Đề thi HSG VL10 Trường THPT Hoàng Mai - Nghệ An môn vật lý

Bài 1 :(4đ) Một chất điểm chuyển động từ A đến B cách A một đoạn s. Cứ chuyển động được 3 giây
thì chất điểm lại nghỉ 1 giây. Trong 3 giây đầu chất điểm chuyển động với vận tốc v
0
= 5 m/s . Trong
các khoảng 3 giây tiếp theo chất điểm chuyển động với vận tốc 2v
0
, 3v
0
,…nv
0
. Tính vận tốc trung
bình của chất điểm trên quãng đường AB trong các trường hợp:
a. s =315m;
b, s = 325m.
Bài 2:(3.5đ) Hai vật có khối lượng riêng và thể tích khác nhau được
treo thăng bằng trên một thanh AB có khối lượng không đáng kể
với OB = 2 OA. Sau khi nhúng hai vật chìm hoàn toàn trong một
chất lỏng có khối lượng riêng 800 kg/m
3
, để giữ nguyên sự thăng
bằng của thanh AB, người ta đổi chỗ hai vật cho nhau và vẫn nhúng
chìm vào chất lỏng. Tính khối lượng riêng D
1
và D
2
của chất
làm hai vật. Biết rằng D
2
= 2,5 D
1
Bài 3:(5đ) Cho cơ hệ như hình vẽ:

Vật 1 có khối lượng m
1
, vật 2 có khối lượng m
2
= 6 m
1
= 6 kg,
ban đầu hệ được giữ đứng yên và hai vật cách mặt đất một đoạn
là h = 40cm. Thả cho hai vật bắt đầu chuyển động. Khối lượng
ròng rọc, các dây nối và ma sát đều không đáng kể. Xem sợi dây
không co, giãn trong quá trình chuyển động. Lấy g = 10m/s
2
.
a, Tính gia tốc của mỗi vật trong quá trình chuyển động.
b, Tính giá trị cực đại mà vật 1 đạt được trong quá trình chuyển động.
c, Trong khi 2 vật đang chuyển động người ta cho giá đỡ chuyển động
hướng thẳng đứng lên trên với gia tốc a = 2 m/s
2
.
Tính lực căng dây khi m
2
đang chuyển động.
Bài 4: (4đ)
a, Một khúc gỗ có khối lượng 1kg trượt trên mặt phẳng nghiêng
một góc α = 45
0
so với mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát
giữa khúc gỗ và mặt nghiêng là
µ
= 0,2 lấy g = 10 m/s

2
.
Phải ép lên khúc gỗ một lực F có phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng để khúc gỗ trượt đều
xuống dưới. Xác định giá trị lực F.
b, Một vật khối lượng m = 0,1kg quay trong mặt phẳng thẳng đứng nhờ một dây treo có chiều dài
l
= 1m , trục quay cách sàn H = 2m. Khi vật qua vị trí thấp nhất, dây treo đứt và vật rơi xuống sàn ở
vị trí cách điểm đứt L = 4m theo phương ngang . Tìm lực căng của dây ngay khi dây sắp đứt.
Lấy g = 10 m/s
2

Bài 5: (3.5đ)Thanh AB đồng chất có khối lượng 2 kg,
có thể quay xung quanh bản lề A gắn vào mặt cạnh
bàn nằm ngang AD. Hai vật m
1
= 1 kg ,m
2
= 2kg
được treo vào điểm B bằng các sợi dây BC và BD
như hình vẽ. D là ròng rọc nhẹ. Biết AB = AD.
Tìm
α
để hệ nằm cân bằng. Lấy g = 10 m/s
2
.

Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
h
m
2

m
1
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI
***
KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG KHỐI 10
Môn : Vật lý
Thời gian: 150 phút
A
C
m
1
B
m
2
D
α
α
P N THI HSG CP TRNG NM HC 2010 2011
MễN: Vt lý lp 10- Thi gian lm bi: 150 phỳt
BI NI DUNG
THANG
IM
Bi1
(4)
Đặt:
)(3
1
st =

Gọi quảng đờng mà chất điểm đi đợc sau
1
nt
giây là s:

n
ssss +++=
21

Trong đó s
1
là quảng đờng đi đợc của chất điểm trong 3 giây đầu tiên. s
2
,s
3
,
,s
n
là các quảng đờng mà chất điểm đi đợc trong các khoảng 3 giây kế tiếp.
Suy ra:

) 21( 2
1010101.0
ntvtnvtvtvS +++=+++=

)1(5,7
2
)1(
10
+=

+
= nntv
nn
S
(m)
a. Khi
ms 315=

7,5n(n+1) = 315




=
=
7
6
n
n
(loại giá trị n=-7)
Thời gian chuyển động:

)(231
1
snntt =+=
Vận tốc trung bình:
23
315
==
t

s
v

=v
)/(7,13 sm
.
b. Khi
ms 325=
:
Thời gian đi 315 mét đầu là 23 giây
Thời gian đi 10 mét cuối là :

)(29.0
5.7
1010
1
s
v
t
n
===
+
Vận tốc trung bình:

129,023
325
++
=v

=v

)/(38,13 sm
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5
1,0
Hc sinh lm theo cỏch khỏc ỳng vn cho im ti a

