Đề thi học kì 2 môn Vật lý 1 năm 2021-2022 có đáp án - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, TP HCM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo Đề thi học kì 2 môn Vật lý 1 năm 2021-2022 có đáp án - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, TP HCM dành cho các bạn sinh viên tham khảo, để hệ thống kiến thức học tập cũng như trau dồi kinh nghiệm để chuẩn bị cho kì thi sắp tới. Hi vọng sẽ giúp các bạn đạt kết quả tốt trong kì thi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học kì 2 môn Vật lý 1 năm 2021-2022 có đáp án - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI HỌC KỲ II NĂM HỌC 2021-2022 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Môn thi: Vật lý 1 KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Mã môn học: PHYS130902 Đề số: 01. Đề thi có 02 trang. ------------------------- Ngày thi: 06/06/2022. Thời gian: 90 phút. Được phép sử dụng một tờ giấy A4 chép tay. Câu 1:(0,5 điểm) Khi một con lắc dao động qua lại, lực tác dụng lên vật treo gồm có lực hấp dẫn, lực căng của dây treo và lực cản của không khí. Lực nào trong số đó sinh công âm trên vật treo trong suốt quá trình chuyển động của con lắc? a. Lực hấp dẫn b. Lực căng dây c. Lực cản không khí d. Không có lực nào Câu 2: (0,5 điểm) Lực hấp dẫn Mặt trời tác dụng lên Trái đất giữ cho Trái đất chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt trời. Giả sử quỹ đạo là đường tròn. Công của lực hấp dẫn này thực hiện khi Trái đất di chuyển một quãng đường trong một khoảng thời gian ngắn trên quỹ đạo là a. dương b. bằng không c. âm d. không thể xác định được Câu 3: (0,5 điểm) Cho ba vật rắn gồm quả cầu đặc, trụ đặc và trụ rỗng, có cùng khối lượng M và bán kính R như hình bên. Thả cả ba vật từ đỉnh mặt phẳng nghiêng với tốc độ ban đầu bằng 0. Cho biết cả ba vật có khối lượng phân bố đều và chúng đều lăn không trượt trên mặt phẳng nghiêng. Hỏi vật nào đến chân mặt phẳng nghiêng cuối cùng? a. Cầu đặc b. Trụ đặc. c. Trụ rỗng. d. Cùng lúc. Câu 4: (0,5 điểm) Cho đồ thị V(T) như hình bên. Hai đường