Đề thi học sinh giỏi môn vật lý – lớp 10 THPT (kèm đáp án chi tiết)

Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 THPT (kèm đáp án chi tiết);ĐỀ SỐ 01(Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý Lớp 10 – THPTNăm học 20152016 – Sở GDĐT Hải Dương)Câu 1 (2,0 điểm): Các giọt nước mưa rơi khỏi một đám mây trong thời tiết lặng gió. Giả sử các giọt nước mưa giống nhau và có dạng hình cầu, rơi với vận tốc ban đầu bằng không, theo phương thẳng đứng. Biết đám mây ở độ cao đủ lớn, coi trọng trường tại nơi khảo sát là đều và .1. Bỏ qua mọi sức cản. Tìm quãng đường một giọt nước mưa rơi được trong 3 giây đầu và trong giây thứ 5.2. Xét một giọt nước mưa rơi chịu lực cản của không khí là (với k là hằng số, v là vận tốc của giọt nước đối với đất). Tại lúc gia tốc của nó đạt tới giá trị thì vận tốc của nó đạt giá trị . Khi xuống tới gần mặt đất, thì giọt nước mưa rơi với vận tốc không đổi, lúc này giọt nước đập vào tấm kính ở cửa bên của một ô tô đang chuyển động thẳng đều theo phương ngang, giọt mưa để lại trên kính một vết nước hợp với phương thẳng đứng một góc 300. Tính tốc độ của ô tô và cho biết người lái xe có vi phạm luật giao thông vì lỗi vượt quá tốc độ quy định không? Biết tốc độ tối đa cho phép của ô tô là 70 (kmh).Câu 2 ( 1,5 điểm): Một chiếc thang đồng chất có chiều dài AB = = 2,7m, trọng lượng P. Đầu A của thang tựa vào sàn nhà nằm ngang, đầu B của thang tựa vào tường thẳng đứng. Khối tâm G của thang ở cách đầu A một đoạn 0,9m. Thang cân bằng ở vị trí hợp với sàn nhà một góc như hình vẽ. Gọi µ là hệ số ma sát giữa thang với sàn, bỏ qua ma sát giữa thang và tường. 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của µ để thang còn chưa bị trượt.2. Cho . Một người có trọng lượng trèo lên thang. Hỏi người đó trèo được một đoạn tối đa bằng bao nhiêu (so với đầu A) để thang còn chưa bị trượt.Câu 3 (2,5 điểm): Một sợi dây nhẹ không giãn, chiều dài = 1m, một đầu cố định, một đầu gắn với vật nặng khối lượng tại nơi có gia tốc trọng trường . Ban đầu vật m1 ở vị trí B, dây treo hợp với phương thẳng đứng góc (với ), thả vật m1 với vận tốc ban đầu bằng không. Mốc tính thế năng trùng với mặt sàn nằm ngang đi qua điểm A và vuông góc với OA như hình vẽ, OA = OB = . Bỏ qua mọi ma sát và lực cản tác dụng lên vật m1, dây luôn căng trong quá trình vật m1 chuyển động.1. Cho . Xác định:a. Cơ năng của vật m1 ngay lúc thả.b. Xác định độ lớn lực căng dây tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc (ở phía bên trái OA).2. Khi vật m1 chuyển động tới vị trí A, nó va chạm hoàn toàn đàn hồi xuyên tâm với vật m2 = 100g (đang đứng yên tại vị trí A). Sau va chạm vật m1 tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính = 1m đến vị trí có độ cao lớn nhất (vị trí K), D là chân đường vuông góc từ K xuống mặt sàn. Vật m2 chuyển động dọc theo mặt sàn nằm ngang đến vị trí C thì dừng lại. Hệ số ma sát giữa m2 và mặt sàn là 0,1. Biết . Xác định góc .Câu 4 (2 điểm): Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng có chiều dài được chia thành hai ngăn nhờ một pittông cách nhiệt (bỏ qua bề dày của pittông). Hai ngăn chứa cùng một chất khí lí tưởng, ngăn trên chứa một 1mol khí, ngăn dưới chứa 5 mol khí. Khi chất khí ở hai ngăn có cùng nhiệt độ T1 thì pittông ở vị trí cân bằng và cách đầu trên của bình một đoạn . Gọi P0 là áp suất của riêng pittông tác dụng lên chất khí ở ngăn dưới. Biết các thông số trạng thái P, V, T và n (mol) liên hệ với nhau bằng công thức: PV = nRT (với R là hằng số). Bỏ qua mọi ma sát.1. Tính áp suất P1 và P2 của không khí trong hai ngăn theo P0.2. Chất khí ở ngăn dưới được giữ ở nhiệt độ T¬1. Hỏi phải thay đổi nhiệt độ chất khí ở ngăn trên đến giá trị bằng bao nhiêu (theo T1) để pittông cân bằng ở vị trí cách đều hai đầu của bình?Câu 5 (2 điểm): Cho n = 1mol khí lí tưởng biến đổi qua các trạng thái được biểu diễn trên đồ thị TV như hình vẽ. Quá trình 12 là một đoạn thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ. Quá trình 23 là quá trình đẳng tích. Quá trình 31 là một đoạn cong thuộc đường cong có phương trình (trong đó T1 là nhiệt độ ở trạng thái 1, a, b là hằng số dương). Biết , V1 = 1 (lít). Các thông số trạng thái P, V, T và n (mol) liên hệ với nhau bằng công thức , với . 1. Xác định P1, P2 , P3. 