Đề thi môn Vật lí - Lớp 10 Trang 1/ 2 trang SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT PHÙNG KHẮC KHOAN - THẠCH THẤT
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG CÁC MÔN VĂN HÓA KHỐI 10, 11
NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ THI MÔN:VẬT LÍ - LỚP 10
Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi gồm 02 trang)
Số báo danh:... Họ và tên ...
Câu 1(3 điểm):
Đồ thị vận tốc – thời gian của một thang máy khi đi từ tầng 1 lên tầng 4 của một tòa nhà có dạng như hình vẽ.
a. Tính gia tốc của thang máy trong từng giai đoạn .
b. Tính chiều cao của sàn tầng 3 so với sàn tầng 1.Coi độ cao các tầng là như nhau
Câu 2(4 điểm):
Trong loạt sút luân lưu 11 mét (từ chấm phạt đền cách khung thành 11 mét). Giả sử bóng chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với xà ngang, bóng được coi như một chất điểm và bỏ qua sức cản không khí. Xà ngang của khung thành cao 2,44m. Lấy g = 10m/s2..
1. Cầu thủ thứ nhất thực hiện cú đá, bóng dời chân cầu thủ với vận tốc là 30m/s hợp với mặt đất một góc 450.
a. Viết phương trình quỹ đạo của bóng, xác định độ cao cực đại, tầm xa mà bóng có thể đạt được.
b. Hỏi bóng có khả năng bay vào khung thành không?
2. Cầu thủ thứ hai ghi bàn, bóng bay sát dưới xà ngang Biết cầu thủ đá với vận tốc tối thiểu v0min Hãy xác định véc tơ vận tốc của quả bóng tại thời điểm quả bóng rà sát xà ngang?
Câu 3(5 điểm):
Trên mặt phẳng nằm ngang đặt một nêm M có dạng hình tam giác ABC, mặt nghiêng của nêm AB = 1m, góc nghiêng BAC= = 300. Trên nêm đặt vật nhỏ có khối lượng m=1kg. Coi hệ số ma sát nghỉ giữa m và M bằng hệ số ma sát trượt giữa chúng là = 0,1. Lấy g = 10m/s2 1. Cố định nêm trên mặt phẳng ngang.
a. Vật m trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh B. Tính gia tốc chuyển động của vật trên AB.
ĐỀ CHÍNH THỨC
Đề thi môn Vật lí - Lớp 10 Trang 2/ 2 trang
b. Vật đặt trong khoảng AB. Tác dụng lên vật một lực F theo phương song song với AB và có chiều từ A đến B. Hỏi F có độ lớn như thế nào thì vật sẽ không bị trượt trên nêm?
2. Vật m đặt nằm yên tại chân mặt phẳng nghiêng của nêm. Cần truyền cho nêm M một gia tốc không đổi theo phương nằm ngang như thế nào để vật leo lên được trên mặt nêm AB?
Câu 4(5 điểm):
Một thanh mảnh AB, nằm ngang dài 2 m có khối lượng không đáng kể, được đỡ ở đầu B bằng sợi dây nhẹ, dây làm với thanh ngang một góc 30o, còn đầu A tì vào tường thẳng đứng, ở đó có ma sát giữ cho không bị trượt, hệ số ma sát nghỉ 0 = 0,5.
a. Hãy xác định khoảng cách nhỏ nhất x từ điểm treo một vật có trọng lượng 14N đến đầu A để đầu A không bị trượt.
b. Tính độ lớn lực ma sát khi đó.
Câu 5(3 điểm):
Từ độ cao 25 m so với mặt đất người ta ném thẳng đứng một vật nặng có khối lượng 300g lên cao với vận tốc ban đầu bằng 20 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g 10m s/ 2. Tính:
a. Độ cao cực đại mà vật đạt được b. Vận tốc của vật khi chạm đất.
c. Công của trọng lực trong quá trình từ lúc vật được ném đến khi chạm đất.
--- HẾT ---
(Thí sinh không dùng tài liệu, cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)
A B
ĐÁP ÁN ĐỀ HSG CẤP TRƯỜNG 2022-2023 MÔN: VẬT LÍ 10
Câu 1 (3điểm)
a.
