PHẦN II. (3 điểm)
Bài 1: Một vật có khối lượng m = 2 kg, được thả rơi tự do từ độ cao h = 5 m. Lấy g = 10 m/s².
- a) Trong quá trình rơi, thế năng giảm vì vật đang hạ xuống mặt đất, động năng tăng vì vật tăng tốc độ. Vậy phát biểu a sai (động năng giảm, thế năng tăng là sai).
- b) Trọng lực thực hiện công dương khi chuyển động của vật cùng chiều với lực trọng lực, ở đây vật rơi tự do, trọng lực cùng chiều chuyển động, nên công của trọng lực là công dương. Đúng.
- c) Cơ năng ban đầu: W = mgh = 2*10*5 = 100 J (thế năng ban đầu, lúc rơi vận tốc = 0, động năng = 0).
Ở độ cao h = 2 m, thế năng là: W_t = mgh = 2*10*2 = 40 J.
Vận tốc tại độ cao 2 m là v = ?
Cơ năng bảo toàn: E = động năng + thế năng = 100 J
Khi ở h = 2 m, động năng: W_d = E - W_t = 100 - 40 = 60 J
Vận tốc v tính từ động năng: 0.5*m*v² = 60 => v² = 2*60/2 = 60 => v = sqrt(60) ≈ 7.75 m/s
Cơ năng lúc này là tổng động năng và thế năng vẫn bằng 100 J, nên phát biểu "khi cách mặt đất 2 m vật có cơ năng 10 J" là sai.
- d) Khi cách mặt đất 1 m, h = 1 m.
Thế năng: W_t = mgh = 2*10*1 = 20 J.
Động năng: W_d = 100 - 20 = 80 J.
Tính vận tốc:
0.5*2*v² = 80 => v² = 80 => v = sqrt(80) ≈ 8.94 m/s ≠ 5 m/s.
Vậy phát biểu d sai.
Kết luận câu 1:
a) Sai
b) Đúng
c) Sai
d) Sai
---
Bài 2: Hai viên bi m1 = 4 kg, v1 = 2 m/s, m2 = 2 kg, v2 = 0.
Sau va chạm dính vào nhau, chuyển động cùng vận tốc v.
a) Va chạm mềm (va chạm dính nhau) => đúng.
b) Động lượng được bảo toàn trong hệ cô lập => phát biểu b sai.
c) Động lượng viên thứ hai ngay trước va chạm:
p2 = m2 * v2 = 2 * 0 = 0 kg.m/s, không phải 2 kg.m/s => phát biểu c sai.
d) Tính vận tốc sau va chạm:
p_trước = m1*v1 + m2*v2 = 4*2 + 2*0 = 8 kg.m/s
p_sau = (m1 + m2) * v = 6 * v = 8 => v = 8/6 = 1.33 m/s ≠ 1 m/s
Phát biểu d sai.
Kết luận câu 2:
a) Đúng
b) Sai
c) Sai
d) Sai
---
Bài 3:
Đường kính bánh xe d = 60 cm = 0.6 m; bán kính r = 0.3 m.
Quay 5 vòng/s => tần số f = 5 Hz.
a) Gia tốc của điểm đó có hướng tâm, không bằng 0 => phát biểu a sai.
b) Chu kì T = 1/f = 1/5 = 0.2 s, không phải 5 s => sai.
c) Tốc độ góc ω = 2πf = 2π*5 = 10π ≈ 31.4 rad/s, không phải 10x rad/s (nếu x là biến thì không xác định) => phát biểu c sai.
d) Tốc độ dài v = ω r = 31.4 * 0.3 ≈ 9.42 m/s ≠ 6 m/s => phát biểu d sai.
Kết luận câu 3: tất cả đều sai.
---
PHẦN III. TỰ LUẬN (3 điểm)
Bài 1: Một vật m = 200 g = 0.2 kg, được ném lên từ độ cao h0 = 1 m, với vận tốc ban đầu v0 (chưa cho). Chọn mốc thế năng tại mặt đất, g = 10 m/s².
Cơ năng ban đầu E = động năng + thế năng = 0.5 * m * v0² + m * g * h0.
Câu hỏi: Cơ năng khi ném là bao nhiêu? Cần vận tốc v0, nhưng đề bài chưa cho v0.
=> Không đủ dữ liệu để tính.
---
Bài 2: Thuyền khối lượng M = 200 kg đứng yên trên hồ.
Người khối lượng m = 50 kg nhảy ra khỏi thuyền với vận tốc u = 3 m/s theo phương ngang.
Ban đầu hệ đứng yên: tổng động lượng = 0.
Sau khi người nhảy, thuyền vận tốc v theo chiều ngược lại để bảo toàn động lượng.
Lập phương trình bảo toàn động lượng:
0 = m*u + M*v => v = - (m*u)/M = - (50*3)/200 = -0.75 m/s.
Vận tốc của thuyền sau khi người nhảy là 0.75 m/s ngược chiều người nhảy.
---
Bài 3:
Dây dài l = 0.5 m, vật m = 2 kg quay tròn đều trên mặt bàn.
Tốc độ quay n = 2 vòng/s.
Tính lực căng dây lớn nhất khi dây đứt.
Tính tốc độ góc ω = 2π n = 2π * 2 = 4π ≈ 12.57 rad/s.
Tốc độ dài v = ω r = 12.57 * 0.5 = 6.285 m/s.
Lực căng dây chính là lực hướng tâm cung cấp gia tốc hướng tâm:
F = m * a_c = m * v² / r = 2 * (6.285)² / 0.5 = 2 * 39.48 / 0.5 = 2 * 78.96 = 157.92 N.
Vậy lực căng dây lớn nhất là khoảng 158 N.
---
**Tóm tắt đáp án:**
PHẦN II:
Bài 1: b đúng, a,c,d sai.
Bài 2: a đúng, b,c,d sai.
Bài 3: tất cả sai.
PHẦN III:
Bài 1: Chưa đủ dữ liệu (cần vận tốc ban đầu).
Bài 2: Vận tốc của thuyền sau khi người nhảy là 0.75 m/s ngược chiều người nhảy.
Bài 3: Lực căng dây lớn nhất là 158 N.