ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 10

ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 10

KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30/4 LẦN THỨ XIII TẠI THÀNH PHỐ HUẾ ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 10 Thời gian làm bài 180’ Chú ý: Mỗi câu hỏi thí sinh làm 01 tờ giấy riêng biệt (Đề thi có trang) Câu 1(4 điểm): Một cầu nhỏ nằm chân nêm AOB vuông cân, cố định cạnh l (hình  vẽ) Cần truyền cho cầu vận tốc v hướng dọc mặt nêm để cầu rơi điểm B nêm Bỏ qua ma sát, coi va chạm tuyệt đối đàn hồi O X B A Câu (4 điểm): Một đầu máy xe lửa nặng 40 tấn, trọng lượng chia cho bánh xe Trong có bánh phát động Đầu máy kéo toa, toa nặng 20 Hệ số ma sát bánh xe với đường ray 0,07 Bỏ qua ma sát ổ trục Trên trần toa xe có cầu nhỏ khối lượng 200 gam treo dây nhẹ, khơng giãn.(cho g = 10 m/s 2) 1/ Tính thời gian ngắn kể từ lúc khởi hành đến lúc đồn tàu đạt vận tốc 20km/h Tính góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng lực căng dây treo 2/ Sau thời gian trên, tàu hãm phanh Biết lúc động không truyền lực cho bánh Tính quãng đường tàu từ lúc hãm phanh lúc dừng; góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng lực căng dây trường hợp: a Chỉ hãm bánh đầu máy b Hãm tất bánh đoàn tàu Câu (4 điểm): Một ván khối lượng M treo vào dây dài nhẹ, không giãn Nếu viên đạn có khối lượng m bắn vào ván với vận tốc v dừng lại mặt sau ván, bắn với vận tốc v1 > v0 đạn xun qua ván Tính vận tốc v ván sau đạn xuyên qua.Giả thiết lực cản ván đạn không phụ thuộc vào vận tốc đạn Lập luận để chọn dấu nghiệm Câu (4 điểm): Hai viên bi A B có khối lượng M m nối với lị xo có độ cứng k chiều dài tự nhiên l0 Luồn hệ thống M, m, lị xo vào trục ngang XY A hình vẽ quay xung quanh trục OZ với vận tốc góc ω Hai bi M, m trượt khơng ma sát XY Tìm vị trí X cân hai viên bi khoảng cách chúng Câu (4 điểm): Z B O ω Y Cho ống tiết diện S nằm ngang ngăn với bên pittơng Pittơng thứ nối với lị xo hình vẽ Ban đầu lị xo khơng biến dạng, áp suất khí pittơng áp suất bên ngồi p0 Khoảng cách hai pittơng H F H H chiều dài hình trụ Tác dụng lên pittông thứ lực F để chuyển động từ từ sang bên phải Tính F pittôn thứ dừng lại biên phải ống trụ ĐÁP ÁN Đáp án câu số : Đáp án Chọn mốc mặt phẳng chứa AB  Gọi v vận tốc cầu lên đến đỉnh nêm  Áp dụng định luật bảo toàn v0 2 mv0 mv l = = mg ⇒ v = v02 − gl 2 2 O Điểm 4điểm Y  g B A Sau rời O, cầu chuyển động  vật ném xiên với v tạo với phương ngang góc 450 X 0,5 + Theo trục OY: ay = - g = const ; vy = v - Khi chạm B: y = ⇒ t = g t 2 2v g ; y = vt - g gt Vận tốc cầu trước va chạm: vy = v - g 2 2v ⋅ =-v g Do va