Đề thi học sinh giỏi vật lí 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.

Hướng dẫn

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/ W$_{đ}$ = 2W$_{t}$ => W = W$_{đ}$ + W$_{t}$ = 3W$_{t}$ => mgh₂ = 3mgh₃ => h₃ = h₂/3
c/ s = 10cm = 0,1m
BT năng lượng: W₂ - W₁ = A$_{c}$ => -mgs - 0,5mv₂² = -F$_{c}$.s => F$_{c}$

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)

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.

Hướng dẫn

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.

Hướng dẫn

Câu 3: L = 30cm
Giả sử tâm quay tại vị trí đặt P => áp dụng qui tắc momen để thanh cân bằng ta có
x$_{G}$.(P + 2P + 3P) = 3P.(L/2) + 2P.L => x$_{G}$ = 17,5cm

Câu 4 (5điểm): một khẩu pháo đặt trên mặt đất, hướng nòng pháo xiên góc α = 60^o so với mặt đất để bắn một viên đạn có khối lượng m = 2kg. Tốc độ của đạn khi ra khỏi nòng pháo là v_o = 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.

hướng dẫn

Câu 4: a/ độ cao cực đại viên đạn lên tới: h₁ = v_o²sin²α/(2g)
m$_{ }$= 2kg; m₁ = 0,5kg; v₁ = 300m/s; v = v_ocosα; m₂ = m - m₁ = 1,5kg

p₂² = p² + p₁² => (m₂v₂)² = (mv_ocosα)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

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

Hướng dẫn

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

Ban đầu lò xo bị nén một đoạn: m₂g = kx₁ => x₁ = m₂g/k
Vị trí cân bằng mới của hệ m₁ + m₂: m₁g = k.x_o => x_o = 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
0,5kx_o² + 0,5(m₁ + m₂).v₂² = 0,5kx² => x
=> độ biến dạng cực đại của lò xo sau va chạm: Δl = x + x_o + x₁

Xem thêm:
Tổng hợp đề thi vật lí lớp 10 có hướng dẫn giải, đáp án

nguồn: học vật lí trực tuyến