Bài2
(3đ)
Bài 3
(5đ)
Gọi khối lượng, thể tích 2 vật lần lượt là m
1
, V
1
và m
2
, V
2
. Ta có
m
1
= D
1
.V
1
; m

2
= D
2
.V
2
=>P
1
= m
1
.g ; P
2
= m
2
.g
Khi chưa nhúng vào chất lỏng : Áp dụng ĐKCB ta có:
P
1
.AO = P
2
.OB  P
1
= 2 P
2
hay m
1
= 2m
2
Mà D
2
= 2,5D

1
=>
1 2
5V V=
(1)
Khi nhúng chìm vào trong chất lỏng thì mỗi vật chịu thêm tác dụng của lực đẩy
acsi mét. Do đó hợp lực tác dụng vào mỗi vật có độ lớn lần lượt là:
P
/
1
= P
1
– F
d1
; P
/
2
= P
2
– F
d2
Theo bài ra khi này ta có: P
/
1
.OB = P
/
2
.OA  2 P
/
1

= P
/
2
P
2
– D.V
2
.g = 2(P
1
– D.V
1
.g)  V
2
(D
2
– D) = 2V
1
(D
1
- D) (2)
Từ (1) và (2) => D
1
= 960 kg/m
3
và D
2
= 2400 kg/m
3
1,0
0,5

0,5
0,5
1,0
a, Biểu diễn đúng các lực tác dụng lên mỗi vật
PTĐL II newtơn cho mỗi vật:
Vật 1:
1 1 1 1
p T m a+ =
r
r r
(1)
Vật 2:
2 2 2 2
p T m a+ =
r
r r
(2)
Chiếu (1) và (2) lên hướng chuyển động của mỗi vật ta đc:
(1) 
1 1 1 1
T p m a− =
(3)
(2) 
2 2 2 2
p T m a− =
(4)
Từ h v ta thấy khi vật 2 đi đc quãng đường S
Thì vật 1 đi đc 2S =>
1 2
2a a=

và T
2
= 2T
1
thay vào (3),(4) đồng thời khử T ta
đc:
2 1
2
1 2
( 2 )
4
m m g
a
m m
−
=
+
= 4 (m/s
2
) và a
1
= 8 (m/s
2
)
0,5
0,5
0,5
1,0
Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
h

m
2
m
1
α
Bài 4

(4đ)
b. Khi vật 2 chạm đất thì vật 1 đi đc đoạn đường là S
1
= 2h = 0,8m. Khi đó vật 1
đạt đc vân tốc
1 1 1
2 12,8v a s= =
(m/s)
và thực hiện chuyển động ném đứng với vận tốc ban đầu v
1
. Quãng đường vật 1
đi được đến khi đạt độ cao cực đại là: S
1max
= v
1
2
/2g = 0,64 m
Vậy độ cao cực đại cần tìm là: h
max
= S
1
+ S
1max

= 1,44m
c. Xét trong hệ quy chiếu gắn với giá đỡ m
2
. Các vật chịu thêm lực quán tính
F ma= −
r
r
,
2 2 2 2 2
p T m a m a+ − =
r
r r r
đặt
2
2 2 2 2
12 /
hd hd hd
p p m a m g g m s= − = ⇒ =
r r r r
Tương tự câu a suy ra
,
2 1
2
1 2
( 2 )
4,8
4
hd
m m
a g

m m
−
= =
+
(m/s
2
)
, 2 ,
1 1 1 1
9,6 / ( ) 21,6
hd
a m s T m g a N= ⇒ = + =

0,5
0,5
0,5
1.0
a, Biểu diễn đúng các lực tác dụng lên vật
PT chuyển động của vật:
0
ms
p N F F+ + + =
r
r r r
r
(1)
Chiếu (1) lên hướng chuyển động :
sin 0
ms
p F

α
− =
sin
ms
F p
α
⇒ =
(2)
Mặt khác : F
ms
=
.N
µ
với
cosN p F
α
= +
thay vào (2) ta đc:
sin
( os ) 20 2 28,28F p c N
α
α
µ
= − = ≈
b.Trong hệ trục toạ độ Axy:
Phương trình toạ độ của vật chuyển động ném ngang:
2
0
1
;

2
x v t y gt= =
, suy ra thời gian chuyển động:
2( ) 1
5
H l
t s
g
−
= =
,suy ra:
0
4 5
L m
v
t s
= =

Vị trí sắp đứt:
T P ma+ =
r r
r

⇒

2
0
( ) 9
v
T m g N= + =

l
0,5
0,5
1,0
1,0
1,0
Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
.O
T
r
P
r
y
x
A
L
α

Bài 5
(4đ)
Biểu diễn được các lực tác dụng lên thanh AB như h -v
Áp dụng ĐKCB cho thanh AB đối
Với trục quay A ta có:
0
1 2
os(180 ) os(180 ) sin
2
o
AB
p ABc p c p AB

α α β
− + − =

1 2
cos2 os2 sin
2
AB
p AB p c p AB
β β β
+ =
Thay số vào ta đc:
os2 = sinc
β β
0
os2 os( 90 )c c
β β
= −
0 0
30 120
β α
⇔ = ⇒ =

1,0
1,0
0,5
1,0


Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
A

C
m
1
B
m
2
D
α
β
1
p
r
2
p
r
p
r
T
r