Vật lý 10 Đề thi (đề xuất) kỳ thi HSG các trường THPT Chuyên khu vực DHĐBBB lần thứ VIII, năm 2015

Trng THPT Chuyờn Nguyn Trói
GII THIU THI DUYấN HI VT Lí KHI 10
Cõu 1: Mt toa xe nh di 4m khi lng m 2 = 100kg ang chuyn ng trờn ng ray vi vn
tc v0 = 7,2km/h thỡ mt chic vali kớch thc nh khi lng m1 = 5kg c t nh vo mộp
trc ca sn xe. Sau khi trt trờn sn, vali cú th nm yờn trờn sn chuyn ng khụng?
Nu c thỡ nm õu? Tớnh vn tc mi ca toa xe v vali. Cho bit h s ma sỏt gia va li
v sn l k = 0,1. B qua ma sỏt gia toa xe v ng ray. Ly g = 10m/s2.
Cõu 2: Trờn mt bn nm ngang nhn, dc theo mt ng thng, ngi ta t 3 qu cu cú cựng
kớch thc, khi lng ca chỳng ln lt theo th t l m, M v 2M. Qu cu m n va chm n
m
hi trc din vo qu cu M vi vn tc vo. Hi vi t s no ca
thỡ trong h cũn xy ra va
M
ỳng mt va chm na? (coi cỏc va chm u l hon ton n hi v trc din)
Cõu 3: Mt pit-tụng cú khi lng m, giam mt mol khớ lớ tng trong xi-lanh nh hỡnh v.
Pit-tụng v xi-lanh u khụng gión n vỡ nhit. Pớt-tụng c treo bng mt si dõy mnh nh. Ban
u khong cỏch t pit-tụng n ỏy xi-lanh l h. Khớ trong xi lanh lỳc u cú ỏp sut
bng ỏp sut khớ quyn p0, nhit T0. Tỡm biu thc nhit lng cn cung cp cho
cht khớ nõng pit-tụng i lờn rt chm ti v trớ cỏch ỏy mt khong l 2h. Cho bit
ni nng ca 1 mol khớ l U = CT (C l hng s) gia tc trng trng l g. B qua ma

h

sỏt.
Cõu 4: Một thanh đồng chất, tiết diện đều, khối lợng m, chiều dài l. Thanh quay quanh trục thẳng
đứng đi qua điểm O nh hình vẽ. Biết vận tốc quay của thanh là . Tại trạng thái ổn định, hãy xác
định:
1. Góc mà thanh hợp với phơng thẳng đứng.
2. Phản lực tác dụng lên thanh tại O.
Bỏ qua ma sát tại tâm quay O.
Cõu 5: Hóy nờu phng ỏn xỏc nh nhit dung riờng ca mt vt rn ng nht trong iu kin cú

cỏc dng c sau:
- Nhit lng k cú khi lng M v cỏch nhit hon ton vi mụi trng bờn ngoi.
- m in vi ngun in thớch hp.
- Cc thy tinh cú vch chia th tớch, cha c vt rn ó cho.
- Thựng ng nc, nhit k, que gp.
Nhit dung riờng co, khi lng riờng Do ca nc v khi lng riờng D ca vt rn ó bit trc.


ĐÁP ÁN VẬT LÝ KHỐI 10
Câu 1:
Giải
Chọn trục Ox hướng theo chuyển động
của xe, gắn với đường ray, gốc O tại vị trí mép
cuối xe khi thả vali, gốc thời gian lúc thả vali.
+ Các lực tác dụng lên
Vali: Trọng lực P1 = m1g, phản lực N1 và lực ma
sát với sàn
 xeFms, ta có


v0
F' ms


P1 + N1 + Fms = m1a 1

N2
O

P'1

P2

N1
P 1 F ms

Chiếu lên Ox và phương thẳng đứng ta được:
Fms = m1a1 và N1 = P1 = m1g, suy ra

a1 =

Fms kN1
=
= kg = 1m/s 2
m1 m1

Xe: Trọng lực P2 = m2g, trọng lượng của vali P1 = m1g , phản lực N2 và lực ma sát với vali F’ ms. Ta
có
  

