10 chuyen phan boi chau nghe an 2021

LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO LỚP 10 MÔN VẬT LÝ THPT CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU, NGHỆ AN TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ NGÀY THÁNG NĂM 2021 Lời giải đề thi thực Nguyễn Hà Đức Trung − Đại học Sư phạm Hà Nội Trần Mỹ Quyên − Trường THPT Chuyên Lương Thế Vinh, Đồng Nai Đỗ Xuân Sang − Đại học VinUni Ngô Minh Ngọc − CLC K70 khoa Lý Đại học Sư phạm Hà Nội Tài liệu hồn thành hỗ trợ trình bày LATEX TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU TỐN HỌC Mọi ý kiến đóng góp xin gửi fanpage TẠP CẢM LAT X E CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ ƠN CÁC BẠN Đà ỦNG HỘ VÀ THEO DÕI ! BY PHYSIAD LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN d Câu Một người xe đạp đoạn đường thẳng từ A tới B Một phần ba đoạn đường đầu xe với tốc độ v1 Trong đoạn đường lại, nửa thời gian đầu tốc độ v2 nửa thời gian lại tốc độ v3 Tính tốc độ trung bình xe đoạn đường AB Một người đứng yên bên đường, quan sát chuyển động xe đoạn đường thẳng, bánh xe lăn không trượt Đối với người quan sát, van xe đạp chuyển động nào? Vẽ dạng quỹ đạo chuyển động Hình mơ tả số phận chuyển động xe đạp Đĩa có bán kính R1 = 10cm gắn với bàn đạp Líp có bán kính R2 = 4cm gắn với bánh sau bán kính R3 = 30cm Khi xe chuyển động với tốc độ không đổi (bánh xe lăn không trượt), bàn đạp quay quanh trục đĩa theo vòng trịn bán kính R4 = 16cm Hỏi tốc độ xe đất gấp lần tốc độ bàn đạp trục quay đĩa Bàn đạp Xích R4 R2 Líp Đĩa R1 R3 Bánh xe Lời giải Gọi thời gian hết đoạn đường AB vật tốc trung bình đoạn đường AB t v, ta có AB = vt AB vt quãng đường đầu là: s1 = = 3 s1 vt Thời gian người hết quãng đường s1 là: t1 = = v1 3v1 Thời gian người hết quãng đường lại là: t2 + t3 = t − t1 = t − t2 = t3 ⇒ t2 = t3 = vt , mặt khác 3v1   vt t− 3v1 Quãng đường lại mà xe là:       v2 vt v3 vt 3v1 − v t− + t− = (v2 + v3 ) t s2 + s3 = 3v1 3v1 6v1 Ta có: s1 + s2 + s3 = AB, suy LAT X E vt + (v2 + v3 ) BY  3v1 − v 6v1  t = vt PHYSIAD TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ 1 v2 + v3 ⇔ v + (v2 + v3 ) − v = v 6v1   v2 + v3 v2 + v3 ⇔ 1− + v= 6v1 4v1 + v2 + v3 v2 + v3 ⇔ v = 6v1 3v1 (v2 + v3 ) ⇔v= 4v1 + v2 + v3 Vậy vận tốc trung bình quãng đường AB là: v = 3v1 (v2 + v3 ) 4v1 + v2 + v3 Quỹ đạo chuyển động van xe đạp đường Cycloid: Gọi vận tốc bàn đạp trục đĩa v4 Vận tốc vành đĩa so với trục đĩa v1 Vận tốc vành líp so với trục quay bánh xe v2 Vận tốc bánh xe so với trục quay bánh xe v3 Bàn đạp và đĩa quay quanh trục nên: R4 v4 = v1 R1 Đĩa líp nằm băng chuyền nên: v1 = v2 Bánh xe líp có trục quay nên: R2 v2 = v3 R3 Nhân vế phương trình với ta được: v4 R4 R2 16 = = v3 R1 R3 75 Vậy vận tốc vận tốc xe gấp 75 vận tốc bàn đạp so với vành đĩa 16 ∇ LATEX BY PHYSIAD LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN d Câu Hãy giải số toán ứng dụng Laser thực tiễn: Dùng Laser công suất P = 10 để làm hóa lượng nước nhiệt độ ban đầu 30◦ C Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng nước c = 4, 18kJ/kgK, D = 1000kg/m3 nhiệt lượng cần để 1kg nước hóa hồn tồn nhiệt độ sơi 2260kJ Tìm thể tích nước hóa thời gian 1s Bỏ qua mát nhiệt Sử dụng chùm Laser có đường kính d = 1mm, công suất P = 10W chiếu liên tục để khoan thép dày e = 2mm nhiệt độ ban đầu ts = 30◦ C Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ nóng chảy thép D1 = 7800kg/m3 , c1 = 448J/kgK, tc = 1535◦ C nhiệt lượng cần thiết để 1kg thép nỏng chảy hoàn toàn nhiệt độ tc 270kJ Bỏ qua mát nhiệt Tính thời gian khoan thủng thép Lời giải Vì tồn quang laser chuyển hóa thành nhiệt nên công suất truyền nhiệt P = 10W Trong thời gian t, nhiệt lượng truyền cho nước Q = P.t Nhiệt hóa nước L= 2260.103 = 2, 26.106 J/kg Gọi khối lượng thể tích nước m V , ta có nhiệt lượng mà nước nhận bay là: Q0 = m [c(100 − 30) + L] = V.D (70c + L) Ta có phương trình cân nhiệt Q = Q0 ⇔ V.D(70c + L) = P.t ⇔ V = Thay số vào ta tính V = P.t V.D (70c + L) m3 255, 26.10 Vì tia laser có đường kính d = 1mm, thép dày e = 2mm nên thể tích thép bị nóng chảy đến thép bị xuyên thủng  2 d V1 = eπ = ed2 π Trong thời gian t, nhiệt lượng truyền cho thép Q = P.t Nhiệt lượng mà thép nhận bị xuyên thủng Q1 = mc1 (tc − ts ) + mλ1 Ta có phương trình cân nhiệt LATEX Q = Q1 ⇔ mc1 (tc − ts ) + mλ1 = P t BY PHYSIAD TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ ⇔ V1 D1 [c1 (tc − ts ) + λ1 ] = P t   ed π D1 [c1 (tc − ts ) + λ1 ] ⇔t= P Thay số vào ta tính t ≈ 1, 157s ∇ LATEX BY PHYSIAD LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN d Câu Cho mạch điện hình 2, vơn kế ampe kế lý tưởng, R0 = 6Ω Đóng khóa K, điều chỉnh chạy biến trở Từ kết đo, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc số Uv vôn kế V số I ampe kế A hình Uv (V) K U 10 R0 V R R1 A 0.25 I(A) a) Tính điện trở R1 hiệu điện U nguồn b) Điều chỉnh biến trở đến giá trị Rx 4Rx cơng suất tiêu thụ biến trở có giá trị Tìm Rx c) Xác định tọa độ điểm M đồ thị hình ứng với công suất tiêu thụ biến trở đạt giá trị cực đại Người ta sử dụng ba đèn LED xanh, vàng, đỏ để làm đèn tín hiệu giao thơng Mỗi đèn tạo 60 bóng nhỏ, bóng nhỏ có cường độ định mức Id = 20mA hiệu điện định mức khác nhau, lớn với bóng đỏ nhỏ với bóng xanh Trong đèn bóng nhỏ mắc thành m dãy giống nhau, dãy n bóng (đèn màu khác m, n khác nhau) Các đèn mắc vào hiệu điện U = 12V, bóng nhỏ sáng định mức Cường độ dịng điện qua đèn tín hiệu theo thời gian đồ thị Hình I(A) 0.4 LATEX 36 40 76 80 BY 116 120 156 160 t(s) PHYSIAD TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ a) Trong khoảng thời gian 40s t 76s đèn tín hiệu màu sáng? Giải thích b) Biết điện tối đa tối thiểu mà đèn tín hiệu tiêu thụ phút 240J 192J Tìm giá trị m, n đèn tín hiệu c) Dùng pin lượng mặt trời để cung cấp điện cho đèn tín hiệu Trung bình ngày pin hoạt động 10 giờ, công suất sản xuất điện trung bình 1m2 pin 20W Tính diện tích tối thiểu pin để đèn tín hiệu hoạt động bình thường ngày đêm Biết điện mà pin sinh phần cung cấp cho đèn tín hiệu, phần cịn lại lưu