Đề thi HSG Vật Lý 10 năm học 2016-2017 trường THPT Cù Huy Cận- Hà Tĩnh có đáp án

SỞ GD-ĐT HÀ TĨNH                                   KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG LỚP 10

      TRƯỜNG THPT CÙ HUY CẬN                                              NĂM HỌC 2016-2017

Môn thi: VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 150 phút;

(Đề thi có 1 trang, gồm 4 câu)

-Thí sinh không được sử dụng tài liệu-

Họ, tên thí sinh:...............................................................................................................................

Câu 1: Từ một xe đang chuyển động đều trên đường nằm ngang với vận tốc \({v_1} = \frac{{20}}{{\sqrt 3 }}m/s\) người ta bắn về phía trước một vật M với vận tốc ban đầu \(\overrightarrow {{v_2}} \) có độ lớn bằng  \({v_2} = \frac{{20}}{{\sqrt 3 }}m/s\)  (so với xe)  và có phương hợp với phương ngang một góc \({\alpha _0} = {60^0}\) .

1. Tìm khoảng cách giữa xe và vật M khi vật M chạm đất.

2. Muốn cho vật M lại rơi vào thùng xe thì ngay sau khi bắn vật M thì xe phải chuyển động như thế nào. Lấy \(g = 10m/{s^2}\) .

Câu 2: Xe có khối lượng m₁ = 20kg có thể chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang. Ta đặt lên xe vật m₂ = 5kg ( Hình vẽ 1). Hệ số ma sát giữa m_1­ và m₂ là \(\mu  = 0,2\) . Tác dụng lên m₂ lực \(\overrightarrow F \) theo phương ngang. Tìm gia tốc của m₁, của m₂ và lực ma sát giữa 2 vật với các giá trị sau đây của F:

1. 2N.

2. 20N.

3. 12N.

Cho \(g = 10m/{s^2}\)

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 m₁, m₂ và thời gian chuyển động của hệ của hệ từ lúc thả đến khi vật m₂ chạm đất trong hai trường hợp sau:

1. Bỏ qua mọi ma sát.

2. 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 theo phương hợp với phương ngang một góc α=30⁰ nhờ một lực \(\vec F\) đặt vào đầu B, phương của \(\vec F\)  có thể thay đổi được. Lấy g = 10m/s².

a. \(\vec F\)   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.

 

HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI  HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 10 TRƯỜNG THPT CÙ HUY CẬN

Câu 1: 

a. 

• Chọn hệ tọa độ Oxy gắn với mặt đất, gốc O ở vị trí ném.

• Vận tốc của vật M đối với đất là: \(\overrightarrow v  = \overrightarrow {{v_1}}  + \overrightarrow {{v_2}} \)

\(\overrightarrow v \) hợp với phương ngang góc \(\alpha  = \frac{{{\alpha _0}}}{2} = {30^0}\)

• Độ lớn của v là \(v = 2{v_1}c{\rm{os}}{30^0} = 20m/s\)

• Phương trình chuyển động của xe: x₁ = v₁.t=\(\frac{{20}}{{\sqrt 3 }}\) t.

• Phương trình chuyển động của M: 

\(\begin{array}{l}
{x_2} = v\cos \alpha t = 10\sqrt 3 t\\
{y_2} = v\sin \alpha t - \frac{1}{2}g{t^2} = 10t - 5{t^2}
\end{array}\)

• Vật M chạm đất sau khoảng thời gian t₁ ta có: 

\({y_2} = 10{t_1} - 5{t_1}^2 = 0 \Rightarrow {t_1} = 2s\)

• Khi đó x1 = v1.t₁=\(\frac{{20}}{{\sqrt 3 }}\) .2\( = \frac{{40}}{{\sqrt 3 }}m\)

\({x_2} = 10\sqrt 3 .2 = 20\sqrt 3 m\)

• Khoảng cách giữa xe và vật : \(d = \left| {x{}_1 - {x_2}} \right| = 11,64m\)

b. 

• Muốn cho vật M sau khi rơi lại trúng thùng xe thì xe phải tăng tốc với gia tốc a và ta phải có: 

  •   \({x_1} = \frac{{20}}{{\sqrt 3 }}.2 + \frac{1}{2}a{.2^2} = {x_2} = 34,64m\)

  •    a= 5,82 m/s².

Câu 2: 

a. 

• Độ lớn lực ma sát trượt do m₁ tác dụng lên m₂ là: \({F_{mst}} = \mu N = \mu {m_2}g = 10N\) .

• F=2N nhỏ thua \({F_{mst}}\)  nên m₂ không trượt trên m₁.

• Gia tốc của hai vật trong trường hợp này là: \(a = \frac{F}{{m{}_1 + {m_2}}} = 0,08m/{s^2}\)

• Lực ma sát là ma sát nghỉ và  \({F_{ms}} = F = 2N\)

b. 

• F=20N giả sử m₂ trượt trên m₁ khi đó áp dụng định luật II Niu tơn cho từng vật:

\(\begin{array}{l}
{a_2} = \frac{{F - {F_{mst}}}}{{{m_2}}}\\
{a_1} = \frac{{{F_{mst}}}}{{{m_1}}}
\end{array}\)

• Khi đó \({a_1} \ge {a_2} \Rightarrow \frac{{F - 10}}{5} \ge \frac{{10}}{{20}} \Rightarrow F \ge 12,5N\)

• Với F=20N thì thỏa mãn điều kiện nên ta có:

  •    \(\begin{array}{l}
    {a_2} = \frac{{F - {F_{mst}}}}{{{m_2}}} = \frac{{20 - 10}}{5} = 2m/{s^2}\\
    {a_1} = \frac{{{F_{mst}}}}{{{m_1}}} = \frac{{10}}{{20}} = 0,5m/{s^2}
    \end{array}\)

• Lực ma sát là ma sát trượt và \({F_{mst}} = 10N\)

• Với F=12N thì m₂ không trượt trên m₁ và \({a_1} = {a_2} = \frac{F}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{12}}{{25}} = 0,48m/{s^2}\)

• Lực ma sát là ma sát nghỉ và \({F_{ms}} = F - {m_2}a = 12 - 5.0,48 = 9,6N\)

{-- xem đầy đủ nội dung ở phần xem online hoặc tải về --}

 

Trên đây là phần trích đoạn một phần nội dung trong đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lý dành cho học sinh khối lớp 10. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt ,nâng cao kỹ năng giải bài tập và đạt thành tích cao nhất trong các kỳ thi tuyển chọn học sinh giỏi .

Chúc các em học tập tốt !