Đề thi tuyển sinh Lớp 10 THPT Chuyên môn Vật lý - Sở GD&ĐT Bình Dương (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO BÌNH DƯƠNG
Đề chính thức
ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN
NĂM HỌC 2009 - 2010

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (2,0 điểm). Trình bày phương án thí nghiệm nhằm xác định hai cực từ của một nam châm hình chữ đã bị mất đánh dấu cực từ. Dụng cụ gồm:
- Một nam châm hình chữ cần xác định 2 cực từ và .
- Khung dây có thể quay quanh một trục. 
- Nguồn điện cung cấp dòng điện một chiều cho cuộn dây.
Câu II (2,0 điểm). Một đoàn tàu hỏa có trọng lượng 14,7kN chuyển động đều trên đoạn đường 1200m trong thời gian 1,5 phút. Tính công suất của đầu máy đoàn tàu. Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và đường ray là 0,08. 
Câu III (1,0 điểm). Tại sao về mùa đông thì nên mặc quần áo màu tối, còn về mùa hè nên mặc quần áo màu sáng.
Câu IV (7,0 điểm). Xét mạch điện như hình vẽ, cho biết V; W; W; đèn Đ có hiệu điện thế và công suất định mức (4V – 4W). Vôn kế có điện trở vô cùng lớn, dây dẫn và ampe kế có điện trở không đáng kể. Khi mở khóa thì đèn Đ sáng bình thường.
1). Tính .
2). Đèn Đ sáng yếu hơn hay mạnh hơn khi đóng khóa . Tại sao?
3). Số chỉ ampe kế, sô chỉ vôn kế khi mở và khi đóng. 
Câu V (6,0 điểm). Một thấu kính có tiêu cự 10cm. Vật sáng qua thấu kính cho ảnh cùng chiều và cao gấp 4 lần vật .
1). Cho biết biết loại của thấu kính và đặc điểm ảnh. Giải thích. 
2). Xác định vị trí vật và ảnh .
3). Đặt vật cách thấu kính 10cm. Vẽ chùm tia sáng từ vật qua thấu kính. Cho nhận xét về chùm tia sáng sau khi qua thấu kính.
Câu VI (2,0 điểm). Dùng một bếp điện sử dụng nguồn điện 220V có dây điện trở W đun sôi 2 lít nước từ trong bình mất thời gian . Nếu thay bằng dây điện trở thì thời gian đun là gấp hai lần. Hiệu suất bếp là 100%. Nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/Kg.độ. Tính và thời gian đun . 
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I.
- Hình vẽ hoặc bố trí.	
- Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường của nam châm thì 
 khung quay.	
- Xét chiều quay của khung dây và áp dụng qui tắc bàn tay trái suy ra chiều của từ trường.
Từ đó xác định được 2 cực từ của nam châm.
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
a). MỘT SỐ LÝ THUYẾT VỀ TỪ TRƯỜNG:
Nam châm:
+ Trên một nam châm, có những miền hút sắt vụn mạnh nhất: đó là các cực của nam châm. Mỗi nam châm bao giờ cũng có hai loại cực phân biệt. Một kim nam châm nhỏ được đặt tự do và có thể quay xung quanh một trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của kim nam châm luôn nằm định hướng theo hướng Nam - Bắc.
+ Thực hiện chứng tỏ rằng, giữa các nam châm có tương tác với nhau thông qua các lực đặt vào các cực. Cụ thể là hai cực của hai nam châm đạt gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng tên và hút nhau khi chúng khác tên. Lực tương tác đó được gọi là lực từ và các nam châm được gọi là có từ tính.
Từ tính của dây dẫn có dòng điện.
 Thực nghiệm chứng tỏ rằng, dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện) cũng có từ tính như nam châm. Cụ thể là:
+ Dòng điện có thể tác dụng lên nam châm;
 + Nam châm có thể tác dụng lực lên dòng điện;
 + Hai dòng điện có thể tương tác với nhau.
Kết luận: Giữa hai dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện), giữa hai nam châm, giữa một dòng điện và một nam châm đều có lực tương tác; những lực tương tác ấy gọi là lực từ. Ta cũng nói dòng điện, nam châm, .. có từ tính.
Từ trường:
Xung quanh một dòng điện hay một nam châm tồn tại một từ trường. Chính từ trường này đã gây ra lực tác dụng lên một dòng điện khác hay một nam châm khác đặt trong đó.
