Đề thi tuyển sinh Lớp 10 THPT Chuyên Quốc Học môn Vật lý - Sở GD&ĐT Thừa Thiên Huế (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THỪA THIÊN HUẾ
Đề chính thức
ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN QUỐC HỌC
NĂM HỌC 2007 - 2008

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (3,0 điểm). Một ô tô xuất phát từ đi đến đích , trên nửa quãng đường đầu đi với vận tốc và trên nửa quãng đường sau đi với vận tốc . Một ô tô thứ hai xuất phát từ đi đến đích , trong nửa thời gian đầu đi với vận tốc v1 và trong nửa thời gian sau đi với vận tốc . Biết km/h và km/h. Nếu xe đi từ xuất phát muộn hơn 30 phút so với xe đi từ thì hai xe đến đích cùng lúc. Tính chiều dài quãng đường .
Câu II (2,75 điểm). Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ vào một nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở . Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao nhiêu gam kẽm trong miếng hợp kim trên? Biết rằng nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là và muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên thì cần 65,1J; nhiệt dung riêng của nước, chì và kẽm lần lượt là 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) và 210J/(kg.K). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài.
Câu III (2,0 điểm). Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết: V, , , , , điện trở của vôn kế là . Tìm số chỉ của vôn kế.	
Câu IV (1,25 điểm). Một vật sáng đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho vuông góc với trục chính của thấu kính và nằm trên trục chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự của thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính).
Câu V (1,0 điểm). Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở đã biết giá trị, một biến trở con chạy có điện trở toàn phần lớn hơn , hai công tắc điện và , một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. 
Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn.
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I. Ký hiệu . Thời gian đi từ đến của ô tô thứ nhất là:
.
Vận tốc trung bình trên quãng đường của xe thứ nhất là:
 30 (km/h).
Gọi thời gian đi từ đến của xe thứ 2 là . Theo đề ra:
.
Vận tốc trung bình trên quãng đường của xe thứ hai là:
 (km/h).
Theo bài ra: (h). 
Thay giá trị của , vào ta có: (km).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Chuyển động thẳng đều
 Chuyển động đều là chuyển động mà vận tốc có độ lớn không thay đổi theo thời gian.
Vật chuyển động đều trên đường thẳng gọi là chuyển động thẳng đều.
Công thức tính vận tốc: .
Nếu vật A chuyển động trên bề mặt của vật B và vật B lại chuyển động so với vật C, thì A chuyển động so với C là:
Nếu A chuyển động trên B cùng chiều với B chuyển động so với C: 
Nếu A chuyển động trên B ngược chiều với B chuyển động so với C: 
Công thức tính vận tốc trung bình: . Với là tổng quãng đường đi được. là tổng thời gian để đi quãng đường đó.
Ý tưởng:
Ta đi viết các biểu thức là mối liên hệ giữa quãng đường với các đại lượng còn lại của hai người. Dựa vào các mối quan hệ bài cho để kết hợp các biểu thức trên với nhau.
Ký hiệu . Nửa quãng đường đầu đi với vận tốc suy ra thời gian đi nửa quãng đường đầu đi với thời gian là: . Nửa quãng đường sau đi với vận tốc là suy ra thời gian đi nửa quãng đường sau là: . Suy ra thời gian đi từ đến của ô tô thứ nhất là:
.
Vận tốc trung bình trên quãng đường của xe thứ nhất là:
 30 (km/h).
Gọi thời gian đi từ đến của xe thứ 2 là . Theo đề ra quãng đường đi được nửa thời gian đầu là: , quãng đường đi được nửa thời gian sau là: .
Suy ra tổng quãng đường đi được là: .
Vận tốc trung bình trên quãng đường của xe thứ hai là:
 (km/h).
Theo bài ra: (h). 
Thay giá trị của , vào ta có: (km).
Câu II.
Gọi khối lượng của chì và kẽm lần lượt là và , ta có:
 (kg) (1).
Nhiệt lượng do chì và kẽm toả ra:
;
.
