Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 10 cấp tỉnh năm 2019-2020 có đáp án - Sở GD&ĐT Hải Dương

Thông qua việc giải trực tiếp trên Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 10 cấp tỉnh năm 2019-2020 có đáp án - Sở GD&ĐT Hải Dương này các em sẽ nắm vững nội dung bài học, rèn luyện kỹ năng giải đề, hãy tham khảo và ôn thi thật tốt nhé! Chúc các em đạt kết quả cao trong kì thi chọn HSG sắp tới!

SỞ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2019-2020 Môn thi: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm: câu, 02 trang) ĐỀ CHÍNH THỨC Câu 1: (1,0 điểm) Từ khí cầu chuyển động thẳng đứng xuống với tốc độ không đổi 2m/s, người ta ném vật nhỏ theo phương thẳng đứng lên phía với tốc độ ban đầu 18m/s so với đất Biết khí cầu chưa chạm đất trình vật chuyển động Bỏ qua sức cản khơng khí lên vật, lấy g = 10 m/s2 a Tính khoảng cách khí cầu vật vật lên đến vị trí cao b Sau thời gian vật rơi trở lại gặp khí cầu? Một người đứng sân ga ngang với đầu toa thứ đoàn tầu Khi đoàn tầu bắt đầu chuyển bánh nhanh dần toa thứ qua người sau thời gian 10s Hỏi toa thứ qua người thời gian bao lâu? Biết toa có độ dài, bỏ qua khoảng nối toa Câu 2: (2,5 điểm) Một vật nhỏ có khối lượng 10 kg đứng yên điểm A mặt phẳng nằm ngang chịu tác dụng lực kéo F theo phương ngang Biết hệ số ma sát vật mặt phẳng ngang 1  0, Lấy g=10m/s2 Biết AB=18m, độ lớn lực F AB 50N Xác định gia tốc vật đoạn AB thời gian vật đến điểm B Sau tới B vật chuyển động lên mặt phẳng nghiêng BC hợp với mặt phẳng ngang góc α = 300 Lực F giữ nguyên hướng chuyển động mặt phẳng ngang Hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng 2  0,5 a Độ lớn lực kéo F = 50 N Hỏi vật lên đến vị trí cách B đoạn lớn Biết mặt phẳng nghiêng BC đủ dài b Độ dài mặt phẳng nghiêng BC = 6m Xác định độ lớn nhỏ lực F để vật lên đến đỉnh mặt phẳng nghiêng Câu 3: (1,5 điểm) Cho hệ hình vẽ, đồng chất OA tiết diện đều, khối lượng M, quay tự quanh trục O cố định Đầu A nối với vật có khối lượng m dây nhẹ AB vắt qua ròng rọc cố định B Biết OB nằm ngang OB=OA Khi hệ trạng thái cân góc α=600 Bỏ qua ma sát, khối lượng kích thước rịng rọc Tìm tỷ số m M Tìm độ lớn lực trục quay tác dụng lên đầu O Câu 4: (2,5 điểm) Treo cầu nhỏ khối lượng m sợi dây nhẹ, không dãn, chiều dài l vào hình vẽ Một viên đạn nhỏ có khối lượng m bay ngang với tốc độ v0 găm vào cầu Giá trị nhỏ v0 để vật chuyển động trịn quanh điểm treo Một cầu bán kính R, khối lượng M đặt mặt bàn nằm ngang.Từ đỉnh A cầu, vật nhỏ khối lượng m trượt không ma sát với tốc độ ban đầu a Quả cầu giữ cố định bàn.Vật rời mặt cầu độ cao so với mặt bàn xác định góc véc tơ vận tốc vật với phương ngang chạm mặt bàn b Quả cầu nằm tự mặt bàn nhẵn Xác định tỉ số M/m để 7R vật nhỏ rời mặt cầu tại độ cao so với mặt bàn Câu 5: (1,5 điểm) Một hàng bán bóng bay dùng bình thép dung tích 62 lít chứa khí (coi khí lí tưởng) áp