Định nghĩa: Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hây một nam châm đặt trong đó.
 Để phát hiện sự tồn tại của từ trường trong một khoảng không gian nào đó, người ta sử dụng kim nam châm nhỏ, đặt tại những vị trí bất kỳ trong khoảng không gian ấy. Kim nam châm nhỏ, dùng để phát hiện từ trường, gọi là nam châm thử. người ta quy ước: Hướng của từ trường tại mọt điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
Đường sức từ:
Để biểu diễn về mặt hình học sự tồn tại của từ trường trong không gian, người ta đưa ra khái niệm đường sức từ.
Định nghĩa:
Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
Có thể quan sát hình dạng của những đường sức từ bằng thì nghiệm từ phổ.
 Đặc điểm đường sức từ của nam châm chữ U:
+ Bên ngoài nam châm, đường sức từ là những đường cong có hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm chữ U, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam.
+ Càng gần đầu thanh nam, đường sức càng mau hơn (từ trường càng mạnh hơn).
+ Đường sức từ của từ trường trong khoảng thời gian giữa hai cực của nam châm hình chữ U là những đường thẳng song song cách đều nhau. Từ trường trong khu vực đó là từ trường đều.	
 Các tính chất của đường sức từ:
+ Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ.
+ Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
+ Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc)
+ Người ta quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ nào yếu thì các đường sức từ thưa. 
Lực điện từ tác dụng lên khung dây dẫn có dòng điện:
Khung dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường thì có lực điện từ tác dụng lên nó, lực điện từ làm cho khung quay quanh trục của nó, trừ 1 vị trí duy nhất đó là khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ (tức là mặt phẳng khung nằm trong mặt phẳng trung hòa).
b). Quy tắc bàn tay trái: 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:
Ta biết rằng trong nam châm hình chữ U thì các đường sức từ sẽ đi từ cực bắc (N) sang cực nam (S) nên chỉ cần xác định chiều đi của các đường sức trong nam châm là có thể xác định được hai cực từ của nam châm đó.
Giả thiết cho khung dây quay quanh 1 trục vậy nên ta sẽ gắn dòng điện vào khung dây sau đó đặt trong từ trường của nam châm sẽ làm khung dây quay và xuất hiện lực điện từ.
Xét chiều của khung dây sẽ biết được chiều của lực điện từ, biết được chiều của dòng điện 1 chiều trong khung dây và cần tìm chiều của đường sức từ đây ta áp dụng quy tắc bàn tay trái tìm ra chiều của các đường sức: Lòng bàn tay ngửa lên thì chiều đường sức từ trên xuống dưới và ngược lại.
Câu II.
- Lực ma sát: (N).
- Lực kéo của đầu máy: (N).
- Công của đầu máy: (J) (kJ).
- Công suất của đầu máy: (W) (kW).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Khái niệm về công:
+ Một lực sinh công khi tác dụng lên 1 vật và vật chuyển dời.
+ Dưới tác dụng của lực , khi vật chuyển dời 1 đoạn theo hướng của lực thì công do lực sinh ra là: (J).
Công suất là đại lượng được đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian: (W).
Lực ma sát trượt: 
+ Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc khi có chuyển động tương đối 2 bề mặt tiếp xúc và cản trở chuyển động của vật.
+ Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc.
+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc.
+ Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.
+ Độ lớn: Fmst = μt N      ; N: Độ lớn áp lực( phản lực).
Ý tưởng:
Đoàn tàu hỏa chuyển động nhờ lực kéo của đầu máy có hướng theo hướng của chuyển động và lực ma sát của xe với đường làm cản trở chuyển động của xe có hướng ngược lại với hướng chuyển động. Vì vậy để xe chuyển động thì lực kéo của đầu máy phải bằng lực ma sát.
Lực ma sát: (N).
Lực kéo của đầu máy: (N).
Lực kéo của máy khi di chuyển 1 quãng đường thực hiện 1 công . Công này chính là công của động cơ máy hay:
+ Công của đầu máy: 
 (J) (kJ).
+ Công suất của đầu máy: 
 (W) (kW).
Câu III.
- Quần áo màu tối hấp thụ tốt ánh sáng sưởi ấm cơ thể.
