Đề thi tuyển sinh vào Khối 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 2010 – 2011

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (2,5 điểm). Hải, Quang và Tùng cùng khởi hành từ lúc 8 giờ để đi đến , với km. Do chỉ có một xe đạp nên Hải chở Quang đến với vận tốc km/h, rồi liền quay lại đón Tùng. Trong lúc đó Tùng đi bộ dần đến với vận tốc km/h.
1). Hỏi Tùng đến lúc mấy giờ? Quãng đường Tùng phải đi bộ là bao nhiêu km?
2). Để Hải đến đúng 9 giờ, Hải bỏ Quang tại một điểm nào đó rồi lập tức quay lại chở Tùng cùng về , Quang tiếp tục đi bộ về . Tìm quãng đường đi bộ của Tùng và của Quang. Quang đến lúc mấy giờ? Biết xe đạp luôn chuyển động đều với vận tốc , những người đi bộ luôn đi với vận tốc .
Câu II (2,0 điểm). Một quả cầu bằng sắt có khối lượng m được nung nóng đến nhiệt độ . Nếu thả quả cầu đó vào một bình cách nhiệt thứ nhất chứa 5 kg nước ở nhiệt độ thì nhiệt độ cân bằng của hệ là . Nếu thả quả cầu đó vào bình cách nhiệt thứ hai chứa 4 kg nước ở nhiệt độ thì nhiệt độ cân bằng của hệ là . Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Xác định khối lượng m và nhiệt độ ban đầu của quả cầu. Biết nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460 J/kg.K và 4200 J/kg.K. 
Câu III (2,5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ.
Biết: Ω ; Ω và là giá trị phần điện trở tham gia vào mạch của biến trở. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch không đổi V.
1). Điều chỉnh sao cho dòng điện đi qua điện trở bằng không. Tính lúc đó và dòng điện qua các điện trở.
2). Khi Ω, dòng điện qua là 2A. Tính .
Câu IV (2,0 điểm). Cho một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ ( nằm trên trục chính). Khi vật ở vị trí thứ nhất thì cho ảnh thật ở cách thấu kính 120cm. Di chuyển vật đến vị trí thứ hai (cùng phía với vị trí thứ nhất so với thấu kính) thì cho ảnh ảo có chiều cao bằng ảnh thật () và cách thấu kính 60cm.
1). Nêu cách vẽ hình.
2). Xác định khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm của thấu kính và hai vị trí của vật.
Câu V (1,0 điểm). Cho một bình thuỷ tinh hình trụ tiết diện đều, một thước chia tới mm, nước (đã biết khối lượng riêng), dầu thực vật và một khối gỗ nhỏ (hình dạng không đều đặn, bỏ lọt được vào bình, không thấm chất lỏng, nổi trong nước và trong dầu thực vật). Hãy trình bày một phương án để xác định:
1). Khối lượng riêng của gỗ.
2). Khối lượng riêng của dầu thực vật.
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I.
1).
Gọi là điểm gặp nhau của Hải và Tùng.
A
.
s
.
.
C
B
s3
s1
Trong cùng khoảng thời gian :
Hải đi xe đạp đoạn đường và Tùng đi bộ quãng đường .
Ta có: ; ; 
 Suy ra 
 (h)
Sau đó từ , Hải và Tùng cùng về với vận tốc v1 trong thời gian :
 (h).
Thời gian tổng cộng của Tùng đi là: (h) = 1 giờ 6 phút.
Vậy Tùng đến lúc 9 giờ 6 phút và quãng đường Tùng đi bộ là:
 (km).
A
.
.
.
E
B
D
.
s1
s3
s2
s
2).
Gọi là thời gian Hải đi xe đạp chở Quang từ đến rồi quay về , cũng là thời gian Tùng đi bộ từ đến ().
 (1).
Sau đó Hải và Tùng cùng đi xe đạp từ đến () trong khoảng thời gian .
Ta có: (2).
 (h) (3).
 (km) (4).
Từ (1), (2), (3) và (4), giải ra ta có: (h).
Quãng đường đi bộ của Tùng là: (km).
Ta cũng có (5).
Từ (1) và (5), suy ra 
 (km).
Quãng đường đi bộ của Quang: (km).
Tổng thời gian Quang đi từ là: (giờ) (phút).
Vậy Quang đến lúc 8 giờ 45 phút.
