Đề thi tuyển sinh Lớp 10 THPT Chuyên môn Vật lý - Năm học 2015-2016 - Sở GD&ĐT Thái Bình (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH
Đề chính thức
ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN
NĂM HỌC 2015 - 2016

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (1,5 điểm). Lúc 6 giờ, một xe buýt chuyển động thẳng đều qua điểm theo hướng với vận tốc (km/h) và một học sinh chuyển động thẳng đều qua điểm với vận tốc để đón xe đi thi vào lớp 10 THPT chuyên Thái Bình. Biết m, m (Hình vẽ 1).
1). Học sinh phải chạy theo hướng nào, với vận tốc nhỏ nhất bằng bao nhiêu để đón được xe buýt?
2). Nếu chạy với vận tốc nhỏ nhất thì lúc mấy giờ học sinh đó gặp được xe buýt?
Câu II (2,0 điểm).
1). Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây truyền tải có điện trở không đổi với điện năng hao phí trên đường dây là 12,5%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng 25% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì điện năng hao phí trên chính đường dây đó là bao nhiêu phần trăm? Biết hiệu suất truyền tải điện năng lớn hơn 80%.
2). Một đoạn dây dẫn đồng chất, có dòng điện chạy qua, được treo nằm ngang bằng hai sợi dây không giãn, đặt trong miền không gian có từ trường đều (Hình vẽ 2). Biết lực căng trên mỗi sợi dây treo là , đoạn dây có trọng lượng . Tính lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn .
Câu III (2,0 điểm). Người ta thả một miếng đồng có khối lượng kg, đã được đốt nóng đến nhiệt độ vào một nhiệt lượng kế có chứa kg nước ở nhiệt độ . Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là . Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là ; ; ; . Nhiệt hóa hơi của nước là . Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước với nhiệt lượng kế và môi trường.
1). Xác định nhiệt độ ban đầu của miếng đồng.
2). Sau đó thả thêm một miếng đồng khác có khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ vào nhiệt lượng kế. Khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng . Xác định khối lượng .
Câu IV (2,5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ 3. Biết , , . Ampe kế có điện trở , là một biến trở. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có giá trị không thay đổi. Bỏ qua điện trở của khóa và các dây nối.
1). K đóng. Cho thay đổi đến khi công suất trên đạt giá trị cực đại thì ampe kế chỉ . Tính , và giá trị của khi đó.
2). K mở. Giữ nguyên giá trị của như câu trên. Tìm số chỉ của ampe kế khi đó và tính hiệu điện thế .
Câu V (2,0 điểm).
1). Đặt một vật sáng vuông góc với trục chính của một thấu kính tiêu cự , thấu kính cho ảnh thật . Dịch chuyển vật lại gần thấu kính 10 cm thì thấy ảnh bị dịch chuyển đi 20 cm. Biết hai ảnh cùng tính chất và ảnh sau cao gấp 2 lần ảnh trước. Tìm tiêu cự của thấu kính.
2). Một người có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 10 cm, khoảng nhìn rõ xa nhất là 40 cm.
a). Mắt người này mắc tật gì? Người này phải đeo kính có tiêu cự bằng bao nhiêu để nhìn rõ được các vật ở xa vô cùng (coi kính đeo sát mắt)?
b). Người này không đeo kính trên mà dùng một kính lúp trên vành đỡ kính có ghi 5X để quan sát các vật nhỏ, mắt đặt cách kính 2 cm. Xác định phạm vi đặt vật trước kính để mắt nhìn rõ vật.
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I.
1). Học sinh vẽ hình.
Giả sử học sinh này gặp ô tô tại điểm sau thời gian:
; . 
Áp dụng định lý hàm số sin cho tam giác :
.
Trong , ta có: 
. 
Để có nhỏ nhất .
Suy ra học sinh này phải chạy theo hướng vuông góc với 
.
2). Khoảng thời gian: .
 vuông tại , suy ra .
 (s).
- Học sinh đón được ô tô lúc 6h 0phút 18,475 s.
Nhận xét và nhắc lại kiến thức: 
Đổi đơn vị: .
 Bài toán sử dụng hàm số sin trong tam giác: Trong lượng giác, định lí sin (hay định luật sin, công thức sin) là một phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa chiều dài các cạnh của một tam giác bất kì với sin của các góc tương ứng. Định lí sin được biểu diễn dưới dạng:
.
trong đó:
 là chiều dài các cạnh của một tam giác.
 là các góc đối diện với các cạnh đó.
