Đề thi tuyển sinh vào 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 2008 - 2009

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu I (3,0 điểm). Một người đến bến xe buýt chậm 20 phút sau khi xe buýt đã rời bến , người đó bèn đi taxi đuổi theo để kịp lên xe buýt ở bến kế tiếp. Taxi đuổi kịp xe buýt khi nó đã đi được 2/3 quãng đường từ đến . Hỏi người này phải đợi xe buýt ở bến bao lâu? Coi chuyển động của các xe là chuyển động đều.
Câu II (2,5 điểm). Người ta thả một miếng đồng có khối lượng kg đã được đốt nóng đến nhiệt độ vào một nhiệt lượng kế chứa kg nước ở nhiệt độ . Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là . Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là J/(kg.K), kg/m3, J/(kg.K), kg/m3; nhiệt hoá hơi của nước (nhiệt lượng cần cung cho một kg nước hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi) là J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với môi trường.
1). Xác định nhiệt độ ban đầu của đồng.
2). Sau đó, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng cũng ở nhiệt độ vào nhiệt lượng kế trên thì khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng . Xác định khối lượng đồng .
Câu III (2,0 điểm). Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết: V, , , và là biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế và
của dây nối. 
1). Điều chỉnh cho . Tính cường độ dòng điện qua ampe kế. 
2). Điều chỉnh sao cho dòng điện qua ampe kế có chiều từ đến 
 và có cường độ là 0,2A. Tính giá trị của tham gia vào mạch điện lúc đó.
Câu IV (1,5 điểm). Hai điểm sáng và cùng nằm trên trục chính, ở về hai bên của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính lần lượt là 6cm và 12cm. Khi đó ảnh của và ảnh của tạo bởi thấu kính là trùng nhau. 
1). Hãy vẽ hình và giải thích sự tạo ảnh trên.
2). Từ hình vẽ đó hãy tính tiêu cự của thấu kính.
Câu V (1,0 điểm). Một hộp kín có ba đầu ra. Biết rằng trong hộp kín là sơ đồ mạch điện được tạo bởi các điện trở. Nếu mắc hai chốt 1 và 3 vào hiệu điện thế nguồn không đổi V thì hiệu điện thế giữa các cặp chốt 1 - 2 và 2 - 3 lần lượt là V và V. Nếu mắc hai chốt 2 và 3 cũng vào hiệu điện thế trên thì hiệu điện thế giữa các cặp chốt 2 - 1 và 1 - 3 lần lượt là V và V.
1). Hãy vẽ một sơ đồ mạch điện trong hộp kín với số điện trở ít nhất. Cho rằng điện trở nhỏ nhất trong mạch điện này là , hãy tính các điện trở còn lại trong mạch đó.
2). Với sơ đồ mạch điện trên, nếu mắc hai chốt 1 và 2 vào hiệu điện thế trên thì các hiệu điện thế và là bao nhiêu?
-------------- HẾT--------------
LỜI GIẢI – NHẬN XÉT
Câu I.
Gọi là điểm taxi đuổi kịp xe buýt và là thời gian taxi đi đoạn .
.
Thời gian xe buýt đi đoạn là: (phút);
Thời gian mỗi xe đi tỷ lệ thuận với quãng đường đi của chúng, nên thời gian taxi đi đoạn là (phút).
Thời gian xe buýt đi đoạn là: (phút);
Vậy, thời gian người đó phải đợi xe buýt ở bến là:
 (phút).
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
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 đưa bài toán về dạng 2 xe đuổi theo nhau. Chú ý là thời gian mỗi xe đi sẽ tỷ lệ thuận với quãng đường.
Ta nên vẽ sơ đồ đoạn thẳng và kí hiệu các đại lượng cũng như tương quan tỉ lệ đoạn đường thì sẽ dễ dàng có hướng giải hơn.
Câu II.
Nhiệt lượng của kg đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ xuống là:
.
Nhiệt lượng của kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ đến là:
.
