Đề thi học sinh giỏi thpt môn Vật lý lớp 10 năm 2019 sở hà nam

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ NAM
ĐỀ CHÍNH THỨC
(Đề thi gồm 02 trang)

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT
NĂM HỌC 2019 - 2020
Mơn: Vật lí 10
Thời gian làm bài: 180 phút

Câu 1 (4,0 điểm)
1. Một vật bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều trên quãng đường 15m
biết trong giây thứ sáu vật đi được quãng đường bằng 66cm. Tính gia tốc chuyển
động của vật và thời gian vật đi hết 0,5m cuối cùng trên quãng đường đó.
2. Một rađa cố định có ăng ten phát sóng điện từ truyền đi với tốc độ không đổi
c=3.108 m/s đến một máy bay đang bay với tốc độ khơng đổi về phía ra đa. Sóng điện
từ đến máy bay bị phản xạ trở lại và rađa thu được sóng phản xạ. Giả thiết rằng ăngten
và máy bay luôn cùng trên một đường thẳng.
a. Lần đầu tiên, thời gian từ lúc ăngten phát sóng đến lúc nhận sóng phản xạ trở
lại là 110.10-6s. Tính khoảng cách từ ra đa đến máy bay lúc sóng điện từ vừa bị phản
xạ.
b. Ăngten quay trịn với tốc độ 0,5vịng/s. Khi quay đúng một vịng thì ăng ten
lại hướng tới máy bay và lại phát sóng điện từ. Thời gian từ lúc ăngten phát sóng đến
lúc ăng ten nhận sóng phản xạ trở lại trong trường hợp này là 106.10 -6s. Tính tốc độ
của máy bay.
Câu 2 (6,0 điểm)
Hai vật A và B có khối lượng lần lượt
là m1=3kg và m2=2kg nối với nhau bằng một
sợi dây vắt qua ròng rọc gắn ở đỉnh mặt
phẳng nghiêng nhẵn cố định, đủ dài với góc
nghiêng α = 300 như hình 1. Ban đầu A được

giữ ở vị trí ngang với B, thả cho hai vật
chuyển động. Lấy g = 10 m/s2.
1. Hai vật chuyển động theo chiều nào.
2. Tính lực căng của dây và lực nén lên trục ròng rọc. Bỏ qua ma sát, khối
lượng của ròng rọc và dây.
3. Tại thời điểm vật nọ thấp hơn vật kia một đoạn bằng 0,75 m thì dây nối hai
vật bị đứt. Tính hiệu độ cao giữa hai vật sau khi dây đứt 0,8s. Biết B có độ cao đủ lớn.
Câu 3 (4,0 điểm)
Thanh OA đồng chất, tiết diện đều dài l=1m, khối lượng
D
M=0,5kg thanh có thể quay trong mặt phẳng thẳng đứng xung
EMBE
quanh bản lề O gắn vào tường. Để thanh nằm ngang thì đầu A
o

D
của thanh được giữ bởi dây DA hợp với tường góc = 45 như
2
hình 2. Tại B treo vật m=1kg biết OB=60cm, lấy g=10m/s .
Equati
B
1. Tính lực căng dây AD, giá và độ lớn phản lực của A
on.DS
O
thanh OA lên bản lề .
MT4
2. Dây chỉ chịu được lực căng tối đa T max= 11,314N. Tìm
m
Hình 2
vị trí treo vật m trên thanh để dây khơng đứt.

1


Câu 4 (4,0 điểm)
Một lị xo có khối lượng khơng đáng kể, độ cứng
k=40N/m chiều dài tự nhiên 50cm, một đầu cố định vào
điểm A đầu còn lại gắn với vật M=400g có thể trượt
khơng ma sát trên mặt phẳng nằm ngang như hình 3. Hệ A
Hình 3
đang ở trạng thái cân bằng thì bắn vật m=100g vào M
theo phương ngang với vận tốc v 0=3,625m/s. Biết va chạm là hoàn toàn đàn hồi, sau
va chạm M chuyển động qua lại quanh O, lấy g=10m/s 2.
1. Tính vận tốc của M ngay sau va chạm và lực nén cực đại tác dụng lên A.
2. Nếu hệ số ma sát giữa M và mặt phẳng ngang là  =0,1. Tính tốc độ của M
khi lị xo có chiều dài 46,5cm lần thứ hai và lực kéo cực đại tác dụng lên A.
3. Với điều kiện như ý a, tại thời điểm lực nén lên A cực đại thì giữ chặt một
điểm B trên lò xo với BA= 71 cm, biết độ cứng lị xo tỉ lệ nghịch với chiều dài. Tính
6