suất 4,5MPa để bơm bóng bay cách mở van để khí tự tràn vào bóng, sau bơm dung tích bóng 8,52 lít, áp suất khí bóng 1,05.105Pa Người bán hàng dùng bình bơm bóng bay Biết nhiệt độ khơng đổi Một xilanh kín đặt thẳng đứng, khí xilanh ngăn cách thành hai phần nhờ pittơng, pittơng trượt khơng ma sát dọc theo xilanh Biết khối lượng khí hai phần nhiệt độ Ban đầu nhiệt độ khí 270C tỉ số thể tích phần V phần  Nếu nhiệt độ tăng lên đến 3270C tỉ số thể tích V2 V1' phần phần ' bao nhiêu? V2 Câu 6: (1 điểm) Cho bàn đặt mặt phẳng ngang, số khúc gỗ giống nhau, dây nối, ròng rọc cố định, thước đo chiều dài Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để xác định hệ số ma sát trượt khúc gỗ mặt bàn Bỏ qua khối lượng ròng rọc dây nối Hết Họ tên thí sinh: Số báo danh: Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT - NĂM HỌC 2019 – 2020 Môn thi: VẬT LÝ HƯỚNG DẪN CHẤM (BẢN DỰ THẢO) Câu (1điểm) 1(0,5 đ) Chọn trục tọa độ Oy theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc O tạ vị trí khí cầu vật bắt đầu ném lên phương trình chuyển động khí cầu: y1  v01t (1) gt ; v2  v02  gt - Phương trình chuyển động vật: y2  v02t  v - Vật lên đến vị trí cao v2 =  t  02 g v v v khoảng cách hai vật AB= 02  01 02  19,8(m) 2g g (2) Khi vật khí cầu gặp nhau: y1 = y2 gt  v01  v02   t  4( s) 2(0,5 đ) 0,25 0,25 Toa thứ vượt qua người sau thời gian t1: at s   t1  2S a 0,25 n toa vượt qua người thời gian t n : ns  a.t n  tn  2nS ; a n  toa vượt qua người thời gian t n1 : n  1s  atn1  t n1  2(n  1) S a Toa thứ n vượt qua người thời gian t : t  t n  t n 1  t  Câu (2,5 đ) 2S ( n  n  1) a ( n  n  1)t1  2,36 (s) 0,25 (1,0 đ) Vẽ hình, phân tích lực, chọn hệ trục tọa độ P  Q  F  Fms  ma 0,25 - Chiếu lên trục toạ độ xác định được: F  1mg a  1m s m * Vận tốc thời gian vật đến B - Vận tốc B : vB  2as = m/s - Thời gian vật đến B: t  vB  6( s) a 0,25 0,25 0,25 2a (0,75 đ) - Vẽ hình, phân tích lực vật mặt phẳng nghiêng - Ta có: P  Q ' Fms'  F  ma ' 0,25 - Chiếu lên trục thu được: a'  F  cos  2 sin    mg (sin   2 cos  )  6, 25m / s m - Vị trí D vật lên cách B lớn nhất, có vD=0 v Khoảng cách DB: DB  B = 2,88m 2a ' 2b (0,75 đ) 0,25 0,25 F (cos  2 sin  )  mg (sin   2cos ) m Ta có: vC  ta có a1  vC  vB2  2a1BC  36  12a1   a =-3 m/s2 0,5  F  102,8N 0,25 lực nhỏ 102,8N Câu (1,5 đ) (1,0 đ) Ta có : T = P2 0,25 Áp dụng quy tắc mômen cho với trục quay O  (0,5 đ) Mg cos   T cos 2 Mg.cos T  2cos 0,5 m cos    M 2cos 0,25 Theo ý 1: M=2 m Thanh cân nên: P1  N  T  Giá phản lực N chốt O phải qua giao điểm Q trọng lực P1 lực căng dây T Chiếu lên phương thẳng đứng: 0,25  N cos   P1  P2 sin 600 = Mg - mg 3 = mg 2 Chiếu lên phương ngang:  N sin   P2 cos600 Giải hệ (1), (2): N2 = (mg (1) 0,25 = mg/2 (2) 3 ) + (mg/2)2  N  7.m.g Câu (1,0đ) Theo định luật bảo toàn động lượng ta suy vận tốc hai vật sau va chạm v mv0  2mv  v  0,25 Để vật chuyển động tròn, điểm