Phương trình cân bằng nhiệt: ().
Khi thả thêm kg đồng ở nhiệt độ vào NLK, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi. Điều này chứng tỏ :
+ Nhiệt độ cân bằng nhiệt là .
+ Có một lượng nước bị hóa hơi. Thể tích nước hóa hơi bằng thể tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: .
Khối lượng nước hóa hơi ở là: .
Nhiệt lượng thu vào của kg đồng, kg nước để tăng nhiệt độ từ đến và của kg nước hoá hơi hoàn toàn ở là: 
.
Nhiệt lượng toả ra của kg đồng để hạ nhiệt độ từ xuống là: .
Phương trình cân bằng nhiệt mới: 
 (kg).
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 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.
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.
Người ta có thể đo nhiệt lượng của chất rắn bằng cách cùng đưa chất rắn và chất lỏng đã biết nhiệt độ, khối lượng nhiệt dung riêng vào trong một nhiệt lượng kế.
Nhiệt hóa hơi chảy ( J/kg) của 1 chất được định nghĩa là nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 1 đơn vị đo về lượng chất đó để nó chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi tại nhiệt độ hóa hơi. 
Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn (kg) chất lỏng là (J) với là nhiệt hóa hơi của chất lỏng.
Lưu ý: lít nước là thể tích nước , khác với khối lượng nước đo bằng kg ; . 
Thể tích: (m3) với là khối lượng (kg).
 là khối lượng riêng của chất đó (kg/m3).
Ý tưởng:
Đối với câu một thì đây chỉ là quá trình cân bằng nhiệt bình thường. Ta cần xác định chính xác các vật thu, tỏa nhiệt.
Trong bài này thì miếng đồng sẽ đống vai trò là chất tỏa nhiệt còn nước đóng vai trò là chất thu nhiệt.
Suy ra phương trình cân bằng nhiệt là: 
 ().
Khi thả thêm kg đồng ở nhiệt độ vào nhiệt lượng kế, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi. Điều này chứng tỏ :
Nhiệt độ cân bằng nhiệt là .
Có một lượng nước bị hóa hơi. Thể tích nước hóa hơi bằng thể tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: .
Chú ý lượng trọng lượng riêng của nước và đồng khác nhau nên khối lượng nước hóa hơi không bằng khối lượng của miếng đồng cho thêm. Ta có thể tính nước hóa hơi thông qua mối quan hệ thể tích của phần nước giảm đi đúng bằng thể tích của miếng đồng.
Suy ra khối lượng nước hóa hơi ở là: .
Nhiệt lượng thu vào của kg đồng, kg nước để tăng nhiệt độ từ đến và của kg nước hoá hơi hoàn toàn ở là: 
.
Nhiệt lượng toả ra của kg đồng để hạ nhiệt độ từ xuống là: .
Phương trình cân bằng nhiệt mới: 
 (kg).
Câu III. 
1). Mạch cầu cân bằng khi .
2). Ta có 
suy ra (V) và (V)
 (A).
 ().
Nhận xét và nhắc lại kiến thức:
Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện và được kí hiệu như sau: 
	A	B
 Hoặc 
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: .
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.
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 .
Ý tưởng :
Đây là một bài toán về điện cơ bản. Ta có thể áp dụng công thức tính điện trở tương đương để tính điện trở của từng đoạn mạch và áp dụng định luật Ôm để tính được cường độ dòng điện qua từng thiết bị. Sau đó ta có thể tính được dòng qua ampe kế nhờ vào biểu thức dòng điện tại các nút hoặc .
Nhưng ở bài này nếu tinh ý thì ta sẽ thấy được suy ra đây là một dạng mạch cầu cân bằng suy ra 
Xét nút , ta có biểu thức dòng điện qua .
suy ra (V) và (V)
 (A).
 ().
Câu IV. 
1). 
Giải thích:
- Hai ảnh của và của tạo bởi thấu kính trùng nhau nên phải có một ảnh thật và một ảnh ảo.
