Đề thi tuyển sinh vào 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 2009 – 2010

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (3,0 điểm). Hai xe xuất phát cùng lúc từ để đi đến với cùng vận tốc 30km/h. Đi được 1/3 quãng đường thì xe thứ hai tăng tốc và đi hết quãng đường còn lại với vận tốc 40km/h, nên đến sớm hơn xe thứ nhất 5 phút. Tính thời gian mỗi xe đi hết quãng đường .
Câu II (2,5 điểm). Một nhiệt lượng kế ban đầu không chứa gì, có nhiệt độ . Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm . Lần thứ hai, đổ thêm một ca nước nóng như trên vào thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm nữa. Hỏi nếu lần thứ ba đổ thêm vào cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa?
Câu III (2,0 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ.
Biết: V không đổi; 
; ; . Bỏ qua điện trở của ampe kế, của khoá và của dây dẫn.
1). Tính điện trở tương đương của đoạn mạch và tính số chỉ của ampe kế trong cả hai trường hợp đóng và mở.
2). Thay khoá bởi điện trở . Tính giá trị của để cường độ dòng điện qua điện trở bằng không.
j
a
b
J
I
S
G1
G2
Câu IV (1,5 điểm). Hai gương phẳng và được đặt vuông góc với mặt bàn thí nghiệm, góc hợp bởi hai mặt phản xạ của hai gương là . Một điểm sáng cố định trên mặt bàn, nằm trong khoảng giữa hai gương. Gọi và là hai điểm nằm trên hai đường tiếp giáp giữa mặt bàn lần lượt với các gương và (như hình vẽ). Cho gương quay quanh , gương quay quanh , sao cho trong khi quay mặt phẳng các gương vẫn luôn vuông góc với mặt bàn. Ảnh của qua là S1, ảnh của qua là . Biết các góc và . Tính góc hợp bởi hai gương sao cho khoảng cách là lớn nhất.
Câu V (1,0 điểm). Cho một thanh gỗ thẳng dài có thể quay quanh một trục lắp cố định ở một giá thí nghiệm, một thước chia tới milimet, một bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối lượng riêng của nước), một bình hình trụ lớn đựng dầu hoả, một lọ nhỏ rỗng, một lọ nhỏ chứa đầy cát có nút đậy kín, hai sợi dây. Hãy trình bày một phương án xác định khối lượng riêng của dầu hoả. 
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I. Gọi chiều dài quãng đường là (km)
Thời gian xe thứ nhất đi hết quãng đường này là: (h).
Xe thứ hai chuyển động với vận tốc trong quãng đường đầu, đoạn đường còn lại chuyển động với vận tốc .
Thời gian xe thứ hai đi hết quãng đường này là:
 (h).
Xe thứ hai đến sớm hơn xe thứ nhất 5 phút nên:
(km)
Vậy thời gian xe thứ nhất đi hết là: = 30 (phút).
Thời gian xe thứ hai đi: (phút).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Đổi đơn vị 
Đây là dạng bài tập chuyển động có độ trễ thời gian, đối với dạng vài tập này ta đi xác định thời gian chuyển động của từng đối tượng và thiết lập phương trình thông qua độ trễ theo giả thiết.
Chú ý: Khi vật chuyển động với vận tốc càng lớn thì thời gian chuyển động của vật càng giảm và ngược lại vì thế khi thiết lập phương trình thông qua độ trễ cần chú ý tính chất trên.
Ý tưởng:
Xác định thời gian chuyển động của từng xe:
 .
Thời gian trễ 
 (km), (phút), (phút). 
Câu II. Gọi 
+ : là nhiệt dung của nhiệt lượng kế.
+ : là nhiệt dung của một ca nước nóng.
+ : là nhiệt độ của nước nóng.
Xét quá trình trao đổi nhiệt thứ nhất: đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng, nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm .
 Nhiệt lượng , là:
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Ta có: 
 (1).
Xét quá trình trao đổi nhiệt thứ hai: đổ thêm một ca nước nóng, nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm .
.
Nhiệt lượng , là:
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Ta có: 
 (2).
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: 
Thay 
Thay vào (1) .
Xét quá trình trao đổi nhiệt thứ ba: đổ thêm năm ca nước nóng, nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm .
.
Nhiệt lượng , là:
.
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Ta có: 
.
Thay , ta có:
.
Vậy khi đổ thêm 5 ca nước nóng vào bình nhiệt lượng kế, nhiệt độ của hệ tăng thêm một lượng 
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.
+ 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 hơnvà nếu vật thu nhiệt
thì nhiệt độ ban đầu sẽ thấp hơn.
Công thức tính nhiệt lượngthu vào hoặc tỏa ra của 1 vật:
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 t là nhiệt độ sau khi cân bằng
Ý tưởng:
Quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bình nhiệt lượng kế và nước nóng.
Xét lần lượt ba quá trình trao đổi nhiệt, áp dựng phương trình cân bằng nhiệt thiết lập được hệ 3 phương trình. 