- Quần áo màu sáng phản xạ tốt ánh sáng, ít hấp thụ ánh sáng giúp cơ thể đỡ nóng hơn.
Nhắc lại kiến thức liên quan:
Dưới ánh áng trắng, vật có màu nào thì có ánh sáng màu đó truyền vào mắt ta (trừ vật màu đen). Ta gọi đó là màu của vật.
Khả năng tán xạ ánh sáng màu của các vật:
+ Vật màu nào thì tán xạ tốt ánh sáng màu đó và tán xạ kém ánh sáng màu khác.
+ Vật màu trắng tán xạ tốt tất cả ánh sáng màu.
+ Vật màu đen không có khả năng tán xạ các ánh sáng màu.
Ý tưởng:
Quần áo màu tối do khả năng tán xạ kém nên sẽ hấp thụ tốt hơn vì vậy sẽ hấp thụ các ánh sáng mặt trời làm cơ thể ấm hơn trong mùa đông.
Ngược lại thì màu sáng tán xạ tốt tất cả các màu nên hấp thụ kém các ánh sáng mặt trời làm cơ thể bớt nóng vì vậy mà mùa hè nên mặc quần áo trắng.
Câu IV. 
1). K mở: Đèn sáng bình thường
(vẽ mạch tương đương hay phân tích mạch).
 (A).
 (W).
 (W).
2). K đóng: ( nt nt ( // )).
Ta có (W).
- Điện trở toàn mạch: (W).
- Dòng qua đèn khi đóng: (A) , suy ra đèn sáng mạnh hơn.
3).
- K mở: dòng không qua ampe kế nên số chỉ .
 Số chỉ của vôn kế: (V).
- K đóng: (V).
 + Dòng qua : (A).
 + Dòng qua ampe kế: (A).
 + Số chỉ của vôn kế: (V).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Một số quy tắc về mạch điện tương đương:
+ Có thể nhập các điểm có điện thế như nhau khi tính điện trở tương đương.
+ Ta có thể tách một nút thành nhiều điểm khác nhau khi tính điện trở tương đương.
+ Ta có thể bỏ đi điện trở () khi điện thế hai đầu điện trở đó bằng nhau.
+ Nếu khóa mở ta bỏ tất cả các thứ nối tiếp với khóa về cả 2 phía.
Nếu khóa đóng ta chập hai nút ở bên khóa thành một điểm.
+ Nếu mạng điện trở cấu tạo vô số mắt xích lặp đi, lặp lại một cách tuần hoàn thì điện trở tương đương của mạng không thay đổi nếu ta bớt hoặc thêm vào một số mắt xích.
+ Quy tắc chuyển mạch từ sao sang tam giác và ngược lại.
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 của dây: .
Khi bóng đèn sáng bình thường thì đèn sẽ hoạt động ở chế độ định mức
; .
Đèn sáng yếu hơn khi hiệu điện thế hoặc cường độ dòng điện qua đèn nhỏ hơn giá trị định mức và ngược lại. Đèn sáng mạnh hơn có thể dẫn đến cháy bóng.
Ý tưởng:
Vôn kế có điện trở vô cùng lớn, dây dẫn và ampe kế có điện trở không đáng kể nên mạch tương đương coi như tháo vôn kế và chập 2 đầu và .
1).
Khóa mở: không có dòng điện qua ampe kế và : 
Mạch tương đương: .
Đèn sáng bình thường khi đèn sử dụng đúng công suất định mức của nó.
Ta phân tích ngược để dễ hiểu như sau:
.
Tính điện trở và cường động định mức của đèn:
 (A).
 (W).
Suy ra: (W).
2).
Khóa đóng: ( nt nt ( // )).
Để biết được đèn sáng yếu hơn hay mạnh hơn ta cần so sánh cường độ của đèn lúc này với giá trị định mức của đèn :
Điện trở toàn mạch: (W).
Cường độ dòng điện của đèn khi đóng là:
 (A) (A).
Suy ra đèn sáng mạnh hơn.
3).
 mở:
+ Dòng điện không qua ampe kế nên số chỉ ampe kế bằng 0
+ Số chỉ của vôn kế chính là hiệu điện thế của điện trở 1:
 (V).
 đóng: 
+ (A) (V).
+ (V).
+ Số chỉ của ampe kế chính bằng cường độ dòng điện của :
 (A).
+ Số chỉ của vôn kế: (V).