thẳng 1 và 2 đi qua gốc tọa độ, hỏi 2 đường thẳng đó biểu diễn quá trình nào? a. Đẳng áp, với p1 < p2. b. Đẳng áp, với p1 > p2. c. Đẳng tích, với V1 > V2. d. Đẳng nhiệt, T1 > T2. Câu 5: (1,0 điểm) Hạt mưa rơi từ đám mây xuống mặt đất, khi đến gần mặt đất, ta thấy hạt mưa chuyển động nhanh dần hay thẳng đều? Giải thích. Câu 6: (1,0 điểm) Một bản gỗ bị kẹp giữa hai bản hai bên có trọng lượng 95,5N. Nếu hệ số ma sát nghỉ giữa các bản với nhau là 0,663 thì cần nén các lực bao nhiêu ở hai bên bản gỗ để giữ cho nó ko tuột ra. Câu 7: (2,0 điểm) Gậy thể thao pogo của trẻ em được làm từ lò xo có độ cứng 2,50 ×104 N/m. Tại điểm A (xA = – 0,1 m) lò xo được nén cực đại và đứa trẻ đang đứng yên tức thời. Tại điểm B (xB = 0), lò xo không bị biến dạng và đứa trẻ đang chuyển động đi lên. Tại điểm C đứa trẻ đứng yên tức thời và đạt được độ cao cực đại. Tổng khối lượng của đứa trẻ và gậy là 25,0 kg. Giả sử gậy pogo luôn thẳng đứng và đứa trẻ không co chân lại trong quá trình di chuyển. a. Tính tổng năng lượng của hệ gồm đứa trẻ–gậy–trái đất nếu lấy gốc thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi tại vị trí tọa độ x = 0. b. Xác định độ cao xC. c. Tính tốc độ của đứa trẻ tại vị trí có tọa độ x = 0. Trang 1
d. Xác định tọa độ x mà ở vị trí đó động năng có giá trị lớn nhất. Câu 8: (2,0 điểm) Trên hình bên, vật m1 = 5,00 kg, m2 = 4,00 kg, hệ số ma sát giữa vật m1 và mặt phẳng ngang µ = 0,20, giả sử ròng rọc có dạng hình trụ đặc, đồng chất và khối lượng m = 0,50 kg. Giả sử sợi dây không khối lượng, không co giãn và không trượt trên ròng rọc, tại thời điểm t = 0 vật m2 bắt đầu chuyển động đi xuống. a. Tính công của lực ma sát tác dụng lên vật m1 trong thời gian 5 giây đầu kể từ khi hệ bắt đầu chuyển động. b. Tính lực căng sợi dây tại đầu nối vào m1 và m2. Câu 9: (2,0 điểm) Cho 1 mol khí đơn nguyên tử thực hiện chu trình như hình bên. Quá trình AB là quá trình giãn nở đẳng nhiệt. Tính: a. Công khối khí thực hiện trong cả chu trình. b. Nhiệt lượng khối khí nhận vào. c. Nhiệt lượng khối khí tỏa ra. d. Hiệu suất chu trình. Cho biết: hằng số khí lý tưởng R = 8,31 J/mol.K; 1 atm = 1,013.105 N/m2 ; g = 9.8 m/s2 . Ghi chú:Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi. Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra [CĐR 1.1] Hiểu rõ các khái niệm, định lý, định luật liên quan đến cơ học chất điểm, hệ chất điểm, cơ học vật rắn và cơ học chất lỏng. [CĐR 2.1] Vận dụng kiến thức về cơ học để giải bài tập có liên quan. [CĐR 1.3] Hiểu rõ các khái niệm, các quá trình biến đổi và các nguyên lý nhiệt động học của chất khí. [CĐR 2.3] Vận dụng kiến thức về nhiệt học để giải thích các hiện tượng liên quan đến nhiệtđộ và giải bài tập về nhiệt học Ngày 25 tháng 05 năm 2022 Thông qua bộ môn Trang 2
Đáp án và bảng điểm môn Vật lý 1 Thi ngày 06-06-2022 Người soạn: Tạ Đình Hiến Câu Lời giải Điểm 1 Đáp án: c. Giải thích: Trong suốt quá trình chuyển động của con lắc, lực cản không khí luôn ngược chiều 0,5 với chiều chuyển động nên luôn sinh công âm. 2 Đáp án: b. Giải thích: Lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm và vuông góc với quỹ đạo. Do 0,5 đó công của lực hấp dẫn bằng không. 3 Đáp án: c. Giải thích: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng. Độ giảm thế năng của các vật bằng động năng tại chân dốc của các vật đó. ∆𝑈 = ∆𝐾 1 2 1 1 𝑣2 1 1 𝐼 1 ∆𝑈 = 𝐼𝜔 + 𝑚𝑣 2 = 𝐼 2 + 𝑚𝑣 2 = ( 2 + 𝑚) 𝑣 2 = ℎă 𝑛𝑔 𝑠ố ̀ 2 2 2 𝑅 2 2 𝑅 2 0,5 Từ biểu thức trên ta thấy I tăng thì v giảm. Vì cùng khối lượng và cùng bán kính nên 𝐼 𝑐ầ𝑢 < 𝐼 𝑡𝑟𝑢𝑑𝑎𝑐 < 𝐼 𝑡𝑟𝑢𝑟𝑜𝑛𝑔 Vậy ta có 𝑣 𝑐ầ𝑢 > 𝑣 𝑡𝑟𝑢𝑑𝑎𝑐 > 𝑣 𝑡𝑟𝑢𝑟𝑜𝑛𝑔 Cầu đặc đến chân dốc trước, trụ rỗng đến sau cùng. Đáp án: a. 4 Giải thích: Đường 1 và 2 trên đồ thị VT là đường thẳng nên ta có V = aT với a là hằng số. So sánh với phương trình trạng thái khí lý tưởng PV = nRT,  V= n.RT/P Khi đó P phải là không đổi.  Qúa trình đẳng áp. 0,5 Kẻ một đường đẳng nhiệt tại T0 cắt đường 1 và 2 tại hai điểm, trên đồ thị ta thấy V2 < V1 , nên P2 > P1 vì 2 điểm này cùng nằm trên một đường đẳng nhiệt PV = n.RT = const Khi đến mặt đất ta thấy hạt mưa chuyển động thẳng đều. 0.5 đ 5 Giải thích: Khi hạt mưa bắt đầu rơi vận tốc tăng lên, lực cản không khí lên hạt mua bắt đầu tăng, sau một khoảng thời gian và một quãng đường đủ lớn thì lực cản không khí 0.5 đ cân bằng trọng lực và hạt mưa lúc đó chuyển động thẳng đều. 6 Trang 1