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Vận tốc: Độ lớn của vận tốc cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động và được xác định bằng độ dài quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian.
Công thức tính vận tốc:
Công thức tính vận tốc: 
Tính quãng đường đi được khi biết vận tốc và thời gian: S= v.t.
Tính thời gian khi biết vận tốc và quãng đường đi được: t = 
Bài toán hai vật chuyển động gặp nhau hai phần chuyển động ngược chiều.
	Với : 	 là quãng đường vật đi tới .
	 là quãng đường vật đi tới .
	 là quãng đường hai vật chuyển động.	
Chú ý: Nếu hai vật xuất phát cùng một thời điểm thì thời gian chuyển động của hai vật là luôn bằng nhau. . 
Tổng quát lại ta có: 
 .
Ở đây là khoảng cách ban đầu của hai vật.
Ý tưởng:
1) Ta chia bài toán thành các quá trình.
Quá trình 1: Hải chở Quang đến , trong quá trình này thì Tùng đi bộ dần đến .
Quá trình 2: Hải và Tùng đi ngược chiều để gặp nhau.
Quá trình 3: Hải và Tùng từ chỗ gặp nhau đi đến .
Quá trình 1:
Thời gian để Hải đến là: (giờ).
Trong thời gian này thì Tùng đi bộ được là: (km).
Quá trình 2:
Quãng đường hai người cần đi đến để gặp nhau là: (km).
Áp dụng cách giải bài toán hai vật chuyển động ngược chiều ta có:
Thời gian hai vật gặp nhau là: (giờ).
Suy ra quãng đường Tùng đã đi: (km).
Quá trình 3:
Thời gian đểTùng và Hải đi từ chỗ gặp đến là: (giờ).
Thời gian tổng cộng của Tùng đi là: (h) = 1 giờ 6 phút.
Ở bài này nếu chúng ta hiểu rõ các quá trình rồi thì chũng ta có thể gộp quá trình 1 và 2 để được như lời giải.
2) 
Để giải được bài này ta chỉ cần quan tâm đến thời gian chuyển động của Hải. Tứ là ta sẽ đặt ẩn quãng đường Hải đi xe đạp chở Quang tới rồi quay lại. Dựa vào ẩn này để viết các phương trình thời gian chuyển động của Hải. Cuối cùng ta cho tổng này bằng 1 giờ thì ra được quãng đường Hải đã chở Quang đi.
Gọi quãng đường Hải chở quang đi là: (km)
Suy ra thời gian Hải đã dùng để chở Quang là: .
Quãng đường Hải và Tùng đi tới gặp nhau là: 
 .
Thời gian để Hải đi tới gặp Tùng là: 
.
Thời gian để Hải đi tới là: 
 .
Tổng thời gian Hải đã đi là: 
 .
Để Hải đi đến đúng giờ thì Hải chỉ được phép đi đúng giờ.
Suy ra 
 (km).
Từ giá trị tìm được ta có thể tính ngược lại được tất cả các giá trị cần tìm.
Ngoài cách giải này ra thì ta còn có thể đặt ẩn là thời gian Hải chở Quang. Cách này cũng ra đáp án nhưng sẽ thiếu tính tổng quát và tự nhiên hơn.
Câu II.
Đối với bình cách nhiệt thứ nhất: 
 (1).
Đối với bình cách nhiệt thứ hai: 
 (2).
Từ (1) và (2) ta có: ().
Thế vào (1), ta có: (kg).
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Nguyên lý truyền nhiệt
Khi có 2 vật truyền nhiệt cho nhau thì:
Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của 2 vật cân bằng nhau thì ngừng lại.
Nhiệt lượng của vật này toả ra bằng nhiệt lượng của vật kia thu vào.
Phương trình cân bằng nhiệt: 
.
với là nhiệt độ sau khi cân bằng.
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 . 
Nhiệt dung riêng
Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 10 (1K).
Ký hiệu: c, đơn vị J/kg.K
Ý tưởng:
Đây là một bài toán truyền nhiệt khá đơn giản. Ý tưởng làm của ta là xuất phát từ 2 quá trình cân bằng nhiệt này để thiết lập được 2 phương trình có 2, 1 là khối lượng của quả cầu và 2 là nhiệt độ ban đầu của quả cầu. 
Đối với bình cách nhiệt thứ nhất: 
Áp dụng phương trình tính nhiệt lượng thì ta tính được các nhiệt lượng tỏa ra và thu vào lần lượt là:
Nhiệt lượng do quả cầu sắt tỏa ra là: .
