Đề giới thiệu thi duyên hải vật lý khối 10

Trường THPT Chuyên Nguyễn Trãi
ĐỀ GIỚI THIỆU THI DUYÊN HẢI VẬT LÝ KHỐI 10
Câu 1: Một toa xe nhỏ dài 4m khối lượng m2 = 100kg đang chuyển động trên đường ray với vận tốc v0 = 7,2km/h thì một chiếc vali kích thước nhỏ khối lượng m1 = 5kg được đặt nhẹ vào mép trước của sàn xe. Sau khi trượt trên sàn, vali có thể nằm yên trên sàn chuyển động không? Nếu được thì nằm ở đâu? Tính vận tốc mới của toa xe và vali. Cho biết hệ số ma sát giữa va li và sàn là k = 0,1. Bỏ qua ma sát giữa toa xe và đường ray. Lấy g = 10m/s2.
Câu 2: Trên mặt bàn nằm ngang nhẵn, dọc theo một đường thẳng, người ta đặt 3 quả cầu có cùng kích thước, khối lượng của chúng lần lượt theo thứ tự là m, M và 2M. Quả cầu m đến va chạm đàn hồi trực diện vào quả cầu M với vận tốc vo. Hỏi với tỉ số nào của thì trong hệ còn xảy ra vừa đúng một va chạm nữa? (coi các va chạm đều là hoàn toàn đàn hồi và trực diện)
Câu 3: h
Một pit-tông có khối lượng m, giam một mol khí lí tưởng trong xi-lanh như hình vẽ. 
Pit-tông và xi-lanh đều không giãn nở vì nhiệt. Pít-tông được treo bằng một sợi dây mảnh nhẹ. Ban đầu khoảng cách từ pit-tông đến đáy xi-lanh là h. Khí trong xi lanh lúc đầu có áp suất bằng áp suất khí quyển p0, nhiệt độ T0. Tìm biểu thức nhiệt lượng cần cung cấp cho chất khí để nâng pit-tông đi lên rất chậm tới vị trí cách đáy một khoảng là 2h. Cho biết nội năng của 1 mol khí là U = CT (C là hằng số) gia tốc trọng trường là g. Bỏ qua ma sát.
Câu 4: Mét thanh ®ång chÊt, tiÕt diÖn ®Òu, khèi l­îng m, chiÒu dµi l. Thanh quay quanh trôc th¼ng ®øng ®i qua ®iÓm O nh­ h×nh vÏ. BiÕt vËn tèc quay cña thanh lµ . T¹i tr¹ng th¸i æn ®Þnh, h·y x¸c ®Þnh:
1. Gãc mµ thanh hîp víi ph­¬ng th¼ng ®øng.
2. Ph¶n lùc t¸c dông lªn thanh t¹i O.
Bá qua ma s¸t t¹i t©m quay O.
Câu 5: Hãy nêu phương án xác định nhiệt dung riêng của một vật rắn đồng nhất trong điều kiện có các dụng cụ sau:
- Nhiệt lượng kế có khối lượng M và cách nhiệt hoàn toàn với môi trường bên ngoài.
- Ấm điện với nguồn điện thích hợp.
- Cốc thủy tinh có vạch chia thể tích, chứa được vật rắn đã cho.
- Thùng đựng nước, nhiệt kế, que gắp.
Nhiệt dung riêng co, khối lượng riêng Do của nước và khối lượng riêng D của vật rắn đã biết trước.
ĐÁP ÁN VẬT LÝ KHỐI 10
Câu 1:
x
O
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
Chiếu lên Ox và phương thẳng đứng ta được:
	Fms = m1a1 và N1 = P1 = m1g, suy ra 
Xe: Trọng lực P2 = m2g, trọng lượng của vali , phản lực N2 và lực ma sát với vali F’ms. Ta có
Chiếu lên trục Ox ta được
	-F’ms = m2a2 
Phương trình chuyển động của vali và xe lần lượt
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
Khi đó vali cách mép sau xe một khoảng 
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:
 ; 
 ; 
..........................................................................................................
Gọi và lần lượt là vận tốc của M và 2M sau va chạm lần 2
 ; 
 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 <1 ; * 
 Vậy kết hợp ta có: 
Câu 3:
Do ban dầu khí trong xilanh có áp suất bằng áp suất khí quyển, nên, lực căng dây: .
Khi nung nóng đến nhiệt độ T, áp suất khí: thì dây bắt đầu chùng, quá trình là đẳng tích:
Độ biến thiên nội năng của khí trong quá trình này là: 
Mà 
Tiếp tục nung nóng khí, pit-tông đi lên rất chậm. Khi nung tới nhiệt độ T1, pit-tông cách đáy 2h, quá trình là đẳng áp: 
Độ biến thiên nội năng của khí trong giai đoạn này là: 
Công mà khí thực hiện là: 
Nhiệt lượng cần cung cấp là: 
Câu 4 :
1.
O
x
r
- XÐt trong hÖ quy chiÕu quay víi vËn tèc gãc 
- 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:
- Tæng hîp cña lùc qu¸n tÝnh li t©m t¸c dông lªn toµn bé thanh lµ:
 ( V× c¸c lùc thµnh phÇn ®Òu cã cïng ph­¬ng, cïng chiÒu).
- §iÓm ®Æt cña ®­îc x¸c ®Þnh bëi:
VËy ®iÓm ®Æt cña c¸ch t©m quay O mét kho¶ng däc theo thanh.
- ¸p dông ®iÒu kiÖn c©n b»ng m«men quay cho thanh cøng ®èi víi t©m quay O, ta ®­îc:
2. Do kh«ng cã ma s¸t t¹i t©m quay O nªn t¹i mçi vÞ trÝ cña mÆt ph¼ng, ph¶n lùc ë O cã hai thµnh phÇn vu«ng gãc 
 L¹i cã:
Ph¶n lùc t¹i t©m quay O cã ®é lín:
Tõ (4), (5), ta ®­îc: 
Câu 5: Phương án thí nghiệm.
Bước 1: Xác định nhiệt dung riêng c của nhiệt lượng kế 
Bước 2: Xác định nhiệt dung riêng cv của vật	
1. Cơ sở lý thuyến xác định nhiệt dung riêng của nhiệt kế.
Bước 1: Gọi ts là nhiệt độ sôi của nước; t0 là nhiệt độ môi trường.
+ Cho một lượng nước sôi có khối lượng m1 vào nhiệt lượng kế, khi trạng thái cân bằng nhiệt được thiết lập thì hệ nước và nhiệt lượng kế có nhiệt độ tcb1.
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: 
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m2 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết lập thì hệ có nhiệt độ tcb2.
Ta có: 	
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m3 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết lập thì hệ có nhiệt độ tcb3.
Ta có: 	
+ Làm tương tự như vật tới lần thứ n ta có:
 	 (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 c0 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 m1 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: 
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m2 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết lập thì hệ có nhiệt độ t2.
Ta có: 	
+ Cho tiếp một lượng nước sôi có khối lượng m3 vào nhiệt lượng kế. Khi cân bằng nhiệt được thiết lập thì hệ có nhiệt độ t3.
Ta có: 	
+ Làm tương tự như vật tới lần thứ n ta có: 
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 m1 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 m1 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 m2; m3;  rồi tính nhiệt dung riêng cv 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.