Đề thi học sinh giỏi vật lý 10

SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA
TRƯỜNG THPT THƯỜNG XUÂN 2

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn: VẬT LÍ 10
Thời gian làm bài: 150 phút

ĐỀ BÀI
Câu 1: (3 điểm) Một viên đạn pháo nặng 2kg được bắn thẳng đứng lên từ độ cao cách mặt đất 20m,
với vận tốc 100m/s. Bỏ qua sức cản không khí, lấy g =10m/s 2, chọn trục toạ độ thẳng đứng lên trên,
gốc toạ độ ở mặt đất.
a.Xác định độ cao lớn nhất mà quả đạn đạt được và độ lớn vận tốc quả đạn khi chạm đất
b. Xác định khoảng thời gian giữa 2 lần quả đạn có độ lớn vận tốc 50m/s
Câu 2: (4 điểm ) Một chiếc ca nô chở hàng đang đi ngược dòng sông qua điểm A thì một kiện hàng
nhẹ bị rơi nhưng người chủ hàng không biết. Ca nô chạy 20 phút nữa thì hỏng máy. Sau 10 phút máy
được sửa xong và người chủ phát hiện hàng bị rơi liền cho ca nô ngay lập tức quay lại lấy hàng. Biết
điểm lấy được hàng cách A một khoảng 2km. Coi công suất ca nô không đổi trong suốt quá trình
chuyển động. Tính thời gian kể từ lúc ca nô làm rơi hàng đến lúc lấy được hàng và vận tốc dòng
nước?
Câu 3: (3 điểm ) Một con lắc đơn có khối lượng vật treo là m 1 = 200g. Chiều dài dây treo l = 40cm.
Quả cầu nhỏ khối lượng m 2 = 100g bay tới theo phương ngang với vận tốc v 0 va chạm với m1 đang
đứng cân bằng. Bỏ qua mọi ma sát và lấy g = 10m/s 2. Cho va chạm là mềm, sau va chạm hai vật
dính vào nhau và cùng chuyển động. Tính v 0 tối thiểu cần thiết để hai vật chuyển động hết vòng
tròn.
Câu 4: (5 điểm) Cho cơ hệ như (hình vẽ 2). Biết α = 300, m1 = 3 kg, m2 = 2 kg, M = 2 kg, ma sát
giữa m2 và M là không đáng kể. Bỏ qua khối lượng dây nối và ròng rọc, dây không dãn, lấy g = 10
m/s2.
1. M đứng yên.
a. Tìm gia tốc của các vật m1 và m2.
b. Tìm áp lực của dây lên ròng rọc.

2. Tìm điều kiện của hệ số ma sát giữa M và
mặt bàn nằm ngang để M không bị trượt trên bàn
Câu 5: (3 điểm ) Hai thanh sắt AB = l1 = 0,5m và
AC = l2 = 0,7m được nối với nhau và với tường
( thẳng đứng ) bằng các chốt.
BC = d = 0,3m ( Hình vẽ). Treo một vật có khối
lượng m = 45kg vào chốt A. Các thanh có khối
lượng không đáng kể. Tính lực mà mỗi thanh phải
chịu, lực ấy là lực kéo hay lực nén? Lấy g =
10m/s2.

Câu 6: (2 điểm) Xác định vận tốc chảy của nước ra khỏi vòi máy nước. Cho các đồ dùng: Cốc hình
trụ, thước kẹp, đồng hồ bấm giây
Hết.


Đáp án đề thi hsg trường năm học 2016 -2017
Câu
1
(3 đ)
a.
b
Câu
2
(4đ)

Cơ năng của vật: W = 10400 J
W
hmax =
= 520m

mg
Độ cao cực đại:
v = 2 gh max = 20 26 m / s = 102m / s
Vận tốc khi chạm đất :
Khi vật từ vị trí cao nhất rơi xuống và có vận tốc 50m/s thì Δt = 5s
Suy ra t = 2Δt = 10s
Sau thời gian t1 = 20ph = 1/3h hàng trôi được 1/3.vn (km)
Canô ngược dòng được trong thời gian đó là: 1/3(v – vn) (km)
Vậy lúc hỏng máy canô cách hàng một khoảng:
S = 1/3vn + 1/3(v – vn) = 1/3v.
Trong thời gian sửa máy, chúng cùng trôi nên khoảng cách không đổi
Sau khi sửa máy xong canô xuôi dòng với vận tốc vxd = (v + vn).
Khoảng thời gian canô đuổi kịp hàng là:
S
S
1/ 3v 1
t'=
=
=
= ( h)
vxd − vn v + vn − vn
v
3
Khoảng thời gian kể từ lúc đánh rơi hàng đến lúc lấy được hàng là:
t = 1/3 + 1/6 + 1/3 = 5/6(h)
Vận tốc dòng nước là:
AB 2
vn =
= = 2, 4(km / h)
5

t
6

Câu
3
( 3 đ)

