x L
2

L
1

m
SỞ GD&ĐT THANH HÓA KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2 NĂM HỌC 2012-2013
Môn Vật Lý 10 – Thời gian 180 phút
( Đề bài gồm 07 câu)
Câu 1 (4 điểm):
Một vật được thả rơi tự do từ độ cao h, tại nơi có g = 10m/s
2
, bỏ qua sức cản của không khí
a) Cho h = 80m: Xác đinh thời gian rơi, tốc độ của vật ngay khi chạm đất và tốc độ trung bình của vật
khi vật rơi trong hai giây cuối của quá trình chuyển động
b) Trong giây cuối của chuyển động vật đi được quãng đường bằng
2
3
toàn bộ quãng đường h mà vật rơi
được trong suốt thời gian rơi. Tìm h
Câu 2 (2 điểm): Một lực F = 12 N có hướng theo phương Ox, đẩy một vật khối lượng m = 0,5 kg vào
tường. Hệ số ma sát nghỉ giữa tường và vật là 0,60 còn hệ số ma sát trượt là 0,40. Ban đầu vật đứng yên
a) Hỏi vật có chuyển động không?
b) Tìm lực mà tường tác dụng lên vật?
Câu 3 (2 điểm): Một viên bi treo trên một sợi dây chiều dài

2
có độ cứng k
1
= 60N/m, k
2
= 40N/m
một đầu gắn cố định, đầu còn lại gắn vào vật m theo phương ngang như h.vẽ.
Khi ở trạng thái cân bằng lò xo L
1
bị nén 2cm. Tính lực đàn hồi tác dụng vào
vật m khi vật có li độ 1cm
Câu 7 (5 điểm): Hòn bi có khối lượng m = 200g được treo vào điểm O bằng
sợi dây chiều dài l = 1,8m. Kéo hòn bi ra khỏi vị trí cân bằng C để dây treo
OA hợp với phương thẳng đứng góc
0
α
=60
0
rồi buông không vận tốc đầu.
a) Tính vận tốc của vật và lực căng của dây treo con lắc tại vị trí dây treo
hợp với phương thẳng đứng một góc là
α
= 30
0
.
b) Khi hòn bi từ A trở về đến điểm C thì dây treo bị đứt. Tìm hướng và độ
lớn vận tốc của hòn bi lúc sắp chạm đất và vị trí chạm đất của hòn bi. Biết
rằng điểm treo O cách mặt đất 3,55m. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 10m/s
2
.

h
t s
g
→ = =
0,5
Tốc độ của vật ngay khi chạm đất
10.4 40 /v gt m s= = =
0,5
Quãng đường vật rơi được sau hai giây đầu:
2
0,5 0,5.10.4 20s gt m= = =
0,25
Quãng đường vật rơi được trong 2 giây cuối
s∆
= 80 – 20 =60m 0,25
Tốc độ trung bình
30 /
s
v m s
t
∆
= =
∆
0,5
b
Gọi tổng thời gian chuyển động của vật là t
2 2
0,5 5h gt t= =
Quãng đường vật rơi được trong t-1 giây là
2 2

−
=
(loại vì t>1)
0,5
Vậy
2
5 28h t m= ≈
0,5
2
a
Chọn hệ toạ độ xOy như hình vẽ.
Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn
như hình vẽ:
N F= −
r r
có độ lớn N = F = 12 (N). 0,5
Lực ma sát nghỉ tác dụng vào vật hướng lên, có độ lớn là:
f
nmax
= k
n
.N = 0,6.12 = 7,2 (N)
Do P = 5,0 < f
nmax
nên vật không chuyển động.
0,5
b
Theo câu a) thì vật đứng yên do đó:
0
t


3
Khi sợi dây lập với phương thẳng đứng một góc
α
và vận tốc của viên bi bằng v
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
αα
cos2cos
2
2
2
glvmgl
mv
=→=
(1)
( Do
0
0
90=
α
)
0,5
Theo định luật 2 Newton
lmvmgT /cos
2
=−
α
(2)
Từ (1) và(2) suy ra: T = 3mgcos
α

(4)
0,25
Gọi t
2
là thời gian rơi nếu cắt dây ở vị trí thẳng đứng ta có:
2
2
.
2
t
g
lh =−
(5) 0,25
Theo bài ra t
1
= t
2
, kết hợp (3), (4), (5) ta tìm được h=11

/8 0,5
4
a
Ngoại lực tác dụng lên thang máy là trọng lực P và lực kéo F của động cơ thang
máy. Áp dụng định lý động năng ta có :
1 0
W W ;
d d F P
A A− = +
Trong đó
0

= mgs
2
0,5
Vậy công suất động cơ thang máy trên đoạn đường s
2
là
2
2
2 2 1
50000 50
F
A
mgs
P mgv mgv W kW
t t
= = = = = =
r
0,5
Ngoại lực tác dụng lên thang máy là trọng lực P và lực kéo
3
F
r
của động cơ.
Áp dụng định lý động năng ta có :
3 2 3 2 1
3
3
W W ;W 0;W W ;
d d d d d P
F P

4
V S s
π
= + = +
0,5
Trọng lượng toàn phần của nước
2 2
1,8. (1,2 0,12 ).
4
P Vg g
π
ρ ρ
= = +
0,5
Áp lực lên đáy thùng
2
.3,6. .1,2
4
g
π
ρ
0,5
Tỉ số
2
2 2
.3,6. .1,2
4
2
1,8. (1,2 0,12 ).
4

cm
hl
đ
đ
1
6,1.
6,0.
4
1
222
111
2
1
=→



=∆=
=∆=
⇒



=∆
=∆




0,5

0,25
Thay vào (1) ta có v =
)cos(cos
0
αα
−gl
(2) 0,25
Thay số: v =
)60cos30.(cos10.8,1
00
−

≈
2.5668 m/s 0,25
Vật chịu tác dụng của hai lực là trọng lực và lực căng. Hai lực này đóng vai trò
là lực hướng tâm nên ta có
0,5
T – P = ma
ht
= m
l
v
2

⇒
T = P + m
l
v
2
(3) 0,5

W
C
= W
D

⇒
2
1
mv
C
2
+ mgh =
2
1
mv
D
2

2
1
mv
C
2
Với v
D
là vận tốc của vật trước
khi chạm đất.
0,25
Thay số
⇒

0,25
0,25
Thời gian từ lúc dây đứt đến lúc vật chạm đất là t =
g
h2
.
⇒
vị trí chạm đất của vật cách đường thẳng đứng qua điểm treo O một đoạn
L = v
C
. t thay số ta có L = 1,775m
0,25
0,25
SỞ GD&ĐT THANH HÓA KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2 NĂM HỌC 2012-2013
Môn Vật Lý 10 – Thời gian 180 phút
( Đề bài gồm 07 câu)
MA TRẬN ĐỀ
Câu Ý
Mức độ
khó 1
Mức độ
khó 2
Mức độ
khó 3
Mức độ
khó 4
Ghi chú
1
a

X
7
a
(3,0 điểm)
X
(2,0 điểm)
X
(Mức độ khó tăng dần từ 1 đến 4)