Phương trình cũng có thể được viết dưới dạng nghịch đảo:
.
Quãng đường đi được bằng tích vận tốc với thời gian đi hết quãng đường đó.
Điều kiện của hàm lượng giác: ; .
Ý tưởng: Khi gặp 1 bài toán tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất trong vật lý ta cần phải bám chặt vào các đại lượng thay đổi để tìm biểu thức phù hợp và xét điều kiện. Trong bài này, học sinh và ô tô đều chuyển động thẳng đều từ lúc 6h nên khi 2 vật cùng gặp nhau tại sẽ cùng hết một khoảng thời gian là và các đại lượng thay đổi là các cạnh , , góc .
Cần tìm giá trị nhỏ nhất của , ta gắn vào biểu thức để xét điều kiện, suy ra ta nghĩ ngay tới việc gắn vào bởi .
Suy ra tìm điều kiện của . 
Mặt khác và đã biết 
Nên ta nghĩ tới định lý hàm số sin trong tam giác : 
 mà nên ta có:
 (2). ( tìm được theo ).
Tìm được .
Để (min) thì .
Nên học sinh này phải chạy theo hướng vuông góc với . 
Thay vào biểu thức (2), ta tìm được
.
Tìm thông qua hoặc .
Đã biết (m) và tam giác vuông tại . 
 (s).
- Học sinh đón được ô tô lúc 6h 0phút 18,475 s.
Câu II.
1).
- Ban đầu: (1).
 ; .
- Khi công suất tiêu thụ tăng .
 (2).
Từ (1) và (2), suy ra . 
Mặt khác .
. 
.
Đặt 
.
Giải phương trình, ta được và .
Phần trăm điện năng hao phí: 
.
Do 
 (thỏa mãn).
 (loại).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức: 
Cần hiểu rõ điện năng truyền từ nới phát đến nơi tiêu thụ gồm công suất hao phí trên dây dẫn truyền tải và điện năng tiêu thụ : .
Công suất tiêu thụ tăng nghĩa là công suất tiêu thụ mới bằng .
Hiệu suất truyền tải điện năng bằng tỉ số giữa công suất hao phí trên điện năng truyền tải : 
 (%).
Áp dụng công thức: . Chứng minh như sau:
.
Với là hiệu điện thế tại 2 đầu truyền tải.
Suy ra công suất hao phí trên dây tỉ lệ thuận với bình phương điện năng truyền từ nơi phát đến nơi tiêu thụ .
Suy ra điều phải chứng minh.
Mở rộng: Công suất hao phí trên dây dẫn gồm 2 dây nên khi cho khoảng cách từ nơi phát đến nơi truyền cần nhân đôi khoảng cách để tìm được , rồi thế vào công thức tính điện trở trên dây là .
Ý tưởng: Với những bài toán như liên quan đến truyền tải điện năng ta cần bám sát vào giả thiết để đặt ẩn .
Gọi lần lượt là điện năng truyền tải, công suất hao phí và công suất tiêu thụ ban đầu (khi chưa tăng 25%).
lần lượt là điện năng truyền tải, công suất hao phí và công suất tiêu thụ lúc sau (khi đã tăng 25%).
Ban đầu ta có (1).
 ; .
Khi công suất tiêu thụ tăng 25% thì công suất tiêu thụ sẽ là 125% hay . 
 (2).
Từ (1), (2), suy ra 
.
Suy ra (*). 
Bài toán giữ nguyên nên , không đổi và tìm phần trăm điện năng hao phí từ đó ta nghĩ ngay tới sử dung đến công thức đã chứng minh ở phía trên và phải tìm đến hiệu suất tức là tìm tỉ số: .
Ta có (đặt ).
Áp dụng công thức .
.
Thế vào biểu thức (*), ta được
.
Giải phương trình, ta được và .
Do 
 (thỏa mãn).
 (loại).
Như vậy ta đã tìm được .
Bài toán kết thúc.
2).
- Áp dụng quy tắc bàn tay trái, suy ra lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều đi xuống. Học sinh vẽ hình và biểu diễn lực
- Áp dụng điều kiện cân bằng, suy ra (N).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Lưu ý: Khi bài toán có cho hình vẽ cần nhìn thật kỹ hình ảnh.
Ở phần lực điện từ các kí hiệu hình vẽ cần lưu ý sau đây:
+ Dấu ““ đường sức từ đi ngoài vào trong.