Nước và nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là:
 (J);
 (J).
Phương trình cân bằng nhiệt: 
 (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: kg; kg.
Đổi ra đơn vị gam: g; g.
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
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 :
 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.
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:
Ta cần xác định vật thu nhiệt và vật tỏa nhiệt ở đây. Cụ thể là:
Do hợp kim có nhiệt độ ban đầu lớn hơn nhiệt độ sau cân bằng suy ra hợp kim chì và kẽm ở đây là chất tỏa nhiệt.
Nước là nhiệt lượng kế ban đầu có nhiệt độ bằng nhau và nhỏ hơn nhiệt độ sau cân bằng suy ra nước và bình nhiệt lượng kế là chất thu nhiệt.
Gọi khối lượng của chì và kẽm lần lượt là và , ta có:
 (kg) (1).
Nhiệt lượng do chì và kẽm toả ra:
;
.
Nước và nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là:
 (J);
 (J).
Phương trình cân bằng nhiệt: 
 (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: kg; kg.
Đổi ra đơn vị gam: g; g.
Câu III. Ta có các phương trình:
 (1).
 (2).
 (3). 
Giải ba hệ phương trình trên ta có: A; A; A.
Số chỉ của vôn kế: (V).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
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 U đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở R của dây: .
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: .
R1
R2
R3
R4
R5
A
B
M
N
Mạch cầu: mạch cầu là mạch có dạng: 
Mạch cầu được chia thành 2 loại: Mạch cầu cân bằng, và mạch cầu không cân bằng.
Mạch cầu cân bằng: 
Khi đặt một hiệu điện thế khác 0 thì ta nhận 
thấy I5 = 0.
Đặc điểm của mạch cầu cân bằng.
Về điện trở. .
Về dòng điện: và Hoặc và .
Về hiệu điện thế : và Hoặc và .
Mạch cầu không cân bằng:
Khi đặt một hiệu điện thế UAB khác 0 thì ta nhận thấy I5 khác 0.
Khi mạch cầu không đủ 5 điện trở thì gọi là mạch cầu khuyết.
Phương pháp giải bài toán mạch cầu không cân bằng:
Cách 1. Phương pháp điện thế nút. 
Phương pháp chung. 
Chọn 2 hiệu điện thế bất kì làm 2 ẩn. (Thường ta sẽ chọn 2 hiệu điện thế của 2 điện trở 1 và 3).
Sau đó qui các hiệu điện thế còn lại theo 2 ẩn đã chọn. 
Giải hệ phương trình theo 2 ẩn đó
Ví dụ: Ta chọn 2 ẩn là và .
Ta có: 
Xét tại nút M,N ta có
 (1).
 (2).
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình.
Giải ra ta được , . Tính và . Áp dụng định luật Ôm ta sẽ tính được các dòng qua điện trở.
Cách 2. Phương pháp đặt ẩn dòng.
Phương pháp chung. 
Chọn 1 dòng bất kì làm ẩn. (Thường ta sẽ chọn luôn dòng ).
Sau đó qui các dòng còn lại theo ẩn đã chọn. 
Giải phương trình theo ẩn đó
VD ta chọn ẩn là dòng .
Ta có: 
(1) .
Từ nút . (2).
Mắt khác: (3).
Từ nút N. 	(4).
Mặt khác: .
Giải ra ta được . Thế vào (1), (2), (3), (4) ta tính được các còn lại.
Chú ý: Nếu dòng đi qua theo chiều ngược lại thì sẽ có kết quả khác.
Cách 3. Dùng phương pháp chuyển mạch:
R1
R2
R3
A
B
C
y
x
z
A
B
C
Ta có: 	
Ý tưởng :
Chú ý vôn kế ở đây có điện trở nên mạch này trở thành mạch cầu không cân bằng.
Từ lý thuyết ở trên ta thấy có thể lựa chọn một trong 3 cách giải trên.
Mặt khác . Suy ra ta nên chọn cách cọn ẩn là hiệu điện thế hoặc ẩn là cường độ dòng điện để dễ sử dụng kết quả để tính .
