Đề thi môn vật lý khối 10 trường THPT chuyên Tuyên Quang

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI
TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG
(ĐỀ THI ĐỀ XUẤT)
ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ
KHỐI 10
(Đề này có 02 trang, gồm 05 câu)
B
A 
α
F 
Bài 1: Một tấm ván B (Khối lượng M) nằm trên mặt phẳng ngang không ma sát và được giữ bằng một sợi dây. Một vật nhỏ A (khối lượng m) trượt đều với vận tốc từ mép tấm ván dưới tác dụng của lực không đổi tạo với mặt phẳng ngang một góc . Hệ số ma sát giữa vật A và tấn ván B là k.
1. Tính độ lớn của lực .
2. Khi vật A đi được một đoạn trên tấm ván thì người ta cắt dây. Mô tả chuyển động của vật và tấm ván sau khi cắt dây và tính gia tốc của chúng. Cho biết vật A không trượt khỏi tấm ván.
V
T
1
2
3
4
O
Bài 2: Một mol khí lý tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-4-1 như hình vẽ. Biết T1=300k; T3=600k; V3 = V1 = 10 lít. Đường thẳng 1 - 4 và 3 - 2 đi qua gốc O. Các điểm 1 - 2 và 3 - 4 ở trên 2 parabol có đỉnh ở gốc tọa độ O.
Tính công nhận được trong cả chu trình.
m 
V0 
R
A
B
Bài 3: Trên mặt bàn nằm ngang có một miếng gỗ khối lượng m (hình chữ nhật chiều cao R = 0,125m, khoét bỏ hình tròn bàn kính R). Ban đầu miếng gỗ đứng yên. Một mẫu sắt khối lượng m chuyển động với vận tốc v0 = 5m/s đến đấy miếng gỗ. Bỏ qua ma sát và lực cản không khí.
a) Tính các thành phần ngang vx và thẳng đứng vy khi mẫu sắt tới điểm B (B ở độ cao R). Tìm điều kiện v0 để mẫu sắt vượt qua B. 
q
q1
-q1
d/3
d
Lấy g = 10m/s2.
b) Tìm độ cao mà mẩu sắt đạt được khi vượt qua B.
Bài 4: Giữa hai bản tụ điện phẳng kín (hai bản nối với nhau) có bản dẫn mỏng, phẳng, nhỏ, mang điện tích q đặt song song với các bản tụ. Diện tích của hai bản tụ vô cùng lớn, khoảng cách giữa hai bản bằng d. Ban đầu bản dẫn cách bản tụ trái một khoảng d/3. Xác định điện tích chuyển qua dây dẫn nối hai bản tụ điện khi dịch chuyển bản dẫn q vào vị trí mới cách bản phải một khoảng d/3.
Bài 5: Một mặt cầu rỗng tâm O, bán kính R, khối lượng M gắn cố định, bên trong có một quả cầu bán kính r (r R), khối lượng m. Thả quả cầu không tốc độ đầu từ vị trí đường nối tâm hai vật hợp với phương thẳng đứng góc nhỏ. Quả cầu lăn không trượt trong mặt cầu. Bỏ qua ma sát.
1. Lập phương trình biến đổi theo thời gian của góc lệch .
2. Biết quả cầu có bán kính r = 5cm, chu kỳ dao động là T = 1,4s. Lấy g = 10m/s2, r2 = 10. Mặt cầu có khối lượng M = 0,6kg. tính momen quán tính của mặt cầu.
- Hết-
TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG
ĐÁP ÁN 
MÔN: VẬT LÝ LỚP 10 
B
A 
α
F 
Bài 1: Một tấm ván B (Khối lượng M) nằm trên mặt phẳng ngang không ma sát và được giữ bằng một sợi dây. Một vật nhỏ A (khối lượng m) trượt đều với vận tốc từ mép tấm ván dưới tác dụng của lực không đổi tạo với mặt phẳng ngang một góc . Hệ số ma sát giữa vật A và tấn ván B là k.
1. Tính độ lớn của lực .
2. Khi vật A đi được một đoạn trên tấm ván thì người ta cắt dây. Mô tả chuyển động của vật và tấm ván sau khi cắt dây và tính gia tốc của chúng. Cho biết vật A không trượt khỏi tấm ván.
α
F 
PA
NA
fms
f'ms
N'A
PB
NB
y
x
Giải
1. Các lực tác dụng lên A: , (do B) và 
- A chuyển động thẳng đều: 
 + + + = (1)
Chiếu (1) lên oy:
 - PA + NA + Fsin = 0 NA = mg - Fsin 
Chiếu (1) lên ox: - Fms + Fcos = 0 fms = F cos.
KNA = Fcos F = 
2. Khi dây chưa đứt:
A chuyển động thẳng đều gia tốc aA = 0
B đứng yên gia tốc aB = 0
- Sau khi dây đứt:
A vẫn chuyển động thẳng đều gia tốc a'A = 0
B chuyển động thẳng nhanh dần đều dưới các lực: , (do mặt phẳng ngang), (do A), phản lực (do A)
 + + + (2) với fms = f'ms = Fcos 
Chiếu 2 lên ox: 
Và kể từ đó hệ vật "A + B" chuyển động cùng gia tốc.
hệ = Chiếu lên Ox ta được ahệ = 
hệ = 
2. Trước khi dây đứt: Sau khi dây đứt a'A= 0 	
Tính a'B	; Tính được t Tính được Qhệ	
Sau thời gian t = thì B đạt vận tốc V0.
V
T
1
2
3
4
O
Bài 2: Một mol khí lý tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-4-1 như hình vẽ. Biết T1=300k; T3=600k; V3 = V1 = 10 lít.
