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

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
HẢI DƯƠNG
Đề chính thức
ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI
NĂM HỌC 2011 - 2012

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (2,0 điểm). Một thùng hình trụ đứng đáy bằng chứa nước, mực nước trong thùng cao 80cm. Người ta thả chìm vật bằng nhôm có dạng hình lập phương có cạnh 20cm. Mặt trên của vật được móc bởi một sợi dây (bỏ qua trọng lượng của sợi dây). Nếu giữ vật lơ lửng trong thùng nước thì phải kéo sợi dây một lực 120N. Biết: Trọng lượng riêng của nước, nhôm lần lượt là N/m3, N/m3, diện tích đáy thùng gấp 2 lần diện tích một mặt của vật.
1). Vật nặng rỗng hay đặc? Vì sao? 
2). Kéo đều vật từ đáy thùng lên theo phương thẳng đứng với công của lực kéo J. Hỏi vật có được kéo lên khỏi mặt nước không?
Câu II(2,0 điểm). Một nhiệt lượng kế ban đầu chưa đựng gì, đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm . Sau đó lại đổ thêm một ca nước nóng nữa thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế lại tăng thêm . Hỏi nếu đổ tiếp vào nhiệt lượng kế ba ca nước nóng thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa? (bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, các ca nước nóng được coi là giống nhau).
 R1 R3 R2
R4
A
A B
+ -
D
C
Hình 1
Câu III (2,0 điểm). Cho mạch điện (Hình vẽ 1). Trong đó: W, W, W, W, ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế đặt vào 2 đầu mạch , là V.
1). Tính điện trở tương đương của mạch .
 K1 K2
 R 2R 3R
A +
B -
Hình 2
V
 6R 5R 4R
2). Tìm chỉ số của ampe kế .
Câu IV (2,0 điểm). Cho mạch điện (Hình vẽ 2). Khi , đều ngắt vôn kế chỉ 120V. Khi đóng, ngắt vôn kế chỉ 80V. Hỏi khi ngắt, đóng thì vôn kế chỉ bao nhiêu?
A
B
A/
B/
Câu V (2,0 điểm). Trên hình vẽ: là vật sáng, là ảnh của qua thấu kính. Hãy xác định tính chất của ảnh, loại thấu kính, trục chính và tiêu điểm của thấu kính.
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I.
1).
+ Thể tích vật (m3), giả sử vật đặc thì trọng lượng của vật (N).
+ Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật: (N).
+ Tổng độ lớn lực nâng vật: (N) do nên vật này bị rỗng. Trọng lượng thực của vật 200N.
2). Khi nhúng vật ngập trong nước nên mực nước dâng thêm trong thùng là: 10cm.
Mực nước trong thùng là: (cm).
* Công của lực kéo vật từ đáy thùng đến khi mặt trên tới mặt nước: 
- Quãng đường kéo vật: (cm) (m).
- Lực kéo vật: N.
- Công kéo vật: (J).
* Công của lực kéo tiếp vật đến khi mặt dưới vật vừa lên khỏi mặt nước:
- Lực kéo vật tăng dần từ 120N đến 200N (N).
Kéo vật lên độ cao bao nhiêu thì mực nước trong thùng hạ xuống bấy nhiêu nên quãng đường kéo vật: (cm) (m).
- Công của lực kéo : (J).
- Tổng công của lực kéo: (J).
Ta thấy (J) như vậy vật được kéo lên khỏi mặt nước.
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Trọng lượng riêng của 1 vật là đại lượng đặc trưng cho 1 chất lỏng rắn hoặc khí: () trong đó là trọng lượng, là thể tích, hoặc với là khối lượng riêng của nước.
Sự nổi: Nếu thả 1 vật ở trong lòng chất lỏng thì :
+ Vật chìm xuống khi lực đẩy Acsimet nhỏ hơn trọng lượng : 
+ Vật nổi khi: và dừng nổi khi .
+ Vật lơ lửng trong chất lỏng (trong lòng chất lỏng hoặc trên mặt thoáng) khi: 
.
Như vậy, vật sẽ nổi khi trọng lượng riêng tổng hợp của nó nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.
Độ lớn của lực đẩy Acsimet bằng tích của trọng lượng riêng d của chất lỏng và thể tích vật bị chiếm chỗ :
.
