Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 10 THPT năm học 20132014 đề thi môn: Vvật lý 10 (dành cho học sinh thpt không chuyên)13688

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 10 (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Bài 1: Hai chất điểm chuyển động thẳng hai trục Ox Oy vng góc với Tại thời điểm t = 0, vật A cách O đoạn l1, vật B cách O đoạn l2, hai vật chuyển động hướng O với vận tốc v1 v2 a Tìm điều kiện để hai vật đến O lúc b Cho l1 = 100 m, v1 = m/s, l2 = 120 m, v2 = m/s Tìm khoảng cách hai vật thời điểm t = 10 s c Với kiện câu b Tìm khoảng cách nhỏ hai vật? Xác định vị trí vật ? y B  v2 l2 A l1 O  v1 x Bài 2: Một vật nhỏ truyền cho vận tốc ban đầu v0 = m/s để trượt lên mặt phẳng nghiêng góc α = 300 so với phương ngang, v0 hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng Khi vật lên đến điểm cao vật trượt trở lại Hệ số ma sát trượt vật với mặt phẳng nghiêng μ Cho g=10m/s2 a Tìm biểu thức tính gia tốc vật lên xuống theo g, α μ b Biết thời gian xuống 1,2 lần thời gian lên Tìm độ cao cực đại h mà vật lên Bài 3: Trên xe lăn khối lượng m đặt sàn nằm ngang có gắn nhẹ thẳng đứng đủ dài Một vật nhỏ có khối lượng m buộc vào đầu dây treo nhẹ, khơng dãn, chiều dài l (hình vẽ) Ban đầu xe lăn vật vị trí cân Truyền tức thời cho vật vận tốc ban đầu v0 có phương nằm ngang mặt phẳng hình vẽ Bỏ qua ma sát Xe bị giữ cố định a Tìm v0 nhỏ để vật quay trịn quanh điểm treo gl Tìm góc lệch dây với phương thẳng đứng vị trí b Cho v0 = vật rời khỏi quỹ đạo trịn c Trong phần b tìm độ cao lớn mà vật lên so với vị trí cân Xe thả tự Tìm v0 nhỏ để vật quay tròn quanh điểm treo Bài 4: Một vật khối lượng m = kg treo vào tường dây BC AB đồng chất, tiết diện Thanh gắn vào tường lề A Góc CB CA α = 300 Cho g=10m/s2.Tìm lực căng dây BC trường hợp: a Bỏ qua khối lượng AB b Khối lượng AB M = kg c Trong phần b giả thiết AB tựa vào tường A Hỏi hệ số ma sát AB với tường phải để cân l m m C α A Bài 5: Một cột khí chứa ống nhỏ, dài, tiết diện Cột khí ngăn cách với khí bên ngồi cột thuỷ ngân có chiều dài d = 150 mm Áp p suất khí p0 = 750 mmHg Chiều dài cột khí ống nằm ngang l0 = 144 mm Hãy tìm chiều dài cột khí ống khi: a Ống thẳng đứng, miệng ống b Ống đặt nghiêng góc α = 300 so với phương ngang, miệng ống Coi nhiệt độ khí không đổi bỏ qua ma sát -Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi khơng giải thích thêm B d l Họ tên thí sinh:…………………….……… …….…….….….; Số báo danh…………………… ThuVienDeThi.com SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC (Đáp án có 03 trang) KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ 10 (Dành cho học sinh THPT khơng chun) Ghi chú: 1.Nếu thí sinh sai thiếu đơn vị đáp số trung gian đáp số cuối lần sai thiếu trừ 0,25đ, tổng số điểm trừ phần không nửa số điểm phần kiến thức Nếu thí sinh làm cách khác cho đủ điểm Bài Nội dung Điểm a Hai vật đến O lúc thời gian chuyển động chúng phải (2 điểm) l l nhau:  0,5 v1 v b thời điểm t = 10 s khoảng cách từ chất điểm đến O là: x = l1 – v1.t = 60 m y = l2 – v2.t = 90 m  Khoảng cách hai chất điểm 0,5 l  x  y  108,17 m c Khoảng cách hai vật d  x  y  (100  4t)  (120  3t)  25t  1520t  24400 0,5 Từ ta có dmin= 36m, (khi t=30,4s) 0,5  Vị trí vật là: x = l1 – v1.t = - 21,6 m (Nếu HS đ)áp số +21,6 m không cho điểm) Chú ý: phần a học sinh thay số khơng cho đủ điểm; tùy theo (2 điểm) chiều dương trục tọa độ mà dấu al = +g.(sin α + μ.cos α) cho đủ điểm a Khi vật lên: - Tác dụng lên vật có trọng lực P, phản lực N lực ma sát Fms     N  P  Fms - Định luật II Newton: a  m mg.sin  Fms  ma l - Chiếu lên Ox Oy ta được:   N  mg.cos  0.5 Thay Fms = μ.N  al = - g.(sin α + μ.cos α) 0.5 Tương tự xuống: a = g.