trữ lưu điện để sử dụng pin khơng cấp điện Bỏ qua hao phí lưu điện Lời giải a) Vì vơn kế ampe kế lý tưởng nên ta có sơ đồ mạch điện R nt R1 nt R0 Dựa vào đồ thị diễn tả phụ thuộc vôn kế ampe kế, ta chia thành trường hợp sau Trường hợp Ta có ( Uv = 10V Uv ⇒R= = 40Ω IA IA1 = 0, 25A Điện trở trương đương lúc Rtd1 = R + R1 + R0 = U ⇒ U = 0, 25(46 + R1 ) I1 (1) Trường hợp Ta có ( Uv = 4V Uv = 4Ω ⇒R= IA IA = 1A Điện trở trương đương lúc Rtd2 = R + R1 + R0 = U ⇒ U = 10 + R1 IA2 Từ (1) (2), suy ( R1 = 2Ω U = 12V b) Công suất tiêu thụ biến trở tính 122 R U2 R = (R + R1 + R0 )2 (R + 8)2 Rx 4Rx P1 = P2 ⇒ = ⇒ Rx = 4Ω (Rx + 8) (4Rx + 8)2 P = I 2R = c) Theo bất đẳng thức AM − GM ta có P = LATEX 122 R 122 R = 4, 5W (R + 8)2 4.8.R BY PHYSIAD (2) LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN Dấu "=" xảy R = 8Ω Điện trở tương đương lúc   I = U = 0, 75A A Rtd Rtd = R + R1 + R0 = 18Ω ⇒  Uv = IA R = 6V Vậy tọa độ điểm M (0, 75; 6) a) Gọi (m1 ; n1 ), (m2 ; n2 ), (m3 ; n3 ) số dãy số bóng dãy đèn đỏ, vàng xanh ( n1 Ud1 = n2 Ud2 = n3 Ud3 = U m1 n1 = m2 n2 = m3 n3 = 60 ( Ud1 > Ud2 > Ud3 Vì nên Id1 = Id2 = Id3 = Id n1 < n2 < n3 ⇒ m1 > m2 > m3 ⇒ m1 Id > m2 Id > m3 Id ⇒ I1 > I2 > I3 Từ đồ thị, ta thấy khoảng thời gian 40s t 76s, cường độ dòng điện lớn nên lúc này, đèn đỏ sáng b) Điện tiệu thụ của đèn tín hiệu tổng điện tiêu thụ đèn.Từ sơ đồ, ta thấy phút, † Điện tiêu thụ lớn thời gian sáng ba đèn đỏ, vàng, xanh 36s, 8s, 16s, suy 240 = 36P1 + 8P2 + 16P3 = U Id (36m1 + 8m2 + 16m3 ) ⇒ 36m1 + 8m2 + 16m3 = 1000 (3) † Điện tiêu thụ nhỏ thời gian sáng ba đèn đỏ, vàng, xanh 16s, 8s, 36s, suy 192 = 16P1 + 8P2 + 36P3 = U Id (16m1 + 8m2 + 36m3 ) ⇒ 16m1 + 8m2 + 36m3 = 800 (4) Mặt khác, ta có I3 = m1 Id = 0, 4A ⇒ m1 = 20 (5) Từ (3) (4), (5) ta suy   m = 20    n = m2 = 15 ⇒ n2 =   m = 10 n = 3 c) Từ sơ đồ, ta thấy chu kì 80s, đèn xanh đỏ sáng 36s, đèn vàng sáng 8s Như vậy, ngày đêm, đèn xanh đỏ sáng 38880s, đèn xanh sáng 8640s Điện tiêu thụ đèn tín hiệu ngày A = 38880(P1 + P3 ) + 8640P2 = U Id (38880m1 + 8640m2 + 38880m3 ) = 311040J Năng lượng pin hấp thụ A0 = P tS = 720000S = A Vậy diện tích pin S = 0, 432m2 LATEX BY PHYSIAD ∇ TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ d Câu Vật nhỏ AB có dạng đoạn thẳng đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ tiêu cự f , A nằm trục chính, tạo ảnh thật A0 B Gọi d khoảng cách từ 1 thấu kính đến vật, d0 khoảng cách từ thấu kính đến ảnh, biết: + = d d f Cho f = 12cm, d = 20cm Xác định vị trí ảnh, vẽ hình Cố định AB, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục xa vật với tốc độ không đổi v = 0, 5m/s cho AB ln vng góc với trục thấu kính Tính tốc độ trung bình ảnh A0 B khoảng thời gian t = 12s kể từ lúc dịch chuyển thấu kính Ở hình 5, A0 B ảnh AB qua thấu kính Bằng phép vẽ xác định quang tâm tiêu điểm thấu kính Lời giải Theo cơng thức thấu kính, ta có: 1 1 1 df 20 × 12 240 + = ⇔ = − ⇔ d0 = = = = 30cm d d f d f d d−f 20 − 12 Độ phóng đại k= A0 B 30 =− =− AB 20 Vì d0 = 30cm > k = − < nên