Ý tưởng:
Ý tưởng ta đi tính lực nâng của vật, sau đó so sáng với trọng lực nếu vật là đặc. Nếu lực nâng nhỏ nhơ trọng lượng nếu vật đặc thì chứng tỏ vật là rỗng.
Áp dụng công thức tính thể tích hình hộp suy ra thể tích vật (m3), giả sử vật đặc thì trọng lượng của vật (N).
Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật: (N).
Tổng độ lớn lực nâng vật: (N) do nên vật này bị rỗng. Trọng lượng thực của vật bằng lực nâng 200N.
Chú ý thể tích của thùng và thể tích của khối trụ đều được tính bằng công thức:
. 
Suy ra khi nhúng vật ngập trong nước nên mực nước dâng thêm trong thùng đúng bằng một nửa phần chiều cao khối hộp chìm trong nước là: 10cm.
Mực nước trong thùng là: (cm).
Công của lực kéo vật từ đáy thùng đến khi mặt trên tới mặt nước: 
Chú ý, quãng đường kéo vật chỉ bằng quãng đường mặt trên di chuyển cho tới khi chạm mặt nước. Khi mặt trên bắt đầu ló ra khỏi mặt nước thì lực đẩu Ác-si-mét đã bị giảm đi nên lực kéo không còn đều băng 120 nữa:
Suy ra quãng đường kéo vật: (cm) (m).
Lực kéo vật: N.
Công kéo vật: (J).
Công của lực kéo tiếp vật đến khi mặt dưới vật vừa lên khỏi mặt nước:
Lực kéo vật tăng dần từ 120N đến 200N. Do lực này tăng đều nên ra có thể coi cả quãng đường kéo này ta kéo với lực kéo trung bình (N).
Chú ý kéo vật lên độ cao bao nhiêu thì mực nước trong thùng hạ xuống bấy nhiêu do phần nước phải chảy lấp vào khoảng không khối hộp mất đi, nên quãng đường kéo vật thực tế chỉ bằng một nửa chiều cao của hộp: (cm) (m).
Công của lực kéo : (J).
Tổng công của lực kéo: (J).
Ta thấy (J) như vậy vật được kéo lên khỏi mặt nước.
Câu II. 
Gọi , là khối lượng và nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế;
, là khối lượng và nhiệt dung riêng của 1 ca nước;
, lần lượt là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và của nước nóng. Nhiệt độ mà nhiệt lượng kế tăng thêm khi đổ 3 ca nước là .
+ Nếu đổ 1 ca nước nóng:
Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế thu vào khi tăng nhiệt độ thêm 
 (J).
Nhiệt lượng mà nước toả ra để giảm nhiệt độ từ 
 (J).
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
 (1).
+ Nếu đổ thêm 1 ca nước nóng nữa:
Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và 1 ca nước ban đầu thu vào khi tăng nhiệt độ thêm :
 (J).
Nhiệt lượng mà nước toả ra để giảm nhiệt độ từ 
 (J).
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
 (2).
+ Nếu đổ thêm 3 ca nước nóng nữa:
Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và 2 ca nước thu vào tăng nhiệt độ thêm :
 (J).
Nhiệt lượng mà nước toả ra để giảm nhiệt độ từ 
 (J).
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
 (3).
Chia các vế của (1) cho (2) ta có: .
Thay vào (1), suy ra thay vào (3), ta được
.
Nhiệt lượng kế tăng thêm khi đổ tiếp 3 ca nước nóng nữa. 
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Bình nhiệt lượng kế có cấu tạo gồm một bình lớn cách nhiệt. Ở nắm bình có cắm một thang đo chia nhiệt độ. Bình chứa chất lỏng có thể được làm bằng kim loại đã biết nhiệt dung riêng và khối lượng. Nguyên lý hoạt động, cách đo: Khi ta đổ một lượng chất lỏng vào bình chứa. Nhiệt kế sẽ tăng hoặc giảm. Từ nhiệt độ trước và sau trên nhiệt kế, ta tính được độ thay đổi về nhiệt độ, suy ra độ thay đổi về nhiệt lượng bình đựng đã nhận vào hoặc tỏa ra. Nhiệt lượng này chính bằng nhiệt lượng của lượng chất lỏng ta rót vào bình. Lấy nhiệt lượng này chia cho độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau của chất lỏng, chia cho khối lượng của lượng chất lỏng thì ta được nhiệt dung riêng của chất lỏng cần tìm.