Suy ra số chỉ của vôn kế: (V).
Câu IV.
Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính là , khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là . 
Hình A
Ta tìm mối quan hệ giữa , và .
;
Hình B
;
hay 
.
Chia hai vế cho ta được: (*).
Ở vị trí ban đầu (Hình A): . 
Ta có: (1).
Ở vị trí 2 (Hình B): Ta có:.
Ta nhận thấy ảnh không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó , không thoả mãn công thức (*).
Ảnh sẽ dịch chuyển về phía gần vật, và ta có:
 hay: .
Ta có phương trình: (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: (cm).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Thấu kính hội tụ
Thấu kính hội tụ thường dùng có phần rìa mỏng hơn phần giữa.
Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm và tiêu cự.
Quang tâm: là một điểm trên thấu kính mà mọi tia sáng truyền tới đều tiếp tục truyền thẳng quan thấu kính. Quang tâm thường là trung điểm của thấu kính.
Tiêu điểm ảnh : Là vị trí ảnh của một điểm sáng nằm trên trục chính và ở xa vô cùng.
Tiêu điểm vật : Là vị trí đặt điểm sáng trên trục chính cho ảnh ở xa vô cùng.
Trục chính: Là đường thẳng đi qua quan tâm và vuông góc với thấu kính.
Trục phụ: Là đường thẳng đi qua quang tâm và không phải là trục chính.
Tiêu diện: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện đối xứng nhau qua thấu kính. Tại ta có tiêu điểm vật, tại ta có tiêu điểm ảnh.
Tiêu cự : Là khoảng cách từ tâm đến tiêu điểm chính của thấu kính. .
Các tia tới xuất phát từ cùng một điểm trên tiêu diện cho chùm tia ló qua thấu kính là chùm song song.
Tính thuận nghịch của tia sáng: Nếu ánh sáng truyền trong 1 môi trường theo một đường nào đó thì nó cũng truyền theo đường ngược lại nếu hoán đổi vị trí nguồn với ảnh.
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 đểm 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 .
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 ).
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.
Ý tưởng:
Đây là một bài quang dễ vì đã cho tỉ lệ ảnh vật và loại ảnh. Suy ra ta dễ dàng tính được vị trí đặt vật so với với thấu kính. (Tỉ lệ so với tiêu cự.).
Dựa vào công thức tính khoảng cách của vật, ảnh: Ta thiết lập biểu thức trong 2 trường hợp.
Từ các phương trình trên ta suy ra được .
Cụ thể như sau:
Ở vị trí ban đầu : (*).
Ta có: . 
Suy ra: (1).
Ở vị tríấu khi dịch vật ta có .
Ta nhận thấy ảnh không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó , không thoả mãn công thức (*).
Suy ra ảnh sẽ dịch chuyển về phía gần vật, và ta có: .
Ta có phương trình: (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: (cm).
Câu V.
Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc).
- Bước 1: Chỉ đóng : số chỉ ampe kế là .
 Ta có: (1).
- Bước 2: Chỉ đóng và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ . Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng .
- Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả và , số chỉ ampe kế là .
 Ta có: (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: .
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
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: .
Nếu ampe kế có điện trở thì trong mạch điện nó có vai trò như 1 điện trở. Lúc này, chỉ số của ampe kế là: .
Ý tưởng:
Ta có cường độ dòng điện trong mạch tỉ lệ nghịch với điện trở trong mạch. Suy ra ta có thể sử dụng số chỉ của ampe kế để xác định tỉ lệ giữa các lần thay, lắp điện trở khác nhau, và dựa vào giá trị giá trị của điện trở đã biết ta suy ra được điện trở của ampe kế.
Cụ thể ta thực hiện các bước như sau.
Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc).
Bước 1: Chỉ đóng : số chỉ ampe kế là .
Ta có: (1).
Bước 2: Chỉ đóng và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ . Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng .
Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả và , số chỉ ampe kế là .
Ta có: (2).
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: .