+ Dấu “” đường sức từ đi trong ra ngoài.
( Hãy tưởng tượng giống như cái mũi tên xiên ra ngoài và xiên vào trong theo hướng mắt nhìn ....).
Lực điện từ: Lực điện từ là lực mà điện từ trường tác dụng lên hạt mang điện tích (chuyển động hay đứng yên).
Bài toán áp dụng quy tắc bàn tay trái: Quy tắc bàn tay trái (còn gọi là quy tắc Fleming) là quy tắc định hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch có dòng điện chạy qua và đặt trong từ trường. Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.
Ý tưởng:
Đọc kĩ đề ta thấy có xuất hiện từ trường đều, dòng điện và cần tính lực điện từ . Suy nghĩ ngay đến việc sử dụng quy tắc bàn tay trái. 
Ta thấy trên hình là dấu “” tức đường sức từ đi từ ngoài vào trong vì vậy đặt tay sao cho lòng bàn tay hứng được các đường sức tức, chiều là chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa như vậy ngón tay cái sẽ hướng xuống dưới. 
Lực căng lại hướng lên trên.
Trọng lượng của thanh hướng xuống dưới.
Từ đó ta áp dụng điều kiện cân bằng của toàn bộ các lực gồm cùng phương ngược chiều với tác dụng lên thanh : 
 (N).
Câu III.
1). Khi có sự cân bằng nhiệt: Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào.
 . 
Thay số .
2). Khi thả miếng đồng vào nhiệt lượng kế mực nước trong nhiệt lượng kế không đổi chứng tỏ thể tích nước bị hóa hơi bằng thể tích của miếng đồng thả vào (Vnước = Vđồng), nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là .
Phương trình cân bằng nhiệt:
 (1).
: khối lượng nước hóa hơi
 (2).
Từ (1) và (2), suy ra . 
Thay số: (kg).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Khi gặp 1 bài toán nhiệt lượng cần xác định đúng vật nào tỏa nhiệt vật nào thu nhiệt. Thông thường ban đầu vật có nhiệt độ cao hơn là tỏa nhiệt, vật có nhiệt độ thấp hơn là thu nhiệt và đảm bảo 3 nguyên lý truyền nhiệt:  
+ Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
+ Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của 2 vật bằng nhau thì ngừng lại.
+ Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào 
Sau khi cân bằng đạt nhiệt độ là .
Vật tỏa nhiệt thì nhiệt độ ban đầu sẽ cao hơn và nếu vật thu nhiệt thì nhiệt độ ban đầu sẽ thấp hơn .
Công thức tính nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra của 1 vật: 
 (J).
Với:
: khối lượng vật (kg).
: nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K).
: độ biến thiên nhiệt độ của vật sau khi cân bằng nhiệt (). 
 (Ngoài J, KJ đơn vị nhiệt lượng còn được tính bằng calo, Kcalo.
 1 Kcalo = 1000 calo; 1 calo = 4,2 J).
Phương trình cân bằng nhiệt: nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: với là nhiệt độ sau khi cân bằng
Sự hóa hơi:
+ Sự hóa hơi là sự bay hơi của chất lỏng khi vượt quá nhiệt độ trạng thái trước (nước bay hơi do sôi) và nhiệt độ sôi của nước luôn là . 
+ Nhiệt hóa hơi riêng là nhiệt lượng cần truyền cho 1 đơn vị khối lượng chất lỏng để chuyển thành hơi ở 1 nhiệt độ xác định.
+ Nhiệt lượng mà 1 khối lượng m chất lỏng nhận được từ 1 ngoài trong quá trình hóa hơi ở 1 nhiệt độ là: .
+ : là nhiệt lượng mà vật thu vào. 
Khối lượng m của 1 vật bằng tích của khối lượng riêng của vật đó với thể tích V của vật: .
Ý tưởng: 
Đọc đề bài và đầu tiên phải xác định được các vật thu và tỏa nhiệt. Dễ thấy khi nhiệt độ cân bằng là nên vật 2 thu nhiệt suy ra vật 1 tỏa nhiệt.
Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên ta có phương trình cân bằng nhiệt với vật 1 tỏa nhiệt, vật 2 thu nhiệt như sau
.
Khi thả miếng đồng vào nhiệt lượng kế thì mực nước không đổi chứng tỏ nước đã bị hóa hơi và thể tích nước bị hóa hơi bằng thể tích của miếng đồng đã thả (Vnước = Vđồng), khi cân bằng đã xảy ra thì nhiệt độ là . 
