Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 10 năm 2021 Trường THPT Lê Quý Đôn có đáp án

TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN

ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG NĂM HỌC 2020-2021 MÔN: VẬT LÝ 10 Thời gian làm bài: 150 phút

 

Bài 1: (4 điểm)   

        a. Trên sân ga một người đi bộ dọc theo đường sắt bên một đoàn tàu đang chuyển động. Nếu người đó đi cùng chiều với đoàn tàu thì tàu sẽ vượt qua người trong khoảng thời gian t₁ = 2,5 phút. Nếu người đi ngược chiều với tàu thì thời gian từ lúc gặp đầu tàu đến lúc gặp đuôi tàu là t₂ = 70 giây. Tính thời gian từ lúc gặp đầu tàu đến lúc gặp đuôi tàu trong hai trường hợp:

    TH1: Người đứng yên nhìn đoàn tàu đi qua.

    TH2: Tàu đứng yên người đi dọc bên đoàn tàu.

        b. Xét ba đoạn đường đi được liên tiếp bằng nhau trước khi dừng lại của một vật chuyển động chậm dần đều, người ta thấy đoạn đường giữa nó đi được trong 1s. Tính thời gian vật đi hết ba đoạn đường bằng nhau nói trên.

   Bài 2: (4 điểm)

Ba vật có khối lượng như nhau m = 5kg được nối với nhau bằng các sợi dây không giãn, khối lượng không đáng kể trên mặt bàn ngang. Biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa là T₀=20N. Hệ số ma sát giữa bàn và các vật 1, 2, 3 lần lượt là 0,3; 0,2;  0,1. Người ta kéo vật với lực F nằm ngang như hình vẽ. Lấy g=10m/s²_.

          a) Tính gia tốc mỗi vật và  lực căng các dây nối nếu F=31,5N.

          b) Tăng dần độ lớn của lực F, hỏi F_min bằng bao nhiêu để một trong hai dây bị đứt                        

 Bài 3: (3 điểm)  Bánh xe có bán kính R. Lực kéo F theo phương nằm ngang, hướng đến trục bánh xe. Lực này có độ lớn bằng √3 lần trọng lượng của bánh xe. Xác định độ cao cực đại của bậc thềm để bánh xe vượt qua.

Bài 4: (2 điểm)      

Cho các dụng cụ sau:

• Một mặt phẳng nghiêng
• Một khối gỗ có khối lượng m đã biết.
• Một thước có độ chia tới mm.
• Một đồng hồ có kim giây.

  Trình bày phương án thí nghiệm xác định nhiệt lượng tỏa ra khi khối gỗ trượt trên mặt phẳng ngiêng ( không có vận tốc ban đầu)

 

ĐÁP ÁN

 

NỘI DUNG

THANG ĐIỂM

 

Bài 1: (4 đ)	Điểm
a. TH1: Khi người đứng yên nhìn đoàn tàu qua:  \({t_a} = \frac{l}{{{v_1}}}\)	0,25đ
Gọi vận tốc của tàu là v1, của người là v2, chiều dài đoàn tàu là l. Khi
đi cùng chiều vận tốc của tàu so với người là vc= v1- v2.	0,25đ
Thời gian   \({t_1} = \frac{l}{{{v_c}}} = \frac{l}{{{v_1} - {v_2}}}\)(1)	0,25đ
Khi đi ngược chiều vn= v1 + v2 , thời gian  \({t_2} = \frac{l}{{{v_n}}} = \frac{l}{{{v_1} + {v_2}}}\) (2)	0,25đ
Từ (1) và (2) => (v1 - v2).t1 = 4/11(v1 + v2).t2 => v2 = v1 hoặc v1 = 2,75v2	0,25đ
thay v2 vào (1) =>  \({t_1} = \frac{{11.l}}{{7{v_1}}} = \frac{{11.{t_a}}}{7} \Rightarrow {t_a} = \frac{7}{{11}}{t_1} \approx 95,5\)giây	0,25đ
TH2:  Khi tàu đứng yên:  \({t_b} = \frac{l}{{{v_2}}}\)	0,25đ
thay v1 vào (2) =>   \({t_2} = \frac{l}{{3,75{v_2}}} = \frac{{{t_b}}}{{3,75}} \Rightarrow {t_b} = 262,5\)giây	0,25đ

 

b.

