Đề thi môn vật lý trường THPTchuyên Bắc Giang lớp 10 tỉnh Bắc Giang

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ
 TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG LỚP 10 
 TỈNH BẮC GIANG 
 ĐỀ THI ĐÈ XUẤT (Đề này có 02.trang, gồm 5 câu)
a
M
2M
Câu 1 (4 điểm) Động lực học chất điểm
Một cái nêm khối lượng M được giữ trên mặt phẳng nghiêng cố định với góc nghiêng a so với đường nằm ngang. Góc nghiêng của nêm cũng bằng và được bố trí sao cho mặt trên của nêm cũng nằm ngang như hình vẽ. Trên mặt nằm ngang của nêm có đặt một khối hộp lập phương có khối lượng 2M đang nằm yên. Nêm được thả ra và bắt đầu trượt xuống. Cho g = 10m/s2.
a) Bỏ qua mọi ma sát ở các mặt tiếp xúc. Hỏi với giá trị nào của a thì gia tốc của nêm đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại của gia tốc của nêm khi đó ?
b) Bề mặt của các mặt tiếp xúc có ma sát và cùng hệ số ma sát m và biết góc nghiêng của nêm a = 300. Tìm điều kiện về m để khối lập phương không trượt đối với nêm khi nêm trượt xuống.
Câu 2 (4 điểm) Các định luật bảo toàn
m1
m
αα
k
Hai quả nặng có khối lượng m1 = 10kg và m2 = 20kg được mắc vào hai đầu của lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng của lò xo là k = 100N/m. Quả nặng m2 được đặt tựa vào tường thẳng đứng. Hệ được đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát giữa mặt phẳng và vật là μ = 0,1. Ban đầu hệ ở trạng thái cân bằng, lò xo không biến dạng. Một viên đạn có khối lượng m = 1kg bay với vận tốc v0 = 10m/s hợp với phương ngang góc α = 300 đến cắm vào vật m1. Giả sử lực tương tác giữa m và m1 rất lớn so với trọng lực của chúng.
a. Xác định vận tốc của vật m1 ngay sau khi va chạm.
b. Xác định độ biến dạng cực đại của lò xo? 
c. Trong quá trình hệ chuyển động vật m2 có dịch chuyển không?
Câu 3 (4 điểm) Nhiệt học
	Cho một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo một chu trình thuận nghịch được biễu diễn trên đồ thị như hình vẽ trong đó đoạn thẳng 1-2 có đường kéo dài đi qua gốc toạ độ O và quá trình 2 - 3 là đoạn nhiệt. Biết T1 = 300 K, p2 = 3p1, V4 = 4V1 
	a) Tính các nhiệt độ T2, T3, T4. 
	b) Tính hiệu suất của chu trình.
Câu 4(4 điểm) Cơ vật rắn
Một thanh kim loại mảnh AB đồng chất, dài 2l, khối lượng m và một vật nhỏ cùng khối lượng m có thể di chuyển dọc theo thanh nhờ ốc vít (hình vẽ). Hệ có thể quay tự do trong mặt phẳng thẳng đứng quanh trục cố định đi qua đầu A của thanh. Tại thời điểm ban đầu, thanh đang đứng yên ở vị trí thẳng đứng, đầu B ở dưới, vật cách đầu A đoạn x thì hệ nhận được tốc độ góc w0.
x
A
B
m
2l
O
1. Xác định tốc độ góc w khi thanh đến vị trí nằm ngang như là một hàm số của x. Xác định x để w đạt giá trị cực tiểu.
2. Cho x = 2l, . Xác định gia tốc góc và phản lực R tại A khi thanh ở vị trí nằm ngang.
Câu 5 (4 điểm) Tĩnh điện
Hai bản của một tụ điện phẳng đặt trong không khí có cùng diện tích S, có thể chuyển động không ma sát dọc theo một sợi dây cách điện nằm ngang xuyên qua tâm của chúng. Một bản có khối lượng m, điện tích Q còn bản kia có khối lượng 2m, điện tích (- 2Q). Ban đầu hai bản được giữ cách nhau một khoảng 3d.
a) Tìm năng lượng điện trường giữa hai bản tụ.
b) Ở thời điểm nào đó người ta thả hai bản ra. Hãy xác định vận tốc của mỗi bản khi chúng cách nhau một khoảng d. 
.. HẾT 
 Người thẩm định	 Người ra đề
(Kí, ghi rõ Họ tên-Điện thoại liên hệ) (Kí, ghi rõ Họ tên-Điện thoại liên hệ)
Lưu Văn Xuân ĐT : 0982180947 Lưu Văn Xuân
 ĐT : 0982180947
HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 05 trang)
MÔN: VẬT LÝ, LỚP 10
Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tối đa theo thang điểm đã định.
Câu
Nội dung
Điểm
1
4 điểm
Phương trình của nêm và khối hộp
0,5
Suy ra: 
0,5
Để amax thì 
Điều này xảy ra khi :
Suy ra: amax = 10,4 m/s2
0,5
0,25
Khi 2M không trượt đối với M , thì 2 vật chuyển động như một vật với gia tốc với điều kiện
0,25
Xét trường hợp nêm trượt xuống:
Phương trình chuyển động của khối hộp:
 (*)
(**)
0,5
Để 2M không trượt đối với M thì: (***)
Thay (*), (**) vào (***) ta được: 
 với 
0,5
0,5
Để khối lập phương không trượt đối với nêm thì: 
0,5
Câu 2
4 điẻm
a. Xét động lượng của hệ hai vật m và m1.
