Đề thi tuyển sinh Lớp 10 chuyên môn Vật lý - Năm học 2015-2016 - Trường THPT Lam Sơn (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi tuyển sinh Lớp 10 chuyên môn Vật lý - Năm học 2015-2016 - Trường THPT Lam Sơn (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐÈ THI TUYỂN SINH VÀO 10 CHUYÊN NĂM 2015-2016 LAM SƠN Môn thi: Vật lí (Dùng cho thí sinh thi vào lớp chuyên Vật lí) ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi) Câu 1 (1,5 điểm): Một bình đựng hai chất lỏng không hòa tan và không phản ứng hóa học với nhau. Trọng lượng riêng của các chất lỏng là d1 và d2. Thả vào bình một vật hình trụ chiều cao h, trọng lượng riêng d với d1 < d < d2. 1. Tìm tỉ số các phần thể tích của vật trong hai chất lỏng khi vật ngập hoàn toàn vào trong chất lỏng theo phương thẳng đứng mà không chạm vào đáy bình. 2. Độ sâu của các lớp chất lỏng phải thỏa mãn điều kiện gì để vật có thể nhô lên khỏi mặt chất lỏng phía trên theo phương thẳng đứng mà không chạm vào đáy bình. Câu 2 (2,0 điểm): Một chiếc cốc hình trụ khối lượng m trong đó chứa một lượng nước cũng có khối lượng m. Cả hệ 0 0 đang ở nhiệt độ t1 = 10 C. Người ta thả vào cốc một cục nước đá khối lượng M đang ở nhiệt độ 0 C thì 1 cục nước đá đó chỉ tan được khối lượng của nó và luôn nổi trong khi tan. Rót thêm một lượng nước 3 0 0 có nhiệt độ t2 = 40 C vào cốc. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hệ lại là 10 C, còn mực nước trong cốc có độ cao gấp đôi mực nước sau khi thả cục nước đá. Hãy xác định nhiệt dung riêng của chất làm cốc. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và sự giãn nở vì nhiệt của cốc và nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200 J/kg.K và nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 00C là 336.103 J. Câu 3 (2,0 điểm): Hai thấu kính hội tụ O1, O2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 20 cm và f2 = 40 cm được đặt sao cho trục chính của chúng trùng nhau. Khoảng cách giữa hai thấu kính O1O2 = a = 45 cm (hình 1). Vật sáng nhỏ AB có dạng một đoạn thẳng đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính của hai thấu kính và cách O 1 một đoạn O1A = x. 1. Cho x = 30 cm. Xác định vị trí các ảnh và vẽ ảnh. 2. Tìm x để hai ảnh cùng chiều và cao bằng nhau. Câu 4 (3,0 ®iÓm): 1. Cho mạch điện như hình 2. Biết: U = 28 V, r = 2  , các bóng đèn có ghi Đ 1 (6 V - 3 W), Đ2 (12 V - 12 W), Đ3 (12 V- 3 W), Rb là một biến trở. a. Có thể điều chỉnh biến trở Rb để cả ba đèn đều sáng bình thường được không? Tại sao? b. Giữ nguyên vị trí các đèn, người ta mắc thêm một điện trở R1 rồi điều chỉnh Rb cho cả ba đèn đều sáng bình thường. Hỏi phải mắc R1 vào đâu? Khi đó giá trị của R1 và Rb là bao nhiêu? c. Ngoài cách mắc trên còn có thể mắc ba đèn với một điện trở R 2 khác, theo cách khác (cố định nguồn U và điện trở r) và điều chỉnh Rb để cả ba đèn vẫn sáng bình thường. Vẽ sơ đồ và tính R2, Rb. 2. Cho mạng điện trở phẳng rộng vô hạn gồm các hình tam giác đều ghép sát nhau như hình 3. Điện trở của đoạn dây ở mỗi cạnh của tam giác đều bằng r = 6 . Nối hai nút A, B của mạng với hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 9 V. Tính công suất tiêu thụ của mạng điện. Câu 5 (1,5 điểm): Xác định khối lượng riêng của miếng kim loại nằm bên trong một trong hai cục bột dẻo. Biết rằng khối lượng bột dẻo ở hai cục đó bằng nhau. Không được phép tách kim loại ra khỏi bột dẻo. Dụng cụ: Cân có bộ quả cân; bình nước (khối lượng riêng của nước là Dn); giá thí nghiệm; dây buộc. Đ2 B Đ1 Đ3 O1 x O2 A B A + r Rb U Hình 1 Hình 2 Hình 3 Họ và tên thí sinh SBD . Chữ ký của Giám thị 1 Chữ ký của Giám thị 2
