Dap an HSG tinh Vinh Phuc- khong chuyen 2010-1011

ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI HSG LỚP 10 MÔN VẬT LÝ TỈNH VĨNH PHÚC
NĂM HỌC 2010 – 2011
Câu 1 (3 điểm):
a) Quãng đường vật đi được sau 4s và sau 5s đầu tiên là:
2
4
2
5
1
.4 8
2
1
.5 12,5
2
s a a
s a a

= =




= =


(1đ)
→ Quãng đường bi đi được trong giây thứ năm là:
l
5
= S
5

- S
4
= 4,5a = 36cm → a = 8cm/s
2
(0,5đ)
b) Gọi thời gian để vật đi hết 9m đầu và 10m đầu là t
9
, t
10
ta có:
2
9
9
2
10
10
18
1
9
2
1
20
10
2
t
at
a
at
t
a



=
=


 
⇒
 
 
=
=




(1đ)
Thời gian để vật đi hết 1m cuối là:
10 9
20 18
0,81
0,08 0,08
t t t s∆ = − = − =
(0,5đ)
Câu 2 (1,5 điểm):
- Xét chuyển động của vật trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất.
+) Các lực tác dụng lên vật như hình vẽ.
+) Gọi
a
r

: gia tốc của vật đối với nêm

0
a
uur
: gia tốc của nêm đối với đất
- Phương trình ĐLH viết cho vật:

( )
0
sin cos (1)N m a a− α = − α

cos sin (2)N mg maα − = − α

- Phương trình ĐLH viết cho nêm:

0
sin ; (3)Q Ma Q Nα = =
(0,25đ)
+) Giải hệ:
Từ (1) và (3) có:
( )
0 0
cos (4)Ma m a a− = − α

Từ (2) và (3) có:
( )
0
cos
sin (5)

sin
Ma m g a
α
= − α
α
(0,25đ)
- Sử dụng định lý hàm số sin trong tam giác gia tốc ta có:
( )
( )
( )
0
0
0
sin
(6)
sin sin
sin 180
a a a
a
β
= ⇒ =
β − α β − α
−β
(0,25đ)
- Từ (4)
0
cos
a m M
a m
+

⇒ =
α
thay vào (6) (0,25đ)
1
α
β
a
o
N
Q
P
a
- Tìm được :
tan
tan tan
M m
α
=
β − α
(0,25đ)
- Từ (4), (5) và (6) tìm được:
( )
sin sin
sin sin cos
a g
α β
=
β − β − α α
(0,25đ)
Câu 3 (2 điểm):

a) Lực F có giá trị lớn nhất khi vật có xu hướng đi lên. Khi đó các lực tác dụng lên vật như hình vẽ. Do
vật cân bằng nên
0
r
rrrr
=+++ PFFN
ms
(0,25đ)
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được:
αµ
µα
αµ
µα
αµα
αµα
µ
αα
αα
tan1
)(tan
tan1
)(tan
sincos
)cos(sin
:
cossin
sincos
max
−
+

=⇒
−
+
=
−
+
≤⇒≤
+=
−=
P
F
PP
FNFDo
PFN
PFF
ms
ms
(0,5đ)
Thay số ta được:
NF 8,77
max
≈
(0,25đ)
b) Lực F có giá trị nhỏ nhất khi vật có xu hướng đi xuống. Khi đó lực ma sát đổi chiều so với hình vẽ.
Do vật cân bằng nên
0
r
rrrr
=+++ PFFN
ms

(0,25đ)
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được:
min
cos sin
sin cos
(sin cos ) (tan )
:
cos sin 1 tan
(tan )
1 tan
ms
ms
F F P
N F P
P P
Do F N F
P
F
α α
α α
α µ α α µ
µ
α µ α µ α
α µ
µ α
= − +
= +
− −
≤ ⇒ ≥ =
+ +

−
⇒ =
+
(0,5đ)
Thay số ta được:
max
27,27F N≈
(0,25đ)
Câu 4 (2 điểm):
a) Khi dây treo nghiêng góc α=30
0
so với phương thẳng đứng, vật M chịu tác dụng của các lựcnhư
hình vẽ. Do gia tốc có phương ngang nên:
. 30
o
T cos mg=
(1) (0,25đ)
Mặt khác, xét theo phương hướng tâm MO ta có:
2
os30 (2)
o
mv
T mgc
l
− =
(Với v là vận tốc của vật tại M) (0,25đ)
Từ (1) và (2) suy ra:
2
2 3
gl

v =
(3) (0,25đ)
Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí M và khi vật ở vị trí cân bằng ta
được: v
0
2
=v
2
+2gl(1 – cos30
0
) =
gl
6
3512 −
(0,25đ)
2
α
O
M
ma
T
P
α
ms
F
r
P
r
F
r

N
r
v
0
2,36m/s (0,25)
b) p dng LBT c nng cho h khi vt v trớ =40
o
v khi vt v trớ cõn bng ta c:
2 2 2
2 (1 os40 ) 2 (1 os40 ) 0,94( / )
o o
o o
v v gl c v v gl c m s= + =
(0,25)
Xột theo phng si dõy ta cú:
2 2
0,1.0,94
os40 0,1.10. os40 0,86
1
o o
mv
T mgc c N
l
= + = + =
(0,5)
Cõu 5 (1,5 im):
- Xét va chạm đàn hồi giữa m và M, ta có:
0 0
2 2
2

0 0
' (1)
'
(2)
2 2 2
mv mv Mv
mv mv
Mv
= +



= +



Thay số vào, giải hệ (1) và (2) ta đợc: v
0
=
2
3
o
v
= - 4m/s, v =
3
0
v
= 2m/s (0,25)
- Sau va chạm vật m chuyển động ngợc lại với lúc trớc va chạm, còn vật M có vận tốc đầu là v và
chuyển động lên tới độ cao cực đại h (so với VTCB), khi đó lò xo bị lệch một góc so với phơng thẳng

đứng. Trớc lúc va chạm lò xo bị giãn một đoạn x
0
=
5
Mg
cm
k
=
và khi vật ở độ cao h, lò xo bị giãn một
đoạn x.
- áp dụng định luật II Niutơn cho M, ta đợc:
kx - Mgcos = 0 với cos =
xl
hxl
+
+
0
00
(0,25)
suy ra: kx(l
0
+ x) = (l
0
+ x
0
- h).Mg (3) (0,25)
- áp dụng định luật bảo toàn cơ năng(mốc thế năng tại VTCB) cho vật M, ta có:
222
2
2

0
2
kx
Mgh
kx
Mv
+=+
(4) (0,25)
- Thay số vào, giải hệ (3) và (4) ta đợc: x 2cm, h 22cm. (0,5)
=========================================================================
*-Nu thớ sinh lm cỏch khỏc vn ỳng thỡ cho im ti a tng ng.
*-Thớ sinh khụng vit hoc vit sai n v t hai ln tr lờn thỡ tr 0,25 im cho ton bi.
3