Đề số 11 - Đề kiểm tra học kì 2 - Vật lí 10

Đề bài

Câu 1 (2 điểm)

a) Nêu định nghĩa và ý nghĩa của động lượng của một vật

b) Hệ cô lập là gì ? Phát biểu định luật bảo toàn động lượng

Câu 2 (2 điểm)

a) Viết phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Giải thích các đại lượng trong phương trình

b) Một lượng khí trong một xilamh có pittong chuyển động được. Các thông số trạng thái của lượng khí này là 2 atm; 15 lít; 2^oC. Khi pittong nén khí, áp suất của khí lên đến 4 atm; thể tích giảm 12 lít. Xác định nhiệt độ của khí nén

Câu 3 (2 điểm)

a) Nội năng của một vật là gì ? Nêu các cách biến đổi nội năng

b) Nén đẳng nhiệt một lượng khí lí tưởng trong một bình kín, nội năng của khí có thay đổi hay không ? Vì sao ?

Câu 4 (2 điểm)

Một vật nhỏ có khối lượng m được treo vào đầu một sợi dây không dãn có chiều dài  l = 1m, khối lượng không đáng kể, đầu kia của sợi dây được treo vào một điểm cố định. Kéo vật tới vii trí sao cho dây treo lệch góc 60^o so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Tính vận tốc của vật tới vị trí cân bằng. Lấy g = 10 m/s². Bỏ qua mọi lực cản.

Câu 5 (2 điểm)

Một thanh thép dài 200 cm có đường kính tiết diện là 16 mm. Thép có suất đàn hồi E = 2,16.10¹¹ Pa.

a) Xác định hệ số đàn hồi của thanh thép

b) Khi chịu tác dụng của lực kéo \(\overrightarrow F \) , thanh thép dài thêm 1,5 mm. Hãy xác định độ lớn của lực kéo \(\overrightarrow F \)

Lời giải chi tiết

Câu 1 (2 điểm)

a) Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc \(\overrightarrow v \) là đại lượng được xác định bởi công thức:

\(\overrightarrow p  = m\overrightarrow v \)

Động lượng của một hệ nhiều vật bằng tổng các véc tơ động lượng của các vật trong hệ

\({\overrightarrow p _\text{hệ}} = {\overrightarrow p _1} + {\overrightarrow p _2} + ...\)

b)

– Hệ cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.

- Động lượng của một hệ cô lập là đại lượng bảo toàn.

Câu 2. (2 điểm)

a) Phương trình trạng thái của khí lí tưởng là: \(\dfrac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)

b) Trạng thái 1:

p₁ = 2 atm

V₁ = 15 lít

t₁ = 27^oC

Trạng thái 2:

P₂ = 4 atm

V₂ = 12 lít

T₂ = ?

Đổi: T₁ = 27 + 273 = 300 K

Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng:

\(\dfrac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {T_2} = \dfrac{{{p_2}{V_2}{T_1}}}{{{p_1}{V_1}}}\)

Thay số: \({T_2} = \dfrac{{4.12.300}}{{2.15}} = 420\,K\)

hay \({t_2} = 420 - 273 = {147^o}C\)

Câu 3. (2 điểm)

a) Nội năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật

Nội năng của một vật phụ thuộc vào:

- Nhiệt độ

- Thể tích

b) Nội năng của khí không thay đổi vì:

Khi nén đẳng nhiệt thì động năng của các phân tử khí không thay đổi

Đối với khí lí tưởng, các phân tử khí chỉ tương tác với nhau khi va chạm nên thế năng tương tác giữa các phân tử không phụ thuộc vào thể tích.

Câu 4. (2 điểm)

- Khi vật ở vị trí treo lệch góc 60^o so với phương thẳng đứng

\({v_1} = 0;\,\,{z_1} = mg\left( {1 - \cos {{60}^o}} \right)\)

- Khi vật ở vị trí cân bằng: \({z_2} = 0;\,\,{v_2} = ?\)

Xét hệ gồm vật và Trái Đất, cơ năng của hệ được bảo toàn:

\(\begin{array}{l}\dfrac{1}{2}mv_1^2 + mg{z_1} = \dfrac{1}{2}mv_2^2 + mg{z_2}\\ \Rightarrow v_2^2 = 2g{z_1} \Rightarrow {v_2} = \sqrt {2g{z_1}} \end{array}\)

Thay số: \({v_2} = \sqrt {2.10.1.\left( {1 - \cos {{60}^o}} \right)}\)\(\,  = \sqrt {10\,\,m/s} \)

Câu 5. (2 điểm)

L₀ = 200 cm = 2 m

d = 16 mm \( \Rightarrow \) R = 8 mm = 8.10^-3 m

E = 2,16.10¹¹ Pa

a) Áp dụng công thức: \(k = E\dfrac{S}{{{l_0}}} = E\dfrac{{\pi {R^2}}}{{{l_0}}}\)

Thay số ta tính được: K = 2,16.10⁷ N/m

b) \(\Delta l = 1,5\,\,mm = 1,{5.10^{ - 3}}\,\,m\)

Áp dụng định luật Húc: \(F = k.\Delta l\)

Thay số ta có: F = 3,24.10⁴ N