2. Tính công của chất khí trong các quá trình 12 ; 23 ; 31.HếtHƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG MÔN VẬT LÝ ĐỀ SỐ 01(Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý Lớp 10 – THPTNăm học 20152016 – Sở GDĐT Hải Dương)Câu 1 (2 điểm): 1(1đ)Quãng đường giọt nước rơi được trong 3 (s) đầu là : 0,5 Quãng đường giọt nước rơi được trong giây thứ 5 là : 0,5 2(1 đ)Chọn chiều dương là chiều chuyển động của giọt nước mưa. Áp dụng Định luật II Niutơn cho giọt nước Chiếu lên chiều dương, ta có: ma = P FCTại thời điểm a = 6 (ms2), v = 12 (ms), ta có: ; Khi rơi gần mặt đất, do giọt nước chuyển động thẳng đều, ta có: Thay (1) vào, ta có: v’ = 30(ms).0,250,25Gọi giọt nước là vật 1; ô tô là vật 2; mặt đất là vật 3. Biết v13 = v’ = 30(ms) và hợp với góc 300.Từ hình vẽ: Vậy người lái xe không vi phạm giao thông về tốc độ. 0,250,25Câu 2 (1,5 điểm):1 (1đ)Chọn hệ trục tọa độ x’Oy’ như hình vẽ. Điều kiện cân bằng lực cho thang: Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P (1)Chiếu lên trục Ox’, ta có: (2)0,25Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô men lực, ta có : ; Từ (2) và (3), ta có: 0,25Để thang không bị trượt thì : Vậy, giá trị nhỏ nhất của hệ số ma sát là: 0,250,252 (0,5đ)Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ. Gọi khoảng cách từ vị trí người đến A là x.Do thanh nằm cân bằng, ta có: Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P + P1 (1)Chiếu lên trục Ox’, ta có: ; (2’)Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô men lực, ta có : Từ (2’) và (3’), ta có: 0,25Để thang không bị trượt thì : ; Vậy người đó trèo được tối đa một đoạn .0,25Câu 3 (2,5 điểm):1 (1,5đ)a. Cơ năng của vật m1 là 0,5b. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật, tìm tốc độ của vật ở vị trí góc lệch , ta được: Áp dụng định luật II Niu tơn cho vật m2 tại vị trí , chiếu lên phương bán kính, chiều hướng vào tâm, ta được : 0,50,52 (1 đ) Vận tốc của vật m1 ngay trước va chạm là Gọi tương ứng là vận tốc của mỗi vật ngay sau va chạm. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, cơ năng cho hệ hai vật m1 , m2 ngay trước và ngay sau va chạm (chiều dương có phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải) 0,25 Xét vật m1: Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật tại vị trí A và vị trí K, ta được : 0,25 Xét vật m2:Áp dụng định luật II Niu tơn cho vật theo phương ngang, chiều dương hướng sang phải. Khi vật dừng lại tại C. Suy ra: 0,25Theo đề (1)Đặt Vậy 0,25Câu 4 (2 điểm):1 (1 đ)Do pittông ở trạng thái cân bằng, ta có: Ta có: 0,250,250,250,252 (1 đ)Xét ngăn dưới, ta có: Do pittông ở trạng thái cân bằng, ta có: Xét ngăn dưới, ta có: 0,250,250,5Câu 5 (2 điểm):1 (1 đ) Ở trạng thái 1: Quá trình từ là quá trình đẳng áp, ta có: Ta có : Quá trình từ là quá trình đẳng tích, ta có: 0,50,250,252 (1 đ)+) Quá trình là quá trình đẳng áp, chất khí thực hiện công: +) Quá trình là quá trình đẳng tích, ta có: A23 = 0(J).+) Xét quá trình , chất khí nhận công Ta có : và Suy ra : Ta thấy P là hàm bậc nhất của V với hệ số a < 0.Đồ thị của nó được biểu diễn trên trục (P,V) như hình vẽ. 0,250,250,250,25Chú ý : Học sinh làm theo cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa theo ý tương ứng.Hết .ĐỀ SỐ 02(Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý Lớp 10 – THPTNăm học 20122013 – Sở GDĐT Hà Tĩnh)Câu 1 (4 điểm): Trên cùng một đường thẳng đứng, người ta ném đồng thời hai vật theo phương ngang. Vật A ở độ cao h1 và vật B ở độ cao h2 (so với sàn nằm ngang) với các vận tốc ban đầu tương ứng là v01 và v¬02. Bỏ qua mọi lực cản. Lấy g = 10 ms2.a.Cho h1 = 80 m và v01 = 10 ms. Viết phương trình quỹ đạo của vật A. Tìm khoảng cách từ vị trí ném vật A đến điểm mà vật A chạm sàn lần đầu tiên.b.Vật B va chạm đàn hồi với sàn, nẩy lên và rơi xuống sàn lần thứ hai cùng một vị trí và cùng thời điểm với vật A chạm sàn lần đầu tiên. Tìm tỷ số và . Câu 2 (4 điểm): Con lắc đơn gồm sợi dây có chiều dài l = 1 m, khối lượng m = 500 g, được treo vào một điểm cố định. Kéo con lắc khỏi vị trí cân bằng sao cho dây treo hợp phương thẳng đứng góc 0 = 600 rồi thả nhẹ. Khi vật chuyển động đến vị trí dây treo hợp phương thẳng đứng góc  = 300 thì va chạm đàn hồi với mặt phẳng cố định thẳng đứng. Bỏ qua mọi ma sát, dây không giãn. Lấy g = 10ms2.(Hình vẽ 1)a.Tìm vận tốc của vật và lực căng sợi dây ngay trước khi vật va chạm với mặt phẳng.b.Tìm độ cao lớn nhất mà vật đạt được sau lần va chạm thứ nhất.Câu 3 (4 điểm): Một xilanh đặt nằm ngang, hai đầu kín, có thể tích 2V0 và chứa khí lí tưởng ở áp suất p0. Khí trong xilanh được chia thành hai phần bằng nhau nhờ một pittông mỏng, cách nhiệt có khối lượng m. Chiều dài của xilanh là 2l. Ban đầu khí trong xilanh có nhiệt độ là T0, pittông có thể chuyển động không ma sát dọc theo xi lanh.a.Nung nóng chậm một phần khí trong xilanh để nhiệt độ tăng thêm T và làm lạnh chậm phần còn lại để nhiệt độ giảm đi T. Hỏi pittông dịch chuyển một đoạn bằng bao nhiêu khi có cân bằng?b.