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

TRƯỜNG THPT THỦ THIÊM

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

 

Bài 1 (4 điểm):

Một vật rơi tự do đi được 10m cuối cùng của quãng đường trong khoảng thời gian 0,25s. Cho g = 9,8m/s². Tính:

  a. Vận tốc của vật khi chạm đất và độ cao từ đó vật bắt đầu rơi?

  b. Giả sử cũng từ độ cao này người ta ném thẳng đứng một vật thứ hai (cùng một lúc với khi thả vật thứ nhất rơi tự do). Hỏi phải ném vật thứ hai với vận tốc ban đầu có hướng và độ lớn  như thế nào để vật này chạm mặt đất trước vật rơi tự do 1 giây.

Bài 2 (4 điểm):

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 2). Biết tanα=0,5 và hệ số ma sát trượt μ=0,2. Lấy g=10m/s².

1. Tính giá trị lực F lớn nhất.
2. Tính giá trị lực F nhỏ nhất.

Bài 3 (3 điểm):  

Một thanh AB dài 2m khối lượng m = 2kg được giữ nghiêng một góc α trên mặt sàn nằm ngang bằng một sợi dây nằm ngang BC dài 2m nối đầu B của thanh với một bức tường thẳng đứng; đầu A của thanh tựa lên mặt sàn. Hệ số ma sát giữa thanh và mặt sàn bằng √3/2 (như hình 3).

1. Tìm các giá trị của α để thanh có thể cân bằng.
2. Tính các lực tác dụng lên thanh và khoảng cách AD từ đầu A của thanh đến góc tường D khi góc α = 45⁰. Lấy g = 10m/s².

Bài 4 (4 điểm):

Một quả cầu nặng m=100g được treo ở đầu một sợi dây nhẹ, không co dãn, dài l=1m (đầu kia của dây cố định). Truyền cho quả cầu ở vị trí cân bằng một vận tốc đầu v₀ theo phương ngang. Khi dây treo nghiêng góc α =30^o so với phương thẳng đứng thì gia tốc của quả cầu có phương ngang. Cho g=10m/s², bỏ qua mọi ma sát.

1. Tìm vận tốc v₀.
2. Tính lực căng dây và vận tốc của vật tại vị trí có góc lệch a = 40^o.

Bài 5 (3 điểm):

  Có 1 g khí Heli (coi là khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực hiện một chu trình: 1 – 2 – 3 – 4 – 1 được biểu diễn trên giản đồ P-T như hình 5.

Cho P₀ = 10⁵Pa; T₀ = 300K.

1. Tìm thể tích của khí ở trạng thái 4.
2. Hãy nói rõ chu trình này gồm các đẳng quá trình nào. Vẽ lại chu trình này trên giản đồ P-V và trên giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị bằng số và chiều biến đổi của chu trình).

Bài 6 (2 điểm):  Thí nghiệm thực hành

Xác định khối lượng của thanh gỗ.

Cho các đồ dùng :

          1 thanh gỗ cứng hình hộp chữ nhật, kích thước 800 × 20 × 15 (mm);

          1 giá thí nghiệm.

          1 thước thẳng có vạch chia mm;

          1 hộp quả cân (đủ loại từ nhỏ đến lớn);

          1 bút nỉ;

          1 dây nhựa nhỏ.

Yêu cầu :

+ Nêu phương án thí nghiệm xác định khối lượng của thanh gỗ đó.

+ Nêu cách tính sai số của phép đo.

ĐÁP ÁN

Bài 1.  (4,0 điểm)

 

(4 điểm)

a. Chọn gốc tọa độ tại nơi thả vật, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc thả vật. Tại A (tại mặt đất ):  \({y_A} = h = \frac{{g\,{t_A}^2}}{2}\quad (1)\)  Tại B (cách mặt đất 10m) : \(\begin{array}{l} {y_B} = h - 10 = \frac{{g\,{t_B}^2}}{2}\quad (2)\\ {t_A} - {t_B} = 0,25\,s\quad  \to \quad {t_B} = {t_A} - 0,25\quad (3) \end{array}\) Từ (1) và (2) ta có : \(\frac{{g{t_A}^2}}{2} = \frac{{g{t_B}^2}}{2} + 10\quad (4)\) Thay (3) vào (4) ta có : \(\begin{array}{l} g{t_A}^2 = g{\left( {{t_A} - 0,25} \right)^2} + 20\quad \\  \to \quad 4,9{t_A} = 0,6125 + 20\quad  \to \quad {t_A} = 4,2066\,s\\  \Rightarrow \quad {v_A} = g{t_A} = 9,8.4,2066 = 41,225\,m/s\\ h = \frac{{g.{t_A}^2}}{2} = 86,71\,m\\ b.\\ {y_A} = h = {v_0}.t{'_A} + \frac{{gt{'_A}^2}}{2}\quad (t{'_A} = {t_A} - 1 = 3,2066s)\\  \Rightarrow {v_0} = 11,33m/s \end{array}\) và ném xuống.