Để khối gỗ không bị rơi, ta có phương trình trạng thái cân bằng. 𝑚𝑔 = 2𝑓𝑠 = 2𝜇𝑛 0.5 n là áp lực tác dụng lên hai bên bề mặt khối gỗ giữa. 𝑚𝑔 95.5 0.5 𝑛= = = 72 𝑁 2𝜇 2 × 0.663 7 a. Tại điểm A tổng năng lượng của hệ gồm đứa trẻ–gậy–trái đất: 𝐸 = 𝐾 𝐴 + 𝑈 𝑔𝐴 + 𝑈 𝑠𝐴 𝐸 = 0 + 𝑚𝑔𝑥 𝐴 + 1⁄2 𝑘𝑥 2 𝐴 𝐸 = 0 + 25 × 9.8 × (−0.1) + 2 1⁄ 2,5 × 104 × (−0.1)2 0.5 𝐸 = 100.5 𝐽 b. Hệ chỉ có lực bảo toàn tác dụng nên tổng năng lượng của hệ tại điểm A bằng tổng năng lượng của hệ tại điểm C. 𝐾 𝐶 + 𝑈 𝑔𝐶 + 𝑈 𝑠𝐶 = 𝐾 𝐴 + 𝑈 𝑔𝐴 + 𝑈 𝑠𝐴 0 + 25 × 9,8 × 𝑥 𝐶 + 0 = 100.5 𝑥 𝐶 = 0.41 (𝑚) 0.5 c. Năng lượng của hệ được bảo toàn, tổng năng lượng của hệ tại điểm A bằng tổng năng lượng của hệ tại điểm B. 𝐾 𝐵 + 𝑈 𝑔𝐵 + 𝑈 𝑠𝐵 = 𝐾 𝐴 + 𝑈 𝑔𝐴 + 𝑈 𝑠𝐴 1⁄ 𝑚𝑣 2 + 0 + 0 = 100.5 2 𝐵 1⁄ × 25 × 𝑣 2 + 0 + 0 = 100.5 0.5 2 𝐵 𝑣 𝐵 = 2.84 (m/s) d. Chọn gốc tọa độ tại ví trí lò xo không co giãn (x = 0), xét lúc lò xo bị nén một đoạn x thì tổng cơ năng của hệ lúc này: 𝐸 = 𝐾 + 𝑈 𝑔 + 𝑈 𝑠 = 𝐾 − 𝑚𝑔𝑥 + 1⁄2 𝑘𝑥 2 Trang 2
 𝐾 = 𝐸 + 𝑚𝑔𝑥 − 1⁄2 𝑘𝑥 2 Lấy đạo hàm động năng K theo biến x và gán đạo hàm bằng 0. 𝑑𝐾 = 0 + 𝑚𝑔 − 𝑘𝑥 = 0 𝑑𝑥 𝑚𝑔 25 × 9.8 𝑥= = = 0.0098 (𝑚) = 9.8 (𝑚𝑚) 0.5 𝑘 2.5 × 104 Vì xét lò xo đang nén nên x sẽ có giá trị âm. x = -9.8 (mm) Bài tập có nhiều cách giải khác nhau. Cách 1. 8 0.5 a. Vì dây không co giãn nên vận tốc và gia tốc của vật m1 và m2 bằng nhau về độ lớn và không trượt nên ω = v/R. Vận tốc và gia tốc của hai vật là v và ⃗. 𝑎 Xét hệ vật m1, m2, m và trái đất, khi đó lực ma sát đóng vai trò ngoại lực. Công của lực ma sát tác dụng vào hệ bằng độ biến thiên cơ năng của hệ. ∆𝐾 + ∆𝑈 = 𝑊𝑓 1 2 1 2 1 𝑚𝑅 2 𝑣 2 𝑚 𝑣 + 𝑚 𝑣 + ( ) 2 − 𝑚2 𝑔ℎ = −𝜇 𝑚1 𝑔ℎ (1) 2 1 2 2 2 2 𝑅 Trong đó h là quãng đường m2 đi được. Và ta có: 𝑣 2 = 2𝑎ℎ thay vào (1) Ta được: 0.5 2(𝑚2 −𝜇𝑚1 )𝑔 2(4 − 0.2 × 5) × 9.8 𝑎= = = 3.17 ( 𝑚⁄ 𝑠 2 ) 𝑚 + 2(𝑚1 +𝑚2 ) 0.5 + 2(4 + 5) Công do lực ma sát tác