+ Các lực tác dụng lên vật như hình vẽ... Khi đó các lực tác dụng lên vật như hình vẽ.. Khi đó lực ma sát đổi chiều so với hình vẽ... *-Thớ sinh khụng viết hoặc viết sai đơn vị từ hai lầ
Trang 1ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI HSG LỚP 10 MÔN VẬT LÝ TỈNH VĨNH PHÚC
NĂM HỌC 2010 – 2011 Câu 1 (3 điểm):
a) Quãng đường vật đi được sau 4s và sau 5s đầu tiên là:
2
4
2
5
1
.4 8
2
1
.5 12,5
2
(1đ)
→ Quãng đường bi đi được trong giây thứ năm là:
l5 = S5 - S4 = 4,5a = 36cm → a = 8cm/s2 (0,5đ)
b) Gọi thời gian để vật đi hết 9m đầu và 10m đầu là t9, t10 ta có:
2
9 9
2
10 10
18 1
9
2
10
2
t at
a
at t
a
(1đ)
Thời gian để vật đi hết 1m cuối là: 10 9 20 18 0,81
0,08 0,08
Câu 2 (1,5 điểm):
- Xét chuyển động của vật trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất
+) Các lực tác dụng lên vật như hình vẽ
+) Gọi ar: gia tốc của vật đối với nêm
auur0: gia tốc của nêm đối với đất
- Phương trình ĐLH viết cho vật:
−Nsinα = m a( 0 −acosα) (1)
Ncosα − mg = −masinα (2)
- Phương trình ĐLH viết cho nêm:
Qsinα = Ma0 ; Q = N (3) (0,25đ)
+) Giải hệ:
Từ (1) và (3) có: −Ma0 = m a( 0 −acosα) (4)
cos
sin (5) sin
- Sử dụng định lý hàm số sin trong tam giác gia tốc ta có:
0
sin
(6)
a
β
- Từ (4)
0 cos
+
α thay vào (6) (0,25đ)
α
β
Q P
a
Trang 2- Tìm được : tan
tan tan
β − α (0,25đ)
- Từ (4), (5) và (6) tìm được: a gsin sin sinsin( )cos
α β
=
β − β − α α (0,25đ)
Câu 3 (2 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 Nr+Fr+Frms+Pr=0r (0,25đ)
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được:
α µ
µ α
α µ
µ
α α
µ α
α µ α µ
α α
α α
tan 1
) (tan
tan 1
) (tan sin
cos
) cos (sin
:
cos sin
sin cos
max −
+
=
⇒
−
+
=
−
+
≤
⇒
≤
+
=
−
=
P
F
P P
F N
F
Do
P F
N
P F
F
ms
ms
(0,5đ)
Thay số ta được: Fmax ≈77,8N (0,25đ)
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 Nr+Fr+Frms+Pr=0r (0,25đ)
Chiếu lên phương mặt phẳng nghiêng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng ta được:
min
:
(tan )
1 tan
ms
ms
P
F
µ
α µ
−
+
(0,5đ)
Thay số ta được: Fmax ≈27, 27N (0,25đ)
Câu 4 (2 điểm):
a) Khi dây treo nghiêng góc α=300 so với phương thẳng đứng, vật M chịu tác dụng của các lựcnhư hình vẽ Do gia tốc có phương ngang nên: T cos30o =mg(1) (0,25đ)
Mặt khác, xét theo phương hướng tâm MO ta có:
2 os30o mv (2)
T mgc
l
− = (Với v là vận tốc của vật tại M) (0,25đ)
Từ (1) và (2) suy ra: 2
2 3
gl
v = (3) (0,25đ)
Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí M và khi vật ở vị trí cân bằng ta
được: v0=v2+2gl(1 – cos300) = gl
6
3 5
12− (0,25đ)
α
O
M
ma
T
P
α
ms
P r
F r N
r
Trang 3→ v0 ≈ 2,36m/s (0,25đ)
b) Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trớ α=40o và khi vật ở vị trớ cõn bằng ta được:
2 2 2 (1 os40 )o 2 2 (1 os40 ) 0,94( / )o
v = +v gl −c → =v v − gl −c ≈ m s (0,25đ)
Xột theo phương sợi dõy ta cú: os40 2 0,1.10 os40 0,1.0,942 0,86
1
l
Cõu 5 (1,5 điểm):
- Xét va chạm đàn hồi giữa m và M, ta có:
0 0
' (1)
'
(2)
mv mv Mv
mv mv Mv
Thay số vào, giải hệ (1) và (2) ta đợc: v0’ = 2
3
o
v
− = - 4m/s, v =
3
0
v
= 2m/s (0,25đ)
- Sau va chạm vật m chuyển động ngợc lại với lúc trớc va chạm, còn vật M có vận tốc đầu là v và chuyển động lên tới độ cao cực đại h (so với VTCB), khi đó lò xo bị lệch một góc α so với phơng thẳng
đứng Trớc lúc va chạm lò xo bị giãn một đoạn x0 = Mg 5cm
k = và khi vật ở độ cao h, lò xo bị giãn một
đoạn x
- áp dụng định luật II Niutơn cho M, ta đợc:
kx - Mgcosα = 0 với cosα =
x l
h x l +
− +
0
0 0
(0,25đ)
suy ra: kx(l0 + x) = (l0 + x0 - h).Mg (3) (0,25đ)
- áp dụng định luật bảo toàn cơ năng(mốc thế năng tại VTCB) cho vật M, ta có:
2 2
2
2 2
0
Mgh kx
Mv
+
= + (4) (0,25đ)
- Thay số vào, giải hệ (3) và (4) ta đợc: x ≈ 2cm, h ≈ 22cm (0,5đ)
=========================================================================
*-Nếu thớ sinh làm cỏch khỏc vẫn đỳng thỡ cho điểm tối đa tương ứng.
*-Thớ sinh khụng viết hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lờn thỡ trừ 0,25 điểm cho toàn bài.