- Vì nên nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo; nằm ngoài khoảng tiêu cự và cho ảnh thật.
2). Tính tiêu cự :
Gọi là ảnh của và .
Ta có:
.
 (1).
Vì , tương tự như trên, ta có: 
 (2).
Từ (1) và (2), ta có: (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 F’.
Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
Tia tới qua tiêu điểm F cho tia ló song song với trục chính.
Cách dựng ảnh của một đểm 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 là chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.
Cách dựng ảnh vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ:
Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), ta chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.
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.
f : tiêu cự của thấu kính.
d’ : khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính. (khi ảnh thật thì d’>0 khi ảnh thì d’<0).
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:
Dựa vào tính chất về ảnh của thấu kính hội tụ ta đã nêu trong phần lý thuyết:
Giải thích:
Hai ảnh của và của tạo bởi thấu kính trùng nhau nên phải có một ảnh thật và một ảnh ảo.
Vì nên nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo; nằm ngoài khoảng tiêu cự và cho ảnh thật.
Tính tiêu cự :
Ta có 2 cách để làm câu này:
1 là: Có thể sử dụng mối tương quan về hình học ở trên để thiết lập các biểu thức liên quan đến của . Sau đó ta giải hệ này bằng cách thế thì ra được tiêu cự .
2 là: Có thể sử dụng công thức liên hệ . Áp dụng luôn cho 2 vật rồi giải hệ này ta cũng ra được giá trị của .
Câu V. Theo bài ra, khi thay đổi các cặp đầu vào của mạch điện thì hiệu điện thế giữa các cặp đầu ra cũng thay đổi, ta suy ra rằng giữa các cặp chốt phải có điện trở khác nhau và số điện trở ít nhất của mạch trong hộp kín là 3.
Cách 1:
- Khi (V) thì (V) và (V). 
Ta có: (1).
- Khi (V) thì (V) và (V). 
Ta có: (2).
Từ (1) và (2), suy ra là điện trở nhỏ nhất
nên , , .
- Khi (V). Ta có: (*).
Mặt khác: (V) (**).
Từ (*) và (**) ta có: (V); (V).
Cách 2: 
- Khi (V) thì (V) và (V). 
Ta có: (3).
- Khi (V) thì (V) và (V). 
Ta có: (4).
Từ (1) và (2), suy ra là điện trở nhỏ nhất
nên , , .
- Khi (V). Ta có: (***).
Mặt khác: (V) (****).
Từ (***) và (****) ta có: (V); (V).
Nhận xét và nhắc lại lý thuyết:
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: .
Thường bài tập hộp đen thường có 3 hoặc 4 chốt. Nếu số chốt là 3, ta đi so sáng điện trở của các chốt trong các cách mắc khác nhau.
Nếu hiệu điện thế của các chốt là khác nhau sau mỗi lần thay đổi thì các cặp chốt phải có điện trở khác nhau. Số điện trở tối thiểu cần lắp là 3.
Dựa vào tỉ số hiệu điện thế của mỗi lần lắp ta sẽ tính được tỉ lệ độ lớn của điện trở.
Ý tưởng:
Theo bài ra, khi thay đổi các cặp đầu vào của mạch điện thì hiệu điện thế giữa các cặp đầu ra cũng thay đổi, ta suy ra rằng giữa các cặp chốt phải có điện trở khác nhau và số điện trở ít nhất của mạch trong hộp kín là 3.
Cách 1: Mắc dạng mạch sao.
Từ giá trị của các lần lắp ta tính được tỉ lệ các điện trở:
.
.
Suy ra: , , .
	Khi (V). Ta có: (*).
Mặt khác: (V) (**).
Từ (*) và (**) ta có: (V); (V).
Cách 2: Mắc tam giác.
Từ giá trị của các lần lắp ta tính được tỉ lệ các điện trở:
.
.
Suy ra: , , .
	Khi (V). Ta có: (***).
Mặt khác: (V) (****).
Từ (***) và (****) ta có: (V); (V).