Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 10 năm 2021 Trường THPT Thanh Bình có đáp án

TRƯỜNG THPT THANH BÌNH

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

 

Câu 1 (4,0 điểm):

          Các giọt nước mưa rơi khỏi một đám mây trong thời tiết lặng gió. Giả sử các giọt nước mưa giống nhau và có dạng hình cầu, rơi với vận tốc ban đầu bằng không, theo phương thẳng đứng. Biết đám mây ở độ cao đủ lớn, coi trọng trường tại nơi khảo sát là đều và g=10m/s².

1. Bỏ qua mọi sức cản. Tìm quãng đường một giọt nước mưa rơi được trong 3 giây đầu và trong giây thứ 5.

2. Xét một giọt nước mưa rơi chịu lực cản của không khí là F_c = -kv (với k là hằng số, v là vận tốc của giọt nước đối với đất). Tại lúc gia tốc của nó đạt tới giá trị 6m/s²thì vận tốc của nó đạt giá trị 12m/s. Khi xuống tới gần mặt đất, thì giọt nước mưa rơi với vận tốc không đổi v’ , lúc này giọt nước trượt vào tấm kính thẳng đứng ở cửa bên của một ô tô đang chuyển động thẳng đều theo phương ngang, giọt mưa để lại trên kính một vết nước hợp với phương thẳng đứng một góc 30⁰_, xem vận tốc giọt nước theo phương thẳng đứng khi trượt trên kính vẫn là v’ . Tính tốc độ của ô tô và cho biết người lái xe có vi phạm luật giao thông vì lỗi vượt quá tốc độ quy định không? Biết tốc độ tối đa cho phép của ô tô là 70 (km/h).

Câu 2 ( 3,0 điểm):

          Một chiếc thang đồng chất có chiều dài AB = l = 2,7m, trọng lượng P. Đầu A của thang tựa vào sàn nhà nằm ngang, đầu B của thang tựa vào tường thẳng đứng. Khối tâm G của thang ở cách đầu A một đoạn 0,9m. Thang cân bằng ở vị trí hợp với sàn nhà một góc α=60^o  như hình vẽ. Gọi µ là hệ số ma sát giữa thang với sàn, bỏ qua ma sát giữa thang và tường.

1. Tìm giá trị nhỏ nhất của µ để thang còn chưa bị trượt.

2. Cho µ=0,32. Một người có trọng lượng P₁=3P trèo lên thang. Hỏi người đó trèo được một đoạn tối đa bằng bao nhiêu (so với đầu A) để thang  còn chưa bị trượt.

Câu 3 (4,0 điểm):

          Một sợi dây nhẹ không giãn, chiều dài l= 1m, một đầu cố định, một đầu gắn với vật nặng khối lượng m₁=300g tại nơi có gia tốc trọng trường g=10m/s². Ban đầu vật m₁ ở vị trí B, dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α (với \({0^0} \le \alpha  \le {90^0}\)), thả vật m₁ với vận tốc ban đầu bằng không. Mốc tính thế năng trùng với mặt sàn nằm ngang đi qua điểm A và vuông góc với OA như hình vẽ, OA = OB = l. Bỏ qua mọi ma sát và lực cản tác dụng lên vật m₁, dây luôn căng trong quá trình vật m₁ chuyển động.

          1. Cho α=90^o. Xác định:  

a. Cơ năng của vật m₁ ngay lúc thả.

b. Xác định độ lớn lực căng dây tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc  (ở phía bên trái OA).

          2. Khi vật m₁ chuyển động tới vị trí A, nó va chạm hoàn toàn đàn hồi xuyên tâm với vật m₂ = 100g (đang đứng yên tại vị trí A). Sau va chạm vật m₁ tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính = 1m đến vị trí có độ cao lớn nhất (vị trí K), D là chân đường vuông góc từ K xuống mặt sàn. Vật m₂ chuyển động dọc theo mặt sàn nằm ngang đến vị trí C thì dừng lại. Hệ số ma sát giữa m₂ và mặt sàn là 0,1. Biết AD/AC=√15/90.

Xác định góc α.