,


P1' + P2 + N 2 + F'ms = m 2 a 2

Chiếu lên trục Ox ta được
-F’ms = m2a2

a2 =

− F'ms − Fms − km1g

=
=
= −0,05m/s 2
m2
m2
m2

Phương trình chuyển động của vali và xe lần lượt

1
x 1 = a 1 t 2 + x 01 = 0,5t 2 + 4
2
1
x 2 = a 2 t 2 + v 0 t = −0,025t 2 + 2t
2

Vali đến được mép sau xe khi x1 = x2, hay 0,5t2 + 4 = -0,025t2 + 2t
Phương trình này vô nghiệm, chứng tỏ vali nằm yên đối với sàn trước khi đến mép sau của xe.
Khi vali nằm yên trên sàn, v1 = v2
Với v1 = a1t + v01 = t , v2 = a2t + v0 = -0,05t + 2, suy ra
t = - 0,05t + 2 suy ra t = 1,9s
2
2
Khi đó vali cách mép sau xe một khoảng d = x 1 − x 2 = 0,5t + 4 + 0,025t − 2t
Với t = 1,9s ta có d = 2,1m
Vận tốc của xe và vali lúc đó v1 = v2 = 1,9m/s.
Câu 2 :
Gọi v1, v2 lần lượt là vận tốc của m và M sau va chạm lần 1
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và động năng:
mv02 mv12 Mv 22

mv0 = mv1 + Mv 2 ;
=
+
2
2
2
( M − m )v 0
2mv0
⇒ v1 = −
; v2 =
M +m
M +m
..........................................................................................................
/
Gọi v 2/ và v3 lần lượt là vận tốc của M và 2M sau va chạm lần 2
Mv 2 = Mv 2/ + 2Mv3/ ;

Mv 22 Mv 2/ 2 2 Mv3/ 2
=
+
2
2
2

x


2mv0
v2
=−

3
3( M + m)
sau va chạm lần 2 quả cầu M chuyển động theo chiều ngược lại.
............................................................................................................................
Để không xảy ra một va chạm nào nữa, phải có các điều kiện sau
m
/
* v 1 <0 ⇒ M>m ⇒
<1 ; * v 2 ≤ v1
M
2mv0
( M − m )v 0
m 3 Vậy kết hợp ta có: m 3
⇒
≤
⇒
≤
≤
3( M + m)
M +m
M 5
M 5
⇒ v 2/ = −

Câu 3:
Do ban dầu khí trong xilanh có áp suất bằng áp suất khí quyển, nên, lực căng dây: τ = P = mg .
Khi nung nóng đến nhiệt độ T, áp suất khí: p = p0 +

mg
thì dây bắt đầu chùng, quá trình là đẳng

S

tích:

p0 p
p
mg 
= → T = 0 T0 = 1 +
÷T0
T0 T
p
p0 S 

Độ biến thiên nội năng của khí trong quá trình này là: ∆U1 = C ∆T = C (T − T0 ) = C
Mà p0 Sh = RT0 → ∆U1 =

mg
T0
p0 S

Cmgh
R

Tiếp tục nung nóng khí, pit-tông đi lên rất chậm. Khi nung tới nhiệt độ T 1, pit-tông cách đáy 2h, quá
trình là đẳng áp:

V0 V1
= → T1 = 2T
T T1

Độ biến thiên nội năng của khí trong giai đoạn này là: ∆U 2 = C (T1 − T ) = CT = CT0 +

Cmgh
R

Công mà khí thực hiện là: A = p∆V = RT0 + mgh
Nhiệt lượng cần cung cấp là: Q = ∆U1 + ∆U 2 + A = (C + R )T0 + mgh(1 +

2C
)
R

Câu 4 :
1.
- XÐt trong hÖ quy chiÕu quay víi vËn tèc gãc ω
- XÐt phÇn tö rÊt nhá dx cã khèi lîng dm, c¸ch t©m quay O mét kho¶ng x.
- Lùc qu¸n tÝnh li t©m t¸c dông lªn phÇn tö dm lµ:
m
dFqt = (dm).ω 2 .r = ( .dx).ω 2 .( x.sin ϕ )
l
2
m.ω .sin ϕ
⇔ dFqt =
.x.dx
l
- Tæng hîp cña lùc qu¸n tÝnh li t©m t¸c dông lªn toµn bé thanh lµ:

uu
Rz uu
Ry

O

ϕ

x

r

u

ω

uuuu
dFqt


m. 2 .sin
m. 2 .l.sin
Fqt = dFqt =
x
.
dx
=
0
l
2
uuuu
( Vì các lực thành phần dFqt đều có cùng phơng, cùng chiều).
uu
- Điểm đặt của Fqt đợc xác định bởi:

l

m. 2 .sin 2
.x dx
(dFqt ).x 0
l
2

xQ =
=
= l
2
m. .l.sin
Fqt
3
2
uu
2
Vậy điểm đặt của Fqt cách tâm quay O một khoảng l dọc theo thanh.
3
- áp dụng điều kiện cân bằng mômen quay cho thanh cứng đối với tâm quay O, ta đợc:
l

l
m. 2 .l.sin 2

mg .sin =
. l.cos ữ
2
2

3

3g
cos =
(4)
2.l. 2
u
2. Do không có ma sát tại tâm quay O nên tại mỗi vị trí của mặt phẳng, phản lực R ở O có hai thành
uu uu
phần vuông góc Ry ; Rz
u uu uu
R = Ry + Rz
Lại có:
Ry = Fqt