chạm đàn hồi, nên sau va chạm vận tốc cầu dọc theo OY  v nên bi lại chuyển động Khoảng cách hai lần va chạm liên tiếp bi mặt nêm OB t = 2v g 0,25 0,25 0,25 0,5 + Theo trục OX: ax = g = const ; v0x = : cầu chuyển động nhanh dần Quãng đường dọc theo Ox sau va chạm liên tiếp: x1 : x2 : x3 : … = : : :…: (2n-1) x1 = axt2 = 2 ( v02 − gl ) g Để cầu rơi điểm B: x1 + x2 + … + xn = [1 + + + … + (2n - 1)]x1 = n2x1 = l ⇔ 2 ( v02 − gl ) g ⇒ v0 = ( 4n + 1) gl 2n n2 = l 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 Lưu ý: Nếu học sinh gíải trường hợp: vật sau rời O rơi xuống B, ứng với n=1: cho điểm Câu 2.1 (2 điểm) Lực phát động lực ma sát tác dụng lên bánh đầu tàu Fpđ = fms = k.Md g /2 = 14.103 N Gia tốc cực đại mà tàu đạt được: amax = Fpđ /M = Fpđ / (Md + Mt) =0,07 m/s2 Thời gian ngắn : Vt = v0 + a.tmin → tmin = vt /amax = 79,4 s(hay phút 15 giây) Góc lệch α dây treo lực căng dây Dây treo bị lệch phía sau (so với vận tốc) + Vì m nhỏ so với M nên không ảnh hưởng đến gia tốc tàu + Trong hệ qui chiếu gắn với tàu , vật m chịu tác dụng lực: Ta có : tan α = Fqt /P = m.amax /m.g = 0,007 → α = 0,4 độ T Fqt Câu 2.2 (3 điểm) α v p Mặt khác ta có :Cos α =P /T → T = m.g /cos α =.2,0002N (h vẽ) a: Trường hợp hãm đầu máy: Lúc tàu chuyển động chậm dần + Gia tốc tàu :a1 = - fms1/ M = - k.Md.g / M a1 = - 0,14 m/s2 + dừng vận tốc tàu không S1= - v12/2.a1 =110,23 m + Góc lệch : tan α = ma1 /mg = 0,14 → α = 7,97 độ dây treo lệch phía trước + Lực căng dây: cos α = P /T1 → T1 = 2,0195N ( hình vẽ) b: Khi hãm tất bánh + Gia tốc tàu : a2 = - fms2 /M = - k.(Md + Mt).g /m Câu 3: Khi vận tốc đạn v0, sau xuyên qua, đạn gỗ chuyển động với vận tốc v, Áp dụng định luật bảo toàn động lượng lượng ta có: mv0 = (M+m)v, (1) mv02= (M+m)v2 + Q(2) 2 Q: Công lực cản biến thành nhiệt (1), (2) ⇒ Q= 1  m  v  mv0 (M+m)  2 M +m  Q= mM v 02 .(3) 2(M + m) Khi đạn có vận tốc v1 > v0 Gọi v2 vận tốc đạn sau xuyên qua gỗ Tương tự ta có: mv1 = Mv +mv2 ⇒ v2 = v1 - M v (4) m 1 mv12 = Mv + mv 22 + Q (5) 2 Thay (3), (4) vào (5) ta suy ra: v12 = ⇒ v2 − M  M  M v +  v1 − v  + v 02 m m  M+m  m v 02 mv1 v + =0 M+m ( M + m) Giải phương trình ta được: v= m ( v1 ± v12 − v 02 ) M+m Nếu chọn dấu +, thay vào (4) ta suy ra: v2 = mv1 − M v12 − v 02 M+m v0 Gọi v2 vận tốc đạn sau xuyên qua gỗ 0,5 Tương tự ta có: mv1 = Mv +mv2 ⇒ v2 = v1 - M v (4) m 1 mv12 = Mv + mv 22 + Q (5) 2 Thay (3), (4) vào (5) ta suy ra: M  M  M v = v +  v1 − v  + v 02 m m  M+m  0,25 0,25 mv1 m v 02 ⇒ v −2 v + =0 M+m (M + m) 2 0,75 Giải phương trình ta được: v= m ( v1 ± v12 − v 02 ) M+m Nếu chọn dấu +, thay vào (4) ta suy ra: v2 = mv1 − M v12 − v 02 M+m m