Ta thấy nên đồng tỏa nhiệt.
Vật 1 và 2 cùng trong nhiệt lượng và cùng ở nhiệt độ là nên cả 2 vật 1 và 2 thu nhiệt.
Nước khi hóa hơi là nước bị thu nhiệt.
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt với là khối lượng nước hóa hơi
 (1).
 (2).
 Từ (1) và (2) suy ra 
 (kg). 
Câu IV.
1). K đóng.
Sơ đồ mạch điện: .
. 
.
Đặt .
. 
. 
Áp dụng định luật Ôm: 
.
Số chỉ Ampe kế:
.
Công suất trên :
.
Áp dụng bất đẳng thức Côsi: . 
 khi .
 (V).
 (W).
2). K mở.
Viết sơ đồ và vẽ lại mạch điện mạch điện :
 ().
 (). 
 ().
 (A). 
Số chỉ của Am pe kế: (A). 
 (V).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Các bài toán thông thường về điện quan trọng nhất là cần vẽ lại hình như vậy mới có thể làm đúng được bài (tương tự khi làm bài hình ở môn toán).
Lưu ý khi vẽ hình: nên đặt tên ở các giao điểm của dây dẫn nếu đoạn mạch dây dẫn có điện trở không đáng kể và không xuất hiện điện trở ta chập lại làm 1 điểm. Ampe kế có điện trở không đáng kể thì coi như 1 dây dẫn, vôn kế có điện trở rất lớn thì coi như không có đoạn dây nối với vôn kế.
Khóa K đóng chập 2 đầu nối khóa K lại dòng điện có đi qua còn nếu K ngắt (mở) thì sẽ không có dòng điện chạy qua.
Tính điện trở tương đương: 
+ nối tiếp với : . 
+ song song với : . 
Định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở R của dây: .
Công suất điện trở : . 
Bất đẳng thức Côsi với 2 số thực không âm và :
 .
Đẳng thức xảy ra dấu bằng khi và chỉ khi .
Ý tưởng:
1. Lưu ý: Bài toán cho ampe kế có điện trở là (). 
Đầu tiên phải vẽ lại sơ đồ mạch điện: Khi K đóng chập và .
. 
Bài toán bắt tìm giá trị cực đại hoặc cực tiểu ta phải viết được biểu thức sau đó áp dụng các bất đẳng thức đã học cho phù hợp (ưu tiên dùng Cô si).
Bài toán cho không đổi và các giá trị điện trở trừ cần tìm giá trị cực đại của ta nên nháp như sau:
 (1).
Từ đó cần tính các giá trị điện trở gồm .
Như vậy việc đầu tiên cần làm là tính điện trở tương đương :
Ta có (do ).
 (đặt ).
. 
. 
Viết lại biểu thức (1) và ta đã tìm được công suất theo ẩn như sau:
(chia cả tử và mẫu cho ).
Chia để cùng thấy xuất hiện sau đó áp dụng bất đẳng thức Cô si ta có .
 khi (A)
 (V) (W). 
2.
K mở. Vẽ lại mạch điện như sau.
.
Ta có (), (V). 
Nháp 
.
.
.
Từ đó ta cần tìm được điện trở toàn mạch:
 ().
Thay và viết lại vào các biểu thức ở trên :
 (A). 
 (A).
 (V).
Từ bài này ta thấy cách làm tốt nhất để làm những bài điện là nên viết các biểu thức cần tìm rồi từ đó làm ngược sẽ đỡ bị nhầm và có kết quả đúng.
Câu V.
1). Ban đầu: AB 	A1B1
 d1 
Khi dịch chuyển vật lại gần thấu kính: 
 AB A1B1
 d2 
Vì ảnh thật, vật thật, suy ra là thấu kính hội tụ.
Khi vật dịch lại gần thấu kính, ảnh lớn hơn trước và cùng tính chất, suy ra ảnh dịch chuyển xa thấu kính, suy ra ; ; . 
Áp dụng công thức: (1).
 (2).
 (3).
Từ (1), (2) và (3), suy ra ; .
Áp dụng công thức: (cm).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức: 
Phân biệt 2 loại thấu kính:

Thấu kính hội tụ
Thấu kính phân kì
Khái niệm
- Phần rìa mỏng phần giữa.
