ĐỀ 05 ĐỀ THI HSG MON VẬT LÝ LỚP 10 CÓ ĐÁP ÁN CHI TIẾT

ĐỀ THI HSG VẬT LÝ 10 - 05
Câu 1: Từ một xe đang chuyển động đều trên đường nằm ngang với vận tốc v1 

20
m/s
người
3

uu
r
20
v

m / s ( so với xe )
v
2
2
ta bắn về phía trước một vật M với vận tốc ban đầu
có độ lớn bằng
3
0
và có phương hợp với phương ngang một góc  0  60 .

a. Tìm khoảng cách giữa xe và vật M khi vật M chạm đất.
b. Muốn cho vật M lại rơi vào thùng xe thì ngay sau khi bắn vật M thì xe phải chuyển động
2
như thế nào. Lấy g  10m / s .

Câu 2: Xe có khối lượng m1 = 20kg có thể chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang. Ta

ur

F

đặt lên xe vật m2 = 5kg ( Hình vẽ 1). Hệ số ma sát giữa m1 và m2 là   0, 2 . Tác dụng lên m2 lực
ur
F theo phương ngang. Tìm gia tốc của m1, của m2 và lực ma sát giữa 2 vật với các giá trị sau
m2

đây của F:

m1

a. 2N.
b. 20N.
c. 12N.

Hình 1

2
Cho g  10m / s .

Câu 3: Cho cơ hệ như hình vẽ 2, với m1 = m2, dây không giãn, khối lượng dây, ma sát giữa dây
và ròng rọc không đáng kể. Lúc đầu m2 ở vị trí có độ cao h = 40cm so với mặt đất, thả nhẹ cho
hệ chuyển động. Lấy g = 10m/s2.
1- Bàn M đứng yên. Tính gia tốc của hai vật m 1, m2 và thời gian chuyển động của hệ của
hệ từ lúc thả đến khi vật m2 chạm đất trong hai trường hợp sau:
a) Bỏ qua mọi ma sát.
b) Hệ số ma sát giữa m1 và mặt bàn là 0,2.
2- Xét trường hợp ma sát giữa m1 và mặt bàn không đáng kể, cho bàn M chuyển động
nhanh dần đều với gia tốc a = 2m/s2 sang trái. Tính gia tốc của m1, m2 đối với bàn.
Câu 4: Một thanh AB đồng chất, tiết diện đều, khối lượng m=100kg có thể quay tự do quanh

một trục đi qua đầu A và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ (hình 3). Thanh được giữ cân bằng
r
r
theo phương hợp với phương ngang một góc α=30 0 nhờ một lực F đặt vào đầu B, phương của F
có thể thay đổi được. Lấy g = 10m/s2.
r
a. F có phương nằm ngang. Tìm giá trị của các lực tác dụng lên thanh.
b. Tìm giá trị nhỏ nhất của lực F để có thể giữ thanh như đã mô tả.
m1

O

a

m2

M

A

α

h
Hình 3
Hình 2

B

r
F

ĐÁP ÁN

Ý1

Câu 1
5đ

Chọn hệ tọa độ Oxy gắn với mặt đất,
O
r gốc
ur u
u
r ở vị trí ném.
Vận tốc của vật M đối với đất là: v  v1  v2
r
0
 300
v hợp với phương ngang góc  
2
0
v

2
v
c
os30

20

m
/s
Độ lớn của v là
1
20
Phương trình chuyển động của xe: x1 = v1.t=
t.
3
x2  v cos  t  10 3t
Phương trình chuyển động của M:
1
y2  v sin  t  gt 2  10t  5t 2
2
2
y
Vật M chạm đất sau khoảng thời gian t1 ta có: 2  10t1  5t1  0 � t1  2 s
20
40
Khí đó x1 = v1.t1=
.2=
m.
3
3
x2  10 3.2  20 3m
Khoảng cách giữa xe và vật d  x 1  x2  11, 64m

Ý2

0.5đ

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

Muốn cho vật M sau khi rơi lại trúng thùng xe thì xe phải tăng tốc với gia
tốc a và ta phải có:
20
1
x1 
.2  a.22  x2  34, 64 m
0,5
2
3
0,5
a= 5,82 m/s2.
Độ lớn lực ma sát trượt do m1 tác dụng lên m2 là: Fmst   N   m2 g  10 N .

Ý1

0,5
0.5đ
0.5đ

F=2N nhỏ thua Fmst Nên m2 không trượt trên m1.
Gia tốc của hai vật trong trường hợp này là: a 
Lực ma sát là ma sát nghỉ và Fms  F  2 N

F
 0, 08m / s 2

m 1  m2

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


Câu 2 Ý 2
5đ

F=20N giả sử m2 trượt trên m1 khi đó áp dụng định luật II Niu tơn cho từng
vật:
F  Fmst
a2 
m2
F
a1  mst
m1
Khi đó a1  a�
2

F  10
5

10
20

0,5

F 12,5 N
a2 

F  Fmst 20  10

 2m / s 2
m2
5

a1 

Fmst 10

 0,5m / s 2
m1 20

Với F=20N thì thỏa mãn đk nên ta có:

Lực ma sát là ma sát trượt và Fmst  10 N
Với
F=12N
thì
m2
không
trượt
trên
m1
F
12
a1  a2 


 0, 48m / s 2
m1  m2 25
Lực ma sát là ma sát nghỉ và Fms  F  m2 a  12  5.0, 48  9, 6 N

Ý1
Câu 3
5đ

Ý2

0,5
0,5
và

Chọn hệ quy chiếu gắn với bàn M
Bàn đứng yên, ngoại lực tác dụng lên hệ hai vật gây ra gia tốc là trọng lực
P2 và lực masát Fms
P2  Fms
2S
P2 - Fms = (m1 + m2)a. => a 
, S= at2/2, => t =
m1  m 2
a
2
a) Fms = 0 => a = g/2 = 5m/s .
=> t = 0,4s
2
b) Fms = N = mg => a = g (1- )/2 = 4 m/s
=> t = 0,447s

Bàn chuyển động NDĐ với gia tốc a sang trái, hệ hai vật có thêm lực quán
tính Vẽ hình
Phương trình định luật II Newton cho hai vật tương ứng:
Vật m1: T + m1aqt = m1a1 (1)
Vật m2 :

0,5

P22  (m2 aqt ) 2 - T = m2a2 (2)

với m1 = m2 , aqt = a = 2m/s2 . (1), (2) => a1 = a2 = a = 6,1m/s2

0,5
0,5
0,5
1
0,5
0,5
0,5
0,5đ
0,5
1


Ý1
Câu 4

Các lực tác dụng lên thanh AB:
ur
u

r
r
Trọng lực P , Lực F và lực liên kết của bản lề N

0,5

Đối với trục quay đi qua A, điều kiên cân bằng của thanh là:
l
P
P cos  Flsin  � F  cot   866N
2
2

01đ

Ngoài
ra, hợp lực tác dụng lên vật bằng không:
u
r ur ur r

0.5đ

PNT 0

5đ

Chiếu lên phương ngang và phương thẳng đứng ta có:
Nx  T
Ny  P

1đ

� N  N 2x  N 2y  1322,9N

A

α

u
r
P

r
Để F có giá trị nhỏ nhất thì F vuông góc với AB. Khi đó:
l
P
P cos  Fmin l � Fmin  cos   433N
2
2
Ý2

B

r
F

0,5

0,5
1