Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 10 năm học 2010 - 2011 tỉnh vĩnh phúc

Cứ chuyển động được 3 giây thì chất điểm lại nghỉ 1 giây.. Trong các khoảng 3 giây tiếp theo chất điểm chuyển động với vận tốc 2v0, 3v0,…nv0.. Tính vận tốc trung bình của chất điểm trên

SỞ GD – ĐTVĨNH PHÚC

TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2010-2011 Môn: Vật lý - Lớp 10

Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Bài 1 : (4đ) Một chất điểm chuyển động từ A đến B cách A một đoạn s Cứ chuyển động được 3 giây thì chất điểm lại nghỉ 1 giây Trong 3 giây đầu chất điểm chuyển động với vận tốc v0 = 5 m/s Trong các khoảng 3 giây tiếp theo chất điểm chuyển động với vận tốc 2v0, 3v0,…nv0 Tính vận tốc trung bình của chất điểm trên quãng đường AB trong các trường hợp:

a s =315m;

b, s = 325m

Bài 2:(3.5đ) Hai vật có khối lượng riêng và thể tích khác nhau được

treo thăng bằng trên một thanh AB có khối lượng không đáng kể với OB = 2 OA Sau khi nhúng hai vật chìm hoàn toàn trong một chất lỏng có khối lượng riêng 800 kg/m3, để giữ nguyên sự thăng bằng của thanh AB, người ta đổi chỗ hai vật cho nhau và vẫn nhúng chìm vào chất lỏng Tính khối lượng riêng D1 và D2 của chất

làm hai vật Biết rằng D2 = 2,5 D1

Bài 3:(5đ) Cho cơ hệ như hình vẽ:

Vật 1 có khối lượng m1 , vật 2 có khối lượng m2 = 6 m1 = 6 kg, ban đầu hệ được giữ đứng yên và hai vật cách mặt đất một đoạn

là h = 40cm Thả cho hai vật bắt đầu chuyển động Khối lượng ròng rọc, các dây nối và ma sát đều không đáng kể Xem sợi dây không co, giãn trong quá trình chuyển động Lấy g = 10m/s2

a, Tính gia tốc của mỗi vật trong quá trình chuyển động

b, Tính giá trị cực đại mà vật 1 đạt được trong quá trình chuyển động

c, Trong khi 2 vật đang chuyển động người ta cho giá đỡ chuyển động hướng thẳng đứng lên trên với gia tốc a = 2 m/s2

Tính lực căng dây khi m2 đang chuyển động

Bài 4: ( 4đ)

a, Một khúc gỗ có khối lượng 1kg trượt trên mặt phẳng nghiêng một góc  = 450 so với mặt phẳng nằm ngang Hệ số ma sát giữa khúc gỗ và mặt nghiêng là  = 0,2 lấy g = 10 m/s2 Phải ép lên khúc gỗ một lực F có phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng để khúc gỗ trượt đều xuống dưới Xác định giá trị lực F

b, Một vật khối lượng m = 0,1kg quay trong mặt phẳng thẳng đứng nhờ một dây treo có chiều dài 

= 1m , trục quay cách sàn H = 2m Khi vật qua vị trí thấp nhất, dây treo đứt và vật rơi xuống sàn ở

vị trí cách điểm đứt L = 4m theo phương ngang Tìm lực căng của dây ngay khi dây sắp đứt Lấy g = 10 m/s2

Bài 5: (3.5đ)Thanh AB đồng chất có khối lượng 2 kg,

có thể quay xung quanh bản lề A gắn vào mặt cạnh bàn nằm ngang AD Hai vật m1 = 1 kg ,m2 = 2kg được treo vào điểm B bằng các sợi dây BC và BD như hình vẽ D là ròng rọc nhẹ Biết AB = AD

Tìm  để hệ nằm cân bằng Lấy g = 10 m/s2

h m2

m1

A C

m1

B

m

2

D





ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2010 – 2011

MễN: Vật lý lớp 10- Thời gian làm bài: 150 phỳt

ĐIỂM Bài1

(4đ)

Đặt: t 1 3(s) Gọi quảng đờng mà chất điểm đi đợc sau nt1 giây là s:

ss1s2 s n

Trong đó s1 là quảng đờng đi đợc của chất điểm trong 3 giây đầu tiên s2,s3, ,s

…,s n là các quảng đờng mà chất điểm đi đợc trong các khoảng 3 giây kế tiếp

Suy ra:

S v0.t1 2v0t1 nv0t1v0t1( 1  2  n)