tốc độ lớn nhất của M sau đó.
Câu 5 (2,0điểm)
1. Một thanh sắt có trọng lượng trong khoảng từ 10N đến 15N. Với dụng cụ
gồm lực kế có giới hạn đo 8N và sợi dây nhẹ, không dãn, đủ dài. Em hãy thiết kế một
phương án thí nghiệm để xác định trọng lượng của vật trên.
2. Một học sinh dùng thước có độ chia nhỏ nhất 1mm đo chiều dài của bàn học
ba lần được kết quả lần lượt là 2,456m; 2,454m; 2,458m, lấy sai số dụng cụ bằng độ
chia nhỏ nhất. Hãy tính tốn và viết kết quả đo chiều dài của chiếc bàn trên.

--------- Hết --------

Họ và tên thí sinh:......................................... Số báo danh …..:...........................................
Giám thị coi thi số 1: ........................... Giám thị coi thi số 2: .............................................

2


SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
HÀ NAM

Câu
Câu1
(4 điểm)

Câu1.1.
(2,5điểm)

ĐÁP ÁN, BIỂU ĐIỂM & HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI
CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT
NĂM HỌC 2019-2020
Mơn : VẬT LÝ

Nội dung

Điểm

Tính qng đường vật đi được sau 5s và sau 6s đầu tiên là:
S5= 1 a.52 =12,5.a
2
S6 = 1 a.62 =18.a

2
Quãng đường vật đi được trong giây thứ sáu
L6= S6 - S5= 5,5.a = 66m → a = 12cm/s2 =0,12m/s2
Thời gian vật đi hết 14,5m và 15m đầu là t1,t2
t1 = 29
1 a.t = 14,5
2

2
1



a

t2 = 30
1 a.t = 15
2
a

2 2
Thời gian để vật đi hết 0,5m cuối là:
t= t2 – t1= 30 - 29
0,027s
0,12
0,12 


Câu 1.2
(1,5điểm)

1,0

0,5

0,5

0,5

a. Gọi vị trí đặt ra đa
là
O, vị trí máy bay phản
xạ
sóng điện từ lần đầu là
M.
Gọi t1 là thời gian sóng
0,5
điện từ truyền từ O
6
đến M.
.
8 110.10
 OM c.t1 3.10 .
16500 m
2
b. Gọi tốc độ của máy bay là v. Ăngten quay với tốc độ 0,5 vòng/s. Thời gian
1
để ăngten quay hết 1 vòng là
.
T

2 s
0,25
0,5
Sau 2s, máy bay đi được đoạn MN 2v .
Tại thời điểm t=2s, ra đa phát sóng điện từ lần thứ 2, khi sóng điện từ tới máy
bay thì máy bay đã đi được đoạn NP. Gọi t OP là thời gian sóng điện từ truyền
từ O tới P.
106.10 6
OP c.t OP 3.108.
15900 m
0,5
2
106.10 6
PN=v.t OP v.
53.10 6 v
2

3


OM OP  PN  MN

0,25

 16500 15900  53.10  6 v  2v
 v 299,992 m/s

Câu 2
(6,0 điểm)
Hai vật chuyển động theo chiều nào

Câu 2.1
(1,25
điểm)

E
EM
M
E
E
BE A
B
M
M
E
D
E
BB
B
M
Equ
D
E
E EMBatioα
B
E như hìnhDvẽ
Evật
Chỉ ra các lực tác dụng lên cácD
ED n.D
E trong hệ