 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 Q 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 . 
 (Ngoài J, KJ đơn vị nhiệt lượng còn được tính bằng calo, Kcalo :
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.
Đối với những bài toán có nhiều lần đổ lẫn chất lỏng, tan chảy hoặc hóa hơi, ta nên chia cả bài toán thành nhiều quá trình cân bằng nhiệt. Lần lượt theo đúng thứ tự bài cho. Cách làm này sẽ chia một bài toán lớn, phức tạp thành nhiều bài toán con dễ giải hơn.
Ý tưởng:
Đôi với những bài dạng đổ thành nhiều lần như vầy, ta nên chia thành các quá trình để tính lần lượt. Như thế sẽ dễ tính và đỡ nhầm lẫn hơn.
Gọi , là khối lượng và nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế;
, là khối lượng và nhiệt dung riêng của 1 ca nước;
, lần lượt là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và của nước nóng. Nhiệt độ mà nhiệt lượng kế tăng thêm khi đổ 3 ca nước là .
Ta đi xét lần lượt từng quá trình.
+ Nếu đổ 1 ca nước nóng:
+ Nếu đổ thêm 1 ca nước nóng nữa:
+ Nếu đổ thêm 3 ca nước nóng nữa:
Qua mỗi quá trình ta đều thu được 1 phương trình cân bằng nhiệt mà đều có điểm chung là khối lượng chất, nhiệt dung riêng. Suy ra ta nghĩ đến việc chia từng vế của các phương trình cho nhau để giảm bớt những tham số thừa, và sử dụng phép thế để đưa ra được kết quả cần tìm.
Chia các vế của (1) cho (2) ta có: .
Thay vào (1), suy ra thay vào (3), ta được
.
Nhiệt lượng kế tăng thêm khi đổ tiếp 3 ca nước nóng nữa. 
Câu III.
AC B
+ -
R1
R2
R4
R3
I
I2
I1
I4
I3
1). Vì , chập điểm và mạch điện như sau: 
{( // ) nt ] // }.
 (W).
.
 (W).
2). Ta có: , .
 (A) (V)
 (A).
Vậy am pe kế chỉ: (A).
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.
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: .
Ampe kế lý tưởng là ampe kế có điện trở trong xấp xỉ bẳng 0, khi đó coi dòng điện qua ampe kế như đi qua dây dẫn bình thường.
Số chỉ của ampe kế bằng cường độ dòng điện chạy qua ampe kế.
Ý tưởng :
Những bài dạng này ta chỉ cần vẽ lại mạch và áp dụng công thức tính điện trở tương đương và định luật Ôm cẩn thận thì ta sẽ tính được các kết quả một cách dễ dàng.
AC B
+ -
R1
R2
R4
R3
I
I2
I1
I4
I3
Vì , chập điểm và , vẽ lại mạch điện ta được như sau: 
{( // ) nt ] // }. 
Ta có số chỉ của ampe kế là: .
Câu IV. 
+ Khi và đều ngắt ta có mạch điện.
Gọi điện trở của vôn kế là .
Gọi U là hiệu điện thế toàn mạch
V ta có (W)
 (A).
 (V) (1).
 A
 +
 B
 -
R 2R
6R 5R
 V
+ đóng, ngắt thì ta có mạch điện 
(W)
 (A).
 (V) (2).
Kết hợp (1) và (2) ta có thay vào (2) 
 (V).
 A
 +
 B
 -
R 2R 3R
6R 5R 4R
V
K2
+ ngắt, đóng 
 (W).
 (A)
 (V).
Vậy khi ngắt đóng vôn kế chỉ 96V.
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
Vôn kế lý tưởng là vôn kế có điện trở vô cùng lớn, khi đó thì coi như không có dòng điện đi qua vôn kế.
Số chỉ của vôn kế bằng hiểu điện thế giữa 2 điểm mắc vôn kế .
Nếu vôn kế có điện trở không quá lớn thì trong mạch điện nó có vai trò như điện trở. Lúc này, chỉ số của vôn kế là: .
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: .
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.