Câu 4 (3 điểm):

          Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng có chiều dài l được chia thành hai ngăn nhờ một pittông cách nhiệt (bỏ qua bề dày của pittông). Hai ngăn chứa cùng một chất khí lí tưởng, ngăn trên chứa một 1mol khí, ngăn dưới chứa 5 mol khí. Khi chất khí ở hai ngăn có cùng nhiệt độ T₁ thì pittông ở vị trí cân bằng và cách đầu trên của bình một đoạn l₁=0,25l. Gọi P₀ là áp suất của riêng pittông tác dụng lên chất khí ở ngăn dưới. Biết các thông số trạng thái P, V, T và n (mol) liên hệ với nhau bằng công thức: PV = nRT (với R là hằng số). Bỏ qua mọi ma sát.

          1. Tính áp suất P₁ và P₂ của không khí trong hai ngăn theo P₀.

          2. Chất khí ở ngăn dưới được giữ ở nhiệt độ T_­1. Hỏi phải thay đổi nhiệt độ chất khí ở ngăn trên đến giá trị bằng bao nhiêu (theo T₁) để pittông cân bằng ở vị trí cách đều hai đầu của bình?

Câu 5 (4 điểm):

          Cho n = 1mol khí lí tưởng biến đổi qua các trạng thái được biểu diễn trên đồ thị T-V như hình vẽ.

- Quá trình 1->2 là một đoạn thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ.

- Quá trình 2->3 là quá trình đẳng tích.

- Quá trình 3->1 là một đoạn cong thuộc đường cong có phương trình:
\(T = {T_1}(a - bV)V\)(trong đó T₁ là nhiệt độ ở trạng thái 1, a, b là hằng số dương). Biết T=300K, V₁ = 1 (lít). Các thông số trạng thái P, V, T và n (mol) liên hệ với nhau bằng công thức PV=nRT, với \({\rm{R = }}\,{\rm{8}},{\rm{31}}\left( {\frac{J}{{mol.K}}} \right)\).

          1. Xác định P₁, P₂ , P₃.

          2. Tính công của chất khí trong các quá trình 1->2 ; 2->3 ; 3->1.

Câu 6 (2 điểm):  Có một cân đĩa. Do sơ suất trong khâu chế tạo nên hai cánh tay đòn không thật sự bằng nhau. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định đúng khối lượng của vật cần cân.

Dụng cụ : hộp quả cân biết khối lượng, vật có khối lượng chưa biết.

ĐÁP ÁN

Câu 1 (4 điểm):

1(2đ)	Quãng đường giọt nước rơi được trong 3 (s) đầu là : \(S = \frac{1}{2}g{t^2} = 45(m)\)	1
	Quãng đường giọt nước rơi được trong giây thứ 5 là : \(\Delta S = \frac{1}{2}10.({5^2} - {4^2}) = 45(m)\)	1
2(2đ)	Chọn chiều dương là chiều chuyển động của giọt nước mưa. - Áp dụng Định luật II Niu-tơn cho giọt nước \({\vec F_{hl}} = \vec P + {\vec F_C}\)                                      Chiếu lên chiều dương, ta có: ma = P - FC Tại thời điểm a = 6 (m/s2), v = 12 (m/s), ta có: \(\begin{array}{l} {\rm{m}}.{\rm{6 }} = {\rm{ m}}.{\rm{10 }} - {\rm{ k}}.{\rm{12}}\\  \Rightarrow \frac{m}{k}\, = 3\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1) \end{array}\) Khi rơi gần mặt đất, do giọt nước chuyển động thẳng đều, ta có:     \({\rm{P}} = {{\rm{F}}_{\rm{C}}} \Leftrightarrow mg = kv'\)                                 Thay (1) vào, ta có: v’ = 30(m/s).	0,5     0,5
	Gọi giọt nước là vật 1; ô tô là vật 2; mặt đất là vật 3. \( \Rightarrow \,\,\,\,{\vec v_{13}} = {\vec v_{12}} + {\vec v_{23}}\) Biết v13 = v’ = 30(m/s) và hợp với góc 300. Từ hình vẽ: \(\begin{array}{l} \tan {30^0} = \frac{{{v_{23}}}}{{{v_{13}}}};\,\,\\  \Rightarrow \,{v_{23}} = {v_{13}}\tan {30^0} = 10\sqrt 3 (m/s) = 62,35(km/h)\,\,\, < \,\,7\,0(km/h) \end{array}\) Vậy người lái xe không vi phạm giao thông về tốc độ.	0,5     0,5

