc thành cốc có độ dày nhau, bỏ qua dính ướt Được dùng chậu to đựng nước, lập phương án để xác định độ dày d, diện tích đáy S cốc Yêu cầu: Nêu bước thí nghiệm Lập bảng biểu cần thiết Lập biểu thức để xác định d, S theo kết đo thí nghiệm (cho khối lượng riêng nước ρ) Hết Nguyễn Ngọc Thắng – ĐT 0917879171 2/8 TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN ĐIỆN BIÊN HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ KHỐI 10 Bài 1: (5,0đ) Ý 1a 1b Nội dung 1) Nêm đứng yên a) Tính aMAX để hai vật đứng yên Vì m1 >m2 nên vật m1 có xu hướng trượt trước m1 g sin α − T − Fms1 = m2 g sin α − T + Fms = ⇒ Fms1 + Fms = (m1 − m2 ).g sin α Mà ⇒ Fms1 + Fms < ( m1 + m2 ).g sin α k (m1 + m2 ) k (m1 + m2 ) Suy ra: tan α ≤ => tan α max = (1) m1 − m2 m1 − m2 b) α > αmax tính gia tốc hai vật m1 g sin α − T − km1 g cos α = m1 a  − m2 g sin α + T − km2 g cos α = m2 a => a = Điểm 0.5 (m1 − m2 ).g.sin α − k (m1 + m2 ).g cos α (2) m1 + m2 2) Không có ma sát → Gọi gia tốc hai vật nêm a ; gia tốc nêm đất → aM Ta có phương trình chuyển động cho ba vật là: → → →  → → m ( a + a ) = P + N + T M 1  → → → → →  m ( a + a ) = P + N + T M  2 2  → → → → → → M a M = P + N1 + N + 2T + N  Chiếu lên trục ox oy phương trình ta có:  N1 sin α − T cos α = m1 (a.cos α + aM )(1)   N sin α − T cos α = m2 (−a.cos α + aM )(2) − m1 g + N1 cos α + T sin α = −m1 a.sin α (3)  − m2 g + N cos α + T sin α = − m2 a.sin α ( 4) 2T cos α − N1 sin α − N sin α = M a M (5) Từ (1) (2): ( N1 − N ) sin α = (m1 + m2 )a cos α + (m1 − m2 ).a M (6) ( N1 + N ).sin α − 2T cos α = (m1 − m2 )a cos α + (m1 + m2 )a M (7) 3/8 0.5 0.75 0.75 Từ (3) (4): (m1 − m2 ).g − ( N1 − N ) cosα = (m1 + m2 )a cos α (8) Từ (5) (7): − M a M = (m1 − m2 ).a cos α + (m1 + m2 ).a M (m1 − m2 ).a cosα (9) Hay a M = − (m1 + m2 + M )  (m + m2 ).M + 4m1 m2  Thay (9) vào (6): ( N1 − N ).sin α =   a cos α M + m + m   (10) Giải hệ (8) (10) ta có: ( M + m1 + m2 )(m1 − m2 ) g sin α a= M (m1 + m2 ) + (m1 + m2 ) sin α + 4m1m2 cos α aM = 0.5 ( m1 − m2 ) g sin α cos α M (m1 + m2 ) + (m1 + m2 ) sin α + 4m1m2 cos α Bài 2: (5,0đ) Ý a b Nội dung - Vì vận tốc bóng nhỏ nên áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta m1 m1v = (m1 + m )v ⇒ v = v = m/s có: m1 + m - Ngay sau va chạm, vận tốc hai xe m/s, vận tốc qủa bóng m/s Như vận tốc bóng xe sau va chạm v b = 1m/s - Áp dụng định luật bảo toàn hệ quy chiếu gắn với xe (hệ quán tính): v 2b mv b = mgl(1 − cos α) ⇒ cos α = − = 0,9 ⇒ α ≈ 25,840 2gl - Gọi vb’ vận tốc bóng xe điểm cao - Điều kiện toán T ≥ Khi v0 có giá trị tối thiểu điểm cao T = v2 - Khi đó: mg = m b' → v 2b' = gl l Áp dụng định luật bảo toàn hệ quy chiếu gắn với xe: 1 mv 2b = mv 2b' + 2mgl = mgl → v b = 5gl 2 m2 m + m2 v0 → v = 5gl Mặt khác: v b = v − v = m1 + m m2 Điểm 0.5 