Rz = mg
u
Phản lực R tại tâm quay O có độ lớn:
R = Ry2 + Rz2 = Fqt2 + (mg ) 2
=

(5)

m 2 . 4 .l 2
(1 cos 2 ) + m 2 .g 2
4

Từ (4), (5), ta đợc:

R=

m
4. 2 .l 2 + 7 g 2
4

Cõu 5: Phng ỏn thớ nghim.
Bc 1: Xỏc nh nhit dung riờng c ca nhit lng k
Bc 2: Xỏc nh nhit dung riờng cv ca vt
1. C s lý thuyn xỏc nh nhit dung riờng ca nhit k.
Bc 1: Gi ts l nhit sụi ca nc; t0 l nhit mụi trng.
+ Cho mt lng nc sụi cú khi lng m 1 vo nhit lng k, khi trng thỏi cõn bng nhit c
thit lp thỡ h nc v nhit lng k cú nhit tcb1.
Theo nh lut bo ton nng lng ta cú:

Q nhận = Q thu Mc(t cb1 t 0 ) = m1c nc (t s t cb1 )


+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m 2 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết
lập thì hệ có nhiệt độ tcb2.
Ta có: Mc(t cb2 − t cb1 ) = m 2c nc (t s − t cb2 ) − m1c nc (t cb2 − t cb1 )
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m 3 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết
lập thì hệ có nhiệt độ tcb3.
Ta có: Mc(t cb3 − t cb2 ) = m3c nc (t s − t cb3 ) − c nc (m1 + m 2 )(t cb3 − t cb2 )
+ Làm tương tự như vật tới lần thứ n ta có:
n −1

Mc(t cb(n ) − t cb(n −1) ) = m3c nc (t s − t cb(n ) ) − c nc ( ∑ m i )(t cb(n ) − t cb(n −1) ) (1)
i =1

Với cách làm này thì với mỗi lần tiến hành ta xẽ xác định được một giá trị của c0.

Bước 2: Xác định nhiệt dung của vật sau khi biết nhiệt dung riêng c 0 của nhiệt lượng kế. Xét hệ ban
đầu gồm nhiệt lượng kế và vật ở trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường.
+ Cho một lượng nước sôi có khối lượng m 1 vào nhiệt lượng kế và vật, khi trạng thái cân bằng nhiệt
được thiết lập thì hệ nước và nhiệt lượng kế có nhiệt độ t1.
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

mc v (t1 − t 0 ) = m1c nc (t s − t1 ) − Mc(t 1 − t 0 )
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m 2 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết
lập thì hệ có nhiệt độ t2.
Ta có: mc v (t 2 − t1 ) = m 2c nc (t s − t 2 ) − ( Mc + m1c nc ) (t 2 − t 1 )
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m 3 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết
lập thì hệ có nhiệt độ t3.
Ta có: mc v (t 3 − t 2 ) = m3c nc (t s − t 3 ) − [ Mc + (m1 + m 2 )c nc ] (t 3 − t 2 )
+ Làm tương tự như vật tới lần thứ n ta có:
n −1


mc v (t n − t n −1 ) = m n c n (t s − t n ) −  Mc + ∑ m ic n  (t n − t n −1 )
i =1



Với cách làm này thì với mỗi lần tiến hành ta xẽ xác định được một giá trị của cv.
2. Tiến hành thí nghiệm
Bước 1: Xác định nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế
Dùng ấm điện đung sôi một lượng nước đủ dùng cho thí nghiệm.
- Lấy bình có chia vạch để lấy lượng nước sôi có khối lượng m 1 đổ vào nhiệt lượng kế. Khi hệ cân
bằng nhiệt ta đo nhiệt độ này và tính nhiệt dung của nhiệt lượng kế theo công thức (1).

Lặp lại thí nghiệm với các lượng nước m2; m3; … rồi tính nhiệt dung riêng c của nhiệt lượng kế
tương ứng.
Sau khi có được các giá trị của c ta tiến hành sử lý số liệu để có kết quả về nhiệt dung riêng của
nhiệt lượng kế.
Bước 2. Xác định nhiệt dung riêng c của vật sau khi đo được nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế.
- Sử dụng bình chia vach và nước ta xác định được thể tích của vật từ đó tính được khối lượng m
của vật.
- Lấy bình có chia vạch để lấy lượng nước sôi có khối lượng m 1 đổ vào nhiệt lượng kế và vật. Khi
hệ cân bằng nhiệt ta dùng nhiệt kế đo nhiệt độ này và tính nhiệt dung của vật theo công thức (2).
Lặp lại thí nghiệm với các lượng nước sôi m 2; m3; … rồi tính nhiệt dung riêng c v của của vật tương
ứng.
Sau khi có được các giá trị của cv ta tiến hành sử lý số liệu để có kết quả về nhiệt dung riêng của
vật.