- Giới hạn bởi 2 mặt cầu hoặc 1 mặt phẳng và 1 mặt cầu.
- Phần rìa dày hơn phần giữa.
Chùm tia sáng
Chùm tia sáng song song sau khi đi qua kính sẽ được hội tụ tại 1 tâm, nhất định tùy theo hình dạng của thấu kính.
Chùm tia sáng song song sau khi đi qua sẽ bị phân tán ra.
Ảnh của 1 vật

- Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật.
- Khi vật xa thấu kính cho ảnh thật cách thấu kính 1 khoảng bằng tiêu cự (nằm ở tiêu điểm ).
- Vật trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn và cùng chiều với vật.
- Vật tại tiêu điểm cho ảnh thật ở rất xa thấu kính.
- Vật đặt tại mọi vị trí trước thấu kính luôn cho ảnh ảo, cùng chiều nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
- Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh ảo cách thấu kính 1 khoảng bằng tiêu cự (nằm ở tiêu điểm ).
Cách xác định vị trí, độ lớn ảnh của vật: 
Cách 1: Vẽ ảnh của một vật theo phương pháp nêu trên. Sử dụng tính chất của tam giác đồng dạng để suy ra đại lượng cần xác định
Cách 2: Áp dụng công thức:  để xác định.
Trong đó: Vật là vật thật.
: tiêu cự của thấu kính.
: khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính. (khi ảnh thật thì khi ảnh thì ).
Cách dựng ảnh vật sáng tạo bởi thấu kính hội tụ:
Muốn dựng ảnh của qua thấu kính ( vuông góc với thấu kính, nằm trên trục chính), ta chỉ cần dựng ảnh của bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh của .
Ý tưởng:
Xác định đúng loại thấu kính trong đề.
Vật thật dịch chuyển lại thấu kính cho ảnh thật lớn hơn trước và cùng tính chất nên là thấu kính hội tụ và làm ảnh dịch chuyển xa thấu kính.
Sau đó ta làm giống như trên.
2).
a). Mắt người này mắc tật cận thị.
Tiêu cự của kính cần đeo: (cm). 
Nhắc lại kiến thức trọng tâm:
Mắt cận nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ những vật ở xa: .
Khoảng cách hữu hạn.
Kính cận là thấu kính phân kì. Mắt cận phải đeo kính phân kì để nhìn rõ các vật ở xa, vật ở xa vô cực qua kính cho ảnh nằm ngay điểm cực viễn, tiêu cự kính cận: .
Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhỉn rõ những vật ở gần: . 
Khoảng cách có giá trị lớn hơn bình thường (25cm).
Kính lão là thấu kính hội tụ. Mắt lão phải đeo thấu kính hôi tụ để nhìn rõ các vật ở gần, vật ở rất gần qua kính cho ảnh nằm ngay điểm cực cận.
b). Kính lúp . 
+ Khi ảnh qua kính lúp hiện lên ở điểm cực cận
 (cm).
+ Khi ảnh qua kính lúp hiện lên ở điểm cực viễn
 (cm).
Nên khoảng đặt vật trước kính là: .
Nhắc lại kiến thức trọng tâm: 
Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ.
Vật cần quan sát phải đặt trong khoảng tiêu cự của kính để cho 1 ảnh ảo lớn hơn vật. Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó.
Mỗi kính lúp có số bội giác được ghi bằng các con số như 2x; 3x; 5x...
Dùng kính lúp có số bội giác càng lớn để quan sát thì thấy ảnh càng to.
Hệ thức giữa số bội giác và tiêu cự (đo bằng cm) của 1 kính lúp là: .
Kính lúp có ảnh hiện lên ở điểm cực cận . 
Kính lúp có ảnh hiện lên ở điểm cực viễn . 
Ý tưởng: 
Cần chú ý đến đơn vị đo ở các bài tập về mắt và kính là cm.
Bài toán cho , suy ra tìm được (cm).
Khoảng đặt vật ở trước kính là khoảng giữa điểm cực cận và điểm cực viễn.
+ Khi ảnh qua kính lúp hiện lên ở điểm cực cận
 (cm).
+ Khi ảnh qua kính lúp hiện lên ở điểm cực viễn
 (cm).
Nên khoảng đặt vật trước kính là: .
Nhận xét: Các bài toán về mắt và kính không khó nhưng ta cần phải thuộc một số công thức và đặc điểm nhất định ở trên tránh nhầm lẫn đáng tiếc.