Nhiệt lượng do nước thu vào là: 
Mặt khác: 
 (1).
Đối với bình cách nhiệt thứ hai: 
Nhiệt lượng do quả cầu sắt tỏa ra là: .
Nhiệt lượng do nước thu vào là: 
Mặt khác: 
 (2).
Từ (1) và (2) ta có: ().
Thế vào (1), ta có: (kg).
Câu III. 
1).
Gọi , , , , , lần lượt là dòng điện qua các điện trở , , , , , .
Khi dòng điện qua là thì .
Mạch cầu cân bằng. 
Do đó: (Ω).
Điện trở tương đương của mạch điện: (Ω).
Dòng điện qua : (A).
Dòng điện qua các điện trở: (A).
2).
Giả sử dòng điện đi qua có chiều từ .
Tại nút : (1).
Tại nút : (2).
Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch :
 (3).
Thế (1), (2) vào (3), ta được (4).
 (5).
Mặt khác (6).
Thế (4), (5) vào (6) ta có 
 (A).
Thay vào (5), ta có (A).
Hiệu điện thế hai đầu là :
 (V). 	
Vậy: (Ω).
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
Đây là một bài toán cơ bản về mạch cầu. Nghĩa là ta chỉ cần nắm chắc cách giải của mạch cầu thì có thể làm bài này một cách dễ dàng.
Mạch cầu cân bằng là mạch cầu có dạng như đoạn mạch . Khi gặp một bài mạch cầu thì việc đầu tiên ta phải kiểm tra xem mạch cầu này có phải là mạch cầu cân bằng hay không.
Lý thuyết về mạch cầu cân bằng: 
Đặc điểm nhận diện, khi đặt một hiệu điện thế khác 0 thì ta nhận thấy .
Đặc điểm của mạch cầu cân bằng.
Về điện trở .
Về dòng điện và hoặc và .
Về hiệu điện thế và hoặc và .
Khi ta nhận thấy được 1 trong 3 điều kiện trên trong mạch cầu đang xét thì có thể kết luận được luôn đây là mạch điện cân bằng. Khi kết luận được đấy là mạch điện cân bằng thì ta được phép thừa nhận 3 tính chất đã nêu ở trên.
Ngược lại khi ta nhận thấy được 1 trong 3 điều kiện trên là sai trong mạch cầu đang xét thì có thể kết luận được ngay đây không phải là một mạch cầu cân bằng. Khi mạch cầu không phải là một mạch cầu cân bằng thì ta có thể áp dụng cách đặt ẩn là cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế của 1 điện trở rồi dựa theo đó để để tính toán cường độ dòng điện và hiệu điện thế trên từng điện trở.
Ý tưởng:
Theo bài cho thì cường độ dòng điện qua điện trở là suy ra đây là mạch cầu cân bằng.
Ta có thể coi như không có điện trở mạch mới là: 
.
Áp dụng tính chất của mạch cầu cân bằng ta có: 
 ().
Áp dụng công thức tính điện trở tương đương, điện trở toàn mạch là:
 ().
Vì suy ra cường độ dòng điện trên 4 điện trở này bằng nhau và có giá trị là:
 (A).
Câu IV. 
A’2
B’2
B’1
A’1
A1
A2
B1
B2
F’
I
O
1). 
Cho:
 (cm)
 (cm)
; .
2). 
- Xét (1).
 Xét (2).
 Từ (1) và (2), suy ra (*).
- Xét (3).
 Xét (4).
- Từ (3) và (4), suy ra (cm).
- Từ (1) và (3) ta có (cm).
Từ (*) suy ra (cm).
Ý tưởng:
Để vẽ được quang hệ này ta có thể áp dụng cách làm sau.
Ta vẽ thấu kính, trục chính nhưng không vẽ 2 tiêu điểm.
Ta dựng 2 ảnh và trước. Với độ cao 2 ảnh này là bằng nhau và khoảng cách .
A’2
B’2
B’1
A’1
O
Chú ý là vật thay đổi vị trí nhưng độ cao của vật thì không thay đổi. Suy ra nếu từ vật kẻ tia sáng song song với trục chính cắt trục chính tại thì tia sáng này cho tia ló trước và sau khi dịch vật là không thay đổi và tia ló này đi qua tiêu điểm ảnh .
