de-thi-hsg-vat-ly-10-nam-2018-2019-truong-thuan-thanh-2-bac-ninh

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2018- 2019
Môn thi: Vật lí - Lớp 10
Thời gian làm bài: 150 phút ( Không kể thời gian giao đề)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG THPT THUẬN THÀNH 2

ĐỀ CHÍNH THỨC

Câu 1:(4điểm) Có hai xe cùng xuất phát từ A và chuyển động đều (hình 1).Xe thứ nhất chuyển
động theo hướng ABCD với vận tốc v1=40 km/h.Ở tại mỗi địa điểm B và C xe đều nghỉ 15
phút.Hỏi:
a, Xe thứ hai chuyển động theo hướng ACD phải đi với vận tốc v2 bằng bao nhiêu để có thể gặp
xe thứ nhất tại C.
b,Nếu xe thứ hai nghỉ tại C với thời gian 30 phút thì phải đi với vận tốc là bao nhiêu để về D
cùng lúc với xe thứ nhất ?Biết AB=CD=30 km, BC =40km.

B

C

A

D

Hình 1

Câu 2:(3điểm)Một vật hình trụ có thể lăn không ma sát trên một mặt phẳng nghiêng như hình vẽ
(hình 2).Người ta nhận thấy khi góc nghiêng 𝛼𝛼 =00 thì lò xo dài l0=20 cm và khi 𝛼𝛼 =900 thì lò
xo dài 26 cm.Biết độ dãn của lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng vào đầu lò xo.Hỏi lò xo dài bao

nhiêu khi:
a, 𝛼𝛼 =300
b, 𝛼𝛼 =600
α
hình 2
Câu 3:(4điểm) Một vật có trọng lượng P=100N được giữ đứng yên trên mặt
phẳng nghiêng góc α bằng lực F có phương nằm ngang (hình 3). Biết tanα=0,5
và hệ số ma sát trượt μ=0,2. Lấy g=10m/s2.
a) Tính giá trị lực F lớn nhất.
b) Tính giá trị lực F nhỏ nhất


F

α
Hình 3


Câu 4 :(4điểm)
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 4). Thanh được giữ cân bằng theo phương


hợp với phương ngang một góc α=300 nhờ một lực F đặt vào đầu B, phương của F có thể thay
đổi được. Lấy g = 10m/s2.

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.

A

α

Hình 4

B


F

Câu 5 :(5điểm)
Một vật có khối lượng 10kg đặt trên mặt sàn nằm ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và
mặt sàn là µ=0,2. Vật bắt đầu được kéo đi bằng một lực F=50 N theo phương hợp với phương
ngang một góc 𝛼𝛼 =600 hướng lên.
a, Tính gia tốc của vật.
b, Tính quãng đường vật đi được sau 10s.
c, Sau đó lực F ngừng tác dụng, tính quãng đường vật đi tiếp cho tới lúc dừng lại. Lấy
g=10𝑚𝑚/𝑠𝑠 2 .
......................................Hết………………………


ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LÝ 10 CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2018-2019

Câu1:(4điểm)
a, Ta có: AC2 = AB2 + BC2 = 2500 → AC = 50km
𝐴𝐴𝐴𝐴
30 3
+ Thời gian xe 1 đi đoạn AB là : 𝑡𝑡1 = = = h
𝑣𝑣1

40

4

+ Thời gian xe 1 nghỉ tại B, C là: 15 phút = 0,25h
𝐵𝐵𝐵𝐵
40
+ Thời gian xe 1 đi đoạn BC là: 𝑡𝑡2 = = = 1h
𝑣𝑣1

* TH1: xe 2 gặp xe 1 lúc xe 1 vừa tới C
Vận tốc xe 2 phải đi là: 𝑣𝑣2 =

𝐴𝐴𝐴𝐴

40

1
𝑡𝑡1 + 𝑡𝑡2 +
4

= 25 (km/h)

* TH2: xe 2 gặp xe 1 lúc xe 1 bắt đầu rời khỏi C
𝐴𝐴𝐴𝐴
Vận tốc xe 2 phải đi là : 𝑣𝑣2′ =
1 1 = 22,22 (km/h)
𝑡𝑡1 + 𝑡𝑡2 + +

4 4

Vậy để gặp xe 1 tại C thì xe 2 phải đi với vận tốc 22,22 ≤ 𝑣𝑣2 ≤25 (km/h)
b, Thời gian xe 1 đi hết quãng đường ABCD là:
1
1
𝑡𝑡3 = 𝑡𝑡1 + + 𝑡𝑡2 + = 3h
4

4

+ Để xe 2 về D cùng lúc với xe 1 thì thời gian xe 2 phải đi trên quãng
1
đường ACD là : 𝑡𝑡4 = 𝑡𝑡3 - = 2,5 h
2