(1,5 điểm)
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 1s thang máy chuyển động nhanh dần đều (tốc độ tăng) với gia tốc: a1= 2,5
0 1
0 5 ,
2 =
−
− (m/s2) 0,5
Trong khoảng thời gian từ 1s đến 3,5s thang máy chuyển động đều (tốc độ không đổi) với gia tốc: a2=0 0,5 Trong khoảng thời gian từ 3,5s đến 4s thang máy chuyển động chậm dần đều (tốc độ giảm) với gia tốc a3= 5
5 , 3 4
5 , 2
0 =−
−
− (m/s2) 0,5
b.
(1,5 điểm)
Quãng đường đi trong thời gian chuyển động nhanh dần đều s1= 25
, 1 1 . 5 , 2 2. 1 2
1 2 2
1
1t = =
a (m) 0,25
Quãng đường đi trong thời gian chuyển động đều
s2=v2(t2-t1)=v1(t2-t1)= 2,5 (3,5-1) = 6,25 (m) 0,25 Quãng đường đi trong thời gian chuyển động chậm dần đều
2 2
2 3 3 2
3 2
3 ( 5)(4 3,5)
2 ) 1 5 , 3 4 ( 5 , 2 ) 2 (
) 1
( − + − = − + − −
=v t t a t t s
= 0,625 (m)
0,25 Chiều cao của sàn tầng 4 so với sàn tầng 1:
h = s1+s2+s3 = 1,25 + 6,25 + 0,625 = 8,125 (m) 0,25 Chiều cao của sàn tầng 3 so với sàn tầng 1:
h= 5,41 (m) 0,5
Câu 2 (4điểm)
1a (2điểm)
❖ Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ 1
❖ Phương trình chuyển động của quả bóng:
(
0cos)
. 15 2. (1)x= v t= t
(
0)
2 2sin . 1 15 2. 5. (2)
y= v t−2gt = t− t
Từ (1) và (2) suy ra phương trình quỹ đạo:
( ) ( 2 )
2 2
2 0
1 tan
tan . . (3)
2 90
g x
y x x x
v
+
= − = −
❖ Độ cao cực đại:
2 0
max max 22,5( )
2 v y
y h m
= = g =
0,25
0,25 0,25 0,25
Hình1
x
O
0 min
v y
❖ Tầm bay xa:
2
0 sin 2 90( )
L v m
g
= = 0,5
0,5 1b
(1điểm) x=11( )m → =y 9, 66( )m > 2,44m → bóng không bay vào khung thành
1
2 (1 điểm)
Tại thời điểm bóng gặp xà ngang: x= =11 ,m y= =h 2, 44m
Do đó ta có:
( ) ( 2 )
2
2 0
1 tan
tan . .
2 h g
v
+
= −
2 2
2
2 2
0 0
1 1
tan tan 0
2 2
g g
v h v
− + + = ...
Đặt 22 2 22
0 0
1 1
tan . . . 0 (3)
2 2
g g
X X X h
v v
= − + + =
Phương trình bậc 2 theo X có nghiệm khi:
2 2 2 2
2
2 2 2 4
0 0 0 0
4 0 2 1
2 2
g g gh g
h v v v v
= − + +
Khi v0 =v0 min thì
2 2
0 min
2 4
0 min 0 min
2gh g 1 11, 71 /
v m s
v + v = =
Thế v0 min =11, 4876(m s/ ) vào (3), giải phương trình ta được : 51, 250
=
Khi bóng rà sát xà ngang:
( )
2 22 2
0 min 0 min
0 min
sin 9,39( / )
cos cos
x y
v v v v v g m s
v
= + = + −
v hợp với trục Ox (phương ngang) một góc xác định bởi:
tan y 38,720 x
v
= v =
0,25 0,25
0,25
0,25 Câu 3 (5điểm)
1a (1điểm)
❖ Các lực tác dụng vào vật m: Fms, P, N ĐL II Niuton: Fms+ + =P N ma
❖ Chọn hệ trục tọa độ Oxy (hình vẽ) Chiếu pt định luật II Niuton lên các trục tọa độ:
0y: N= Pcosα
0x: Psinα - µP.cosα = ma
Suy ra: a = gsinα - µg.cosα = 4,134 m/s2
0,25
0,25 0,25 0,25
1b (2điểm)
+ Chọn hệ trục Oxy như hình vẽ.