 

Câu 2 (4 điểm):

1 (2đ)	Chọn hệ trục tọa độ x’Oy’ như hình vẽ. - Điều kiện cân bằng lực cho thang:       \(\vec P + {\vec N_B} + {\vec N_A} + {\vec F_{msA}} = 0\)                   Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P        (1) Chiếu lên trục Ox’, ta có: NB=FmaA   (2)	0,5
	Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô men lực, ta có : \( \Leftrightarrow \,\,\,\,P.\frac{{AB}}{3}.c{\rm{os}}\alpha  = {N_B}.AB.\sin \alpha ;\,\,\,\,\, \Rightarrow {N_B} = \frac{1}{3}P.\cot \alpha \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(3)\) Từ (2) và (3), ta có:	0,5
	Để thang không bị trượt thì : \({F_{msA}} = {N_B} = \frac{1}{3}P.\cot \alpha \) Vậy, giá trị nhỏ nhất của hệ số ma sát là:	0,5     0,5
2 (2đ)	Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ. Gọi khoảng cách từ vị trí người đến A là x. Do thanh nằm cân bằng, ta có: Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P + P1   (1) Chiếu lên trục Ox’, ta có: ;   (2’) Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô men lực, ta có : \( \Leftrightarrow \,\,\,\,P.\frac{{AB}}{3}.c{\rm{os}}\alpha  = {N_B}.AB.\sin \alpha ;\,\,\,\,\, \Rightarrow {N_B} = \frac{1}{3}P.\cot \alpha \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(3)\) Từ (2’) và (3’), ta có: \({F_{msA}} = {N_B} = \frac{1}{3}P.\cot \alpha \)	1
	Để thang không bị trượt thì : \(\begin{array}{l} {F_{msA}} \le \mu .{N_A}\,\, \Leftrightarrow \,\,\frac{1}{3}P.\cot \alpha \, + {P_1}.\frac{x}{\ell }.\cot \alpha  \le \mu (P + {P_1})\\  \Rightarrow x \le \ell (\frac{{3\mu (P + {P_1}).\tan \alpha  - P}}{{3.{P_1}}})\,\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \,\,\,\,\,x \le \frac{{\ell (12\mu \tan \alpha  - 1)}}{9} \end{array}\) xmax = \(\frac{{\ell (12\mu \tan \alpha  - 1)}}{9} = 1,695m\) Vậy người đó trèo được tối đa một đoạn 1,695m.	1

...

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

Bài 1:(3điểm) Có 2 xe cùng khởi hành từ A về B. Vận tốc xe 1 trên nửa đoạn đường đầu là 45 km/h, nửa đoạn đường còn lại là 30 km/h .Vận tốc xe 2 trong nửa thời gian đầu là 45 km/h và trong nửa thời gian còn lại 30 km/h .Tính:

1. Vận tốc trung bình mỗi xe ? từ đó cho biết xe nào đến B sớm hơn ?
2. Chiều dài quãng đường AB và thời gian chuyển động mỗi xe? Biết xe này đến sớm hơn xe kia 6 phút .

Bài 2:(4điểm )Cho vật m = 2kg có thể  trượt có ma sát( =0,1) trên mặt phẳng ngang ( g= 10 m/s²)(hình 2)

1. Truyền cho vật vận tốc ban đầu v₀ = 1 m/ s theo phương ngang .Xác định : Thời gian và quãng đường vật chuyển động cho đến khi dừng lại ?
2. Tác dụng lực F tạo với phương ngang góc α= 30⁰ làm vật chuyển động đều .Xác định: Lực F?  
3. Góc  α phải bằng bao nhiêu để vật trượt đều

Với lực F nhỏ nhất ?

...

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

Bài 1 (4đ).