Đưa hệ về trạng thái ban đầu (có áp suất p0, nhiệt độ T0). Cho xilanh chuyển động nhanh dần đều theo phương ngang dọc theo trục của xi lanh với gia tốc a thì thấy pittông dịch chuyển một đoạn x so với vị trí cân bằng ban đầu. Tìm gia tốc a. Coi nhiệt độ không đổi khi pittông di chuyển và khí phân bố đềuCâu 4 (4 điểm): Cho hệ cân bằng như hình vẽ 2. Thanh AB tiết diện đều đồng chất, khối lượng m = 2 kg, chiều dài l = 40 cm có thể quay quanh bản lề A. Sợi dây CB vuông góc với thanh và tạo với tường thẳng đứng góc  = 300. Đĩa tròn hình trụ bán kính R = 10 cm, khối lượng M = 8 kg. Tìm độ lớn các lực tác dụng vào đĩa và thanh AB. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10ms2. Câu 5 (4 điểm): Một nêm có tiết diện là tam giác ABC vuông tại A, và hai mặt bên là AB và AC. Cho hai vật m1 và m2 chuyển động đồng thời không vận tốc đầu từ A trên hai mặt nêm. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10ms2. (Hình vẽ 3)a. Giữ nêm cố định, thời gian hai vật m1 và m2 trượt đến các chân mặt nêm AB và AC tương ứng là t1 và t2 với t2 = 2t1. Tìm .b. Để t1 = t2 thì cần phải cho nêm chuyển động theo phương ngang một gia tốc a0 không đổi bằng bao nhiêu?HếtHƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ SỐ 02(Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý Lớp 10 – THPTNăm học 20122013 – Sở GDĐT Hà Tĩnh).Câu 14 điểmĐiểma1,5 điểmChọn:hệ tọa độ Oxy, gốc tọa độ, gốc thời gian 0,5Thời gian rơi chạm đất: Tầm xa mà vật đạt L = v01t = 40 m0,5Khoảng cách 0,5b2,5 điểmVa chạm giữa B và sàn là đàn hồi nên thành phần nằm ngang của vận tốc luôn không đổi0,5HM = v01t = v02t  =10,5Xét vật A:h1 = (1) (t là thời gian kể từ lúc ném vật A đến khi hai vật chạm M)Xét B: h2 = (2) (t2 là thời gian chuyển động từ B đến C)0,5HM = 3HC  v01t = 3v02t2  t = 3t2 (3)0,5Từ (1), (2) và (3) ta được = = 90,5Câu 24 điểma1,5 điểmChọn mốc tính độ cao ở vị trí va chạmÁp dụng định luật bảo toàn cơ năngmgh = mv22  v = (2gh)120,5Với h = l(cos cos0)  v = 2gl(cos cos0)12 = 2,7 ms0,5Áp dụng định luật II Niu–tơn: T mgcos = mv22  T = mg(3cos 2cos0) = 7,79 N.0,5b2,5 điểmVì va chạm đàn hồi với mặt phẳng cố định nên ngay sau va chạm vật có vận tốc đối xứng với vận tốc trước va chạm qua mặt phẳng thẳng đứng0,5v’ = v = (2gh)120,5Ngay sau va chạm thành phần vận tốc v’x = v’sin300 = (2gh)12sin300 sẽ kéo vật chuyển động đi lên.1Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: mgHmax = mv’x22  Hmax = h4  9 cm0,5Câu 34 điểma2 điểmPhần xi lanh bi nung nóng: 0,5Phần xi lanh bị làm lạnh: 0,5Vì P1 = P2  (1)0,5Gọi đoạn di chuyển của pittông là x, ta có:V1 = (l + x)S và V2 = (l x)S (2)Từ (1) và (2) ta có  x = 0,5b2 điểmP2V2 = P0V  P2 = P0V0 (l x)S (1)0,5P1V1 = P0V  P2 = P0V0(l + x)S (2)0,5Xét pittông:F2 F1 = ma  (P2 P1)S = ma (3)0,5Từ (1), (2), và (3)( )S = ma a = 2P0V0x(l2 – x2)m0,5Câu 44 điểmĐối với đĩa:Pđ = Mg = 80 N, Pt = mg = 20 N0,5N2cos300 = Mg  N2 = N ≈ 92,4 N0,5N1 = N2sin300  N1 = N ≈ 46,19 N0,5Đối với thanh AB:AH = Rtan600 = R cm.Áp dụng quy tắc mô men đối với trục quay ở Amg cos300 + N3.R =T.l.0,5 T =  48,7 N 0,5Phản lực ở trục quay A:Nx + N3sin300 = Tsin300  Nx  21,9 N0,5Ny + Tcos300 = mg + N3cos300Ny  57,9 N0,5Phản lực ở trục quay:N = = 61,9 N0,5Câu 54 điểma2 điểmGia tốc của các vật trên mặt phẳng nghiêng:a1 = gsin, a2 = gcos0,5AB = (gsin)t22 và AC = (gcos)t220,5t2 = 2t1  (1)0,5Mặt khác tan = (2)  tan = 2   = 63,40.0,5b2 điểmđể t1 = t2 thì nêm phải chuyển động về phía bên trái nhanh nhanh dần đều0,5Trong hệ quy chiếu gắn với nêm:a1n = gsin a0cos a2n = gcos + a0sin0,5Vì t1 = t2  tan = = = = 20,5Thay số ta được a0 = = 7,5 ms2.0,5Hết

Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐỀ SỐ 01 (Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015-2016 – Sở GD&ĐT Hải Dương) Câu (2,0 điểm): Các giọt nước mưa rơi khỏi đám mây thời tiết lặng gió Giả sử giọt nước mưa giống có dạng hình cầu, rơi với vận tốc ban đầu không, theo phương thẳng đứng Biết đám mây độ cao đủ lớn, coi trọng trường nơi khảo sát g  10(m / s ) Bỏ qua sức cản Tìm quãng đường giọt nước mưa rơi giây đầu giây thứ uu r r Xét giọt nước mưa rơi chịu lực cản khơng khí FC  kv (với k số, v vận tốc giọt nước đất) Tại lúc gia tốc đạt tới giá trị (m / s ) vận tốc đạt giá trị 12  m / s  Khi xuống tới gần mặt đất, giọt nước mưa rơi với vận tốc không đổi, lúc giọt nước đập vào kính cửa bên ô tô chuyển động thẳng theo phương ngang, giọt mưa để lại kính vết nước hợp với phương thẳng đứng góc 30 Tính tốc độ ô tô cho biết người lái xe có vi phạm luật giao thơng lỗi vượt tốc độ quy định không? Biết tốc độ tối đa cho phép ô tô 70 (km/h) Câu ( 1,5 điểm): Một thang đồng chất có chiều dài AB = l = 2,7m, trọng lượng P Đầu A thang tựa vào sàn nhà nằm ngang, đầu B thang tựa vào tường thẳng đứng Khối tâm G thang cách đầu A đoạn 0,9m Thang cân vị trí hợp với sàn nhà góc   600 hình vẽ Gọi µ hệ số ma sát thang với sàn, bỏ qua ma sát thang tường Tìm giá trị nhỏ µ để thang cịn chưa bị trượt Cho   0,32 Một người có trọng lượng P1  3P trèo lên thang Hỏi người trèo đoạn tối đa (so với đầu A) để thang chưa bị trượt Câu (2,5 điểm): Một sợi dây nhẹ không giãn, chiều dài l = 1m, đầu cố định, đầu gắn với vật nặng khối lượng m1  300g nơi có B G  A O  gia tốc trọng trường g  10(m / s ) Ban đầu vật m1 vị trí B, B m1 dây treo hợp với phương thẳng đứng góc  (với 00 � �900 ), thả K vật m1 với vận tốc ban đầu khơng Mốc tính trùng m với mặt sàn nằm ngang qua điểm A vng góc với OA C A D hình vẽ, OA = OB = l Bỏ qua ma sát lực cản tác dụng lên vật m1, dây ln căng q trình vật m1 chuyển động Cho   900 Xác định: a Cơ vật m1 lúc thả b Xác định độ lớn lực căng dây vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 300 (ở phía bên trái OA) Khi vật m1 chuyển động tới vị trí A, va chạm hồn tồn đàn hồi xuyên tâm với vật m = 100g (đang đứng yên vị trí A) Sau va chạm vật m tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo trịn bán kính l = 1m đến vị trí có độ cao lớn (vị trí K), D chân đường vng góc từ K xuống https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) mặt sàn Vật m2 chuyển động dọc theo mặt sàn nằm ngang đến vị trí C dừng lại Hệ số ma sát m2 mặt sàn 0,1 Biết Xác định góc  AD 15  AC 90 Câu (2 điểm): Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng có chiều dài l P1 chia thành hai ngăn nhờ pittông cách nhiệt (bỏ qua bề dày pittơng) Hai ngăn chứa chất khí lí tưởng, ngăn l chứa 1mol khí, ngăn chứa mol khí Khi chất khí hai ngăn có nhiệt độ T pittơng vị trí cân cách đầu P2 bình đoạn l1  0, 25l Gọi P0 áp suất riêng pittơng tác dụng lên chất khí ngăn Biết thông số trạng thái P, V, T n (mol) liên hệ với công thức: PV = nRT (với R số) Bỏ qua ma sát Tính áp suất P1 P2 khơng khí hai ngăn theo P0 Chất khí ngăn giữ nhiệt độ T Hỏi phải thay đổi nhiệt độ chất khí ngăn đến giá trị (theo T1) để pittơng cân vị trí cách hai đầu bình? Câu (2 điểm): Cho n = 1mol khí lí tưởng biến đổi qua trạng thái biểu diễn đồ thị T-V hình vẽ - Quá trình 12 đoạn thẳng có đường kéo dài qua gốc tọa độ - Q trình 23 q trình đẳng tích - Q trình 31 đoạn cong thuộc đường cong có phương trình T  T1 (a  bV)V (trong T1 nhiệt độ trạng thái 1, a, b số dương) Biết T1  300K , V1 = (lít) Các thơng số trạng thái P, V, T n (mol) liên hệ với công thức PV  nRT , với � J � R=8,31� � �mol.K � Xác định P1, P2 , P3 Tính cơng chất khí q trình 12 ; 23 ; 31 T 2T1 T1 V O -Hết HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG MÔN VẬT LÝ - ĐỀ SỐ 01 (Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015-2016 – Sở GD&ĐT Hải Dương) Câu (2 điểm): 1(1đ) Quãng đường giọt nước rơi (s) đầu : S  gt  45(m) Quãng đường giọt nước rơi giây thứ : S  10.(52  42 )  45(m) https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm 0,5 0,5 Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) 2(1 đ) Chọn chiều dương chiều chuyển động giọt nước mưa - Áp dụng Định luật II Niu-tơn r rchor giọt nước Fhl  P  FC Chiếu lên chiều dương, ta có: ma = P - FC Tại thời điểm a = (m/s2), v = 12 (m/s), ta có: m m.6  m.10  k.12 ; �  (1) k Khi rơi gần mặt đất, giọt nước chuyển động thẳng đều, ta có: P  FC' � mg  kv '; Thay (1) vào, ta có: v’ = 30(m/s) Gọi giọt nước vật 1; ô tô vật 2; mặt đất vật 23 r r r � v13  v12  v 23 r r  Biết v13 = v’ = 30(m/s) v12 hợp với v13 góc 30 v 23 ; Từ hình vẽ: tan 30  12 v13 13 0,25 0,25 r v r v r v � v 23  v13 tan 300  10 3(m / s)  62,35(km / h)  0(km / h) 0,25 0,25 Vậy người lái xe không vi phạm giao thông tốc độ Câu (1,5 điểm): (1đ) Chọn hệ trục tọa độ x’Oy’ hình vẽ - Điều kiện cân rbằng r lực rcho thang: r P  N B  N A  FmsA  Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P (1) Chiếu lên trục Ox’, ta có: N B  FmsA (2) y’ B ur NB G ur NA r  u rA FmsAP 0,25 x’ r r Chọn trục quay A, theo quy tắc mô men lực, ta có : M(P)  M(N B ) AB � P .cos  N B AB.sin ; � N B  P.cot  (3) ; 3 Từ (2) (3), ta có: FmsA  N B  P.cot  Để thang không bị trượt : FmsA �.N A 1 � P.cot  �.P �  � cot  �   cot  3 Vậy, giá trị nhỏ hệ số ma sát là:   0,192 https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm 0,25 0,25 0,25 Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) (0,5đ) Chọn hệ trục tọa độ xOy hình vẽ Gọi khoảng cách từ vị trí người đến A x Do ta có: y’u r r r r nằmrcân bằng, r P  P1  N B  N A  FmsA  N B B Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P + P1 (1) Chiếu lên trục Ox’, ta có: N B  FmsA  ; � N B  FmsA (2’) Chọn trục rquay tạirA, theo quy u r G ur r tắc mô men lực, ta có : M(P)  M(P1 )  M(N B ) P1 N A AB x’ r u � P .cos  P1.x.cos  N B AB.sin  r FmsAPA x � N B  P.cot   P1 .cot  (3') l x Từ (2’) (3’), ta có: FmsA  N B  P.cot   P1 .cot  l Để thang khơng bị trượt : x FmsA �.N A � P.cot   P1 .cot  �(P  P1 ) l 3(P  P1 ).tan   P l (12 tan   1) x l ( ) x ; 3.P1 l (12 tan   1) � x max  ; 1,695m Vậy người trèo tối đa đoạn 1,695m 0,25  Câu (2,5 điểm): a Cơ vật m1 W  m1gl  0,3.10.1  3(J) (1,5đ) b Áp dụng định luật bảo toàn cho vật, tìm tốc độ vật vị trí góc lệch   300 , ta được: v  2gl cos   2.10.1.cos300  10 � v ; 4,1618m / s - Áp dụng định luật II Niu - tơn cho vật m2 vị trí   300 , chiếu lên 0,25 0,5 0,5 phương bán kính, chiều hướng vào tâm, ta : T  3m1g cos   3.0,3.10.cos300  N ; 7, 79N https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm 0,5 Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) (1 đ) - Vận tốc vật m1 trước va chạm v  2gl(1  cos) - Gọi v1 , v tương ứng vận tốc vật sau va chạm O B m1   m2 A K D C - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, cho hệ hai vật m1 , m2 trước sau va chạm (chiều dương có phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải) v � v  � �m v  m1v1  m v � �� �� 2 m v  m v  m v 3v �1 1 2 �v  �2 0,25 - Xét vật m1: Áp dụng định luật bảo tồn cho vật vị trí A vị trí K, ta : m1v12  m1gl(1  cos ) � v2  8gl(1  cos ) � cos  0,75  0, 25cos  � AD  lsin  0,25 - Xét vật m2: Áp dụng định luật II Niu - tơn cho vật theo phương ngang, chiều dương hướng sang phải � a  g v 22 9v  Khi vật dừng lại C Suy ra: AC  2a 8g Theo đề 0,25 AD 15 15 4 sin   �  AC 90 90 9(1  cos) � 4sin   15(1  cos) � 16(1  cos )  15(1  cos) (1) Đặt x  cos � x  0,5 � cos  0,5 �   600 (T / m) (1) � 4x  6x  � � x  � cos  �   00 (L) � Vậy   600 0,25 Câu (2 điểm): https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) (1 đ) (1 đ) Do pittông trạng thái cân bằng, ta có: F2  F1  F0 � P2 S  P1.S  P0 S n RT n RT RT1 3P0 �  1  P0 �  0,75V 0, 25V V n1RT1 l  1,5P0 Ta có: P1V1  n1RT1 � P1  V1 � P2  P1  P0  2,5P0 0,25 r F2 r r F0 F1 P2 V2 P2' V2' P V 15P0  ; � P2'  2  Xét ngăn dưới, ta có: T1 T1 V2 Do pittơng trạng thái cân bằng, ta có: P2 '  P1 ' P0  2,75P0 Xét ngăn dưới, ta có: ' ' ' ' P1V1 P V PV 11T1  ' ; � T1'  T1  T1 T1 P1V1 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Câu (2 điểm): (1 đ) - Ở trạng thái 1: P1V1  nRT; � P1  nRT  24,93.105 (Pa) V1 - Quá trình từ � q trình đẳng áp, ta có: P2  P1  24,93.105 (Pa) V1 V2  ; � V2  2V1 Ta có : T1 T2 - Quá trình từ � trình đẳng tích, ta có: P3 P2 T P P  ; � P3    12, 465.105 (Pa) T3 T2 T2 +) Quá trình � trình đẳng áp, chất (1 đ) khí thực cơng: p A12  P1 (V1  V2 )  P1V1  nRT1  2493(J) p1 +) Quá trình � trình đẳng tích, ta có: A23 = 0(J) +) Xét q trình � , chất khí nhận cơng p3 Ta có : T  T1  a  bV  V PV  nRT Suy : P  nRa  nRbV Ta thấy P hàm bậc V với hệ số V a < O Đồ thị biểu diễn trục (P,V) hình vẽ 7479 A 31   p1  p3   V2  V1   nRT1  (J) 4 Chú ý : Học sinh làm theo cách khác, cho điểm tối đa theo ý tương ứng 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 -Hết https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐỀ SỐ 02 (Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2012-2013 – Sở GD&ĐT Hà Tĩnh) Câu (4 điểm): Trên đường thẳng đứng, người ta ném đồng thời hai vật theo phương ngang Vật A độ cao h1 vật B độ cao h2 (so với sàn nằm ngang) với vận tốc ban đầu tương ứng v01 v02 Bỏ qua lực cản Lấy g = 10 m/s2 a Cho h1 = 80 m v01 = 10 m/s Viết phương trình quỹ đạo vật A Tìm khoảng cách từ vị trí ném vật A đến điểm mà vật A chạm sàn lần b Vật B va chạm đàn hồi với sàn, nẩy lên rơi xuống sàn lần thứ hai vị trí thời điểm với vật A chạm sàn lần Tìm tỷ số v01 h1 v02 h2 Câu (4 điểm): Con lắc đơn gồm sợi dây có chiều dài l = m, khối lượng m = 500 g, treo vào điểm cố định Kéo lắc khỏi vị trí cân cho dây treo hợp phương thẳng đứng góc 0 = 600 thả nhẹ Khi vật chuyển động đến vị trí dây treo hợp phương thẳng đứng góc  = 300 va chạm đàn hồi với mặt phẳng cố định thẳng đứng Bỏ qua ma sát, dây khơng giãn Lấy g = 10m/s2.(Hình vẽ 1) a Tìm vận tốc vật lực căng sợi dây trước vật va chạm với mặt phẳng b Tìm độ cao lớn mà vật đạt sau lần va chạm thứ Câu (4 điểm): Một xilanh đặt nằm ngang, hai đầu kín, tích 2V0 chứa khí lí tưởng áp suất p0 Khí xilanh chia thành hai phần nhờ pit tơng mỏng, cách nhiệt có khối lượng m Chiều dài xilanh 2l Ban đầu khí  xilanh có nhiệt độ T0, pit-tơng chuyển động không ma sát dọc theo xi lanh a Nung nóng chậm phần khí xilanh để nhiệt độ tăng thêm T làm lạnh chậm phần cịn lại để nhiệt độ giảm T Hỏi pit-tơng dịch Hình vẽ chuyển đoạn có cân bằng? b Đưa hệ trạng thái ban đầu (có áp suất p0, nhiệt độ T0) Cho xilanh chuyển động nhanh dần theo phương ngang dọc theo trục xi lanh với gia tốc a thấy pit-tông dịch chuyển đoạn x so với vị trí cân ban đầu Tìm gia tốc a Coi nhiệt độ khơng đổi pit-tơng di chuyển khí phân bố Câu (4 điểm): Cho