vật cho ảnh qua thấu kính ảnh thật, ngược chiều với vật, cao lần vật nằm sau thấu kính, cách thấu kính 30cm B F0 F A0 O A B0 Áp dụng cơng thức thấu kính: 1 + = d d f Ta đặt L = d + d0 khoảng cách ảnh vật Suy ra: LATEX 1 + = d L−d f ⇒ d − dL + Lf = ⇒ ∆ = L2 − 4Lf > BY PHYSIAD LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN ⇒ Lmin = 4f ⇔ d1 = d01 = L = 2f Vậy có nghĩa ban đầu dịch chuyển thấu kính xa đến vị trí thấu kính cách vật 2f = 24(cm) ảnh di chuyển lại gần vật đoạn: ∆d01 = (d1 + d01 ) − (d + d0 ) = 2(cm) sau di chuyển xa vật Sau thời gian t = 12s thấu kính cách vật khoảng là: d2 = d + vt = 6, 2(m) Lúc ảnh cách thấu kính khoảng là: d02 = 93 d2 f = (m) d2 − f 760 Vậy kể từ lúc thấu kính dịch chuyển, quãng đường mà ảnh là:   93 0 0 ∆d = (d2 + d2 − d1 − d1 ) + ∆d1 = + 6, − 0, 24 − 0, 24 + 0, 02 ≈ 5, 862(m) 760 Suy tốc độ trung bình vật là: ∆d0 ≈ 0, 4885(m/s) = 48, 85(cm/s) |vtb | = t Hình vẽ: J I B O A0 ∆ F0 B0 A Các bước vẽ: † Vì ảnh ảnh thật nên thấu kính hội tụ † Nối A A0 , B B , giao điểm đoạn thẳng quang tâm tia sáng thẳng qua quang tâm LATEX BY PHYSIAD 10 TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ † Kéo dài AB A0 B , chúng cắt J, điểm thuộc thấu kính đường kéo dài tia tới vào tia ló qua thấu kính † Nối OJ ta xác định vị trí thấu kính, từ tìm trục cách kẻ đường thẳng vng góc với thấu kính quang tâm O † Từ B kẻ BI song song với trục , I nằm thấu kính, tiếp tục nối IB , giao điểm IB trục tiêu điểm ảnh F ∇ LATEX BY PHYSIAD 11 LỜI GIẢI ĐỀ THI VÀO 10 MÔN VẬT LÝ CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - NGHỆ AN d Câu Cho dụng cụ thiết bị: † 01 ruột bút chì hình trụ đồng chất, tiết diện † 01 nguồn điện chiều có hiệu điện khơng đổi † 01 ampe kế 01 vôn kế chiều † 01 thước thẳng có độ chia mm † 01 cuộn mảnh khơng dãn † 01 khóa K † Điện trở R0 † Dây nối đủ dùng Hãy đề xuất phương án đo điện trở suất chất làm ruột bút chì Lời giải Ruột bút chì Buộc Buộc A Dây nối V R0 K U0 Nguồn điện Cơ sở lý thuyết: † Điện trở R dây dẫn ruột bút chì: R = † Định luật Ohm: I = ρ×` S U R Các bước tiến hành: † Dùng thiết bị cho sẵn gồm dây nối, vôn kế, ampe kế, nguồn điện, khóa K, ruột bút chì, chỉ, điện trở R0 mắc thành mạch điện hình † Đọc số hiển thị vôn kế (U ) ampe kế (I) ghi vào bảng thống kê theo mẫu phía † Áp dụng định luật Ohm: LATEX I= BY U U ⇔R= R I PHYSIAD 12 TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU VẬT LÝ Từ xác định giá trị điện trở R điền vào bảng thống kê theo mẫu phía † Lấy thước thẳng đo độ dài ` ruột bút chì, đồng thời dùng cuộn quấn 10 vịng quanh ruột bút chì lấy thước đo k, từ suy đường kính ruột k d2 π bút chì d = Suy tiết diện ruột bút chì S = Sau ghi kết 10π vào bảng thống kê phía ρ×` † Áp dụng cơng thức R = Từ suy điện trở suất ruột bút chì S ρ= RS ` Xác định giá trị ρ điền vào bảng phía TT U I ` R ρ Để hạn chế phần sai số dụng cụ trình đo gây ra, điện trở suất ruột bút chì tính cách lấy trung bình lần đó: ρ= ρ1 + ρ2 + + ρN N ∇ ——————— HẾT ——————— LATEX BY PHYSIAD 13