( B là điểm lấy được hàng )
Nếu va chạm là mềm thì chỉ có cơ năng của hệ được bảo toàn.
(v3 là vận tốc của hai quả cầu sau va chạm)
m2 v0 = ( m1 + m2 ) v3
Ta có:
(3)

0.1
0,5
0,5

0,5
0.5
0,5
0,5
1
0,5
0,5
0,5
0,5

0, 5

0,5
Điều kiện để quả cầu đi hết vòng tròn: Nó phải lên tới điểm cao nhất và tại đó dây
T ≥0
không bị chùng tức
.
Ta có định luật bảo toàn cơ năng cho quả cầu 1 là: (v4 là vận tốc của quả cầu 1 khi
0,5
ở điểm cao nhất A)
m1v32 m1v42
=
+ m1 g .2l
2
2
(4)
0,5
Tại điểm cao nhất ta có:
v42
ur ur
uur
T
=
m
a
−
m
g
=
m
− m1 g
1 ht

1
1
P + T = m1 aht ⇒
l
0,5
⇒
Điều kiện để quả cầu đi hết vòng tròn là:
0,5


T1
P1

m1

v42
− m1 g ≥ 0 ⇒ v42 ≥ gl
l

(5)

Giải hệ (3), (4), (5) ta có:

T2

v0 ≥
Vậy vận tốc tối thiểu là:

T2

v0 = 6 5 ≈ 13, 41(m / s)

Câu
4
(5đ)
1.a

N2

m1 + m2
5 gl = 6 5(m / s)
m1

P2

1b

2

Câu
5
(3đ)

Hình vẽ 1
Chọn chiều dương là chiều chuyển động.
Ðối với m1 có các lực tác dụng: P1; T1.
T1Ðối với m1 có các lực tác dụng: P2; T2
P1 – T1 = m1a1
T2 – P2sinα = m2a2
Do dây không dãn nên: a1 = a2 = a; T1 = T2 = T

a1 = a2 = (P1 – P2sinα)/(m1 + m2) = 4 m/s2
T = P1 – m1a = 18 N
Q = T1 + T2
2
Áp lực tác dụng lên trục của ròng rọc:
M
3
0
Ðộ lớn: Q = 2T.cos30
N
T2 = 18
Các lực tác dụng vào vật M:
T1
T2 T1 N 2' Fms
P
, N , , ,
,
Fmsn 3
N2’ = P2cosα = 10
N
N2’ 3
Fmsn = T2x – N2x = 4
N.
N = P + T1 + T2y + N2y’
= P + T1 + T2sinα + N2x’cosα = 62 N

m

m1

1đ
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25

T2

T1

0,25
0,5
Hvẽ0,25
0,5

Q
N

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

P
Hvẽ2:
1
Ðể M không bị trýợt trên bàn thì ma sát giữa M và bàn là ma sát nghỉ: Fmsn ≤ µN
→ µ ≥ Fmsn/N = 0,11

Vẽ hình biểu diễn các lực như hình vẽ
(FB, FC là các lực do các thanh sinh ra để cân bằng với ngoại lực)

ur ur uur
R = P + FC
Gọi
Ta có FB cân bằng với R nên FB = R.

Xét

∆ABC : ∆AED

ta có:

1

1


FC
l
l
l
0, 7
= 2 = 2 ⇒ FC = P. 2 = 45.10.
= 1050( N )
P BC d
d
0.3

1
(Lực nén)

FB
l
l
l
0,5
= 1 = 1 ⇒ FB = P. 1 = 45.10.
= 750( N )
P BC d
d
0.3

Câu
6
(2 đ)

(Lực kéo)
Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t nước chảy đầy cốc. sau đó dùng thước kẹp
đo chiều cao đáy cốc h và đường kính đáy cốc d.
π .d12
V =
h
4
Tính thể tích cốc và cũng chính là thể tích nước:
π .d 22
S=
4
Đo đường kính tiết diện vòi nước máy d’ và tính tiết diện vòi:

d 2 .h
V
v=
= 12
S .t d 2 .t
Xác định vận tốc nước chảy

0,5
0,5
0,5
0,5