SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI ĐỀ ĐỀ THI NĂNG KHIẾU LỚP 10L (LẦN 1) NĂM HỌC 2022 – 2023 MÔN VẬT LÍ Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 tra[.]
SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI ĐỀ THỨC ĐỀ CHÍNH ĐỀ THI NĂNG KHIẾU LỚP 10L (LẦN 1) NĂM HỌC 2022 – 2023 MƠN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang, gồm 05 câu) Câu 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 90V; R1 = 40; R2 = 90; R4 = 20; R3 biến trở Bỏ qua điện trở ampe kế, dây nối khoá K Cho R3 = 30 Tính điện trở tương đương K đoạn mạch AB số ampe kế hai R1 R4 trường hợp: A C R3 a Khóa K mở D R2 b Khóa K đóng Tìm R3 để số ampe kế K mở + lần số ampe kế K đóng A B Khi K đóng Tìm R3 để cơng suất tiêu thụ R3 đạt cực đại Tính cơng suất cực đại Câu 2: Đặt vật sáng AB vng góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f, A nằm trục cách thấu kính đoạn d1 ta ảnh A1B1 cao nửa vật Dịch chuyển vật dọc theo trục lại gần thấu kính đoạn 20 cm ta thấy ảnh A2B2 ảnh thật cách A1B1 đoạn 10 cm Tính f d1 Giữ vật AB cố định, di chuyển thấu kính lại gần vật từ vị trí cách vật đoạn d1 đến vị trí cách vật đoạn 0,5d1 Tính quãng đường ảnh di chuyển Câu 3: T Một động nhiệt có tác nhân mol khí lý tưởng T3 đơn nguyên tử thực chu trình 1-2-3-1 có đường biểu diễn đồ thị T-V hình vẽ Quá trình 1-2: Đẳng tích Q trình 2-3: đoạn thẳng có đường kéo dài qua gốc T2 tọa độ Quá trình 3-1: nằm Parabol có đỉnh gốc tọa độ O T1 V3 V O V1 Biết áp suất khí trạng thái p1 = 4,986.105 Pa , nhiệt độ tuyệt đối khí trạng thái tương ứng T1 = 300K, T2 = 400K, T3 = 640K , số khí R = 8,31 J mol.K Xác định áp suất, thể tích chất khí mỡi trạng thái 1, 2, Viết phương trình Parabol biểu diễn trình 3-1 Vẽ đường biểu diễn chu trình hệ trục p-V Xác định cơng chất khí tồn chu trình Câu 4: Hình bên trình bày kết quả ba phép đo giá trị vận tốc vật phụ thuộc vào thời gian (ứng với ba vị trí A, B, C hình) Biết vật chuyển động thẳng sau 10 giây dừng lại (tức vận tốc v = điểm C) phương trình biểu diễn phụ thuộc giá trị vận tốc vào thời gian hàm Parabol a Viết phương trình vận tốc vật b Tìm giá trị lớn vận tốc Một vật chuyển động thẳng từ địa điểm A đến địa điểm B cách đoạn S Cứ sau 15 phút chuyển động đều, vật lại dừng nghỉ phút Trong khoảng 15 phút đầu vật chuyển động với vận tốc v0 = 16 km/h, khoảng thời gian sau vật chuyển động với vận tốc 2v0, v0, v0, … Tìm tốc độ trung bình vật quãng đường AB hai trường hợp: a S = 84 km b S = 91 km Câu 5: Một ống Torixeli (Ống thủy tinh hình trụ, đầu kín, đầu hở) dùng làm khí áp kế Người ta đặt ống thẳng đứng, đầu hở dưới nhúng vào thủy ngân, chiều dài phần ống bề mặt thủy ngân Mơi trường xung quanh ống phía mặt thủy ngân khơng khí Vì có khơng khí cột thủy ngân nên dụng cụ trỏ sai Khi áp suất khí p0 = 755mmHg dụng cụ trỏ p = 748mmHg (bằng chiều cột thủy ngân ống) Khi áp suất khí p'0 = 740mmHg dụng cụ trỏ p' = 736mmHg (bằng chiều cột thủy ngân ống) Tìm giá trị Coi nhiệt độ khơng đổi Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu - Giám