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

 

Bài 2.  (4,0 điểm)

 

(4 điểm)

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: \(\vec N + \vec F + {\vec F_{ms}} + \vec P = \vec 0\) Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được: \(\begin{array}{l} {F_{ms}} = F\cos \alpha  - P\sin \alpha \\ N = F\sin \alpha  + P\cos \alpha \\ Do:{F_{ms}} \le \mu N \Rightarrow F \le \frac{{P(\sin \alpha  + \mu \cos \alpha )}}{{\cos \alpha  - \mu \sin \alpha }}\\  = \frac{{P(\tan \alpha  + \mu )}}{{1 - \mu \tan \alpha }}\\  \Rightarrow {F_{\max }} = \frac{{P(\tan \alpha  + \mu )}}{{1 - \mu \tan \alpha }} \end{array}\) Thay số ta được:  \({F_{\max }} \approx 77,8N\). b) Lực F có giá trị nhỏ nhất khi vật có xu hướng đi xuống. Khi đó lực ma sát đổi chiều so với hình vẽ. Do vật cân bằng nên: \(\vec N + \vec F + {\vec F_{ms}} + \vec P = \vec 0\) Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được: \(\begin{array}{l} {F_{ms}} =  - F\cos \alpha  + P\sin \alpha \\ N = F\sin \alpha  + P\cos \alpha \\ Do:{F_{ms}} \le \mu N \Rightarrow F \ge \frac{{P(\sin \alpha  - \mu \cos \alpha )}}{{\cos \alpha  + \mu \sin \alpha }} = \frac{{P(\tan \alpha  - \mu )}}{{1 + \mu \tan \alpha }}\\  \Rightarrow {F_{\min }} = \frac{{P(\tan \alpha  - \mu )}}{{1 + \mu \tan \alpha }} \end{array}\) Thay số ta được:  \({F_{\max }} \approx 27,27N\)

0,5     0,5     0,5           0,5   0,5   0,5     0,5     0,5

...

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

Câu 1: Trên cùng một đường thẳng đứng, người ta ném đồng thời hai vật theo phương ngang. Vật A ở độ cao h₁ và vật B ở độ cao h₂ (so với sàn nằm ngang) với các vận tốc ban đầu tương ứng là v₀₁ và v­₀₂. Bỏ qua mọi lực cản. Lấy g = 10 m/s².

1. Cho h₁ = 80 m và v₀₁ = 10 m/s. Viết phương trình quỹ đạo của vật A. Tìm khoảng cách từ vị trí ném vật A đến điểm mà vật A chạm sàn lần đầu tiên.
2. Vật B va chạm đàn hồi với sàn, nẩy lên và rơi xuống sàn lần thứ hai cùng một vị trí và cùng thời điểm với vật A chạm sàn lần đầu tiên. Tìm tỷ số v₀₁/v₀₂ và h₁/h₂.

Câu 2: Con lắc đơn gồm sợi dây có chiều dài l = 1 m, khối lượng m = 500 g, được treo vào một điểm cố định. Kéo con lắc khỏi vị trí cân bằng sao cho dây treo hợp phương thẳng đứng góc a₀ = 60⁰ rồi thả nhẹ. Khi vật chuyển động đến vị trí dây treo hợp phương thẳng đứng góc a = 30⁰ thì va chạm đàn hồi với mặt phẳng cố định thẳng đứng. Bỏ qua mọi ma sát, dây không giãn. Lấy g = 10m/s².(Hình vẽ 1)

1. Tìm vận tốc của vật và lực căng sợi dây ngay trước khi vật va chạm với mặt phẳng.
2. Tìm độ cao lớn nhất mà vật đạt được sau lần va chạm thứ nhất.