cao lực căng dây phải thỏa mãn điều kiện: T 0 Định luật II Newton: 0,25 T  mg  mv mv T   mg   v  gl  vmin  gl l l 0,25 - Theo định luật bảo toàn 2mvmin 2mv02  4mgl   v0  gl 2a (0,75đ) 0,25 ĐLIINT, ta có: mg cos   N  ma n với an  V2 R + Vật rời khỏi mặt cầu : N=0 => V  gR cos  (1) ĐLBTCN: mV  mg( R  R cos ) => V  2gR (1  cos ) (2) Giải hệ (1)((2) => 0,25 cos   / 3; V  2gR / Độ cao rời mặt cầu: h = R + Rcosα = 5R/3  * chạm vào mặt bàn vận tốc V1 góc β mV1 ĐLBTCN 2mgR  0,25 => V1  gR + Theo phương ngang vận tốc không đổi => V cos   V1 cos  => 2/3 gR / =2 gR cos  =>  =74,20 2b (0,75đ) 2) Quả cầu đặt tự do, đặt M/m=x + m bắt đầu rời M N=0 aM=0, lúc M có vận tốc v2, m có vận tốc v M 0,25 + hình vẽ => cosα = ( 7R/4- R)/R = 3/4 ĐLIINT cho m: =gRcosα mg.cosα = mv2/R => v2 (1) ĐLBTĐL theo phương ngang 0,25 = Mv2 + m(v2 – v.cosα) => v2 = mv cos  v cos  cos  gR cos  =  mM 1 x 1 x (*) Vận tốc m: vm  v  v2 => v2m= v2  v22  2vv2cos(180   ) gR cos3 cos 2 = gR cos    gR cos  gR cos  (1  x)2 1 x =gR( cos   0.25 cos3 cos3  ) (1  x)2 1 x (**) mv Mv2 ĐLBTCN : mgR(1- cosα) =  m 2 gR(1- cosα) =  xv2 vm  2 (***) cos3 11 1  (*) (**) vào (***) => x  3cos   16 Câu (1.5đ) (0,75đ) Gọi n số bóng bay, thể tích khí chứa n bóng V = n.V0 Trạng thái 1: 0.25 0.25 p1  4,5MPa  4,5.106 Pa  V1  62lit 0,25 Trạng thái 2: p  1,05.105 Pa    V2  V1  V  V1  nV0 ;V0  8,52lit 0,25 Ta có: P1V1  P2 V2 => (0,75đ) n=305 (quả) 0.25 + Lúc đầu, ta có phương trình V1 4 V2 (1) P1V1  P2 V2 => P2=4P1 P1S+mg=P2S => mg=3P1S (2) 0,25 (3) + Lúc sau ta có   5nV2 V1  n  V1  n V1+V2 =V1'+V2' =>  V2 V   V2 n 1  P1V1  P2V2 => P'2=nP'1 (5) mg=(P'2-P'1)S=(n-1) P'1S Mặt khác: (4) (6)   PV   PV PV PV 1  1 => 1  1 (7) 600 300 T '1 T1 0,25 Thế (1), (4) vào (7) => P1  8(n  1) P1 5n Ta có: Từ (3) (6): 3P1S=(n-1) P'1S =>3=(n-1) 8( n 1) 5n 0,25 => n=2,3 Câu (1,0đ) + Cơ sở lý thuyết Bố trí vật hình, vật m1 khúc gỗ, m2 =nm1 cho thả tay hệ chuyển động, m2 chạm đất m1 tiếp tục trượt dừng lại trước 0,25 chạm vào ròng rọc Khi m2 chưa chạm đất: gia tốc hệ a=(m2g-  m1g)/(m1+m2)=(n-  )g/(n+1) Tốc độ vật lúc m2 chạm đất v  2ah  2(n   ) gh n 1 0,25 Khi m2 chạm đất, gọi s quãng đường m1 tiếp tục dừng lại gia tốc m1: a1= -  g Ta có: s  v (n   ) gh nh =>    2a1 (n  1)  g s(n  1)  h 0,25 + Dùng thước đo h, s n biết, suy  0,25 Học sinh giải theo cách khác kết cho đủ số điểm 10 ... kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT - NĂM HỌC 2019 – 2020 Môn thi: VẬT LÝ HƯỚNG DẪN CHẤM (BẢN DỰ THẢO) Câu (1điểm)... (4) vào (7) => P1  8(n  1) P1 5n Ta có: Từ (3) (6): 3P1S=(n-1) P'1S =>3=(n-1) 8( n 1) 5n 0,25 => n=2,3 Câu (1,0đ) + Cơ sở lý thuyết Bố trí vật hình, vật m1 khúc gỗ, m2 =nm1 cho thả tay hệ... 0,25 - Chiếu lên trục toạ độ xác định được: F  1mg a  1m s m * Vận tốc thời gian vật đến B - Vận tốc B : vB  2as = m/s - Thời gian vật đến B: t  vB  6( s) a 0,25 0,25 0,25 2a (0,75 đ) - Vẽ