A’2
B’2
B’1
A’1
F’
I
O
Suy ra nối cắt thấu kính tại đâu thì đó là điểm , cắt trục chính tại đâu thì đó là điểm .
Ta có tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật đối xứng với nhau qua quang tâm . Suy ra qua lấy điểm đối xứng với thì ta được tiêu điểm vật .
Từ kẻ đường thẳng song song với trục chính ta được đường thẳng chứa điểm .
Ta có tia sáng qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
Suy ra nối cắt đường thẳng thẳng tại đâu thì đó chính là điểm .
Kéo dài cắt đường thẳng thẳng tại đâu thì đó chính là điểm .
A’2
B’2
B’1
A’1
A1
A2
B1
B2
F’
I
O
Từ lần lượt hạ vuông góc xuống trục chính. Cắt trục chính lần lượt tại .
Dựa vào hình dựng được từ câu 1) ta vận dụng các mối quan hệ về hình học để tính các khoảng cách bài yêu cầu.
Chú ý các mối quan hệ sau: 
 thẳng hàng. 
 thấu kính. 
	 .
Câu V. 
1). Đổ vào bình thuỷ tinh một lượng nước thể tích , dùng thước đo độ cao của cột nước trong bình. 
- Thả khối gỗ vào bình, nó chìm một phần trong nước, nước dâng lên tới độ cao , ứng với thể tích .
- Nhấn chìm hoàn toàn khối gỗ vào nước, nước dâng tới độ cao h2, ứng với thể tích .
Ta có .
- Khối gỗ nổi, trọng lượng của nó bằng trọng lượng khối nước mà nó chiếm chỗ.
Suy ra .
- Do bình hình trụ có tiết diện đều nên .
2). Làm tương tự với dầu thực vật.
Với chiều cao ban đầu bằng chiều cao nước; xác định khi khối gỗ nổi trong dầu. 
Suy ra .
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
Để đo được khối lượng riêng của 2 chất này ta có thể áp dụng lực đẩy Acsimet. Dựa vào độ nổi của khối gỗ trong mỗi môi trường, ta có thể được lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên khối gỗ, từ đó tính được trọng lượng riêng thông qua công thức tính lực đẩy Acsimet.
Lực đẩy Acsimet là lực tác động bởi 1 chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên 1 vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong 1 trường lực (như trọng trường hay lực quán tính). Lực này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này.
Độ lớn của lực đẩy Acsimet bằng tích của trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích vật bị chiếm chỗ :
.
Hay bằng 10 lần tích của khối lượng riêng của chất lỏng và thể tích vật bị chiếm chỗ.
.
Ý tưởng:
Vì bài cho ta thước và miếng gỗ là một khối hộp suy ra ta có thể dễ dàng đo được thể tích của khối gỗ.
Vì bài cho ta bình đựng nước và thước chia độ suy ra ta có thể tính được chiều cao của lượng nước dâng lên sau khi ta cho miếng gỗ vào bình nước. Nhân với diện tích đáy bình trụ ta tính được thể tích miếng gỗ bị chìm trong nước. (Lưu ý có thể dùng cách đo trực tiếp khoảng chìm của miếng gỗ trong nước nhưng sai số sẽ rất lớn bởi vì miếng gỗ có thể không chìm đều trong nước mà bị nghiêng).
Ta đo khối lượng riêng của miếng gỗ trước sau đó đo khối lượng riêng của dầu thông qua khối lượng riêng đã biết của miếng gỗ.
Cách đo khối lượng riêng của miếng gỗ:
Dùng thước để đo 3 cạnh tam diện của khối gỗ, nhân vào với nhau thì ta được thể tích của khối gỗ.
Đổ vào bình thuỷ tinh một lượng nước thể tích dùng thước đo độ cao của cột nước trong bình. 
Thả khối gỗ vào bình, nó chìm một phần trong nước, sau đó đo lại độ cao cột nước dâng lên là .
Ta tính hiệu chiều cao nhân với diện tích đáy bình trụ thì được phần thể tích khối hỗ chìm trong nước.
Khối gỗ nổi, trọng lượng của nó bằng trọng lượng khối nước mà nó chiếm chỗ.
Từ công thức này ta tính được khối lượng riêng của gỗ.
Ta thay nước bằng dầu thực vật và làm tương tự như thí nghiệm trên ta tính được khối lượng riêng của dầu thực vật.