thị không giải thích thêm ĐÁP ÁN Câu 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 90V; R1 = 40; R2 = 90; R4 = 20; R3 biến trở Bỏ qua điện trở ampe kế, dây nối khoá K K R1 R4 Cho R3 = 30 Tính điện trở tương đương đoạn A C R3 mạch AB số ampe kế hai trường hợp: a Khóa K mở D R2 b Khóa K đóng Tìm R3 để số ampe kế K mở lần + số ampe kế K đóng A B Khi K đóng Tìm R3 để cơng suất tiêu thụ R3 đạt cực đại Tính cơng suất cực đại BG: 1a Khi K mở: Khi K mở đoạn mạch vẽ lại : I4 R R RAB = RAN + R3 = 14 + R = 66 A R 14 + R R R R _ I + AB + IAB U = AB = 1,36A R AB A D R2 B + UAD = IAB RAD = 48,96V + Số ampe kế khoá K mở: IA = I4 = U AD = 0,816ª R14 1b Khi K đóng: Khi K đóng đoạn mạch vẽ lại: R 3R + R234 = R2 + R34 = R2 + = 102 R3 + R4 R1R 234 + RAB = = 28,7 R1 + R 234 R1 A U + I234 = AB = 0,88A R 234 B A R4 D R2 R3 + U34 = I234 R34 = 10,56 V U 34 = 0,528A R4 Tìm R3 để số ampe kế K mở lần số ampe kế K đóng + K mở: U R 14 R 54 + R = 36 +R3 → IAm = I14 = AD = RAB = (1) R14 36 + R R 14 + R + K đóng: 90(20 + R ) + 20R R R 20R R234 = R2 + R34 = = R34 = R + R 20 + R 20 + R + Số ampe kế là: IA = I4 = I34 = I234 = U AB ( 20 + R ) = ; R 234 180 + 11R 180R 9R → IAđ = I4 = (2) 180 + 11R 180 + 11R Từ (1) (2): IAm = 3IAđ => R32 + 14R3 – 360 = => R3 = 13,2 U34 = I34 R34 = Khi K đóng Tìm R3 để cơng suất tiêu thụ R3 đạt cực đại Tính cơng suất cực đại Ta có 180 1802 U 180 )2 = ; PR = R I32 = R ( I3 = 34 = 180 180 + 11R R 180 + 11R ( + 11 R ) R3 PR đạt giá trị cực đại R = Khi PR = 180 16, 4 11 1802 = 4,1W 484R Câu 2: Đặt vật sáng AB vng góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f, A nằm trục cách thấu kính đoạn d1 ta ảnh A1B1 cao nửa vật Dịch chuyển vật dọc theo trục lại gần thấu kính đoạn 20 cm ta thấy ảnh A2B2 ảnh thật cách A1B1 đoạn 10 cm Tính f d1 Giữ vật AB cố định, di chuyển thấu kính lại gần vật từ vị trí cách vật đoạn d1 đến vị trí cách vật đoạn 0,5d1 Tính quãng đường ảnh di chuyển BG: a Chứng minh công thức: Gọi d=BO, f=OF, OB = d’ ABO ABO A' B' OA' d ' = = AB OA d A' B' A' F ' d '− f OIF ' A' B' F ' = = OI OF ' f ' ' d d −f 1 = = + d f f d d' Khi AB cho ảnh thật A1B1: d '1 d = d1 ' = d1 2 1 = + = d1 = f d1 ' = 1,5 f f d1 d1 ' d1 Khi AB cho ảnh thật A2B2: Dịch chuyển vật lại gần thấu kính đoạn 20 cm ta ảnh thật A2B2 dịch xa 10 cm d2=d1-20=3f-20, d2’=d1’+10=1,5f+10 tượng tự phần ta có: 1 1 1 = + = + f = 20cm f d2 d2 ' f f − 20 1,5 f + 10 Khoảng cách từ AB đến thấu kính lúc đầu: d1=60cm b Dịch chuyển Thấu kính từ vị trí cách vật d1=60 cm đến vị trí cách vật d2=d1/2=30 cm ảnh ln thật Ta có : 1 df = + ' d'= f d d d− f Khoảng cách từ vật đến ảnh: df d2 = l=d+d’= d + →d2-ld+lf=0 d− f d− f phương trình có nghiệm → = l − 4lf l f lmin = f xảy d=lmin/2=2f=40cm Vậy d giảm từ 60cm đến 40cm l giảm, d giảm từ 40 đến 30 cm l tăng 602 Khi d=60cm l= = 90cm 60 − 20 402 Khi d=40cm l= = 80cm 40 − 20 302 Khi d=30cm l= = 90cm 30 − 20 Vậy quãng đường ảnh là: s=(90-80)+(90-80)=20cm Câu 3: Một động nhiệt có tác nhân mol khí lý tưởng đơn T nguyên tử thực chu trình 1-2-3-1 có đường