Ý tưởng:
Ta sẽ đi xét cụ thể từng trường hợp bài đề cập, để tìm các điểm chung, hoặc hệ phương trình. Từ các dữ kiện này ta có thể dùng phương pháp thế để đưa ra được số chỉ của Vôn kế trong trường hợp thứ ba.
Chú ý là bài không hề cho vôn kế lý tưởng. Vì vậy ta cần tính toán một cách tổng quát là vôn kế có điện trở.
+ Khi và đều ngắt ta có mạch điện.
Gọi điện trở của vôn kế là .
 A
 +
 B
 -
R 2R
6R 5R
 V
Gọi U là hiệu điện thế toàn mạch
 (V) (1).
+ đóng, ngắt thì ta có mạch điện 
(V) (2).
Kết hợp (1) và (2) ta có thay vào (2) 
 A
 +
 B
 -
R 2R 3R
6R 5R 4R
V
K2
 (V).
+ ngắt, đóng 
 (V).
Vậy khi ngắt đóng vôn kế chỉ 96V.
Câu V. 
I
A
B
A/
B/
O
Ta thấy là ảnh thật của , mặt khác và ngược chiều nhau. Suy ra thấu kính là thấu kính hội tụ.
Phân tích:
Ta có vật cho ảnh suy ra. Nếu có một tia sáng đi qua đến thì cũng sẽ cho tia ló đi qua .
Tia mọi tia sáng đi qua quang tâm đều cho tia ló tiếp tục truyền thẳng. Suy ra và là 2 tia sáng đi qua quang tâm .
Vẽ hình:
Kéo dài và cắt nhau tại .
Nối và cắt nhau tại . Suy ra là quang tâm của thấu kính.
Kẻ thấu kính hội tụ .
Từ kẻ đường thẳng vuông góc với thấu kính. Suy ra chính là trục chính.
Từ kẻ tia sáng song song vói trục chính cắt thấu kính tại .
Nối cắt tại . Suy ra chính là tiêu điểm ảnh của thấu kính.
Lấy đối xứng với qua được tiêu điểm vật.
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
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 vẽ đường đi của các tia sáng qua thấu kính hội tụ:
Sử dụng đường truyền của ba tia sáng đặc biệt:
Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm .
Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
Tia tới qua tiêu điểm cho tia ló song song với trục chính.
Cách dựng ảnh của một điểm sáng qua thấu kính hội tụ:
Từ 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 của , nếu đường kéo dài của hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó là chính là ảnh ảo của qua thấu kính.
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 .
Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật và cùng chiều với vật.
Định luật truyền thẳng của tia sáng: Trong môi trường trong suốt và đông tính anh sáng truyền đi theo đường thẳng.
Ý tưởng:
Nhận thấy bài này cho khá lạ vì ảnh và vật không song song với nhau. Từ đó ta không thể áp dụng những cách dựng thông thường.
Nhận thấy ảnh được vẽ bằng nét liền không phải nét đứt suy ra đây là ảnh thật. 
Ảnh thật mà ngược chiều với vật thì chỉ chỉ có thể là ảnh qua thấu kính hội tụ.
Áp dựng lý thuyết ở trên ta thấy tia sáng đi qua quang tâm thì cho tia ló tiếp tục truyền thẳng. Lại có là ảnh của và là ảnh của suy ra nối 
 Suy ra nối và cắt nhau tại thì là quang tâm của thấu kính.
Nhận thấy là để dựng được thấu kính thì cần phải xác định được thêm một điểm thuộc thấu kính.
Thấy là ảnh của . Suy ra nếu có tia sáng đi qua tới thấu kính thì cũng sẽ cho tia ló đi qua cắt .
Suy ra kéo dài và cắt nhau tại . Thì là một điểm thuộc mặt của thấu kính.
Suy ra ta vẽ thấu kính .
Từ kẻ đường thẳng vuông góc với thấu kính. Suy ra chính là trục chính.
Ta có những tia sáng truyền song song với trục chính thì cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh.
Suy ra từ kẻ tia sáng song song vói trục chính cắt thấu kính tại 
Nối cắt tại . Suy ra chính là tiêu điểm ảnh của thấu kính.
Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật đối xứng với nhau qua .
Suy ra lấy đối xứng với qua được tiêu điểm vật.