0.5 0.5 0.5 Bài 3: (4,0đ) Ý Nội dung 4/8 Điểm a Vẽ hình, phân tích lực ur N2 ur N1 a B N A β M α1 u r P 0.5 α2 x O Thanh cân với trục quay qua M: l ↔ P cos β = N l.sin(900 − (α − β )) MP/M=MN2/M P ↔ cos β = N cos(α − β ) (1) Thanh cân với trục quay qua N: l ↔ P cos β = N1.l.sin(900 − (α1 + β )) MP/N=MN1/N P ↔ cos β = N1 cos(α1 + β ) (2) N1 cos(α − β ) = Từ (1) (2) ta có: (3) N cos(α1 + β ) r r r r Thanh cân bằng: P + N1 + N = (4) Chiếu (4) lên trục Ox ta được: N1 sin α1 = N sin α (5) sin α cos(α − β ) = Từ (3) (5) ta có: sin α1 cos(α1 + β ) sin α cos α cos β + sin α sin β ↔ = sin α1 cos α1 cos β − sin α1 sin β Biến đổi được: b tan β = 1 1  − (6)   tan α1 tan α  b Thay α1 =300; α =450 vào (6) tìm β =200 5/8 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Bài 4: (4,0đ) Ý a Nội dung Để công chu trình ABC lớn thể tích khí trạng thái C lớn Phương trình biến đổi áp suất theo thể tích khí BC là: P = aV + b (1) d Trong a, b hệ số xác định: Tại B: P = 4P0, V = 4V0 Vạch Tại C: P = P0, V = VC chia Thay giá trị vào phương trình (1) ta tính hệ số a, b a=− ( VC − V0 ) 3P0 , b = P0 VC − V0 VC − V0 Sự phụ thuộc nhiệt độ theo thể tích trinh BC: T= Nhiệt độ lớn khi: Công lớn chu trình: ( VC − VB ) ( P S 0.5 hn 0.5 a b V + V nR nR P0 ( VC − V0 ) VC − V0 Vm = − = ( VC − V0 ) 2.3P0 − VC − V0 Để nhiệt độ giảm BC VB ≥ Vm V0 ≥ ( VC − V0 ) VC ≤ 7V0 VC = 7V0 Vậy thể tích C lớn Amax = Vt Điểm B − PC ) = ( 7V0 − V0 ) 3P0 0.5 0.5 0.5 Amax = P0 V0 Quá trình AB khí nhận nhiệt Q1 = A + ∆U VB − VA ( PB + PA ) + nR( TB − TA ) 2 4V − V = 0 (4 P0 + P0 ) + (16 P0 V0 − P0 V0 ) 2 Q1 = 30 P0 V0 = b Quá trình BC có nhiệt lượng trao đổi 0.5 0.5 6/8 Q2 = A + ∆U VC − VB ( PB + PC ) + nR( TC − TB ) 2 7V − V0 = (4 P0 + P0 ) + (7 P0 V0 − 16 P0 V0 ) 2 Q1 = −13,5P0 V0 = Vậy trình BC khí nhận nhiệt Quá trình CA khí nhận nhiệt Hiệu suất chu trình A P0 V0 H= = = 30% Q1 30 P0 V0 0.5 Bài 5: (2,0đ) Ý Nội dung Phương án bước: Cho nước vào bình với thể tích V 1, thả bình vào chậu, xác định mực nước bình hn1 (đọc vạch chia) Tăng dần thể tích nước bình: V 2, V3, lại thả bình vào chậu, xác định mực nước hn2, hn3, Khi đo phải chờ cho nước phẳng lặng *Lập bảng số liệu: hn1 hn2 V1 V2 d S ρb Điểm Các biểu thức Gọi hn mực nước bình, ρ khối lượng riêng nước, mt Vt tương ứng khối lượng thể tích nước bình Phương trình cân cho bình có nước sau thả vào chậu: ρg(d+hn)S = (M+mt)g → ρ(d+hn)S = M+Vt ρ (1) Từ (1) ta thấy hn phụ thuộc tuyến tính vào Vt Thay Vt giá trị V1, V2, ρ(d+hn1)S = M+V1ρ (2) ρ(d+hn2)S = M+V2ρ (3) Đọc hn1, hn2, vạch chia thành bình Lấy (3) trừ (2) rút S ra: S = (V2-V1)/(hn2-hn1) (4) Thay đổi giá trị V2, V1,hn2, hn1 nhiều lần để tính S Sau lắp vào (2) để tính d: 7/8 d= ( M + V1 ρ )(hn − hn1 ) M + V1 ρ − hn1 = − hn1 (5) ρS ρ (V2 − V1 ) 8/8