Đường thẳng 1 - 4 và 3 - 2 đi qua gốc O. Các điểm 1 - 2 và 3 - 4 ở trên 2 parabol có đỉnh ở gốc tọa độ O.
Tính công nhận được trong cả chu trình.
1
2
3
4
P
V
V4
V2
V1=V3
P1=P4
P2=P3
Giải
Phương trình của parabol có đỉnh ở góc tọa độ:
T = .V2 	
Các thông số trạng thái:
*. P1 = = = 2,493.105N/m2
*. P2 = P3 = 2P1; V2 = và T2 = 
*. P3 = 2P1; 	V3 = V1;	T3 = 600K	T2 = 1200K
*. P4 = P1	V4 = ;	T4 = 
 	T4 = T1/2 = 150K
Do: P.V = R.T = RV2 
P = RV
Đồ thị chu trình trong hệ trục tọa độ OPV
Ta có: 
m 
V0 
R
A
B
Bài 3: Trên mặt bàn nằm ngang có một miếng gỗ khối lượng m (hình chữ nhật chiều cao R = 0,125m, khoét bỏ hình tròn bàn kính R). Ban đầu miếng gỗ đứng yên. Một mẫu sắt khối lượng m chuyển động với vận tốc v0 = 5m/s đến đấy miếng gỗ. Bỏ qua ma sát và lực cản không khí.
a) Tính các thành phần ngang vx và thẳng đứng vy khi mẫu sắt tới điểm B (B ở độ cao R). Tìm điều kiện v0 để mẫu sắt vượt qua B. Lấy g = 10m/s2.
b) Tìm độ cao mà mẩu sắt đạt được khi vượt qua B.
Giải
a) Bảo toàn động lượng theo phương ngang:
mv0 = 2mvx vx = = 2,5m/s.
Bảo toàn cơ năng:	 
Điều kiện để mẫu sắt vượt qua B: v0 > 2 = 2,24m/s
Theo số liệu thì điều kiện trên thỏa mãn.
b) Sau khi rời B mẫu sắt chuyển động theo quỹ đạo Parabol, với chiều cao đỉnh so với B là h: 
q
q1
-q1
d/3
d
Độ cao so với mặt đất H = h + R = 0,625m.
Bài 4: Giữa hai bản tụ điện phẳng kín (hai bản nối với nhau) có bản dẫn mỏng, phẳng, nhỏ, mang điện tích q đặt song song với các bản tụ. Diện tích của hai bản tụ vô cùng lớn, khoảng cách giữa hai bản bằng d. Ban đầu bản dẫn cách bản tụ trái một khoảng d/3. Xác định điện tích chuyển qua dây dẫn nối hai bản tụ điện khi dịch chuyển bản dẫn q vào vị trí mới cách bản phải một khoảng d/3.
Giải
Vì rằng hai bản tụ điện lớn nên các điện tích cảm ứng trên hai bản không thay đổi khi bản tích điện q song song với mặt phẳng hai bản. Điều đó có nghĩa điện tích của hai bản không thay đổi nếu q (không thay đổi) khi dịch chuyển nó song song với hai bản và cách bản trái một khoảng d/3.
q
q1
-q1
E1
E
Gọi q1 là điện tích bản trái của tụ điện, bản phải có -q1 tạo nên điện trường giữa hai bản có E1 = ; S: diện tích mỗi bản; còn bản nằm trong tụ điện có điện tích q tạo nên điện trường có E = .
Hiệu điện thế giữa hai bản của tụ: 
Mặt khác, vì hai bản của tụ nối với nhau = 0
 tìm được 
Tìm được diện tích q1 của bản trái tụ điện khi bản tích điện q cách nó một khoảng 2/3d. 
Khi dịch chuyển trong tụ điện bản tích điện q thì điện tích chạy qua dây dẩn nỗi hai bản của tụ là: .
Bài 5: Một mặt cầu rỗng tâm O, bán kính R, khối lượng M gắn cố định, bên trong có một quả cầu bán kính r (r R), khối lượng m. Thả quả cầu không tốc độ đầu từ vị trí đường nối tâm hai vật hợp với phương thẳng đứng góc nhỏ. Quả cầu lăn không trượt trong mặt cầu. Bỏ qua ma sát.
1. Lập phương trình biến đổi theo thời gian của góc lệch .
2. Biết quả cầu có bán kính r = 5cm, chu kỳ dao động là T = 1,4s. Lấy g = 10m/s2, r2 = 10. Mặt cầu có khối lượng M = 0,6kg. tính momen quán tính của mặt cầu.
Giải
Chọn gốc thế năng ở vị trí cân bằng. 
- Xét hệ tại vị trí quả cầu có góc lệch nhỏ bất kì.
Thế năng: Wt = mg(R - r)(1 - cos) mg (R - r) 
Động năng: Wđ = mv2 + I.
(Trong đó mv2 là động năng của khối tâm quả cầu trong chuyển động quay quanh tâm O của mặt cầu và I là động năng của chuyển độngquay quanh trục quay qua khối tâm quả cầu).
Với mv2 = m(R - r)2 '2 I= I = (R - r)2 '2 .
=> Wđ = (R - r)2 '2 .
Cơ năng toàn phần: W = m(R - r)2 + (R - r)2 '2 = const.
Đạo hàm hai vế theo t và rút gọn ta được: '' + 
 với 
2. Chu kì dao động: T = ;
Thay số ta được: R = 0,4(m) Momen quán tính của mặt cầu là: IM = .
- Hết-