(sin α – μ.cos α) x b Quãng đường mà vật lên: Sl = v0 t  a l t l2 Mặt khác lên đến điểm cao vận tốc vật bằng: v = v0 + al.tl =  v0 = - al.tl Thay vào phương trình ta được: Sl =  a l t l2 Khi xuống quãng đường vật là: Sx = a X t X2 2 t  a Mà: Sl = Sx  l    x   1, 44 ax  tl  Thay biểu thức gia tốc câu a vào ta được: sin   cos  1, 44  μ  0,1 sin   cos ThuVienDeThi.com 0.5 Thay vào biểu thức gia tốc lên ta được: al = - 4,1 m/s2 v02 S    1,36 m  Quãng đường : l 2a l  Độ cao lớn mà vật đạt : hmax = Sl.sin α = 0,68 m (2 điểm) 0.5 a Để dây không bị trùng suốt trình vật chuyển động điểm cao quỹ đạo lực căng dây T  Định luật II Newton cho vật chiếu lên phương hướng tâm: v2 T + mg = maht = m  v2  gl (1) l Bảo toàn cho điểm cao vị trí cân bằng: 1 mv  2mgl  mv02 (2) 2 0,5 Từ (1) (2) suy ra: v0  5gl b Khi vật rời khỏi quỹ đạo trịn TC = v2 Định luật II Newtơn cho vật C: mg.cos α + TC = m l  v2 = gl.cos α (3) Bảo toàn cho VTCB C ta 1 mv02  mgl 1  cos   mv (4) 2 Thay (3) vào (4) ta được: v02  2gl 1  cos   glcos  gl 3cos    gl 0,5  cos α = 0,5  α = 60 c Sau rời khỏi quỹ đạo tròn vật chuyển động vật bị ném xiên gl với vận tốc ban đầu v = hợp với phương ngang góc 600 Khi vật lên đến điểm cao D vận tốc vật có phương nằm ngang gl bằng: vD = v.cos α = Bảo toàn cho điểm cao D vị trí cân bằng: 27 1 0,5 l mv 2D  mgh max  mv02  hmax = 16 2 Để vật quay hết vịng quanh điểm treo lực căng dây điểm cao T  Gọi v1, v21 vận tốc xe lăn vận tốc vật với xe lăn điểm cao - Động lượng hệ bảo toàn theo phương ngang: m.v0 = m.v1 + m.(v1 + v21)  v0 = 2.v1 + v21 (1) - Bảo toàn năng: 1 mv02  mv12  m v1  v 21   2mgl (2) 2 - Chọn hệ quy chiếu gắn với xe thời điểm vật điểm cao Hệ quy chiếu hệ quy chiếu qn tính điểm cao lực căng dây có phương thẳng đứng nên thành phần lực tác dụng lên xe theo phương ngang  xe khơng có gia tốc Định luật II Newtơn cho vật điểm cao nhất: ThuVienDeThi.com v 221 (3) l Kết hợp với điều kiện T  (4) Từ phương trình ta tìm được: v0  gl mg + T = m (2 điểm) a Dùng quy tắc mômen với điểm A mg.AB = T.AB.cos α mg  23,1 N T= cos b Vẫn dùng quy tắc mômen với A AB mg.AB + Mg = T.AB.cos α Mg mg   28,87 N  Tb = cos 0,5 0,5 0,25 0,25 c Tác dụng lên AB có lực lực căng dây Tb, mg, Mg phản lực vng góc tường N lực ma sát tường tác dụng lên       0,25 Điều kiện cân lực: Tb  mg  Mg  N  Fms  Chiếu lên phương thẳng đứng phương nằm ngang: Fms + Tb.cos α – Mg -mg= Mg  Fms = mg + Mg – Tb cos α = = N N – Tb.sin α =  N = Tb.sin α  14,4 N Điều kiện để đầu A không trượt là: Fms  μ.N  μ  0,35 (2 điểm) Chú ý: Nếu thí sinh khơng trực tiếp tính áp suất mà thay biểu thức cho đáp số l cho đủ điểm a - Ban đầu ống nằm ngang Áp suất thể tích khối khí bị nhốt ống là: p1 = p0 = 750 mmHg; V1 = l0.S với S tiết diện ống - Khi ống dựng thẳng đứng miệng ống Áp suất khối khí tính dựa vào áp suất đáy cột thủy ngân: p2 = p0 + d = 750 + 150 = 900 mmHg Thể tích là: V2 = l2.S - Q trình đẳng nhiệt nên ta có: p1.V1 = p2.V2 pl  l2 = = 120 mm p2 b Tương tự ống đặt nghiêng góc α = 300 so với phương ngang miệng ống áp suất khí xác định dựa vào áp suất đáy cột thủy ngân: p3 = p0 - d.sin α = 675 mmHg thể tích V3 = l3.S Dùng định luật B – M tương tự ta có: pl p1.V1 = p3.V3  l3 = = 160 mm p3 ThuVienDeThi.com 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 ... trang) KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ 10 (Dành cho học sinh THPT khơng chun) Ghi chú: 1.Nếu thí sinh sai thi? ??u đơn vị đáp số trung gian đáp số cuối lần sai thi? ??u... (Nếu HS đ)áp số +21,6 m không cho điểm) Chú ý: phần a học sinh thay số khơng cho đủ điểm; tùy theo (2 điểm) chiều dương trục tọa độ mà dấu al = +g.(sin α + μ.cos α) cho đủ điểm a Khi vật lên:... 14,4 N Điều kiện để đầu A không trượt là: Fms  μ.N  μ  0,35 (2 điểm) Chú ý: Nếu thí sinh khơng trực tiếp tính áp suất mà thay biểu thức cho đáp số l cho đủ điểm a - Ban đầu ống nằm