2. Môn thi: Vật lí HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 04 trang) I. Hướng dẫn chung: - Trong đáp án dưới đây các bài tập chỉ trình bày một phương pháp giải theo cách thức phổ biến. Trong quá trình chấm thi, nếu thí sinh giải theo cách khác nhưng lập luận chặt chẽ, kết quả đúng và đạt yêu cầu bài ra thì giám khảo vẫn cho điểm tối đa. Nếu có những vấn đề khó quyết định thì có thể đề nghị với tổ trưởng chấm để thảo luận và thống nhất trong tổ. - Điểm toàn bài lấy theo thang điểm 10 và làm tròn đến 0,25đ. II. Hướng dẫn chấm cụ thể: STT NỘI DUNG ĐIỂM Câu 1 (1,5 điểm) - Do d1 h2 tức là H2 > h d1 - d2 Câu 2 (2,0 điểm) - Thả cục nước đá vào cốc nước, khi cân bằng nhiệt cục nước đá chỉ tan 1/3 khối lượng của nó nên nhiệt độ cân bằng là 00C. 0,25 M - Ta có phương trình cân bằng nhiệt: λ = m(C + Cx). t1 = m(C + Cx).10 (1) 3 3 0,25 2. Trong đó λ = 336.10 J/kg, Cx là nhiệt dung riêng của chất làm cốc - Sau khi rót thêm một lượng nước, khi cân bằng nhiệt mực nước trong cốc có độ cao gấp đôi mực nước sau khi thả cục nước đá nên khối lượng nước vừa đổ bằng (m + M). 0,5 2 2,0 - Ta có phương trình cân bằng nhiệt: .Mλ + (MC + mC + mC ).Δt = (m + M).C.Δt điểm 3 x 2 3 2 Hay: ( λ - 20C).M = m(2C - Cx ) (2) 0,5 3 20C2 Chia (2) cho (1) ta được: Cx = = 1400 J/kg.K 0,5 λ - 20C
3. Câu 3 (2,0 điểm) - Dựng ảnh B2 I1 B I2 ' ' A1 F1 F2 0,5 O1 A2 A O2 B1 - Với thấu kính O1: O1 Ta có sơ đồ tạo ảnh AB A1B1 A B O A ΔO AB : Δ O A B nên: 1 1 = 1 1 (1) 3.1 1 1 1 1 AB O1A 0,25 1,0 A B F'A O A - f điểm ' ' 1 1 1 1 1 1 1 ΔAF1 1B1 : ΔOF1 1I1 nên: = ' = với O1I1 = AB (2) O1I1 F1O1 f1 - Từ (1) và (2) O1A1 = 60 cm - Với thấu kính O2: O2 Ta có sơ đồ tạo ảnh AB A2B2 A2B2 O2A2 ΔO2AB : Δ O2A2B2 nên: = (3) AB O2A 0,25 ' A2B2 F2A2 O2A2 + f2 ΔF'2A2B2 : ΔF'2O2I2 nên: = ' = với O2I2 = AB (4) O2I2 F2O2 f2 - Từ (3) và (4) O2A2 = 24 cm. - Nhận xét: Để hai ảnh cùng chiều thì chúng phải cùng là ảnh thật hoặc cùng là ảnh ảo - Để cùng là ảnh thật thì AB phải ở ngoài khoảng tiêu cự của hai thấu kính Khoảng cách hai thấu kính là a > f1 + f2 Không thỏa mãn B2 B1 I1 B I2 A2 F' O A A O F' 1 1 1 2 2 0,25 Vậy hai ảnh phải là hai ảnh ảo. 3.2 A1B1 O1A1 O1A1 1,0 - Xét thấu kính O1: ΔO1AB : ΔO1A1B1 nên: = = AB O A x điểm 1 ' ' ' A1B1 F1A1 O1A1 + f1 ΔAF1 1B1 : ΔOF1 1I1 nên: = ' = ; với O1I1 = AB O1I1 F1O1 f1 x 0,25 A1B1 = AB 1 + (1) f1 - x a - x - Tương tự với thấu kính O2 ta có: A2B2 = AB 1 + (2) 0,25 f2 - (a - x) - Theo bài ra hai ảnh cao bằng nhau, ta có: A1B1 = A2B2 (3) 0,25 - Từ (1), (2) và (3) x = 15 cm Câu 4 (3,0 điểm) Đ2 Đ 1 I2 Đ3 4.1.a A I1 C B 0,5 I3 điểm + r Rb U Hình 2