+ Vận tốc xe 2 khi đó là : 𝑣𝑣2′′ =

𝐴𝐴𝐴𝐴+𝐶𝐶𝐶𝐶
𝑡𝑡4

= 32km/h

0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,5đ
1đ
025đ

0,25đ
0,5đ

Câu 2: (3điểm)
+ Chiều dài 𝑙𝑙0 = 20cm ( Khi α = 0° ) chính là chiều dài tự nhiên của lò xo, 0,5đ
tức là chiều dài của lò xo khi chưa bị tác dụng lực.
+ Chiều dài l = 26cm (Khi α =90° ) chính là chiều dài của lò xo khi nó bị
0,5đ
tác dụng bởi trọng lực P của vật trụ.
→ trọng lượng P đã làm lò xo dãn ra thêm 1 đoạn ∆𝑙𝑙0 = 6cm
0,5đ
a, Khi α = 30° : lực kéo lò xo là 𝐹𝐹1 = P.sin 𝛼𝛼
𝑃𝑃
→ 𝐹𝐹1 =
2
∆𝑙𝑙0

→ ∆𝑙𝑙1 =
= 3cm
2
Chiều dài lò xo khi α = 30° là 𝑙𝑙1 = 𝑙𝑙0 + ∆𝑙𝑙1 = 23cm

0,25đ
0,25đ


b, Khi α = 60° thì lực kéo lò xo là lực 𝐹𝐹2
𝐹𝐹2 = P.sin 𝛼𝛼 =
→ ∆𝑙𝑙2 =

∆𝑙𝑙0 √3
2

0,5đ

𝑃𝑃√3
2

0,25đ

= 3√3cm

0,25đ

Chiều dài lò xo khi đó là : 𝑙𝑙2 = 𝑙𝑙0 + ∆𝑙𝑙2 = 20 + 3√3 (cm)

Câu 3: (4điểm)
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 N + F + Fms + P = 0
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt

phẳng nghiêng ta được:
Fms = F cos α − P sin α


F
Fms

P(sin α + µ cos α ) P(tan α + µ )
=
cos α − µ sin α
1 − µ tan α
P(tan α + µ )
=
1 − µ tan α

Do : Fms ≤ µN ⇒ F ≤
⇒ Fmax

0,5đ


N

N = F sin α + P cos α

0,5đ


P

α

0,5đ
0,5đ

Thay số ta được: Fmax ≈ 77,8 N
b) Lực F có giá trị nhỏ nhất khi vật có xu hướng đi xuống. Khi đó lực ma










sátđổi chiều so với hình vẽ. Do vật cân bằng nên N + F + Fms + P = 0
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt
phẳng nghiêng ta được:
Fms =
− F cos α + P sin α
N F sin α + P cos α
=
Do : Fms ≤ µ N ⇒ F ≥
⇒ Fmin

P(sin α − µ cos α ) P(tan α − µ )
=
cos α + µ sin α

1 + µ tan α

P(tan α − µ )
=
1 + µ tan α

Thay số ta được: Fmax ≈ 27, 27 N

0,5đ

0,5đ
0,5đ
0,5đ


Câu 4: (4điểm)
a, Các lực tác dụng lên thanh AB:


Trọng lực P , Lực F và lực liên kết của bản lề N
Đối với trục quay đi qua A, điều kiên cân bằng của thanh là:

1đ
0,5đ

l
P
P cos
=
α Flsin α ⇒

=
F
cot
=
α 866N
2
2

Ngoài
ra, hợp lực tác dụng lên vật bằng không:
   

0,5đ

P+N+T =
0

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

⇒ N=

1đ

N 2x + N 2y= 1322,9N

A

α


P

B

b,

Để F có giá trị nhỏ nhất thì F vuông góc với AB. Khi đó:
l
P
P cos=
cos=
α Fmin l ⇒ F=
α 433N
min
2
2

Câu 5: (4điểm)
�⃗ , ������⃗
a, + Các lực tác dụng vào vật: 𝐹𝐹⃗ , 𝑃𝑃�⃗ , 𝑁𝑁
𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚
�⃗ + ������⃗
+ áp dụng ĐL II Niu-tơn : 𝐹𝐹⃗ + 𝑃𝑃�⃗ + 𝑁𝑁
𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚 = m𝑎𝑎⃗ (1)
°
* Chiếu pt (1) lên Ox: F.cos 60 - 𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚 = ma
(2)
°

(3)
* Chiếu pt (1) lên Oy: N + F.sin 60 - 𝑃𝑃 = 0
°
(4)
Từ (3) → N = P - F.sin 60
𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚 = µN = 11,34 N
F.cos 60° −𝐹𝐹

𝑚𝑚𝑚𝑚
Gia tốc của vật là: a =
𝑚𝑚
= 1,366 (m/𝑠𝑠 2 )
b,
Quãng đường vật đi được sau 10s là:

S=

𝑎𝑎𝑡𝑡 2
2

= 68,3 m

c,
Gia tốc của vật sau khi lực F ngừng tác dụng là:


F

0,5đ
0,5đ

0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ

1đ


𝑎𝑎′ =

−𝐹𝐹𝑚𝑚𝑚𝑚
𝑚𝑚

= -2 (m/𝑠𝑠 2 )

0,5đ

Vận tốc của vật sau 10s là: 𝑣𝑣0 = at = 1,366.10 = 13,66 (m/s)

0,5đ

Quãng đường vật đi tiếp cho đến lúc dừng lại là:
ADCT: 𝑣𝑣 2 − 𝑣𝑣0 2 = 2𝑎𝑎′ S → S =

−𝑣𝑣0 2
2𝑎𝑎′

= 46,6489 (m)

1đ