E
Vật A có thể chuyển động dọc
vật B chuyển
MDtheo mặtquphẳng nghiêng,
E Equacòn
SM
ati
động thẳng đứng. Xét hệ vật Aqu
và
B.
BE
q tion. T4
Các thành phần ngoại lực có tác
động là trọng lực P2
ati
Eqdụng làmonhệ vật chuyển
u DSM
của B và thành phần P1sinα trọng
A
on
Du lực của .D
at T4
S = 15 (N).
Với: P2 = m2g = 20 (N); P.D
sinα = m1gsinα
1E
io
at
M còn vậtn.A đi lên
Ta thấy P2 > P1sinα.

vậtS
qBiosẽ đi xuống,
T rọc D
M
u n.trục rịng
Tính lực căng dây, lực nén lên
4
atD
Theo định luật II Niu tơn ta cóT
S
 4io 

(1)
M
P1  N S
T1 m1a1
n.
T
  M 
(2)
P2  T2Dm2 a2
4
T
S
Chiếu (1) và (2) theo thứ tự lên hướng
chuyển động của A và B ta có:
4
M
-P1sinα + T1 = m1a1
(3)

T2 = = m2a2
P2 – T
(4)
Ta có a1 = a2 = a; T1 = T2 = T 4
từ (3) và (4) ta suy ra a = (m2  m1.sin  ) g
m1  m2

Câu 2.2
(2,0điểm)

= 1 (m/s2);

0,25

0,25

0,25
0,5

0,5

0,5

T = m2 (g – a) = 18 (N)


Dây sẽ nén lên ròng rọc hai lực căng T1 và T2

0,25

với T1= T2 =T1 = T2 = 18 (N).


Góc hợp bởi T1 và T2 là: β = 900 – α = 600.

0,25

 được xác định: F T T
1
2
F
và có độ lớn bằng: F = 2Tcos  =18
31,2 (N)
3
2
Tại thời điểm vật nọ ở thấp hơn vật kia một đoạn bằng 0,75 m
Do đó lực nén lên rịng rọc là

0,5

0,25

4


Câu 2.3
(2,75
điểm)

Quãng đường mỗi vật đã đi là: s1 = s2 = s = 1 at2

2
Khoảng cách giữa hai vật theo phương thẳng đứng là:
d = s2 + s1sinα = s(1+ sinα) = 3s
s = 2d
= 2.0, 75
2
3
3
Do đó: t= 2s =1s

0,25
= 0,5 (m)

a
Thời điểm dây đứt hai vật có cùng vận tốc v0= a.t= 1m/s
Vật B coi như được ném thẳng đứng xuống : SB = v0.t1 + 1 g. = 4m
2
2 t1
Vật A:
Giai đoạn 1: Đi lên chậm dần với gia tốc a1= -g.sin  =-5m/s2
Thời gian A dừng lại t2= - v0 = 0,2s và đi lên được quãng đường - vo2 =0,1m
a1
2.a1
Giai đoạn 2: Đi xuống nhanh dần với gia tốc a2= g.sin  =5m/s2

0,25
0,25
0,5

0,25

0,25

Quãng đường A đi xuống được trong 0,6s còn lại là 1 a.
= 0,9m
2
t
2 
Vậy sau 0,8s kể từ khi dây đứt A ở dưới vị trí ban đầu đoạn :
SA= 0,9 - 0,1= 0,8m
Hiệu độ cao giữa hai vật lúc này: h= SB +0,75 - SA .sin  = 4,35 m

0,25
0,5

Câu 3
(4,0 điểm)

0,5

Lực căng dây AD, giá và độ lớn
phản lực của thanh OA lên bản lề
   

Các lực tác dụng vào thanh OA: P, P1 , T , Q như hình vẽ

Đối với trục quay qua bản lề O :
P.OC  P1.OB
T.OH= P.OC+P1.OB
T

M T M P  M P 
1
OH


0,5
(1)
0,25

 T 8,5 2 N 12, 02 N

Áp lực N .Chọn hệ trục Oxy như hình vẽ
    
Vì thanh cân bằng tịnh tiến nên : P  P1  T  Q O

Câu 3.1
(3,0 điểm) Chiếu (2) lên trục Ox ta có :
 T .cos +Qcos 0  Qcos T .cos  8,5N

(2)

0,25
0,25

(3)

5


Chiếu (2) lên Oy ta có

T .sin   Q.sin   P  P1 0

(4)