4. - Giả sử ba đèn sáng bình thường: I1 = Iđm1 = 0,5 A I2 = Iđm2 = 1 A 0,25 I3 = Iđm3 = 0,25 A - Tại nút C, ta phải có: I1 = I2 + I3 Iđm1 = Iđm2 + Iđm3 Thay số: 0,5 = 1 + 0,25 (vô lí) Vậy không thể điều chỉnh Rb để cả ba đèn sáng bình thường. 0,25 - Học sinh giải thích đi đến kết luận R1 mắc song song với Đ1 - Do ba đèn sáng bình thường: I1 = Iđm1 = 0,5 A I1 Đ1 I2 Đ2 I2 = Iđm2 = 1 A A C B I3 = Iđm3 = 0,25 A 0,25 ' 4.1.b Suy ra I = I2 + I3 – I1 = 0,75 A 1 ' 0,75 I R I3 Đ3 UAC = Uđm1 = 6 V 1 1 điểm I + r R UAC 6 b - Vậy R1 = ' = = 8  U I1 0,75 - Cường độ dòng điện trong mạch chính I = I2 + I3 = 1,25 A 0,25 - Hiệu điện thế trên điện trở r: Ur = I.r = 1,25.2 = 2,5 V - Hiệu điện thế trên biến trở Rb: Ub = U – UAB – Ur = 28 – (6 + 12) – 2,5 = 7,5 V Ub 7,5 - Giá trị của biến trở Rb: Rb = = = 6  0,25 I 1,25 - Học sinh lập luận để đến 2 cách mắc để cả 3 đèn sáng bt. I2 Đ2 Cách 1: U = U – U = 12 – 6 = 6 V R2 đm2 đm1 I3 Đ3 I1 = Iđm1 = 0,5 A U I1 R2 Đ1 0,5 R2 6 Suy ra R 2 = = = 12 Ω . I1 0,5 r Rb U - Udm2 - Ur R b = 7,14 Ω I1 + I2 + I3 Cách 2: I2 Đ2 4.1.c - Tính Rb: I Đ Ta có Ub = Uđm1 = 6 V 3 3 0,75 Ib = Iđm2 + Iđm3 – Iđm1 = 1 + 0,25 – 0,5 = 0,75 A điểm ' Ub I2 R2 Đ1 Suy ra Rb = = 8  . Ib I1 r Rb - Tính R 2 : U = Uđm1 + Uđm2 = 12 + 6 = 18 V R2 0,25 U U - U 28 - 18 - Cường độ dòng điện mạch chính: I = r = R2 = = 5 A r r 2 ' Suy ra I2 = I - Iđm2 - Iđm3 = 5 – 1 – 0,25 = 3,75 A U R2 18 - Vậy R 2 = ' = = 4,8 Ω I2 3,75 - Giả sử ta chỉ có một điện cực dương của nguồn nối vào nút A và cường độ dòng điện trong mạch chính là I. Dòng điện từ A B A sẽ đi tới 6 nút điểm lân cận, vì lí do I/6 4.2 0,25 đối xứng nên dòng tới mỗi nút lân cận + 1,0 (trong đó có B) đều bằng I/6 (hình bên) I điểm 0,25 - Tương tự, nếu chỉ có một điện cực âm
5. của nguồn nối vào B và cường độ dòng điện mạch chính vẫn là I, thì dòng điện từ mỗi nút lân cận (trong đó có A) đi tới B cũng bằng I/6. A B I/6 I - - Nếu có cả cực dương nối vào A và cực âm nối vào B, thì cường độ dòng điện chạy trong đoạn AB sẽ là I/6 + I/6 = I/3. I Vậy U = .r 3 0,25 - Gọi RAB là điện trở tương đương của cả mạng điện giữa A và B thì: U r RAB = = = 2 Ω I 3 U2 81 - Công suất tiêu thụ của mạng điện: P = = = 40,5 W 0,25 R AB 2 Câu 5 (1,5 điểm) Bước 1: - Dùng cân xác định khối lượng cục bột dẻo không có miếng kim loại là m1 - Dùng cân xác định khối lượng cục bột dẻo trong có miếng kim loại là m2 0,5 Suy ra khối lượng miếng kim loại: m = m2 – m1 Bước 2: - Cân cốc có nước có khối lượng là m0, suy ra trọng lượng của cốc nước là 10.m0 - Dùng sợi dây buộc cục bột dẻo không có miếng kim loại treo lên giá, thả cục bột dẻo vào cốc nước sao cho nó ngập hoàn toàn trong nước và không chạm đáy cốc. Khối lượng của cốc nước lúc này là M1, suy ra trọng lượng của cốc nước lúc này là: 0,25 10.M1 = 10.m0 + FA1 = 10.(m0 + V1.Dn) (1) Trong đó FA1 là lực đẩy Ác- si- mét của nước tác dụng lên cục bột dẻo, V 1 là thể tích của cục bột dẻo không có miếng kim loại. 5 Bước 3: - Tiến hành tương tự với cục bột dẻo bên trong có miếng kim loại , ta có trọng 1,5 lượng của cốc nước lúc này là: 10.M2 = 10.(m0 + V2.Dn) (2) 0,25 điểm Trong đó V2 là thể tích của cục bột dẻo bên trong có miếng kim loại. M1 - m0 Bước 4: Tính toán: - Từ (1) suy ra: V1 = Dn M2 - m0 - Từ (2) suy ra: V2 = Dn M2 - M1 0,25 - Suy ra thể tích miếng kim loại: V = V2 – V1 = . Dn m m2 - m1 Vậy khối lượng riêng của kim loại: D = = .Dn 0,25 V M2 - M1 Ghi chú: Câu 4. Nếu thí sinh áp dụng các công thức thấu kính mà không chứng minh thì trừ 0,25 điểm HẾT