hệ cân hình vẽ Thanh AB tiết diện đồng chất, khối lượng m = kg, chiều dài l = 40 cm quay quanh lề A Sợi dây CB vng góc với tạo với tường thẳng đứng góc  = 300 Đĩa trịn hình trụ bán kính R = 10 cm, khối lượng M = kg Tìm C độ lớn lực tác dụng vào đĩa AB Bỏ qua ma sát Lấy g = 10m/s2 A Câu (4 điểm): m1 https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm B  m2 B  C Hình vẽ Trang vẽ A Hình Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Một nêm có tiết diện tam giác ABC vuông A, hai mặt bên AB AC Cho hai vật m1 m2 chuyển động đồng thời không vận tốc đầu từ A hai mặt nêm Bỏ qua ma sát Lấy g = 10m/s2 (Hình vẽ 3) a Giữ nêm cố định, thời gian hai vật m1 m2 trượt đến chân mặt nêm AB AC tương ứng t1 t2 với t2 = 2t1 Tìm  b Để t1 = t2 cần phải cho nêm chuyển động theo phương ngang gia tốc a0 không đổi bao nhiêu? -Hết - HƯỚNG DẪN CHẤM - ĐỀ SỐ 02 (Nguồn: Đề thi chọn HSG tỉnh môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2012-2013 – Sở GD&ĐT Hà Tĩnh) Câu điểm Chọn: Điểm hệ tọa độ Oxy, gốc tọa độ, gốc thời gian 0,5 x  v 01t � gx x � � y   � gt 2v01 20 y  � � a 1,5 điểm Thời gian rơi chạm đất: t 0,5 2h1  4s g Tầm xa mà vật đạt L = v01t = 40 m Khoảng cách AM  802  402  40 5m �89, 4m Va chạm B sàn đàn hồi nên thành phần nằm ngang vận tốc không đổi 0,5 0,5 0,5 v 01 b HM = v01t = v02t  =1 v02 2,5 điểm Xét vật A: h = gt (1) (t thời gian kể từ lúc ném vật A đến hai vật 0,5 chạm M) Xét B: gt2 h2 = (2) (t2 thời gian chuyển động từ B đến C) HM = 3HC  v01t = 3v02t2  t = 3t2 Từ (1), (2) (3) ta Câu h1 t = =9 h2 t22 (3) 0,5 0,5 điểm https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Chọn mốc tính độ cao vị trí va chạm Áp dụng định luật bảo toàn mgh = mv2/2  v = (2gh)1/2 a 1,5 Với h = l(cos - cos0) điểm  v = [2gl(cos - cos0)]1/2 = 2,7 m/s Áp dụng định luật II Niu–tơn: T - mgcos = mv2/2  T = mg(3cos - 2cos0) = 7,79 N Vì va chạm đàn hồi với mặt phẳng cố định nên sau va chạm vật có vận tốc đối xứng với vận tốc trước va chạm qua mặt phẳng thẳng đứng b v’ = v = (2gh)1/2 2,5 ’ ’ 1/2 điểm Ngay sau va chạm thành phần vận tốc v x = v sin30 = (2gh) sin30 kéo vật chuyển động lên Áp dụng định luật bảo toàn năng: mgHmax = mv’x2/2  Hmax = h/4  cm Câu điểm PV PV PV o o  1 1 To T1 T0  T PV PV PV o o  2  2 To T2 T0  T Phần xi lanh bi nung nóng: Phần xi lanh bị làm lạnh: b điểm Từ (1), (2), (3) Câu x2)m điểm Đối với đĩa: PV V1 = (l + x)S V2 = (l F2 (3) Pđ = Mg = 80 N, Pt = mg = 20 N N1 = N2sin300  N1 = 80 N ≈ 46,19 N 0,5 0,5 0,5 l T T0 PV Mg 160  3 0,5 0,5 ( S (l  r ) - S (l  r ) )S = ma N2cos300 = Mg  N2 = 0,5 0,5  l  x  S  T0  T  l  x  S T0  T  x = P2V2 = P0V  P2 = P0V0 /(l - x)S (1) P1V1 = P0V  P2 = P0V0/(l + x)S (2) Xét pit-tông: F2 - F1 = ma  (P2 - P1)S = ma 0,5 0,5 a V1 T0  T Vì P1 = P2  V  T  T (1) 2 điểm Gọi đoạn di chuyển pit-tơng x, ta có: - x)S (2) Từ (1) (2) ta có 0,5 N ≈ 92,4 N P1, V1 F1 P2, V2  a = 2P0V0x/(l2 – 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Đối với AB: AH = Rtan600 = R cm Áp dụng quy tắc mô men trục quay A 0,5 l mg cos300 + N3.R =T.l l mg cos300  N 3.R T=  48,7 N l 0,5 Phản lực trục quay A: Nx + N3sin300 = Tsin300 0,5  Nx  - 21,9 N https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Câu Ny + Tcos300 = mg + N3cos300  Phản lực trục quay: N x2  N y2 = 61,9 N N= Ny  57,9 N 0,5 0,5 điểm Gia tốc vật mặt phẳng nghiêng: AB = (gsin)t2/2 AC = (gcos)t2/2 a1 = gsin, a2 = gcos a AC  t2 = 2t1  (1) AB tan  điểm AC Mặt khác tan = (2)  tan =   = 63,40 0,5 0,5 0,5 0,5 AB để t1 = t2 nêm phải chuyển động phía bên trái nhanh nhanh dần Trong hệ quy chiếu gắn với nêm: a1n = gsin - a0cos a2n = gcos + a0sin b AC a2 n gcos  + a sin  Vì t = a = gsin  a cos = = t2  tan = điểm AB 1n Thay số ta a0 = g = 7,5 m/s2 0,5 0,5 0,5 0,5 Hết - ĐỀ SỐ 03 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2016 - 2017 – Trường THPT Cù Huy Cận - Hà Tĩnh) https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 10 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Câu (5 điểm): Từ xe chuyển động đường nằm ngang với vận tốc v1  uu r 20 m/s người ta 20 bắn phía trước vật M với vận tốc ban đầu v2 có độ lớn v2  m / s ( so với xe ) có phương hợp với phương ngang góc   60 a Tìm khoảng cách xe vật M vật M chạm đất b Muốn cho vật M lại rơi vào thùng xe sau bắn vật M xe phải chuyển động Lấy g  10m / s Câu (5 điểm): Xe có khối lượng m1 = 20kg chuyển động khơng ma sát mặt phẳng ngang Ta đặt ur lên xe vật m2 = 5kg ( Hình vẽ 1) Hệ số ma sát m m2   0, Tác dụng lên m2 lực F theo phương ngang Tìm gia tốc m1, m2 lực ma sát vật với giá trị sau ur F F: a 2N m2 b 20N m1 c 12N Cho g  10m / s Hình Câu (5 điểm): Cho hệ hình vẽ 2, với m = m2, dây không giãn, khối lượng dây, ma sát dây rịng rọc khơng đáng