Ta có: \(\begin{array}{l}  - v_3^2 = 2as; - v_2^2 = 4as; - v_1^2 = 6as\\  \Rightarrow {v_2} = \sqrt 2 {v_3};{v_1} = \sqrt 3 {v_3}\\ {t_1} = \frac{{{v_2} - {v_1}}}{a} = \frac{{{v_3}(\sqrt 2  - \sqrt 3 )}}{a}\\ {t_2} = \frac{{{v_3} - {v_2}}}{a} = \frac{{ - \sqrt 2 {v_3} + {v_3}}}{a}\\ {t_3} = \frac{{ - {v_3}}}{a}\\  \Rightarrow \frac{{{t_3}}}{{{t_2}}} = \sqrt 2  + 1 \Rightarrow \,{t_3}\, = \,\sqrt 2  + 1\,(s)\backslash \\  \Rightarrow \frac{{{t_1}}}{{{t_2}}} = \left( {\sqrt 2  + 1} \right)\left( {\sqrt 3  - \sqrt 2 } \right)\, \Rightarrow \,{t_1} = \left( {\sqrt 2  + 1} \right)\left( {\sqrt 3  - \sqrt 2 } \right)\,(s) \end{array}\) Thời gian đi hết ba đoạn đường: t =\(\left( {\sqrt 2  + 1} \right)\left( {\sqrt 3  - \sqrt 2 } \right) + 1 + \sqrt 2  + 1 = \sqrt 3  + \sqrt 6 \left( s \right)\)

0,50đ     0,25đ   0,25đ   0,25đ

 

Bài 2: (4 điểm) a) Định luật II Newton cho các vật; Vật 1: \(\begin{array}{l} {{\vec P}_1} + {{\vec N}_1} + {{\vec T}_1} + {{\vec F}_{ms1}} = m{{\vec a}_1}\\ 0x:F - {T_1} - {F_{ms1}} = ma\\ 0y:{N_1} = mg\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to F - {T_1} - {\mu _1}mg = ma\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1) \end{array}\)	0.25đ
Vật 2: \({\vec P_2} + {\vec N_2} + \vec T + {\vec T_2} + {\vec F_{ms2}} = m{\vec a_2}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu}  \to T_1^{} - {T_2} - {\mu _2}mg = ma{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} (2)\)	0.25đ
Vật 3: \({\vec P_3} + {\vec N_3} + \vec T + {\vec F_{ms3}} = m{\vec a_3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu}  \to {T_2} - {\mu _3}mg = ma{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} (3)\)	0.25đ
Từ 1,2,3  \( \to a = \frac{F}{{3m}} - \frac{1}{3}({\mu _1} + {\mu _2} + {\mu _3})g\)
Do \({\mu _1} = 3{\mu _{3;}}\,\,\,{\mu _2} = 2{\mu _3} \to a = \frac{F}{{3m}} - 2{\mu _3}g = 0,1m/{s^2}\)	0.5đ
Lực căng dây: \(\begin{array}{l} {T_1} = F - {\mu _1}mg - ma = \frac{{2F}}{3} - {\mu _3}mg = 16N\\ {T_2} = {\mu _3}mg + ma = \frac{F}{3} - {\mu _3}mg = 5,5N \end{array}\)	0,5đ
	0.25đ
b) Thấy T1 >T2 nên nếu đứt thì dây nối giữa vật 1 và 2 sẽ đứt trước. Dây sẽ bị đứt khi ta có: \(\begin{array}{l} {T_1} = \frac{{2F}}{3} - {\mu _3}mg \ge {T_0}\\  \to F \ge \frac{3}{2}({T_0} + {\mu _3}mg) = 37,5N \end{array}\)	1.0đ
Vậy lực kéo F nhỏ nhất để dây đứt là 37,5N	1.0đ

 

...

--(Nội dung tiếp theo của phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1(4 điểm): Từ trên cao người ta thả hòn bi rơi, sau t giây người ta thả một cái thước dài cho rơi thẳng đứng; trong khi thước rơi luôn thẳng đứng. Ban đầu điểm cao nhất của thước thấp hơn độ cao ban đầu của hòn bi 3,75m. Khi hòn bi đuổi kịp thước thì chênh lệch vận tốc giữa hai vật là 5m/s. Sau khi đuổi kịp thước 0,2s thì hòn bi vượt qua được thước. Tìm khoảng thời gian; chiều dài của thước; quãng đường mà hòn bi đã đi được cho đến lúc đuổi kịp thước; độ cao ban đầu tối thiểu phải thả viên bi để nó vượt qua được thước. Lấy g = 10m/s²

Câu 2( 4 điểm):Một người lồng một hòn bi có lỗ xuyên suốt và có khối lượng m vào một que sắt AB nghiêng góc α so với mặt bàn nằm ngang. Lúc đầu bi đứng yên.

    1.Cho que tịnh tiến trong mặt phẳng thẳng đứng chứa nó với gia tốc nằm  ngang a₀ hướng sang trái hình vẽ. Giả sử không có ma sát giữa bi và que. Tính

       a. Gia tốc a của bi đối với que.

       b.Phản lực Q của que lên bi

       c.Tìm điều kiện để bi

          - Chuyển động về phái đầu A

          - Chuyển động về phái đầu B

          - Đứng yên

    2. Hỏi như câu 1 nhưng cho biết a₀ = 2g( g là gia tốc trọng trường) và có ma sát giữa bi và que, với hệ số ma sát k = 1/3

...

