Đề thi học sinh giỏi vật lý 10

SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA TRƯỜNG THPT THƯỜNG XUÂN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2016 – 2017 Môn: VẬT LÍ 10 Thời gian làm bài: 150 phút ĐỀ BÀI Câu 1: (3 điểm) Một viên đạn pháo nặng 2kg bắn thẳng đứng lên từ độ cao cách mặt đất 20m, với vận tốc 100m/s Bỏ qua sức cản không khí, lấy g =10m/s 2, chọn trục toạ độ thẳng đứng lên trên, gốc toạ độ mặt đất a.Xác định độ cao lớn mà đạn đạt độ lớn vận tốc đạn chạm đất b Xác định khoảng thời gian lần đạn có độ lớn vận tốc 50m/s Câu 2: (4 điểm ) Một ca nô chở hàng ngược dòng sông qua điểm A kiện hàng nhẹ bị rơi người chủ hàng Ca nô chạy 20 phút hỏng máy Sau 10 phút máy sửa xong người chủ phát hàng bị rơi liền cho ca nô quay lại lấy hàng Biết điểm lấy hàng cách A khoảng 2km Coi công suất ca nô không đổi suốt trình chuyển động Tính thời gian kể từ lúc ca nô làm rơi hàng đến lúc lấy hàng vận tốc dòng nước? Câu 3: (3 điểm ) Một lắc đơn có khối lượng vật treo m = 200g Chiều dài dây treo l = 40cm Quả cầu nhỏ khối lượng m = 100g bay tới theo phương ngang với vận tốc v va chạm với m1 đứng cân Bỏ qua ma sát lấy g = 10m/s Cho va chạm mềm, sau va chạm hai vật dính vào chuyển động Tính v tối thiểu cần thiết để hai vật chuyển động hết vòng tròn Câu 4: (5 điểm) Cho hệ (hình vẽ 2) Biết α = 300, m1 = kg, m2 = kg, M = kg, ma sát m2 M không đáng kể Bỏ qua khối lượng dây nối ròng rọc, dây không dãn, lấy g = 10 m/s2 M đứng yên a Tìm gia tốc vật m1 m2 b Tìm áp lực dây lên ròng rọc Tìm điều kiện hệ số ma sát M mặt bàn nằm ngang để M không bị trượt bàn Câu 5: (3 điểm ) Hai sắt AB = l1 = 0,5m AC = l2 = 0,7m nối với với tường ( thẳng đứng ) chốt BC = d = 0,3m ( Hình vẽ) Treo vật có khối lượng m = 45kg vào chốt A Các có khối lượng không đáng kể Tính lực mà phải chịu, lực lực kéo hay lực nén? Lấy g = 10m/s2 Câu 6: (2 điểm) Xác định vận tốc chảy nước khỏi vòi máy nước Cho đồ dùng: Cốc hình trụ, thước kẹp, đồng hồ bấm giây Hết Đáp án đề thi hsg trường năm học 2016 -2017 Câu (3 đ) a b Câu (4đ) Cơ vật: W = 10400 J W hmax = = 520m mg Độ cao cực đại: v = gh max = 20 26 m / s = 102m / s Vận tốc chạm đất : Khi vật từ vị trí cao rơi xuống có vận tốc 50m/s Δt = 5s Suy t = 2Δt = 10s Sau thời gian t1 = 20ph = 1/3h hàng trôi 1/3.vn (km) Canô ngược dòng thời gian là: 1/3(v – vn) (km) Vậy lúc hỏng máy canô cách hàng khoảng: S = 1/3vn + 1/3(v – vn) = 1/3v Trong thời gian sửa máy, chúng trôi nên khoảng cách không đổi Sau sửa máy xong canô xuôi dòng với vận tốc vxd = (v + vn) Khoảng thời gian canô đuổi kịp hàng là: S S 1/ 3v t'= = = = ( h) vxd − v + − v Khoảng thời gian kể từ lúc đánh rơi hàng đến lúc lấy hàng là: t = 1/3 + 1/6 + 1/3 = 5/6(h) Vận tốc dòng nước là: AB = = = 2, 4(km / h) t Câu ( đ) ( B điểm lấy hàng ) Nếu va chạm mềm có hệ bảo toàn (v3 vận tốc hai cầu sau va chạm) m2 v0 = ( m1 + m2 ) v3 Ta có: (3) 0.1 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0, 0,5 Điều kiện để cầu hết vòng tròn: Nó phải lên tới điểm cao dây T ≥0 không bị chùng tức Ta có định luật bảo toàn cho cầu là: (v4 vận tốc cầu 0,5 điểm cao A) m1v32 m1v42 = + m1 g 2l 2 (4) 0,5 Tại điểm cao ta có: v42 ur ur uur T = m a − m g = m − m1 g ht 1 P + T = m1 aht ⇒ l 0,5 ⇒ Điều kiện để cầu hết vòng tròn là: 0,5 T1 P1 m1 v42 − m1 g ≥ ⇒ v42 ≥ gl l (5) Giải hệ (3), (4), (5) ta có: T2 v0 ≥ Vậy vận tốc tối thiểu là: T2 v0 = ≈ 13, 41(m / s) Câu (5đ) 1.a N2 m1 + m2 gl = 5(m / s) m1 P2 1b Câu (3đ) Hình vẽ Chọn chiều dương chiều chuyển động Ðối với m1 có lực tác dụng: P1; T1 T1Ðối với m1 có lực tác dụng: P2; T2 P1 – T1 = m1a1 T2 – P2sinα = m2a2 Do dây không dãn nên: a1 = a2 = a; T1 = T2 = T a1 = a2 = (P1 – P2sinα)/(m1 + m2) = m/s2 T = P1 – m1a = 18 N Q = T1 + T2 Áp lực tác dụng lên trục ròng rọc: M Ðộ lớn: Q = 2T.cos30 N T2 = 18 Các lực tác dụng vào vật M: T1 T2 T1 N 2' Fms P , N , , , , Fmsn N2’ = P2cosα = 10 N N2’ Fmsn = T2x – N2x = N N = P + T1 + T2y + N2y’ = P + T1 + T2sinα + N2x’cosα = 62 N m m1 1đ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 T2 T1 0,25 0,5 Hvẽ0,25 0,5 Q N 0,25 0,25 0,25 0,25 P Hvẽ2: Ðể M không bị trýợt bàn ma sát M bàn ma sát nghỉ: Fmsn ≤ µN → µ ≥ Fmsn/N = 0,11 Vẽ hình biểu diễn lực hình vẽ (FB, FC lực sinh để cân với ngoại lực) ur ur uur R = P + FC Gọi Ta có FB cân với R nên FB = R Xét ∆ABC : ∆AED ta có: 1 FC l l l 0, = = ⇒ FC = P = 45.10 = 1050( N ) P BC d d 0.3 (Lực nén) FB l l l 0,5 = = ⇒ FB = P = 45.10 = 750( N ) P BC d d 0.3 Câu (2 đ) (Lực kéo) Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t nước chảy đầy cốc sau dùng thước kẹp đo chiều cao đáy cốc h đường kính đáy cốc d π d12 V = h Tính thể tích cốc thể tích nước: π d 22 S= Đo đường kính tiết diện vòi nước máy d’ tính tiết diện vòi: d h V v= = 12 S t d t Xác định vận tốc nước chảy 0,5 0,5 0,5 0,5 ...Đáp án đề thi hsg trường năm học 2016 -2017 Câu (3 đ) a b Câu (4đ) Cơ vật: W = 104 00 J W hmax = = 520m mg Độ cao cực đại: v = gh max = 20 26 m / s = 102 m / s Vận tốc chạm đất : Khi vật từ vị... lực hình vẽ (FB, FC lực sinh để cân với ngoại lực) ur ur uur R = P + FC Gọi Ta có FB cân với R nên FB = R Xét ∆ABC : ∆AED ta có: 1 FC l l l 0, = = ⇒ FC = P = 45 .10 = 105 0( N ) P BC d d 0.3 (Lực... trục ròng rọc: M Ðộ lớn: Q = 2T.cos30 N T2 = 18 Các lực tác dụng vào vật M: T1 T2 T1 N 2' Fms P , N , , , , Fmsn N2’ = P2cosα = 10 N N2’ Fmsn = T2x – N2x = N N = P + T1 + T2y + N2y’ = P + T1 + T2sinα