Đáp án HSG Vật lí lớp 10 trại hè Hùng Vương 2015 - Học Toàn Tập

(2,5 điểm) Không có ma sát nên khi hạt cườm trượt xuống thì vành cũng chuyển động trên mặt ngang... + Kể từ thời điểm này có sự trượt giữa vành và mặt nghiêng.[r]

HƯỚNG DẪN CHẤM - ĐỀ VẬT LÝ 10 - HỘI TRẠI HÙNG VƯƠNG 2015 Học sinh có cách làm khác cho điểm tối đa

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM

Câu (4 điểm)

a (2 điểm) Dây chưa đứt, hệ số ma sát ván sàn, vật ván 0,1

Lực tác dụng lên gỗ: / / / , , , , ms, ms

F P N Q Fr r r r r Fr

Phương trình ĐLH: / / /

ms ms

Fr Pr Nr  Q Fr r Fr Mar 0,5

chiếu lên trục tọa độ:

Ox: /

cos

F   mgN Ma (1) Oy: N/ = (M + m)g - Fsin (2)

0,5 từ (1) (2): a = Fcos [(M )m g Fsin ]

M

    

 m/s2 0,5

thời gian m trượt M: t = 2l 10 3,16s

a   0,5

b (2 điểm)

Bỏ qua ma sát, thời điểm m khối gỗ cắt dây

* Trước cắt dây: thời gian từ lúc gỗ bắt đầu chuyển động đến m gỗ:

- Gia tốc gỗ khơng có ma sát với mặt ngang: a = Fcos mg

M

  

m/s2

Thời gian từ lúc gỗ bắt đầu chuyển động đến m gỗ:

t1 = 2, l

a  = 1,58 (s)

vận tốc M đó: v = at1 = 2.1,58 = 3,16 (m/s)

0,5

* Sau cắt dây: xét chuyển động m HQC gắn với gỗ, m có tốc độ v0 = 3,16 m/s

Lực tác dụng lên m: P N Fr r r, , ms,Frq 0,5 Phương trình động lực học cho m, chiếu lên trục tọa độ:

ma - mg = ma0  a0 = a - g = (m/s2) 0,5 thời gian m trượt m sau cắt dây:

2 l 

v0t2 + 2

a t 

0,5 2

t + 3,16t2 - 2,5 = tính t2 = 0,71 (s)

Vậy tổng thời gian m trượt M t = t1 + t2 = 2,29 (s)

0,5

Fr Qr

ms Fr

/

ms

Fr /

Pr

/

Nr y

x

O

qt Fr

ms Fr Pr Nr

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM Câu

(4 điểm)

a (1,5 điểm) Khi vật trượt xuống, vành trịn đứng n Vành có: Pr/ Q Nr r1Nr20

Theo phương thẳng đứng:

Q - Mg - 2N1sin =  Q = Mg + 2N1sin (1) Hạt cườm có:

2

.sin N mv

mg

R

   (2)

0,5

ĐLBT CN, mốc tâm vành tròn: (1 sin )

2mV mgR   (3)

0,5 Từ (2) (3) ta được: N (3sin 2)mg (4)

Mặt khác N1 N2 N Thay (4) vào (1): Q = Mg + 2mgsin (3sin 2)

0,5

b (2,5 điểm) Không có ma sát nên hạt cườm trượt xuống vành chuyển động mặt ngang

Gọi V vận tốc vành đất, v0 vận tốc hạt cườm vành vị trí 

ĐLBT ĐL : MVr+m(Vrvr0) =

theo phương ngang: MV + m(V - v0sin) 0sin m

V v

M m 

 

 (5)

1

ĐLBTCN mốc tâm vành

2

0

2

0

0 2

0

( )

(1 sin )

2

os(90 ) (1 sin )

2 2

( ) sin (1 sin ) (6)

m V v MV

mgR mv

MV mV

mVv c mgR

M m V mv mVv mgR



 

 



  

      

     

r r

Thay (5) vào (6), rút gọn: v0 = 2gR(1 - sin) 2 cos

M m

M m 



 (7)

0,5

Khi áp lực hạt cườm lên vành gia tốc khối tâm vành không, hệ qui chiếu gắn với khối tâm vành hệ qui chiếu quán tính Do ta viết

vật m: mgsin=

mv

R (8), thay (7) vào (8) suy

2 sin 2(1 sin )

cos

M m

M m

 





 



0,5

quy đồng mẫu số rút gọn: msin3-3(M + m)sin + 2(M +m) = thay m = M ta có: sin3-6sin + = tính đươc  = 49,810

0,5



/

Pr Qr

1

Nr N2

r N

r

Pr

Pr Nr

0

vr

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM

Câu (4 điểm)

a (1,75 điểm) Quá trình 1-2:

2 V p

= 1 V p

 V2 =

p p

V = 2V1

2 T =

1

2

V p

V p

T = 4T1 = 1200 K

0,75

Xét trình 2-3: PV2  

3 PV suy V3 = V2

1

2

(P ) 1,52V P

 

Xét trình 3-1: 3

3 1

1

3, 04

V V

V

T T T

T T  V  = 912K

1

b (2,25 điểm) Quá trình - 2:

U12 = CV (T2 - T1) = 4,5RT1 A12 =

2

(p2 + p1).(V2 - V1) = 1,5.p1.V1 = 1,5.R.T1 Q12 = U12 + A12 = 6.R.T1

0,75

Quá trình - 3:

A23 = -U23 = - CV.(T3 - T2) = 1,44.R.T1 Q23 =

0,25 Q trình 3-1 có:

U31 = CV.(T1 - T3) = -3,06.R.T1 A31 = p1.(V1 - V3) = - 2,04RT1 Q31 = U31 + A31 = -5,1RT1 A = A12 + A23 + A31 = 0,9RT1

0,75

Nhiệt lượng khí nhận là:

Q = Q12 = 6.R.T1 0,25

Hiệu suất chu trình: H =

12 Q

A

= 1 0,

6

RT

RT tính H  15%

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM Câu

(4điểm)

ý (1,5 điểm)

- Gọi vận tốc khối tâm vành ( vận tốc chuyển động tịnh tiến) trước va chạm v0

+ Vì vành lăn khơng trượt nên vận tốc góc chuyển động quay quanh tâm lúc là:

R v0

0 

 (1)

+ Do R<<H Theo định luật bảo toàn năng:

2

2

2 2

0

0

0 I mv mR  mv

mgH    

Hay mgH mv02v0  gH (2)

0,5

1,0

ý 2(2,5 điểm)

a (1,5 điểm) - Ngay sau va chạm đàn hồi, vận tốc khối tâm đổi ngược hướng, độ lớn vận tốc không đổi bỏ qua tác dụng trọng lực trình va chạm, thành nhẵn nên chuyển động quay không thay đổi + Kể từ thời điểm có trượt vành mặt nghiêng Xét chuyển động lúc

+ Phương trình chuyển động tịnh tiến:

) cos sin

(

cos sin

 



 

 

g g

a

mg N

F

ma F

mg

ms

ms

 

 

 

 



0,5 + Vành chuyển động chậm dần với gia tốc a 0,25 + Vận tốc khối tâm:

vv0 (gsingcos)t (3) 0,25 + Phương trình chuyển động quay:

2

cos

ms ms

F R g

F R I mR

mR R

 

  

       

0,5

b (1 điểm)

+ Vành quay chậm dần với gia tốc góc  Vận tốc góc vành: t

R

g 

 

   cos (4)

0,25

+ Vận tốc chuyển động tịnh tiến khi: )

cos sin

(

0

1   

g g

v t

t

 

 0,25

0



ms F

+ Vận tốc chuyển động quay khi:

   



cos cos

0

2

g v g

R t

t   

0,25 + Ta có t2 t1, nghĩa đến thời gian vật lên đến cao lần đầu kể từ

sau VC t1

CÂU NỘI DUNG ĐIỂM Câu

(4điểm)

- Điện dung tụ: hệ tương đương với tụ gồm (C1 nt C2) // C3:

1

.( x) C

d 

  l l , C2 0 x d

  l , C3 02 x d   l C23 =

( 1)

lx d

  

0

1 23

1

C C C ( )x

d

    

     

 

 

l l

0,5đ

a) Tụ nối với nguồn: U không đổi

Khi điện môi dịch chuyển chậm: FLucdien  FLucngoai

Lucngoai nguon C

A A  W => ALucdien Anguon WC

=> dALucdien dAnguondWC (1)

Lucdien dien

dA F dx

0,5đ

2

nguon

1 dA U.dq U dC ( )U dx

d

  

  

 

l

2

C

1

dW U dC ( )U dx

2 2d

  

 

 

l

Thay vào (1) => dien

1

F ( )U

2d

  



 

l

0,5đ

0,5đ b) Tụ tách khỏi nguồn: Điện tích tụ khơng đổi => 20

C

Q W

2 C



Anguon=

2

0

C 2

Q Q

1 1

dW dC ( )dx

2 C 2C d

 

    

 

l

0,5đ 0,5đ Thay vào (1) ta được: 20

dien

Q

1

F dx ( )dx

2C d  

 

 

l

=>

2

2

0

dien 0

Q C

1 1

F ( ) ( )U ( )

2C d d C

   

   

   

l l

2

2

dien

( 1) ( 1)x

1

F ( )U

2 d ( 1) ( 1)x

      

 

   

        

l l

l

0,5đ

0,5đ C1

C2 C3