Kỳ thi Olympic 24/3 tỉnh Quảng Nam môn Vật lí Lớp 10 - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

Nội dung text: Kỳ thi Olympic 24/3 tỉnh Quảng Nam môn Vật lí Lớp 10 - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI OLYMPIC 24/3 TỈNH QUẢNG NAM QUẢNG NAM NĂM 2021 Môn thi : VẬT LÝ LỚP 10 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang) Câu 1: (4 điểm) Trên cùng một đường thẳng hẹp, chiếc xe con đang chuyển động với tốc độ v 0 thì lái xe nhìn thấy chiếc xe tải ở phía trước cách xe con một đoạn d đang chuyển động cùng chiều với tốc độ không đổi vT<v0. Tài xế xe con hãm phanh, xe chuyển động thẳng chậm dần đều với gia tốc có độ lớn a. Cho biết khoảng thời gian từ lúc tài xế xe con nhìn thấy xe tải cho đến khi bắt đầu hãm phanh là t0. Các xe được xem như chất điểm. Xác định khoảng cách tối thiểu d min của hai xe theo các đại lượng đã cho để chúng không va chạm vào nhau. Câu 2: (4 điểm) Một hộp chứa cát có tổng khối lượng m, ban đầu đứng yên, được kéo chuyển động trên mặt sàn nằm ngang bởi lực F có độ lớn không đổi và hợp với phương ngang một góc α như hình vẽ H2. Cho biết hệ số ma sát giữa vật và mặt sàn là μ. a. Vẽ hình phân tích các lực tác dụng lên hộp và viết biểu thức độ lớn gia tốc của hộp theo các đại lượng đã cho. b. Xác định giá trị góc α để lượng cát kéo được là lớn nhất. Câu 3: (4 điểm) B Một cái thang AB dài 2(m) đồng chất có khối lượng m là 20 (kg) phân bố đều. Đầu A tiếp xúc với mặt sàn nằm ngang, đầu B tựa vào tường thẳng đứng trơn nhẵn như hình vẽ H3. Thang hợp với mặt sàn một góc α bằng 45 0, hệ số ma sát giữa thang và sàn là μ bằng 0,6. Lấy g = 10 m/s2. α A a. Thang cân bằng, vẽ hình phân tích và tìm độ lớn các lực tác dụng Hình H3 lên thang. b. Một người có khối lượng M bằng 40 kg leo lên thang. Hỏi người này lên tới vị trí C nào trên thang thì thang bắt đầu trượt. Câu 4: (4 điểm) F α Hình H2 F α Hình H2
2. Môn thi: VẬT LÝ 10 (Đáp án – Thang điểm gồm 07 trang) Câu 1: (4 điểm) Câu 1 Nội dung Điểm - Xét trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất - Để 2 xe không va chạm vào nhau thì khoảng cách nhỏ nhất của hai xe phải có giá 0,5 trị sao cho khi xe con tiến sát đến xe tải tốc độ của hai xe bằng nhau. v v - Thời gian xe con hãm phanh: t 0 T (1) 0,5 a ' v0 vT 1 v0 vT 2 - Quãng đường xe con đi được trong thời gian t: S v a( ) (2) 0,5 1 0 a 2 a v2 v2 Hoặc: S ' 0 T 1 2a '' 0,5 - Quãng đường xe con đi được trong thời gian t0 : S1 v0t0 (3) Cách 1 0,5 v v - Tổng quãng đường xe tải đi trong thời gian t: S ' v 0 T (4) 2 T a 0,5 '' - Quãng đường xe tải đi trong thời gian t0: S2 vT t0 (5) 0,5 ' '' ' '' - Khoảng cách nhỏ nhất của hai xe: dmin (S1 S1 ) (S2 S2 ) (6) (v v )2 0,5 - Từ (1) (2)(3)(4)(5)(6), ta suy ra: d (v v )t 0 T min 0 T 0 2a - Xét trong hệ quy chiếu quán tính gắn với xe tải. - Để 2 xe không va chạm vào nhau thì khoảng cách nhỏ nhất của hai xe phải có giá trị sao cho khi xe con tiến sát đến xe tải tốc độ của hai xe con đối với xe tải bằng không. 1,0 1,0 - Tốc độ ban đầu của xe con đối với xe tải: vCT v0 vT Cách 2 0,5 '' - Quãng đường xe con đi được trong thời gian t0 : S1 (v0 vT )t0 0,5 (v v )2 - Quãng đường xe con đi trong thời gian hãm phanh: S ' 0 T 1 2a 1,0 2 (v0 vT ) - Khoảng cách dmin của hai xe là: d (v v )t min 0 T 0 2a
3. 2b F(cos  sin ) 0,5 Từ (5) suy ra: m g a a 0 0,25 m đạt giá trị lớn nhất : (cos  sin )max 0,25 2 0,5 Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacốpxki : cos  sin 1  1  tan  0,5 Dấu “=” xảy ra khi : cos sin Câu 3: (4 điểm) Câu 3 Nội dung cần đạt Điểm 3a - Phân tích lực tác dụng lên thang, vẽ hình y N 2 B x 0,5 O N1 α P A H Fms Nếu học sinh vẽ thiếu 01 lực thì cho 0,25 điểm. Nếu học sinh vẽ thiếu 02 lực trở lên thì không có điểm. 0,25 - Áp dụng định luật II Niu tơn : Vì thang cân bằng nên : P N1 N2 Fms 0 (1) - Chiếu phương trình (1) lên 2 trục tọa độ: + Trên Ox: Fms = N2 0,25 N P mg 200N 0,25 + Trên Oy: N1 = P = 0 1 0,25 - Mặt khác : M M (2) P/ A N2 / A 0,25 AB mg. .co s N .AB.sin 2 2 0,25 N2 Fms 100N 3b - Đặt AC = x. Khi có người leo lên thang thì thang chịu thêm lực tác dụng là P1 . 0,25 Ta có phương trình: P P1 N1 N2 Fms 0 (2) y N 2 B x O C N1 P 1 α P A H Fms
4. v v v 1 2 Từ (3) và (4), ta suy ra: kx2 (5) 0,5 v1v2 2m - Bất đẳng thức Côsi cho ta: (v1v2 )max v1 v2 (6) 0,5 m - Do đó x v max 2k 0,5 - Vậy khi lò xo bị nén tối đa: v 0,25 Tốc độ của hai vật: v v 1 2 2 m Khoảng cách của hai vật: d l v 0,25 0 2k Câu 5: (4 điểm) Câu 5 Nội dung cần đạt Điểm 5a Áp dụng phương trình C-M, ta được: Trạng thái 1: p V 0,25 T 1 1 (1) 1 nR Thay số ta được: T1=109,7K 0,25 Trạng thái 2: p2T1 0,25 T2 (2) p1 Thay số: T2=438,8K 0,25 Trạng thái 3: V3T1 0,25 T3 (3) V1 Thay số: T3=329,1K 0,25