Câu V. 
1).
- Thấu kính hội tụ vì thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo thấp hơn vật.
- Ảnh là ảo vì thấu kính hội tụ luôn cho ảnh thật ngược chiều vật.
2).
- và đồng dạng:
.
- và đồng dạng:
.
 (cm) (cm). 
3).
- Hình vẽ
- Nhận xét: Chùm tia ló là chùm tia song song.
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 nhận biết thấu kính hội tụ:
+ Căn cứ vào: thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa.
+ Căn cứ vào tính chất: một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính. Nếu chiếu chùm ánh sáng mặt trời vào thấu kính, nếu chùm tia ló là thấu kính hội tụ thì thấu kính đó là thấu kính hội tụ.
+ Căn cứ vào tính chất của ảnh. (Thấu kính phân kì chỉ cho ảnh ảo còn thấu kính hội tụ có thể cho ảnh ảo hoặc ảnh thật).
Cách vẽ đường đi của các tia sáng qua thấu kính.
 Sử dụng đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt phía trên:
+ Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ hoặc cho tia ló kéo dài qua tiêu điểm ảnh của thấu kính phân kì.
+ Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
+ Tia tới qua tiêu điểm vật của thấu kính hội tụ hoặc kéo dài qua tiêu điểm vật của thấu kính phân kì, cho tia ló song song với trục chính.
Cách dựng ảnh của một điểm sáng S qua thấu kính hội tụ:
+ Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.
+ Nếu hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu đường kéo dài của hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.
 Công thức quan trọng liên hệ giữa khoảng đặt vật d, tiêu cự f và khoảng ảnh.
+ Vật cho ảnh thật:
 .
+ Vật cho ảnh ảo:
	.
Khi là bài toán quang hình cần sử dụng tốt các tính chất của tam giác đồng dạng:
Các trường hợp chứng minh tam giác đồng dạng:
+ 3 cạnh tương ứng tỉ lệ với nhau (c-c-c).
+ 2 cạnh tương ứng tỉ lệ với nhau – góc xen giữa 2 cạnh bằng nhau (c-g-c).
+ 2 góc tương ứng bằng nhau (g-g).
Ý tưởng:
1).
Vật thật cho ảnh lớn hơn vật nên đây là thấu kính hội tụ (Thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật).
Ảnh lớn hơn vật và cùng chiều vật nên ảnh này là ảnh ảo của vật thật qua thấu kính hội tụ.
2).
Bài toán cần tìm .
Sử dụng các tính chất của tam giác đồng dạng. Bài toán cho ; (cm). 
+ và đồng dạng:
 .
+ và đồng dạng:
 .
Suy ra: (cm) (cm). 
3).
Vật cách thấu kính 10 cm đúng bằng khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ nên vật cho ảnh thật ở rất xa thấu kính và có đó là chùm tia ló song song với trục chính.
Câu VI.
- Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước: (J).	
- Nhiệt lượng tỏa ra của bếp khi dùng điện trở : 
 giây phút.
- Nhiệt lượng tỏa ra của bếp khi dùng điện trở : 
 (W).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Định luật Jun - Lenxo: Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua thì tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Công thức : trong đó:
+ : là cường độ dòng điện, đơn vị ampe (A).
+ : là điện trở, đơn vị Ôm (W).
+ : là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, đơn vị giây (s).
+ : là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn , đơn vị jun (J).
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn: Áp dụng định luật Jun - Lenxo ta có:
.
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: . 
Trong đó là nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn.
Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng khi đó .
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).
Trong đó:
+ : 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 (C). 
 (Ngoài J, KJ đơn vị nhiệt lượng còn được tính bằng calo, Kcalo:
 1 Kcalo = 1000 calo ; 1 calo = 4,2 J).
Ý tưởng:
Để đun sôi 2 lít nước từ cần thu vào 1 nhiệt lượng là:
 (J) (1).
Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng (do hiệu suất là 100%) nên nhiệt lượng mà lượng nước thu vào làm sôi nước bằng nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn có điên trở , theo định luật Jun - Lenxo ta có:
 (2).
Từ (1) và (2) suy ra: . 
+ Khi dùng điện trở thì thời gian đun nước là:
 giây phút.
+ Khi dùng điện trở thì thời gian đun nước gấp 2 lần hay ta có:
. 
 (W).