Đề thi học sinh giỏi khối 10 môn: Vật lý

Sở GD & ĐT Hà Nội Trường THPT tùng thiện Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ********** Đề THI HọC SINH GiỏI KhốI 10 Môn: Vật lý ( Thời gian 60 phút) Câu 1: (6 điểm) Một vật đang chuyển động trên đường ngang với vận tốc 20m/s thì trượt lên một cái dốc dài 100m, cao 10m. Tìm gia tốc của vật khi lên dốc. Vật có lên tới được đỉnh dốc không? Nếu có, hãy tìm vận tốc của vật tại đỉnh dốc và thời gian lên dốc? Cho biết hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là = 0,1. Lấy g = 10m/s2. Câu 2: (6 điểm) Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 500g, treo ở một đầu một sợi dây dài l = 1m, đầu trên của dây cố định. Kéo quả cầu để dây treo lệch góc so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. a. Tính vận tốc của quả cầu khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc . Vận tốc của quả cầu cực đại ở vị trí nào? Tính giá trị vận tốc đó? b. Tính lực căng của dây treo theo góc ? Lấy g = 10m/s2. Bỏ qua sức cản của không khí. Câu 3: (4 điểm) Một bản mỏng kim loại đồng chất hình chữ T như trên hình. Cho biết AB = CD = 60 cm; EF = HG = 20 cm; AD = BC = 20 cm; EH = FG = 100 cm. Hãy xác định trọng tâm của bản? A D B C E H F G Câu 4: (4 điểm) Một tên lửa có khối lượng 16 tấn được phóng thẳng đứng nhờ lượng khí phụt ra phía sau với vận tốc 800m/s trong một thời gian tương đối dài. Tính khối lượng khí mà tên lửa cần phụt ra phía sau mỗi giây trong những giây đầu tiên để cho tên lửa đó bay lên rất chậm. Lấy g = 10m/s2. Bỏ qua sức cản của không khí. Duyệt của tổ trưởng tổ Vật lý – KTCN Sở GD & ĐT Hà Nội Trường THPT tùng thiện Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ********** đáp án Đề THI HọC SINH GiỏI KhốI 10 Môn: Vật lý Câu 1: (6 điểm) x h l y Hình vẽ 0,5 đ - Các lực tác dụng lên vật khi lên dốc là: Trọng lực , phản lực vuông góc và lực ma sát . 0,25 đ - áp dụng định luật II Niu-tơn, ta có: + + = m. (1) 0,5 đ - Chiếu phương trình (1) lên trục Ox (dọc theo mặt dốc hướng lên) và trục Oy (vuông góc với mặt dốc hướng lên): - P cos + N = 0 (2) 0,5 đ - P sin - Fms = ma (3) 0,5 đ Trong đó: sin === 0,1 0,25 đ cos =0,995 0,25 đ Từ (2) và (3) suy ra: Fms=N=mg cos 0,25 đ và 0,5 đ a = -1,995m/s2. 0,5đ Gọi s là chiều dài tối đa vật có thể đi lên trên mặt dốc (cho đến lúc vận tốc bằng v = 0) ta có: , với v = 0 m/s, v0= 20 m/s 0,5 đ Suy ra s = 100,25m > l = 100m. Như vậy, vật lên tới được đỉnh dốc. 0,5 đ Khi lên đến đỉnh dốc, vận tốc v1 của vật tính theo công thức , với s = l = 100m. 0,5 đ Thời gian lên dốc: 0,5 đ Câu 2: (6 điểm) Hình vẽ:A M B hM hA 0,5 đ a. Chuyển động của quả cầu tuân theo định luật bảo toàn cơ năng. Chọn gốc thế năng tại B. Ta có: WM = WA 0,5 đ 0,5 đ (1) 1 đ Từ (1) ta thấy v cực đại khi cos = 1 hay = 00. 1 đ b. Tại vị trí bất kỳ, phương trình định luật II Niu-tơn cho vật: 0,5 đ Chiếu phương trình trên lên trục hướng tâm, ta có: 1 đ Thay v2 từ phương trình (1) và biến đổi ta được: T = mg( 3cos - cos ) 1 đ Câu 3: ( 4 điểm ) E A F C B D H G O2 O1 O 1 đ - Ta chia bản mỏng thành hai phần ABCD và EFGH, mỗi phần có dạng hình chữ nhật. Vì lý do đối xứng, trọng tâm của hai phần đó nằm tại O1 và O2 là giao điểm của các đường chéo của hình chữ nhật. Trọng lực P1 và P2 của hai phần đó có điểm đặt là O1 và O2. Trọng tâm O của bản là điểm đặt của hợp các trọng lực P1 và P2 của hai phần hình chữ nhật. 0,5 đ - Theo quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều ta có: (1) 05 đ - Vì bản đồng chất nên khối lượng tỉ lệ với diện tích: (2) 0,5 đ - Đồng thời ta có: O1O2=O1O + OO2 = = 60cm (3) - Từ (1), (2) và (3) : OO1 = 37,5 cm; OO2 = 22,5 cm. 0,5 đ - Vậy trọng tâm O của bản nằm trên trục đối xứng của bản, cách đáy GH một đoạn: OO2 + = 22,5 + 50 = 72,5 cm. 1 đ Câu 4: (4 điểm) - Bởi vì khí phụt rằmt tên lửa trong một thời gian tương đối dài nên ta không thể coi tên lửa như một hệ kín và không thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng mà phải áp dụng định luật II Niu-tơn viết dưới dạng khác: F.t = p (1) 1 đ - Tên lửa bay lên rất chậm có nghĩa là gia tốc của tên lửa rất nhỏ () và có thể coi lực đẩy tên lửa xấp xỉ bằng trọng lực P của tên lửa, nghĩa là: F = P = Mg (2) (M là khối lượng của tên lửa) 1 đ - Biến thiên động lượng của khí là: p = mv – 0 = mv (3) với v = 800m/s, m là khối lượng của khí. 1 đ - Thay (2) và (3) vào (1) ta tìm được khối lượng khí m cần phụt ra mỗi giây: Mg. t = mv 1 đ Duyệt của tổ trưởng tổ Vật lý – KTCN