TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG
PHÚ THỌ

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ -10
NĂM 2016
(Đề thi gồm có 02 trang/ 05 câu)
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

Câu 1 (4 điểm).Động học và động lực học chất điểm
Một sợi dây không trọng lượng hai đầu buộc vào một vật nặng và một thùng cát rồi vắt
qua ròng rọc nhẹ cố định. Khối lượng của cát bằng khối lượng của thùng và bằng nửa
khối lượng của khối lượng của vật nặng. Ban đầu các vật đều ở trạng thái đứng yên. Tại
thời điểm t = 0, qua một lỗ nhỏ ở đáy thùng, cát bắt đều chảy đều ra ngoài (tức là cứ sau
những khoảng thời gian bằng nhau thì lượng cát chảy ra ngoài là bằng nhau). Xác định
vận tốc của vật nặng tại thời điểm 2t o nếu toàn bộ cát chảy hết ra khỏi thùng sau khoảng
thời gian to.
Câu 2 (5 điểm).Các định luật bảo toàn
Một sợi dây mảnh chiều dài 2, mỗi đầu dây nối với một quả cầu nhỏ có khối lượng m,
chính giữa của dây nối quả cầu nhỏ có khối lượng M. Ba quả cầu đứng yên trên mặt nằm
ngang nhẵn, sợi dây kéo căng và ba quả cầu trên một đường thẳng. Bây giờ cấp cho quả
cầu M một xung lực làm cho nó đạt vận tốc v, hướng của v thẳng góc với dây. Tìm lực
căng dây tại thời điểm trước lúc hai quả cầu của hai đầu dây va
2
chạm với nhau.
T2
Câu 3 (5 điểm).Nhiệt học
Một lượng khí đơn nguyên tử chuyển từ trạng thái 1 sang trạng
a

vy

cầu ngay sau và ngay trước khi va chạm với ván liên hệ:

=e=

hằng số. Cho hệ số ma


µ

sát giữa ván và quả cầu là . Coi trọng
ω0
lực của quả cầu rất nhỏ so với lực tương
m
tác khi va chạm.
a) Tính tốc độ góc của quay quanh khối
tâm của quả cầu ngay sau va chạm với
h
ván.
M
b) Tìm vận tốc khối tâm quả cầu ngay sau
va chạm với ván.
Hình vẽ câu 4
c) Tìm khoảng cách giữa vị trí va chạm
lần 2 và vị trí kết thúc va chạm lần 1.
Câu 5 (2 điểm)Phương án thực hành
Cho các dụng cụ : Ba tấm kính thủy tinh mỏng trong suốt đã biết trước độ dày, một
chậu nước, một vòng đồng, một thước thẳng chia độ nhỏ nhất mm, một lực kế, sợi chỉ.
Trình bày một phương án xác định suất căng mặt ngoài của nước. Hãy đánh giá sai số của

m
t
to

+ Khi đó, khối lượng cát và thùng là:
Xét hệ tại thời điểm 0 ≤ t ≤ to:
+ Áp dụng định luật II Niu Tơn cho hệ, ta có:
m
m dv
2mg − (2m − t ) g = (2mg + 2m − t )
to
to dt

dv =

0,5

g (t − 4to + 4to )dt
4 gto d (4to − t )
gtdt
=
= − gdt −
4to − t
4to − t
4to − t

⇒
(1)
Giả sử sau thời điểm to vận tốc của vật là v1. Từ (1), ta có:
v1


1,0

3
4
0,5

0,5


2

Gọi gia tốc của quả cầu M và 2 quả cầu m trước lúc hai đầu dây va chạm là
aM và am
r

r
v
Áp dụng định luật II Niu Tơn:
m

M

vy

M

2T = MaM(1)
m


T=
(m x )
M + 2m
b
Giải hệ (1), (2), (3), ta được:
(4)
Gọi vy là vận tốc của quả cầu M trước lúc va chạm. Do chiều dài dây không
đổi nên vận tốc thành phần của quả cầu m theo phương ngang của dây cũng là
vy.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có:
Mv = (M+2m)vy (5)
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có:
2
v 2y
v2
v2 vy
M
= M + 2m ( x + )
2
2
2 2
(6)
Giải hệ (5), (6),ta được:
Mv 2
vx2 =
M + 2m
(7)
Thay (7) vào (4), ta có:
T=


αV
m

hay

r
N r
Fms
M

y

P = nRT αV

0,5

x


Q = A + ∆U

(5điểm
)

1,0
V2

3
3
Q = ∫ PdV + nR(T2 − T1 ) = ∫ nRα dV + nR(T2 − T1 )

P
3

2

0,5

1

0

V1

V2

V

0,5

* Quá trình 3-2: Trong đồ thị T,V
là đường đi qua gốc toạ độ
T = β V ; PV = nRT = β nRV

P = β nR = co n s t
Vì vậy đây là quá trình đẳng áp
A32 = P2 (V2 − V3 ) = PV
2 2 (1 −

= P2 (V2 − V1 ) = nRT 2 (1 −



3
T
nR (T2 − T1 ) + nRT2 (1 − 1 ) = 2500 J
2
T2

a) Tìm tốc độ góc của quả cầu ngay sau va chạm

0,5

0,5

1,0

0,5


(5
điểm)

∆t
Gọi
là thời gian va chạm
Pt biến thiên momen động lượng quả cầu với trục quay qua khối tâm:
2mR 2
( ω0 − ω ) = R.Fms ∆t = RN µ∆t
5

(1)

2mR
( ω0 − ω ) = mRµ 2 gh ( e + 1)
5

Từ (1) và (2):
5µ
ω = ω0 −
( e + 1) 2 gh
2R
⇒
b) Tìm vận tốc tâm quả cầu ngay sau va chạm
Pt biến thiên động lượng khối tâm của quả cầu theo phương Ox:

(

0,5

)

m vx' − vx = µ N .∆t

vx' =

µ N ∆t
m

(3)
v = µ ( e + 1) 2 gh

0,5


tbay =

2v 'y
g

Quãng đường quả cầu đi được dọc theo phương ngang:
2v 'y vx'
'
scau = tbay .vx =
g

0,5

Quãng đường ván đi được theo chiều ngược lại là:
2v ' V
svan = tbay . Vx = y x
g

0,5

Vị trí va chạm thứ 2 cách vị trí kết thúc va chạm lần 1:
2v 'y
s = scau + svan =
( Vx + vx' )
g

0,5

0,5


dlhDg
d +1

⇒ VDg = L => dlhDg = 2 (d+1) ⇒ =
Tiến hành thí nghiệm :
- Đo giá trị l, r bằng thước đo. Tra D, g trong bảng số liệu

- Ghép ba tấm kính như hình vẽ. Đặt xuống chậu nước. Đo độ cao h bằng thước

0,5


Đánh giá sai số :
- Sai số trong thí nghiệm này chủ yếu xuất phát trong quá trình đo độ cao h của
cột nước
- Để giảm sai số này khi đo ta đặt mắt vuông góc, dọc theo bản thủy tinh

0,5