+ Quá trình trao đổi nhiệt thứ nhất, sau quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ của bình nhiệt lượng kế tăng 
+ Quá trình trao đổi nhiệt thứ nhất, sau quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ của bình nhiệt lượng kế tăng 
Chú ý: trong quá trình trao đổi nhiệt thứ hai trong bình có sẵn một lượng nước từ quá trình trao đổi nhiệt trước.
Giải hệ phương trình: 
Xét quá trình trao đổi nhiệt thứ ba.
Chú ý: số ca nước nóng đổ thêm là 5 ca.
.
Câu III. 
1). Vì ampe kế mắc nối tiếp với điện trở nên . 
TH1: Khóa đóng.
Đoạn mạch gồm: . 
Điện trở , là:
+ (). 
+ (). 
Điện trở tương đương của đoạn mạch là:
 ().
Vì (V). 
Cường độ dòng điện là: (A). 
Vì (A). 
Hiệu điện thế là: (V). 
Vì (V). 
Cường độ dòng điện là: (A). 
Vậy khi khóa đóng điện trở tương đương (), số chỉ ampe kế (A).
TH2: Khóa mở.
Đoạn mạch gồm: . 
Điện trở , là:
+ (). 
+ (). 
Điện trở tương đương của đoạn mạch là:
 ().
Cường độ dòng điện mạch chính là:
 (A).
Vì (A). 
Vậy khi khóa mở điện trở tương đương (), số chỉ ampe kế (A).
2). Thay khóa bằng điện trở , đoạn mạch trở thành như hình vẽ.
Vì (A) nên đoạn mạch là mạch cầu cân bằng.
Theo tính chất mạch cầu cân bằng ta có .
Vậy giá trị điện trở là: (). 
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Khi gặp bài toán điện học cần phải phân tích mạch điện với những mạch tường minh (ngoại trừ mạch cầu không phân tích được mạch). Việc phân tích mạch là rất cần thiết để áp dụng các tính chất, định luật.
+ Định luật Ohm: .
+ Tính chất đoạn mạch nối tiếp:
;
;
.
+ Tính chất đoạn mạch song song:
;
;
. 
Khi biện luận một đối tượng ta tính toán các thông số của đối tượng đó theo biến cần xác định của bài toán rồi xét theo điều kiện của đề bài.
Số chỉ của ampe kế lý tưởng là giá trị cường độ dòng điện chạy qua điện trở mắc nối tiếp với ampe kế đó.
Mạch cầu là dạng mạch như hình vẽ. Các bài toán mạch cầu thường phức tạp vì không phân tích được mạch điện. Muốn phân tích ta phải chuyển đổi mạch theo công thức hình sao, và công thức tam giác.
Mạch cầu có 2 loại là mạch cầu cân bằng, và không cân bằng.
Trong mạch cầu cân bằng thì cường độ dòng điện (A). 
Và tỉ lệ giá trị các điện trở tuân theo tính chất 
Ý tưởng:
Khóa đóng: Đoạn mạch gồm .
Thực hiện tính lần lượt các điện trở bằng cách dựa vào tính chất mạch nối tiếp hoặc song song.
 ().
 ().
 ().
 (A).
Khóa K mở: Đoạn mạch AB gồm 
 (). 
 ().
 () 
 Thay khoá bởi .
 Mạch AB trở thành mạch cầu. 
 Để thì mạch cầu phải cân bằng 
 ().
Câu IV. Xét sự tạo ảnh của điểm sáng qua gương .
Theo tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng:
Ta có đối xứng với qua , Tương tự đối xứng với qua 
Mặt khắc , là các điểm nằm trên gương 
S
S2
S1
j
b
a
J
G1
G2
I
M
N
S’
K
Vậy , cùng nằm trên đường tròn tâm bán kính . , cùng nằm trên đường tròn tâm bán kính .
Vì , , cố định nên khi xoay gương , thì ảnh , sẽ lần lượt chạy trên hai đường tròn tâm và tâm .
Suy ra lớn nhất khi và chỉ khi , nằm trên đường nối tâm của 2 đường tròn. Hay 4 điểm , , , thẳng hàng.
Vậy nếu chiếu tia sáng tới gương thì ta sẽ có đường đi tia sáng lần lượt đi qua các điểm , rồi trở lại .
Áp dụng tính chất phản xạ ánh sáng . 
Xét ta có: 
 .
Vậy để khoảng cách 2 ảnh lớn nhất thì ta quay 2 gương sao cho góc tạo giữa mặt phản xạ của 2 gương là 
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Tính chất ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng
+ Qua gương phẳng vật tạo ảnh ảo cùng chiều với vật và có độ lớn bằng vật
+ Khoảng cách từ vật tới gương bằng khoảng cách từ ảnh tới gương hay ảnh đối xứng với vật qua gương.
+ Ảnh của vật qua gương phẳng là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn.
Ý tưởng:
Theo tính chất đối xứng của ảnh qua gương, ta có:
 và 
Khi các gương , quay quanh , thì:
+ ảnh di chuyển trên đường tròn tâm bán kính .
