Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh

2 (40%) 2 votes

Đề thi học sinh giỏi vật lý lớp 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh thời gian làm bài 150 phút

Câu 1 (4điểm): từ độ cao 15m so với mặt đất một vật có khối lượng m = 0,5kg được ném theo phương thẳng đứng hướng lên với vận tốc ban đầu 10m/s. Bỏ qua mọi ma sát lấy g = 10m/s2. Hãy xác định
a/ Độ cao cực đại mà vật lên được và vận tốc của vật khi tiếp đất.
b/ Vị trí và vận tốc của vật mà tại đó có động năng bằng 2 lần thế năng (mặt đất là mốc tính thế năng)
c/ Khi tiếp đất do đất mềm, nên vật lún sâu vào đất và cách mặt đất 10cm. Tính lực cản trung bình của đất lên vật.

Câu 1: h1= 15m; v1 = 10m/s2
Chọn gốc thế năng tại mặt đất
a/ BT cơ năng: W = mgh1 + 0,5mv12 = mgh2 => h2
vận tốc chạm đất: W = 0,5mv22 = > v2
b/ Wđ = 2Wt => W = Wđ + Wt = 3Wt => mgh2 = 3mgh3 => h3 = h2/3
c/ s = 10cm = 0,1m
BT năng lượng: W2 – W1 = Ac => -mgs – 0,5mv22 = -Fc.s => Fc

Câu 2 (4điểm): Cho quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng được biểu diễn trên đồ thị P – T (như hình vẽ)
Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh
a/ Nêu tên của mỗi quá trình.
b/ Biết trạng thái (1) lượng khí có thể tích là V1 = 2lít. Hãy xác định các thông số của chất khí ở mỗi trạng thái.

Câu 2: p1 = 105Pa; T1 = 300K; T2 = 400K; V1 = 2lít
a/ (1) → (2): đẳng tích; (2) → (3): đẳng áp; (3) → (1): đẳng nhiệt
b/ V2 = V1 = 2lít; p1/T1 = p2/T2 => p2
p3 = p2; T3 = T1 => V3/T3 = V2/T2 => V3

Câu 3 (3điểm): Trên một thanh nhẹ (coi như không có khối lượng) dài 30cm, có gắn 3 quả cầu nhỏ trọng lượng lần lượt là P, 3P và 2P tương ứng ở hai đầu và tại trung điểm của thanh. Xác định vị trí trọng tâm của hệ 3 quả cầu.

Câu 3: L = 30cm
Giả sử tâm quay tại vị trí đặt P => áp dụng qui tắc momen để thanh cân bằng ta có
xG.(P + 2P + 3P) = 3P.(L/2) + 2P.L => xG = (3P.L/2 + 2P.L)/(6P)

Câu 4 (5điểm): một khẩu pháo đặt trên mặt đất, hướng nòng pháo xiên góc α = 60o so với mặt đất để bắn một viên đạn có khối lượng m = 2kg. Tốc độ của đạn khi ra khỏi nòng pháo là vo = 200m/s, khi lên tới độ cao cực đại thì đạn nổ thành hai mảnh. Biết mảnh 1 có khối lượng m1 = 0,5kg văng thẳng đứng hướng xuống với tốc độ v1 =300m/s, bỏ qua ma sát lấy g = 10m/s2
a/ Hỏi mảnh 2 bay theo phương nào, với tốc độ bao nhiêu
b/ Hai mảnh tiếp đất cách nhau một khoảng thời gian bao lâu.

Câu 4: a/ độ cao cực đại viên đạn lên tới: h1 = vo2sin2α/(2g)
m = 2kg; m1 = 0,5kg; v1 = 300m/s; v = vocosα; m2 = m – m1 = 1,5kg
Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh
p22 = p2 + p12 => (m2v2)2 = (mvocosα)2 + (m1.v1)2 => v2
cosα2 = p/p2 => α2
mảnh 2 bay theo phương hợp với phương ngang góc α2
độ cao cực đại mảnh 2 có thể lên tới: h2 = (v2sinα2)2/(2g)
b/ thời gian mảnh 1 chạm đất: h1 = v1t1 + 0,5gt12 => t1
thời gian mảnh 2 chạm đất: h1 + h2 = 0,5gt22 => t2
=> khoảng cách thời gian hai mảnh tiếp đất: Δt = t2 – t1

Câu 5 (4điểm): Thả rơi tự do vật m1 = 100g từ độ cao h = 20cm sao với vật m2 đang đứng yên. Vật m2 = 400g được gắn ở đầu một lò xo có độ cứng k = 100N/m (như hình vẽ). Sau khi va chạm hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10m/s2 Hãy xác định
Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh
a/ Vận tốc của vật m2 ngay trước khi va chạm và vị trí cân bằng mới của hệ hai vật.
b/ Độ biến dạng lớn nhất của lò xo

Câu 5: vận tốc của vật m1 ngay sau trước khi va chạm với m2 là: v1 = √(2gh)
BT động lượng cho va chạm mềm: m1v1 = (m1 + m2)v2 = > v2
Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh
Ban đầu lò xo bị nén một đoạn: m2g = kx1 => x1 = m2g/k
Vị trí cân bằng mới của hệ m1 + m2: m1g = k.xo => xo = m1g/k
b/ Chọn gốc thế năng hệ m1 + m2 + lò xo tại vị trí cân bằng mới O
=> Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
0,5kxo2 + 0,5(m1 + m2).v22 = 0,5kx2 => x
=> độ biến dạng cực đại của lò xo sau va chạm: Δl = x + xo + x1

Thảo luận cho bài: Đề thi học sinh giỏi vật lý 10 trường thpt Lê Văn Thịnh Bắc Ninh