dụng lên vật m1 trong thời gian 5 giây đầu tiên. 1 𝑊𝑓 = ⃗⃗⃗⃗. ⃗ = −µ𝑚1 𝑔𝑠 = −µ𝑚1 𝑔ℎ = − µ𝑚1 𝑔𝑎𝑡 2 𝐹𝑓 𝑠 0.5 2 1 = − 0.2 × 5 × 9.8 × 3.17 × 52 = −388.32 𝐽 2 b. Lực căng dây nối vào vật m1 và m2: 𝑇1 = 𝑚1 𝑎 + 𝐹 𝑓 = 5 × 3.17 + 0.2 × 5 × 9.8 = 25.65 𝑁 0.5 𝑇2 = 𝑚2 𝑔 − 𝑚2 𝑎 = 4 × 9.8 − 4 × 3.17 = 26.52 𝑁 Cách 2. Trang 3
0.5 Phân tích lực. Câu a. 𝑇1 − 𝐹 𝑓 = 𝑚1 𝑎 (1) 𝑚2 𝑔 − 𝑇2 = 𝑚2 𝑎 (2) 1 𝑎 𝑇2 𝑅 − 𝑇1 𝑅 = 𝐼𝛽 = 𝑚𝑅 2 2 𝑅 1 𝑇2 − 𝑇1 = 𝑚𝑎 (3) 2 Từ (1), (2) và (3) Gia tốc của hệ: 2𝑔(𝑚2 −𝜇𝑚1 ) 2(4 − 0.2 × 5) × 9.8 𝑎= = = 3.17 ( 𝑚⁄ 𝑠 2 ) 0.5 𝑚 + 2(𝑚1 +𝑚2 ) 0.5 + 2(4 + 5) Công do lực ma sát tác dụng lên vật m1 trong thời gian 5 giây đầu tiên. 1 𝑊𝑓 = ⃗⃗⃗⃗. ⃗ = −µ𝑚1 𝑔𝑠 = −µ𝑚1 𝑔ℎ = − µ𝑚1 𝑔𝑎𝑡 2 𝐹𝑓 𝑠 2 0.5 1 = − 0.2 × 5 × 9.8 × 3.17 × 52 = −388.32 𝐽 2 Câu b. Lực căng dây nối vào vật m1 và m2: 𝑇1 = 𝑚1 𝑎 + 𝐹 𝑓 = 5 × 3.17 + 0.2 × 5 × 9.8 = 25.65 𝑁 0.5 𝑇2 = 𝑚2 𝑔 − 𝑚2 𝑎 = 4 × 9.8 − 4 × 3.17 = 26.52 𝑁 9 a. Qúa trình AB là quá trình giãn nở đẳng nhiệt, công sinh ra: 𝑉𝐵 𝑊 𝐴𝐵 = −𝑃 𝐴 𝑉 𝐴 ln ( ) 𝑉𝐴 Trang 4
50 𝑊 𝐴𝐵 = −5(1.013 × 105 )(10 × 10−3 )ln ( ) 10 𝑊 𝐴𝐵 = −8.15 × 103 𝐽 BC là quá trình nén đẳng áp, công nhận vào : 0.25 𝑊 𝐵𝐶 = −𝑃 𝐵 ∆𝑉 = −1(1.013 × 105 ) × ((10 − 50) × 10−3 ) 𝑊 𝐵𝐶 = 4.05 × 103 𝐽 CA là quá trình đẳng tích không sinh công. 𝑊 𝐶𝐴 = 0 Công trong cả chu trình : 0.25 𝑊𝑒𝑛𝑔 = −𝑊 𝐴𝐵 − 𝑊 𝐵𝐶 = 4.10 × 103 𝐽 = 4.10 𝑘𝐽 b. Do AB là quá trình đẳng nhiệt, nội năng không thay đổi ∆𝐸 𝑖𝑛𝑡,𝐴𝐵 = 0 𝑄 𝐴𝐵 = −𝑊 𝐴𝐵 = 8.15 × 10 𝐽 3 0.25 Vì là khí lí tưởng đơn nguyên tử 3𝑅 𝐶𝑉 = 2 5𝑅 𝐶𝑃 = 2 𝑃 𝐵 𝑉 𝐵 (1.013 × 105 ) × (50 × 10−3 ) 5.06 × 103 𝑇𝐴 = 𝑇 𝐵 = = = 𝑛𝑅 𝑅 𝑅 𝑃 𝐶 𝑉 𝐶 (1.013 × 105 ) × (10 × 10−3 ) 1.01 × 103 𝑇𝐶 = = = 𝑛𝑅 𝑅 𝑅 3𝑅 5.06 × 103 1.01 × 103 𝑄 𝐶𝐴 = 𝑛𝐶 𝑉 ∆𝑇 = 1.0 ( ) ( − ) = 6.08 𝑘𝐽 2 𝑅 𝑅 Nhiệt nhận được trong cả chu trình : 0.25 𝑄 𝐴𝐵 + 𝑄 𝐶𝐴 = 8.15 𝑘𝐽 + 6.08 𝑘𝐽 = 14.23 𝑘𝐽 c. Nhiệt tỏa ra trong chu trình : 5 5 𝑄 𝐵𝐶 = 𝑛𝐶 𝑃 ∆𝑇 = 𝑛𝑅∆𝑇 = 𝑃 𝐵 ∆𝑉 𝐵𝐶 2 2 0.5 5 |𝑄 𝐵𝐶 | = | (1.013 × 105 )((10 − 50) × 10−3 )| = |−1.01 × 104 | 𝐽 2 = 1.01 × 104 𝐽 d. Hiệu suất của chu trình. 0.5 𝑊𝑒𝑛𝑔 𝑊𝑒𝑛𝑔 4.10 × 103 𝑒= = = = 0.288 |𝑄ℎ | 𝑄 𝐴𝐵 + 𝑄 𝐶𝐴 14.23 × 103 e=28.8 % Trang 5