0,25

 Q.sin  P  P1  T .sin  6,5 N
Từ (3) và (4)  Q 2 8,52  6,52 114,5  Q  114,5 10, 7 N
Từ (4) suy ra
6,5
sin  
  37 0 24'
10,7

0,25
0,25



Vậy phản lực N của thanh OA lên bản lề có độ lớn 10,7N, giá là đường thẳng
đi qua O và hợp với OD một góc 127o24’
Câu 3.2
(1,0 điểm)

0,5

Vị trí treo m
Từ (1) để dây khơng đứt

T

P.OC  P1.OB
Tmax
OH

T .OH  P.OC
 OB  max
0,55m 55cm
P1

Vậy treo treo vật trong đoạn OB =55cm thì dây khơng đứt

0,5
0,25
0,25

Câu4.
(4,0điểm)
Vì va chạm là hoàn toàn đàn hồi nên vận tốc của M sau va chạm
0,5
Câu 4.1
(1,5 điểm)
Lực nén lên A cực đại khi lò xo nén nhiều nhất xmax
Chọn mốc thế năng tai vị trí lị xo khơng biến dạng
Áp dụng ĐLBTCN : 1
M = 0,145m =14,5cm
1
MV 2  k .xm2 ax  xmax V .
k
2

2
Lực nén cực đại

Fnmax= k. x max = 5,8N

0,5

0,5

Khi có ma sát độ nén cực đại của lị xo là x1
Ta có

MV 2 kx12
2  Mgx1 MV 2

  Mgx1  x12 

0
2
2
k
k
 x1 0,135m 13,5cm

0,5

Vì chiều dài nhỏ nhất của lò xo lmin =36,5cm nên để lị xo có chiều dài 46,5cm
lần thứ 2 thì vật tiếp tục đi từ vị trí lị xo nén cực đại về vị trí lị xo nén 0,25
Câu 4.2
(2,0 điểm) x2=3,5cm được quãng đường s = l- lmin=10cm

Áp dụng ĐLBT năng lượng
v= 3 1,225m/s
kx12
kx22 M .v 2
 Mgs 

2 
2
2
2 

0,5

Lực kéo cực đại tác dụng lên A khi lò xo giãn đoạn lớn nhất smax lần đầu tiên
Ta có kx12
ks 2
 Mg ( x1  smax )  max  smax 11,5cm
2
2
 Fkmax=k.smax = 4,6N

0,5

0,25

6


Tại thời điểm giữ chặt B thì chiều dài lị xo lt = 35,5cm và thế năng của vật lúc
Câu 4.3 này

1
1
Wt  k .xm2 ax  MV 2
(0,5 điểm)
2
2

0,25

ngay sau đó chiều dài cịn lại của lị xo ls=35,5cm- 71 cm= 2 lt và thế năng

3
3
của vật mất đi một lượng tỉ lệ với chiều dài lò xo


Wt.mất đi = 1 W
t
3

Bảo tồn CN : Wt.cịn lại = 2

2 1,184m/s
MV 2 MVm2ax
 Vmax V

Wt 

3
3

3
2

0,25

Câu 5
(2 điểm)
Câu 5.1
(1 điểm)

Vì thanh kim loại có trọng lượng lớn hơn giới hạn đo của lực kế  phải treo
thanh bằng hai nhánh của sợi dây và lực kế phải móc vào một trong hai
nhánh đó
Điều chỉnh để hai nhánh dây song song và thanh kim loại cân bằng nằm
ngang
Khi đó Lực căng T của mỗi nhánh dây bằng số chỉ lực kế
 Trọng lượng P = 2.T và số chỉ lực kế T=P/2 trong giới hạn đo của lực kế
Tính = l1  l2  l3 =2,456m
l
3
l1  l  l1 0 ; l2  l  l2 0, 002m ; l3  l  l3 0, 002m
l1  l2  l3 =0,001m
l 
3
Kết quả l= 2,456  0,002 (m)

0,25
0,25
0,25
0,25

0,25
0,25
0,25
0,25

- Thiếu đơn vị, trừ 0,25 điểm toàn bài.
- Học sinh giải theo cách khác đúng, cho điểm tối đa tương ứng với phần bài giải đó.
- Điểm của tồn bài thi được giữ ngun, khơng làm trịn số.

7