+ Vật nằm trên mặt phẳng nghiêng chịu tác dụng của 4 lực:
; ; ; ms
F N P F được vẽ như hình:
0,25
+Vật có xu hướng trượt xuống hoặc trượt lên. Để vật nằm yên trên nêm M thì : F + +N P +Fms =0
0,25 + Để vật không bị trượt xuống thì
Fms Psin F N Pcos
= −
=
0,5
Với:Fms N =mgcos F mg(sin − cos ) = 4,14 N điều kiện:tan
0,25 + Để vật không bị trượt lên thì
Fms Psin F N Pcos
= − +
=
0,5
Với: FmsN =mgcos F mg(sin + cos ) = 0,59N 0,25 Vậy để vật m không bị trượt trên nêm thì:
(sin os ) (sin os )
4,14 0, 59
mg c F mg c
F
− +
điều kiện:tan
2 (2điểm)
+ Để vật trượt lên trên nêm M thì M phải chuyển động trên mặt phẳng ngang có gia tốc a0 hướng sang phải.
0.5
P
Fms
N Fqt
x y
O
a0
+Xét vật trong hệ quy chiếu gắn với nêm M ta có phương trình động lực học: P+ +N Fms+Fqt =ma
Chiếu pt lên các trục Ox và Oy ta được:
0 0
sin
sin 0
mg ma cos N ma
mgcos ma N
− + − =
− − + =
0( sin ) (sin )(6)
a a cos g cos
= − − +
+ Để vật trượt lên trên nêm thì: a > 0 , từ (6) ta được:
Độ lớn a0 > (sin ) sin
g cos
cos
+
− =7,19m/s2
0,5
0,5
0,5
Câu 4 (5điểm)
a (3điểm) + Các lực tác dụng lên thanh AB gồm:
▪ Trọng lực P của vật nặng đặt tại I, cách đầu A đoạn x
▪ Lực căng dây T của dây BC đặt tại B
▪ Lực ma sát nghỉ Fms và phản lực vuông góc N của sàn đặt tại A
+ Các lực được biểu diễn như hình
+ Áp dụng điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn (về lực và momen) ta có:
P+ +N Fms+ =T 0 (1)
( )T ( )P
M =M (2)
+ Chiếu (1) lên các trục Ox, Oy ta có:
ms
Ox : N T cos 0 Oy : F T sin P 0
− =
+ − =
(3)
+ Từ (2) ta có: T.AH P.AI T.ABsin P.x T P.x ABsin
= = =
(4) + Thay (4) vào (3) ta có:
ms ms
P.x P.x
Ox : N cos 0 N cot
ABsin AB
P.x P.x
Oy : F sin P 0 F P
ABsin AB
− = =
+ − = = −
+ Để thanh AB không trượt ở đầu A thì:
ms
P.x P.x
F N P cot
AB AB
−
1,0
0,5
0,5 0,5
0,5 0,5
x y
O H
I
x
A B
b (1điểm)
AB x− .x.cot
x AB 2 o 1,07 m( ) xmin 1,07 m( )
1 cot 1 0,5.cot 30
= = =
+ +
Độ lớn lực ma sát khi đó: ms ( )
P.x 1,07
F P 14 1 6,5 N
AB 2
= − = −
0,5 1,0
Câu 5 (3điểm) a
(1điểm) Chọn mốc thế năng tại mặt đất
a) Gọi A là vị trí có độ cao cực đại mà vật lên được - Bảo toàn cơ năng, ta có:
2
2 0,5
W W 1 22,5
2
O O
O
A O A O A
mgh v h m
m
mv g h
h g
= = = +
+ =
0,25
0,75
b (1điểm)
Gọi C là vị trí vật chạm đất
Bảo toàn cơ năng, ta có: WA = Wc = Wđc 1 2
21, 2( / )
A 2 c c
mgh = mv → =v m s
1,0
c (1điểm)
Ap = mgho = 0,3.10.25 = 75J 1,0