--(Nội dung tiếp theo của đề và phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

CÂU 1

Một vật nhỏ m được treo vào trần một chiếc ôtô bằng một dây mảnh nhẹ không đàn hồi. Xe ôtô đang chuyển động nhanh dần đều xuống một dốc nghiêng một góc α = 30⁰ so với phương ngang, xe có gia tốc a sao cho dây treo vật vuông góc với sàn của xe (hình vẽ).

1. Xác định gia tốc a của xe? Lấy g =  10m/s².
2. Vật đang treo cách sàn ôtô h = 2m, đốt nhẹ dây treo.
   1. Vật sẽ rơi theo phương nào? Xác định thời gian rơi của vật và vận tốc của vật đối với xe khi vật chạm sàn xe?
   2. Biết điểm treo cách mép cuối của xe một khoảng l = 3m, phía sau xe hở. Hỏi phải đốt dây khi xe có vận tốc tối thiểu bằng bao nhiêu để vật rơi ra ngoài xe?

CÂU 2

Có hai vật m₁ và m₂ chuyển động thẳng đều với vận tốc v₁ và v₂. Vật m₁ xuất phát từ A, vật m₂  xuất phát từ B. (H vẽ).

Tìm biểu thức tính khoảng cách  ngắn nhất giữa chúng trong quá trình chuyển động, và thời gian đạt được khoảng cách đó? Biết khoảng cách ban đầu của chúng  và góc giữa hai đường thẳng là α.

Áp dụng bắng số: =350m; v₁=5m/s; v₂=10m/s; α=60^o

...

--(Nội dung tiếp theo của đề và phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1(4 đ):  Vật A được ném thẳng đứng lên trên từ độ cao 300m so với mặt đất với vận tốc ban đầu 20m/s. Sau đó 1s vật B được ném thẳng đứng lên trên từ độ cao 250m so với măt đất với vận tốc ban đầu 25m/s. Bỏ qua sức cản không khí, lấy g=10m/s². Chọn gốc toạ độ ở mặt đất, chiều dương hướng thẳng đứng lên trên, gốc thời gian là lúc ném vật A.

1. Viết phương trình chuyển động của các vật A, B; tính thời gian chuyển động của các vật.

2. Thời điểm nào hai vật có cùng độ cao; xác định vận tốc các vật tại thời điểm đó.

3. Trong  thời gian chuyển động khoảng cách lớn nhất giữa hai vật là bao nhiêu và đạt được lúc nào.

Câu 2(4 đ): Thanh CD vuông góc với trục thẳng đứng OZ và quay quanh trục này với vận tốc góc ω. Hai hòn bi A và B có khối lượng M và m nối với nhau bằng một lò xo khối lượng không đáng kể, có độ cứng k và có chiều dài tự nhiên l^o  (Hình vẽ 1). Hai hòn bi có thể trượt không ma sát trên thanh.

Tính các khoảng cách \(OA = x;OB = y\) ứng với trạng thái cân bằng của hai hòn bi; biện luận.

Áp dụng: 
\(M = 0,1kg = 2m;{l_0} = 0,2(m);k = 40N/m;\omega  = 3\)vòng/s

Tính x, y và lực đàn hồi của lò xo.

...

--(Nội dung tiếp theo của đề và phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Bài 1:( 4điểm)

Một ô tô con bắt đầu  chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 1,5 m/s² , đúng lúc đó một ôtô tải chuyển động cùng chiều vượt qua nó với tốc độ 36 km/h và gia tốc 0,5 m/s² . Sau 10 s thì hai xe giảm gia tốc xuống còn 0,2 m/s² và 0,1 m/s² . Hỏi khi ô tô con đuổi kịp ôtô tải thì tốc độ của mỗi xe là bao nhiêu?

Bài 2:(4 điểm).

Trong hệ thống trên hình 1, khối lượng vật 1 bằng 6,0 lần khối lượng vật 2. Chiều cao h = 20cm. Khối lượng của ròng rọc và của dây cũng như các lực ma sát được bỏ qua. Lấy g = 10m/s². Ban đầu vật 2 được giữ đứng yên trên mặt đất, các sợi dây không dãn có phương thẳng đứng. Thả vật 2, hệ bắt đầu chuyển động. Xác định:

      a. gia tốc của các vật ngay sau khi vật 2 được thả ra;

      b. độ cao tối đa đối với mặt đất mà vật 2 đạt được.

...

--(Nội dung tiếp theo của đề và phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 10 năm 2021 có đáp án Trường THPT Lê Quý Đôn. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.