1.  Một chất điểm đang chuyển động thẳng đều, khi đi qua điểm A với vận tốc v_A thì chuyển sang chuyển động thẳng chậm dần đều, chất điểm đi thêm được 25,6m (kể từ A) thì dừng lại hẳn. Thấy quãng đường đi được trong giây đầu tiên (từ lúc bắt đầu chuyển động chậm dần đều) dài gấp 15 lần quãng đường đi được trong giây cuối cùng. Hãy tính gia tốc chuyển động và vận tốc v_A của chất điểm.

2. Có hai người quan sát A₁ và A₂ đứng trên hai hệ quay tròn đều ngược chiều nhau như hình vẽ. Biết O₁, O₂ là các tâm quay của hai hệ tròn; O₁O₂ = 5m; O₁A₁ = O₂A₂ = 2m; ω₁ = ω₂ = 1 rad/s. Tính vận tốc dài của A₁ đối với A₂ tại thời điểm hai người có vị trí như hình vẽ.

Bài 2(4đ).

1. Một Xy lanh kín hai đầu đặt thẳng đứng, bên trong có một Píttông cách nhiệt, chia Xy lanh thành hai phần, mỗi phần chứa cùng một lượng khí ở cùng nhiệt độ T₁ = 400K, áp suất P₂ của phần phía dưới Píttông gấp 2 lần áp suất P₁của phần nằm trên Píttông. Cần nung nóng phần dưới Píttông lên thêm nhiệt độ bằng bao nhiêu để thể tích trong hai phần Xy lanh bằng nhau ?

2. Một khối khí lý tưởng biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) theo quy luật biểu diễn như hình vẽ. Biết rằng ở trạng thái (1) nhiệt độ T₁=300K, V₁=20.10^-3 m³.

a. Tìm biểu thức liên hệ giữa áp suất p và thể tích V của khối khí.

b. Xác định nhiệt độ cao nhất của quá trình.

...

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

1. CÂU HỎI PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC (0,2đ/ câu)

Câu 1: Trên nhãn của một bóng đèn Halogen có dòng chữ “20W/12V”, để bảo vệ bóng đèn này người ta lắp vào hệ thống dây dẫn một cầu chì 1A. Điều gì sẽ xảy ra khi được lắp vào 1 máy biến thế 12V?

a. Bóng đèn sáng bình thường.                                  

b. Bóng đèn sáng không bình thường.

c. Bóng đèn không sáng vì điện quá yếu.                 

d. Cầu chì cháy.

Câu 2: Ô tô là phương tiện vận tải đường bộ phổ biến và có tính cơ động cao nhất. Em có biết động cơ ô tô  thuộc loại động cơ nào không?

a. Động cơ nhiệt.                                       b. Động cơ 2 kì và 4 kì.

c. Động cơ xăng và động cơ điêzen.         d. Các loại động cơ đốt trong.

Câu 3: Khi đưa vỏ ốc vào sát tai ta nghe thấy tiếng rì rầm khe khẽ. Nguyên nhân của hiện tượng này là gì?

a. Tiếng rì rầm của máu chảy trong tai.

b. Tiếng ồn của khung cảnh xung quanh được phóng đại lên qua hiện tượng cộng hưởng.

c. Rung động nhẹ nhàng của màng nhĩ.

d. Tiếng rì rầm của không khí trong hốc tai phụ.

Câu 4: Vì sao quả bóng bay dù buộc thật chặt để lâu ngày vẫn bị xẹp?

a. Vì cao su là chất đàn hồi nên sau khi bị thổi căng nó tự động co lại.

b. Vì khi thổi, không khí từ miệng vào bóng còn nóng, sau đó lạnh dần nên co lại.

c. Vì không khí nhẹ nên có thể chui qua đó thoát ra ngoài.

d. Vì giữa các phân tử của chất làm vỏ bóng có khoảng cách nên các phân tử không khí có thể chui qua đó thoát ra ngoài.

Câu 5: Cách sắp xếp vật liệu dẫn nhiệt từ tốt hơn đến kém hơn nào dưới đây là đúng?

a. Đồng, không khí, nước.                       

b. Không khí, đồng, nước.

c. Đồng, nước, không khí.                      

d. Không khí, nước, đồng.