7,5 ( 1)

2

) 1 (

1



n n v t n n

a Khi s  315m  7,5n(n+1) = 315  









 7

6

n

n

(loại giá trị n=-7) Thời gian chuyển động:

t nt1n123(s) Vận tốc trung bình:

23

315





t

s v

v 13 , 7 (m/s)

b Khi s  325m: Thời gian đi 315 mét đầu là 23 giây Thời gian đi 10 mét cuối là :

0 29 ( )

5 7

10 10

1

s v

t n









 Vận tốc trung bình:

1 29 , 0 23

325







v

v 13 , 38 (m/s)

0,5 0,5

0,5

1,0

0,5

1,0



Bài2 (3đ)

Bài 3 (5đ)

Gọi khối lượng, thể tích 2 vật lần lượt là m1, V1 và m2, V2 Ta có

m1 = D1.V1; m2 = D2.V2 =>P1= m1.g ; P2 = m2.g Khi chưa nhúng vào chất lỏng : Áp dụng ĐKCB ta có:

P1.AO = P2.OB  P1= 2 P2 hay m1 = 2m2

Mà D2 = 2,5D1 => V15V2 (1) Khi nhúng chìm vào trong chất lỏng thì mỗi vật chịu thêm tác dụng của lực đẩy acsi mét Do đó hợp lực tác dụng vào mỗi vật có độ lớn lần lượt là:

P/

1 = P1 – Fd1; P/

2 = P2 – Fd2

Theo bài ra khi này ta có: P/

1.OB = P/

2.OA  2 P/

1 = P/ 2

P2 – D.V2.g = 2(P1 – D.V1.g)  V2(D2 – D) = 2V1(D1 - D) (2)

Từ (1) và (2) => D1 = 960 kg/m3 và D2 = 2400 kg/m3

1,0

0,5

0,5 0,5

1,0

a, Biểu diễn đúng các lực tác dụng lên mỗi vật PTĐL II newtơn cho mỗi vật:

Vật 1:p1T1 m a1 1 (1) Vật 2: p2T2 m a2 2 (2) Chiếu (1) và (2) lên hướng chuyển động của mỗi vật ta đc:

(1) T1 p1m a1 1 (3) (2) p2 T2 m a2 2 (4)

Từ h v ta thấy khi vật 2 đi đc quãng đường S Thì vật 1 đi đc 2S => a1 2a2 và T2 = 2T1 thay vào (3),(4) đồng thời khử T ta

1 2

4

a





 = 4 (m/s2) và a1 = 8 (m/s2)

0,5

0,5

0,5 1,0

b Khi vật 2 chạm đất thì vật 1 đi đc đoạn đường là S1 = 2h = 0,8m Khi đó vật 1 đạt đc vân tốc v1 2a s1 1  12,8 (m/s) 0,5

h m2

m1



Bài 4 (4đ)

và thực hiện chuyển động ném đứng với vận tốc ban đầu v1 Quãng đường vật 1

đi được đến khi đạt độ cao cực đại là: S1max= v1/2g = 0,64 m Vậy độ cao cực đại cần tìm là: hmax = S1 + S1max = 1,44m

c Xét trong hệ quy chiếu gắn với giá đỡ m2 Các vật chịu thêm lực quán tính

Fma

,

2hd 2 2 2 hd hd 12 /

Tương tự câu a suy ra ,2 2 1

1 2

4,8



1 9,6 / 1 1( hd 1) 21,6

0,5 0,5

1.0

a, Biểu diễn đúng các lực tác dụng lên vật

PT chuyển động của vật: p N F  msF0 (1) Chiếu (1) lên hướng chuyển động : sinp   F ms 0 F ms psin (2) Mặt khác : Fms = N với N pcosF thay vào (2) ta đc:

sin



b.Trong hệ trục toạ độ Axy:

Phương trình toạ độ của vật chuyển động ném ngang:

2 0

1

; 2

x v t y  gt , suy ra thời gian chuyển động:

5

H l

g



Vị trí sắp đứt:

T P ma   

2 0



0,5

0,5

1,0

1,0

1,0

.O

T 

P 

y

x A

L



5 (4đ)

Biểu diễn được các lực tác dụng lên thanh AB như h -v

Áp dụng ĐKCB cho thanh AB đối

Với trục quay A ta có:

0

2

o AB

2

AB

Thay số vào ta đc: cos2 = sin 

0

os2 os( 90 )

1,0

1,0

0,5

1,0

A C

m

1

B

m

2

D





1

p 

2

p 

p 

T 