kể Lúc đầu m2 vị trí có độ cao h = 40cm so với mặt đất, thả nhẹ cho hệ chuyển động Lấy g = 10m/s2 1- Bàn M đứng yên Tính gia tốc hai vật m 1, m2 thời gian chuyển động hệ hệ từ lúc thả đến vật m2 chạm đất hai trường hợp sau: a) Bỏ qua ma sát b) Hệ số ma sát m1 mặt bàn 0,2 2- Xét trường hợp ma sát m mặt bàn không đáng kể, cho bàn M chuyển động nhanh dần với gia tốc a = 2m/s2 sang trái Tính gia tốc m1, m2 bàn Câu (5 điểm): Một AB đồng chất, tiết diện đều, khối lượng m=100kg quay tự quanh trục qua đầu A vng góc với mặt phẳng hình vẽ (hình 3) Thanh giữ cân theo r r phương hợp với phương ngang góc α=300 nhờ lực F đặt vào đầu B, phương F thay đổi Lấy g = 10m/s2 r a F có phương nằm m ngang Tìm giá trị lực tác dụng lên b Tìm giá trị nhỏ lực F để có Othể giữ mơ tả m2 M a h https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Hình A α Hình B r FTrang 11 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) -Hết - ĐÁP ÁN, THANG ĐIỂM - ĐỀ SỐ 03 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2016 - 2017 – Trường THPT Cù Huy Cận - Hà Tĩnh) Câu Ý Ý1 Nội dung Chọn hệ tọa độ Oxy gắn với mặt đất, gốc O vị trí ném r ur uu r Vận tốc vật M đất là: v  v1  v2 r 0  300 v hợp với phương ngang góc   Điểm 0,5 0.5đ 0.5đ Độ lớn v v  2v1cos30  20m / s 20 t x2  v cos  t  10 3t 0.5đ Phương trình chuyển động xe: x1 = v1.t= Phương trình chuyển động M: Vật Câu M chạm đất sau y2  v sin  t  khoảng thời gt  10t  5t 2 gian t1 ta 0,5 có: y2  10t1  5t1  � t1  s 20 40 Khí x1 = v1.t1= 2= m 3 x2  10 3.2  20 3m 5đ Khoảng cách xe vật d  x  x2  11, 64m 0,5 0,5 0,5 Muốn cho vật M sau rơi lại trúng thùng xe xe phải tăng tốc với gia tốc a ta phải có: x1  Ý2 20  a.22  x2  34, 64 m a= 5,82 m/s https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm 0,5 0,5 Trang 12 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Ý1 Độ lớn lực ma sát trượt m tác dụng lên m2 là: 0,5 0,5 Fmst   N   m2 g  10 N F=2N nhỏ thua Fmst Nên m2 không trượt m1 0,5 Gia tốc hai vật trường hợp là: a  F  0, 08m / s m  m2 0,5 Lực ma sát ma sát nghỉ Fms  F  N F=20N giả sử m2 trượt m1 áp dụng định luật II Niu tơn cho vật: Câu a2  Ý2 5đ F  Fmst m2 0,5 F a1  mst m1 Khi a1  a� F  10 10 20 0,5 F 12,5 N a2  F  Fmst 20  10   2m / s m2 a1  Fmst 10   0,5m / s m1 20 Với F=20N thỏa mãn đk nên ta có: Lực ma sát ma sát trượt Fmst  10 N Với F=12N m2 khơng trượt m1 0,5 F 12   0, 48m / s m1  m2 25 Lực ma sát ma sát nghỉ Fms  F  m2 a  12  5.0, 48  9, N a1  a2  0,5 0,5 0,5 Ý1 Chọn hệ quy chiếu gắn với bàn M Bàn đứng yên, ngoại lực tác dụng lên hệ hai vật gây gia tốc trọng 0,5 lực P2 lực masát Fms P2 - Fms = (m1 + m2)a => a  Câu 5đ Ý2 P2  Fms , S= at2/2, => t = m1  m 2S a a) Fms = => a = g/2 = 5m/s2 => t = 0,4s b) Fms = N = mg => a = g (1- )/2 = m/s => t = 0,447s Bàn chuyển động NDĐ với gia tốc a sang trái, hệ hai vật có thêm lực qn tính Vẽ hình Phương trình định luật II Newton cho hai vật tương ứng: Vật m1: T + m1aqt = m1a1 (1) Vật m2 : P22  (m2 aqt ) - T = m2a2 (2) với m1 = m2 , aqt = a = 2m/s2 (1), (2) => a1 = a2 = a = 6,1m/s2 https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm 0,5 0,5 0,5 0,5đ 0,5 Trang 13 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Ý1 Câu Các lực tác dụng lên AB: ur u r r Trọng lực P , Lực F lực liên kết lề N Đối với trục quay qua A, điều kiên cân là: 0,5 l P P cos  Flsin  � F  cot   866N 2 01đ Ngồi ra, hợp lực tác dụng lên vật khơng: u r ur ur r 0.5đ PNT 0 Chiếu lên phương ngang phương thẳng đứng ta có: 5đ Nx  T Ny  P 1đ � N  N 2x  N 2y  1322,9N A r Ý2 α u r P B r F 0,5 Để F có giá trị nhỏ F vng góc với AB Khi đó: 0,5 l P P cos  Fmin l � Fmin  cos   433N 2 -Hết - https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 14 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐỀ SỐ 04 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015 - 2016 – Trường THPT Nguyễn Xuân Ôn – Nghệ An) Câu 1: (5,5 điểm) Vật A ném thẳng đứng lên từ độ cao 300m so với mặt đất với vận tốc ban đầu 20m / s Sau 1s vật B ném thẳng đứng lên từ độ cao 250m so với măt đất với vận tốc ban đầu 25m / s Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g  10m / s Chọn gốc toạ độ mặt đất, chiều dương hướng thẳng đứng lên trên, gốc thời gian lúc ném vật A Viết phương trình chuyển động vật A, B? Tính thời gian chuyển động vật? Thời điểm hai vật có độ cao?Xác định vận tốc vật thời điểm đó? Câu 2:(5,5điểm) Một vật chuyển động đường ngang với tốc độ 20m/s trượt lên dốc dàì 100m,cao 10m Tìm gia tốc vật lên dốc Vật có lên tới đỉnh dốc khơng? Nếu có, tìm vận tốc vật đỉnh dốc thời gian lên dốc? Cho biết hệ số ma sát vật mặt dốc 0,1 Lấy g = 10m/s2 Câu (4 điểm) Con ếch khối lượng m1= 300g ngồi đầu ván khối lượng m2=3kg, chiều dài l =1,375 m ; ván mặt