biểu diễn đồ thị T3 T-V hình vẽ Quá trình 1-2: Đẳng tích Q trình 2-3: đoạn thẳng có đường kéo dài qua gốc tọa độ T2 Quá trình 3-1: nằm Parabol có đỉnh gốc tọa độ O Biết áp suất khí trạng thái p1 = 4,986.105 Pa , nhiệt độ T tuyệt đối khí trạng thái tương ứng O J T1 = 300K, T2 = 400K, T3 = 640K , số khí R = 8,31 mol.K Xác định áp suất, thể tích chất khí mỡi trạng thái 1, 2, Viết phương trình Parabol biểu diễn trình 3-1 Vẽ đường biểu diễn chu trình hệ trục p-V Xác định cơng chất khí tồn chu trình BG : nRT1 p1V1 = nRT1 V1 = = 5.10 −3 m p1 - Quá trình 1-2: đẳng tích V1 = V2 = 5.10−3 m3 p1 p p 4,986.105 = p = T2 = 400 = 6, 648.105 Pa T1 T2 T1 300 - Quá trình 2-3: đẳng áp p2 = p3 = 6, 648.105 Pa V2 V3 V 5.10−3 = V3 = T3 = 640 = 8.10−3 m3 T2 T3 T2 400 Gọi phương trình Parabol biểu diễn q trình 3-1 có dạng T = aV2 + bV Đi qua trạng thái 1, 300 = a ( 5.10−3 )2 + b.(5.10−3 ) T1 = aV12 + bV1 2 T3 = aV3 + bV3 640 = a ( 8.10−3 ) + b.(8.10−3 ) a = 10 = 6, 67.10 b = 104 = 26,57.103 T = 107 V + 104 V 3 V1 V3 V Vẽ lại đường biểu diễn giãn đồ p-V T = aV + bV a b →p = V+ pV R R T= R q trình 3-1 có đường biểu diễn đoạn thẳng Công sinh ra: p pp33 p1 O V1 V2 V 1 A ' = (p3 − p1 )(V3 − V1 ) = ( 6, 648 − 4,986 ) 105 (8 − ) 10−3 = 249,3J 2 Câu 4: Một vật chuyển động thẳng từ địa điểm A đến địa điểm B cách đoạn S Cứ sau 15 phút chuyển động đều, vật lại dừng nghỉ phút Trong khoảng 15 phút đầu vật chuyển động với vận tốc v0 = 16 km/h, khoảng thời gian sau vật chuyển động với vận tốc 2v0, v0, v0, … Tìm tốc độ trung bình vật quãng đường AB hai trường hợp: S = 84 km S = 91 km BG: −t a v(t) = + 2t + (m / s) b vmax = 9m / s Thời gian mỗi lần xe chuyển động là: t1 = 15p = 1/ 4h Thời gian mỗi lần xe nghỉ: t1 = 5p = 1/12(h) Trong khoảng thời gian đầu xe quãng đường v s1 = v0 t1 = (km) Các quãng đường xe khoảng thời gian sau là: 2v 3v 4v nv s = ; s3 = ; s = ; …; s n = (km) 4 4 Gọi S tổng quãng đường mà xe n lần: v v n ( n + 1) S = s1 + s + + s n = (1 + + + n ) = 4 16 n ( n + 1) = 2n ( n + 1) km Với v0 = 16 km/h S = (n nguyên) a Khi S = 84 km, ta có: S = 2n ( n + 1) = 84 Giải ta n = (n > thỏa mãn) 23 h 12 S Vận tốc trung bình xe quãng đường AB là: v tb = = 43,8 (km/h) t b Khi S = 91 = 84 +7 km Nên tổng thời gian xe từ A đến B : t = 6t1 + 5t1 = Như vậy, sau lần dừng, xe tiếp quãng đường km lại, với vận tốc v7 = 7v0 = 112km/h Thời gian quãng đường : t7 = = h t v 16 33 Thời gian tổng cộng xe từ A đến B là: t = ( t1 + t1 ) + t = h 16 S Vận tốc trung bình xe quãng đường AB là: v tb = = 44,1 (km/h) t Câu 5: Một ống Torixeli (Ống thủy tinh hình trụ, đầu kín, đầu hở) dùng làm khí áp kế Người ta đặt ống thẳng đứng, đầu hở dưới nhúng vào thủy ngân, chiều dài phần ống bề mặt thủy ngân Mơi trường xung quanh ống phía mặt thủy ngân khơng khí Vì có khơng khí cột thủy ngân nên dụng cụ trỏ sai Khi áp suất khí p0 = 755mmHg dụng cụ trỏ p = 748mmHg (bằng chiều cột thủy ngân ống) Khi áp suất khí p'0 = 740mmHg dụng cụ trỏ p' = 736mmHg (bằng chiều cột thủy ngân ống) Tìm giá trị Coi nhiệt độ khơng đổi BG: 764mm