Câu 6: Bếp lửa truyền nhiệt ra môi trường xung quanh bằng cách nào?

a. Chỉ bằng cách dẫn nhiệt.          

b. Chỉ bằng cách đối lưu.

c. Chỉ bằng cách bức xạ nhiệt.                

d. Cả ba cách trên.

Câu 7: Sau nhiều năm sử dụng ôtô chạy bằng dầu Điêzen, lần này bố Hùng quyết định mua một chiếc ôtô chạy bằng xăng. Theo thói quen khi đến cây xăng, bố Hùng cho đổ dầu Điêzen vào chiếc xe mới thay vì xăng. Sau khi đi được chừng 1km, ôtô dừng lại. Bố Hùng phải cho bơm hút toàn bộ phần nhiên liệu trong bình chứa ra ngoài. Tại sao chiếc ôtô chạy xăng lại không thể chạy được bằng dầu Điêzen?

a. Dầu Điêzen không hoà trộn được với không khí trong bộ chế hoà khí.

b. Bộ phận đánh lửa không thể làm hỗn hợp dầu Điêzen và không khí cháy được.

c. Dầu Điêzen đặc hơn xăng nên làm tắc các đường dẫn xăng.

d. Hỗn hợp dầu Điêzen và không khí không cháy hết trong xi lanh ôtô.

Câu 8: Mỗi ôtô ngày nay đều có bộ phận xúc tác và đa phần người ta cũng biết là nhờ nó mà chúng ta có được khí thải sạch sẽ hơn. Nhưng nói chính xác thì bộ phận này có nhiệm vụ gì trong chiếc ôtô của bạn?

a. Lọc sạch khí thải và các khí độc ra khỏi khí thải.

b. Làm cho quá trình cháy trong xi lanh của động cơ diễn ra triệt để hơn và sạch sẽ hơn.

c. Làm sạch nhiên liệu.

d. Chuyển đổi những thành phần có hại trong khí thải thành các chất vô hại.

Câu 9: Cô Thu muốn rót cho mình một tách cà phê nóng thì chuông điện thoại reo. Trước mặt cô hiện đang có một tách màu trắng, một màu đen và một màu xám. Theo em cô Thu nên rót cà phê vào tách nào để cà phê nguội ít nhất cho tới khi cô kết thúc cuộc điện thoại?   

a. Rót vào tách trắng. 

b. Rót vào tách đen.

c. Rót vào tách màu xám. 

d. Rót vào tách nào kết quả cũng giống nhau.

Câu 10: Một vệ tinh bay vòng quanh trái đất với vận tốc 100m/s. Vệ tinh này bay với tốc độ bao nhiêu trong đơn vị km/h?  a. 200 km/h.                     

b. 360 km/h.     

c. 630 km/h.                           

d. 720 km/h.

...

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

Bài 1 (2 điểm):

Một chất điểm chuyển động thẳng từ A đến B (B cách A một đoạn s = 315m). Cứ chuyển động được 3 giây thì chất điểm lại nghỉ 1 giây. Trong 3 giây đầu chất điểm chuyển động với vận tốc v₀=5m/s. Trong các khoảng 3 giây tiếp theo chất điểm chuyển động với vận tốc 2v₀, 3v₀, …, nv₀. Tìm tốc độ trung bình của chất điểm trên quãng đường AB?

Biết: 
\(1 + 2 + 3 + ... + n = \frac{{n\left( {n + 1} \right)}}{2}\) với n là số tự nhiên.

Bài 2 (1 điểm):

Từ trên cao người ta thả rơi một viên bi, sau đó t giây người ta thả một cái thước dài cho rơi thẳng đứng (trong khi rơi thước luôn thẳng đứng). Ban đầu điểm cao nhất của thước thấp hơn độ cao ban đầu của viên bi là 3,75m. Khi viên bi đuổi kịp thước thì chênh lệch vận tốc giữa hai vật là 5m/s. Sau khi đuổi kịp thước 0,2s thì bi vượt qua được thước. Tìm khoảng thời gian t, quãng đường mà viên bi đã đi được cho đến lúc đuổi kịp thước và chiều dài của thước. Bỏ qua lực cản không khí, lấy g = 10m/s².

...

--(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 Thanh Bình. 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.