hồ Ếch nhảy lên theo phương hợp với phương ngang góc  =150 dọc theo ván Tìm vận tốc ban đầu v0 ếch để nhảy trúng đầu ván Bỏ qua ma sát Lấy g = 10m/s2 Câu (3 điểm) Một bút chì có tiết diện hình lục giác cạnh a bị đẩy dọc theo mặt phẳng ngang (Hình 1) Tìm hệ số ma sát bút chì mặt phẳng ngang để trượt mặt phẳng ngang mà khơng quay? Hình Câu 5: (2điểm) Trình bày phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát mẩu gỗ với mặt phẳng nghiêng, biết độ nghiêng mặt phẳng không đổi không đủ lớn mẩu gỗ tự trượt xuống Dụng cụ cho: Lực kế, mẩu gỗ, mặt phẳng nghiêng, sợi đủ dài -Hết - https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 15 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐÁP ÁN, THANG ĐIỂM - ĐỀ SỐ 04 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015 - 2016 – Trường THPT Nguyễn Xuân Ôn – Nghệ An) CÂU NỘI DUNG Viết phương trình chuyển động vật: Chọn trục Ox hướng lên , gốc mặt đất, t = ném vật A ta có; x1  300  20t  5t x2  250  25(t  1)  5(t  1) ; � t �1 Vật A chạm đất Giải pt ta có: t11  10s; t12  6s  (loại) Vật B chạm đất 0,5 0,5 0,5 x2  � 250  25(t  1)  5(t  1)  � t21  11s; t22  4s  0(loai ) Thời gian chuyển động B là: t  t21   10s x1  x2 Hai vật độ cao khi: 300  20t  5t  250  25(t  1)  5(t  1) � t  5,3s Vận tốc A đó: v A  20  gt  33m / s Vận tốc B đó: vB  25  10(t  1)  18m / s 0,5 0,5 0,5 0,5 x1  0; � 300  20t  5t  Câu1 (5,5đ) ĐIỂM 0,5 0,5 0,5 0,5 y Fms N x 0,5 l h P Câu2 (5,5đ) - C¸c lực tác dụng lên vật lên dốc là: Trọng lực P , phản lực vuông góc N lực ma sát Fms 0,5 - áp dụng định luật II Niu-t¬n, ta cã: P + N + Fms = m a (1) - Chiếu phơng trình (1) lên trục Ox (dọc theo mặt dốc hớng 0,5 lên) trục Oy (vuông góc với mặt dốc hớng lên): 0,5 - P cos  + N = (2) - P sin  - Fms = ma (3) h 10 0,5 Trong ®ã: sin  = = = 0,1 l 100 0,5 cos  =  sin  0,995 https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 16 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) Fms=  N=  mg cos  Tõ (2) vµ (3) suy ra:  P sin   mg cos  a  g (sin    cos  ) m vµ 0,5 0,25 a = -1,995m/s2 Gọi s chiều dài tối đa vật lên mặt dốc (cho đến lúc vận tốc b»ng v = 0) ta cã: 0,5 2 v  v0 0,25 s (4) , víi v = m/s, v0= 20 m/s 2a Suy s = 100,25m > l = 100m Nh vậy, vật lên tới đợc ®Ønh dèc Khi lªn ®Õn ®Ønh dèc, vËn tèc v1 cđa vËt tÝnh theo c«ng thøc v12  v02 2as , víi s = l = 100m  v1  2al  v02 1m / s Thêi gian lªn dèc: t  0,5 0,5 v1  v0 9,52 s a - Bỏ qua ma sát, theo phương ngang động lượng hệ ếch ván bảo toàn m1v0cos  + m2v2 = ( với v2 vận tốc ván.), suy độ lớn vận 0,5 0,5 m1 tốc ván: v2 = m v0cos  Câu3 (4đ) - Gọi quãng đường ếch nhảy tới s1 ; quãng đường ván chuyển động lui s2 - Thời gian ếch nhảy quãng đường s1, thời gian ván di chuyển quãng đường s2 Thời gian là: 2v0 sin  t= g Để ếch nhảy trúng ván ta có: s1 + s2 = l Với s1 = v0cos  t s2 = v2.t m1 2v sin  2v0 sin  � v0cos  + v0cos  = g m2 g l l g � � m1 � 1 sin 2 thay số= > v =5m/s � � � m2 � ur uu r ur uuuu r - Phân tích lực: P; N ; F ; Fms uu r (trong đó: giá phản lực N có phương thẳng đứng cắt mặt chân để 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 v0  0,5 uu r 0,5 - Khi bút chì bắt đầu bị quay phản lực N có giá qua điểm tựa B, 0,5 uu r uuuu r M  0; M  đó: N / B , ta có: Fms / B bút chì) Câu4 https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 17 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) (3đ) r r Mu  Mu F/B P/B � F 0,5 a a mg  mg � F  2 0,25 mg Để bút chì khơng bị quay quanh điểm B thì: F � (1) - Để bút chì bị trượt theo phương ngang: F � Fmsn  max  F .N  .mg (2) mg �  � �0,58 3 0,5 0,25 - Từ (1, 2) ta có: .mg � uu r N uuuu r Fms A ur B P - Móc lực kế vào mẩu gỗ kéo trượt lên mặt phẳng nghiêng, ta có: F1 =  Pcos + Psin (1), (F1 số lực kế đó) 0,5 - Tương tự, kéo vật chuyển động xuống ta có: Câu5 (2đ) 0,5 F2 =  Pcos - Psin (2) - Trừ vế với vế (1) cho (2) ta có: F1-F2=2Psin  sin   - Cộng vế với vế phương trình (1) (2) ta có: cos   F F F1  F2 (3) 2P 0,5 F1  F2 (4) 2 P F F F F 2 2 -Dosin2+cos2=1nêntacó:  ( P )  ( 2 P ) �   P  ( F1  F2 ) 0,5 - Các lực đo lực kế, nên  hoàn toàn đo -Hết https://123doc.org/trang-ca-nhan-3408296-loc-tin-tai.htm Trang 18 ... Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐỀ SỐ 04 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015 - 2016 – Trường THPT Nguyễn Xuân Ôn –. .. Trang 15 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) ĐÁP ÁN, THANG ĐIỂM - ĐỀ SỐ 04 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT Năm học 2015 - 2016 – Trường... 11 Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý – lớp 10 - THPT (kèm đáp án chi tiết) -Hết - ĐÁP ÁN, THANG ĐIỂM - ĐỀ SỐ 03 (Nguồn: Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý - Lớp 10 – THPT