Trước va chạm: 
m1
m2
m
αα
Sau va chạm: 
0,5
Như vậy trong quá trình va chạm động lượng của hệ theo phương Oy biến thiên một lượng: 
Sự biến thiên này tạo ra phản lực Fy tác dụng lên hệ: 
0,25
0,25
Do có ma sát giữa các vật với mặt phẳng nằm ngang nên độ biến thiên động lượng theo phương Ox trong quá trình va chạm là: 
Với: 
0,5
Theo giả thiết lực tương tác Fy rất lớn so với trọng lực suy ra: 
Ta có: 
0,25
0,25
0,25
b. Sau khi tương tác hệ vật chuyển động chịu tác dụng của lực ma sát nên cơ năng của hệ giảm dần vì vậy độ biến dạng cực đại của lò xo chính là độ nén cực đại của lò xo ngay sau thời điểm va chạm 
0,25
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có: 
Vậy độ biến dạng (nén) cực đại của lò xo trong quá trình hệ dao động là: 
xmax=15,96cm
0,25
0,5
c. Giả sử sau khi lò xo bị nén cực đại, vật m và m1 dịch chuyển sang trái tới vị trí lò xo biến dạng một đoạn x thì dừng lại. Trong quá trình này ta giả sử vật m2 vận đứng yên. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có: 
0,25
0,25
Như vậy lò xo bị dãn một đoạn 13,76cm thì vật m và m1 dừng lại. Tại vị trí này lực đàn hồi của lò xo là: 
Mặt khác để vật m2 dịch chuyển sang trái thì điều kiện là: 
Suy ra trong suốt quá trình chuyển động của m và m1 thì m2 vẫn đứng yên.
0,25
Câu 3
4 điẻm
a) Quá trình 1-2:
	 = = = 3	
	 = = 9 = 2700 K	
0,25
0,25
Quá trình 2-3:
	V3 = V4 = 4.V1 	;	
	= 	
0,25
0,25
 = = 0,825.T2 = 7,43.T1 
	T3 2229 K	
0,25
Quá trình 4-1:
	 T4 = T1. = 4.T1 = 1200 K	
0,25
Quá trình 1 - 2:
 U12 = CV .(T2 - T1) = 12.R.T1 
	 A12 = (p2 + p1).(V2 - V1) = 4.p1.V1 = 4.R.T1 
	Q12 = U12 + A12 = 16.R.T1	
0,25
0,25
Quá trình 2 - 3:
	A23 = -U23 = - CV.(T3 - T2) = 2,355.R.T1 
 Q23 = 0	
0,25
Quá trình 3 - 4:
	 U34 = CV .(T4 - T3) = - 5,145.R.T1 ; A34 = 0
	Q34 = U34 + A34 = - 5,145.R.T1 	
0,25
0,25
Quá trình 4-1 có:
	 U41 = CV.(T1 - T4) = -4,5.R.T1 
 A41 = p1.(V1 - V4) = - 3RT1 	
 Q41 = U41 + A41 = -7,5RT1 	
 	 A = A12 + A23 + A34 + A41 =3,355RT1 	
0,25
0,25
0,25
Nhiệt lượng khí nhận là: 
	Q = Q12 = 16.R.T1	
0,25
Hiệu suất của chu trình: 
	H = = = 0,2097 hay H 21% 
0,25
Câu 4
4 điẻm
x
B
m
A
1. Áp dụng định lý động năng:
+ Với 	
=> 	
0,25
0,25
0,25
Do đó, cực đại khi 	
Tìm được: 	
0,25
0,25
0,25
2. Khi thanh đến vị trí nằm ngang. 
Phương trình định luật 2 Niu-tơn viết cho thanh ở thời điểm này:
B
O
2l
m2
A
X
Y
Rx
RY
mg
mg
+Với 	
Tìm được: 	
0,25
0,25
0,25
+ Tốc độ góc: 
0,25
Khối tâm thanh chuyển động tròn với các thành phần gia tốc: 
+ Gia tốc tiếp tuyến: , với 	
 và có hướng thẳng đứng xuống.	
+ Gia tốc pháp tuyến: 	
0,25
0,25
Phương trình ĐLH viết cho chuyển động của khối tâm:
+ Theo phương tiếp tuyến: 
0,25
0,25
+ Theo phương pháp tuyến:
Từ đó: 
0,25
0,25
Câu 5
4 điẻm
a. Cường độ điện trường do bản tích điện Q (bản 1) và bản tích điện – 2Q (bản 2) gây ra lần lượt là : và 
0,5
Cường độ điện trường bên trong tụ là : .
0,25
Năng lượng điện trường trong tụ là : 
0,5
b) Khi hai bản cách nhau một khoảng d, kí hiệu lần lượt là vận tốc của bản 1 và bản 2.
áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: 
0,25
Năng lượng điện trường bên trong tụ là : 
0,5
Cường độ điện trường bên ngoài tụ (bên trái của bản tụ 1 và bên phải của bản tụ 2) là : 
0,25
Khi hai bản cách nhau là d thì thể tích không gian bên ngoài tăng một lượng là : . Vùng thể tích tăng thêm này cũng có điện trường đều với cường độ . Do vậy, năng lượng điện trường bên ngoài tụ đã tăng một lượng là : .
0,25
0,25
Ádụng định luật bảo toàn năng lượng : 
0,5
Giải hệ phương trình (1) và (2), cho ta : và . 
Dấu “ – “ thể hiện hai bản chuyển động ngược chiều nhau.
0,5
0,25
............ Hết...........