+ ảnh di chuyển trên đường tròn tâm bán kính .
Khi khoảng cách lớn nhất:
Lúc này hai ảnh ; nằm hai bên đường nối tâm .
Xét ta có: 
Mà , 
 .
Câu V.
Cơ sở lý thuyết:
+ Quy tắc đòn bẩy: Khi đòn bẩy nằm cân bằng ta có
+ Lực đẩy Acsimet: 
Tiến hành thí nghiệm: Coi khối lượng thanh gỗ là không đáng kể.
+ Bước 1: Sử dụng thanh gỗ dài như một cân thăng bằng. Treo lọ nhỏ rỗng vào đòn bên phải của cân bằng 1 sợi dây, điểm treo cách điểm tựa một khoảng 
+ Bước 2: Treo lọ chứa cát vào đòn bên trái của cân bằng sợi dây còn lại, dịch chuyển điểm treo cho tới khi cân thăng bằng. Dùng thước đo khoảng cách từ điểm treo tới điểm tựa được khoảng 
+ Bước 3: Nhúng hoàn toàn lọ cát vào trong bình nước. Dịch chuyển điểm treo lọ cát cho tới khi cân thăng bằng. Dùng thước đo khoảng cách từ điểm treo tới điểm tựa được khoảng 
+ Bước 4: Lấy lọ cát ra khỏi nước nhúng hoàn toàn lọ cát vào trong bình dầu hỏa. Dịch chuyển điểm treo lọ cát cho tới khi cân thăng bằng. Dùng thước đo khoảng cách từ điểm treo tới điểm tựa được khoảng 
Tính toán: Gọi , là trọng lượng lọ rỗng và lọ chứa cát.
là thể tích ngoài của lọ chứa cát.
Xét trạng thái ban đầu:
Vì cân thăng bằng, theo quy tắc đòn bẩy ta có:
 (1).
Xét trạng thái lọ cát ngập hoàn toàn trong nước:
Lực đẩy Acsimet tác dụng lên lọ cát là: .
Theo quy tắc đòn bẩy ta có: 
 (2).
Xét trạng thái lọ cát ngập hoàn toàn trong dầu hỏa:
Lực đẩy Acsimet tác dụng lên lọ cát là: .
Theo quy tắc đòn bẩy ta có: 
 (3).
Từ (1), (2) và (3) ta có hệ phương trình 
.
Chia 2 vế 2 phương trình ta có . 
Vậy trọng lượng riêng của dầu hỏa là: (4).
Kiểm nghiệm: Thay (4) vào (1), (2) và (3) các phương trình đều thỏa mãn.
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Đây là dạng bài tập thực nghiệm, giả thiết sẽ cung cấp, giới hạn các dụng cụ và yêu cầu xác định một đại lượng vật lý từ các dụng cụ trên. Những bài toán thực nghiệm phức tạp nhất là ý tưởng, những ý tưởng này được đúc kết từ việc làm nhiều bài tập khác nhau.
Khi trình bày một bài tập thực nghiệm luôn có 4 phần chính:
+ Phần 1: Cơ sở lý thuyết.
Nêu các định lý, tính chất cơ bản nhất có sử dụng hoặc nhắc đến trong quá trình thí nghiệm và tính toán.
+ Phần 2: Tiến hành thí nghiệm.
Là tổng hợp các bước tiến hành, quá trình đo đạc các số liệu phục vụ cho tính toán.
+ Phần 3: Tính toán.
Sử dụng các thông số có được trong quá trình tiến hành thí nghiệm để tìm ra đại lượng cần xác định.
+ Phần 4: Kiểm nghiệm.
Kiểm tra lại tính đúng đắn của kết quả tính được trong phần 3 bằng cách thay vào các hệ phương trình đã thiết lập được.
Ý tưởng:
Như đã nhắc tới ở phần trên, ý tưởng của bài toán thực nghiệm là quan trọng nhất, muốn có được ý tưởng này cần phải rèn luyện nhiều dạng bài tập. Kinh nghiệm để suy nghĩ ý tưởng là tận dụng triệt để các dữ kiện có trong giả thiết.
Theo giả thiết ta được sử dụng 1 thanh gỗ dài có thể quay quanh 1 điểm cố định, ta sẽ suy nghĩ xem thiết bị hay cơ cấu nào có tính chất tương tự, câu trả lời đó là đòn bẩy, và sử dụng 1 lọ rỗng và lọ chứa cát như các trọng vật giúp cho đòn bẩy cân bằng.
Sử dụng các dụng cụ còn lại kết hợp quy tắc đòn bẩy ta thực hiện đo đạc theo 3 sau:
+ Trạng thái 1: Hệ đòn bẩy cân bằng khi hoàn toàn nằm trong không khí.
+ Trạng thái 2: Hệ đòn bẩy cân bằng khi nhúng hoàn toàn lọ chứa cát trong bình nước.
+ Trạng thái 3: Hệ đòn bẩy cân bằng khi nhúng hoàn toàn lọ chứa cát trong bình dầu hỏa.
Ta thiết lập được hệ 3 phương trình .
.