Câu 3: Một xilanh đặt nằm ngang, hai đầu kín, có thể tích 2V₀ và chứa khí lí tưởng ở áp suất p₀. Khí trong xilanh được chia thành hai phần bằng nhau nhờ một pit-tông mỏng, cách nhiệt có khối lượng m. Chiều dài của xilanh là 2l. Ban đầu khí trong xilanh có nhiệt độ là T₀, pit-tông có thể chuyển động không ma sát dọc theo xi lanh.

1. Nung nóng chậm một phần khí trong xilanh để nhiệt độ tăng thêm DT và làm lạnh chậm phần còn lại để nhiệt độ giảm đi DT. Hỏi pit-tông dịch chuyển một đoạn bằng bao nhiêu khi có cân bằng?
2. Đưa hệ về trạng thái ban đầu (có áp suất p₀, nhiệt độ T₀). Cho xilanh chuyển động nhanh dần đều theo phương ngang dọc theo trục của xi lanh với gia tốc a thì thấy pit-tông dịch chuyển một đoạn x so với vị trí cân bằng ban đầu. Tìm gia tốc a. Coi nhiệt độ không đổi khi pit-tông di chuyển và khí phân bố đều.

...

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

Câu 1( 4 điểm).

Từ trên cao người ta thả rơi một hòn 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 hòn bi là 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 bi vượt qua được thước. Tìm khoảng thời gian t, quãng đường mà đã đi được cho đến lúc đuổi kịp thước và chiều dài của thước. ( lấy g = 10m/s²)

Câu 2( 4 điểm).

Một tấm ván khối lượng M = 2kg có thể trượt không ma sát trên mặt sàn nằm ngang và khối gỗ khối lượng m = 1kg đặt tiếp xúc và nối với nhau bằng một sợi dây mắc qua một ròng rọc( bỏ qua khối lượng của ròng rọc và sợi dây không dãn). Hệ số ma sát trượt giữa gỗ và ván là 0,3. Tác dụng vào tấm ván lực F = 9N theo phương song song với mặt sàn. Hỏi sau thời gian t = 0,5s kể từ lúc tác dụng lực F thì gỗ trượt quãng đường bao nhiêu so với ván. ( lấy g = 10m/s²)

...

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

Câu 1: (4 điểm)

      Câu 1.1 ( 2 điểm ): 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:

    a. Người đứng yên nhìn đoàn tàu đi qua.

    b. Tàu đứng yên người đi dọc bên đoàn tàu.

     Câu 1.2 ( 2điểm ): Hai xe ô tô bắt đầu chuyển động thẳng, nhanh dần đều hướng đến một ngã tư như hình vẽ 1. Tại thời điểm ban đầu, xe 1 ở A với OB = |x₀₁| và có gia tốc a₁; xe 2 ở B với OB = |x₀₂| và có gia tốc a₂.

Cho a₁ = 3m/s², x₀₁ = -15m;   a₂= 4m/s², x₀₂ = -30m

a. Tìm khoảng cách giữa chúng sau 5s kể từ thời điểm ban đầu.

b. Sau bao lâu hai chất điểm lại gần nhau nhất? Tính khoảng cách giữa chúng lúc đó.     

Câu 2 ( 4 điểm ): Một hộp chứa cát ban đầu đứng yên, được kéo trên sàn ngang bằng một sợi dây chịu được sức căng cực đại là T_max. Hệ số ma sát giữa hộp và sàn là µ. Góc hợp bởi dây và phương ngang là .

   a. Tính gia tốc của hộp biết lực kéo tác dụng vào dây là F.

   b. Để kéo được lượng cát lớn nhất thì góc  phải là bao nhiêu?

    Áp dụng bằng số: T_max= 500N, µ = 0,25.

   c. Trọng lượng tổng cộng của hộp cát ứng với góc  tính được ở

 câu b là bao nhiêu?

...

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

Câu 1 – Động học chất điểm (4 điểm)

          Hai vật được ném đồng thời từ một điểm với vận tốc như nhau cùng bằng v₀ = 40m/s.  Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng, còn vật kia được ném lên dưới một góc a = 60⁰ so với phương ngang. Hãy tìm:

     a. Vận tốc tương đối giữa hai vật?

     b. Khoảng cách giữa hai vật sau 1s kể từ lúc bắt đầu ném?

Câu 2 – Động lực học chất điểm (4 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 µ= 0,1. 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 Thủ Thiêm. 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.