Tuyển vào Phan Bội Châu 2009-2010

Sở GD&ĐT Nghệ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10 trờng thpt chuyên phan bội châu Năm học 2009-2010 Môn thi: vật lý Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Cõu 1: (2 im) Cú hai vt c cú th tớch V 1 = 3V 2 v trng lng riờng tng ng d 1 = d 2 /2. Treo hai vt ú vo hai vo im A, B ca mt thanh cng cú trc quay O (Hỡnh 1) sao cho nú nm ngang. B qua ma sỏt, khi lng thanh v dõy treo. a) Bit AB = 20cm. Hóy xỏc nh OB? b) Cho mt bỡnh nha b bin dng ch b lt c vt th hai m khụng chm vo thnh bỡnh, ng gn y mt cht lng cú trng lng riờng d x < d 2 . Ch c dựng thờm mt thc o cú chia nh nht n mm. Nờu phng ỏn xỏc nh trng lng riờng d x ca cht lng theo d 1 hoc d 2 . Cõu 2: (2 im) a) Ly 1 lớt nc t 1 = 25 0 C v 1lớt nc t 2 = 30 0 C ri vo mt bỡnh ó cha sn 10 lớt nc t 3 = 14 0 C, ng thi cho mt dõy t hot ng vi cụng sut 100W vo bỡnh nc trong thi gian 2 phỳt. Xỏc nh nhit ca nc trong bỡnh khi ó cõn bng nhit ? Bit rng bỡnh cú nhit dung khụng ỏng k v c bc cỏch nhit hon ton vi mụi trng, nc cú nhit dung riờng l c = 4200J/kg., khi lng riờng D = 1000kg/m 3 . b) Thỏo bc cỏch nhit quanh bỡnh, thay mt lng nc khỏc vo bỡnh. Cho dõy t vo bỡnh hot ng vi cụng sut 100W thỡ nhit ca nc trong bỡnh n nh t 1 = 25 0 C. Khi cụng sut dõy t l 200W thỡ nhit ca nc n nh t 2 = 30 0 C. Khụng dựng dõy t, duy trỡ nc trong bỡnh nhit t 3 = 14 0 C, ngi ta t mt ng ng di xuyờn qua bỡnh v cho nc nhit t 4 = 10 0 C chy vo ng vi lu lng khụng i. Nhit nc chy ra khi ng ng bng nhit nc trong bỡnh. Bit rng cụng sut truyn nhit gia bỡnh v mụi trng t l thun vi hiu nhit gia chỳng. Xỏc nh lu lng nc chy qua ng ng ? Cõu 3: (2,5 im) Cho mch in nh hỡnh 2. Bit R 1 = R 2 = 3 , R 3 = 2 , R 4 l bin tr, ampe k v vụn k u lý tng, cỏc dõy ni v khúa K cú in tr khụng ỏng k. 1. iu chnh R 4 = 4 . a) t U BD = 6V, úng khúa K. Tỡm s ch ampe k v vụn k ? b) M khúa K, thay i U BD n giỏ tr no thỡ vụn k ch 2V ? 2. Gi U BD = 6V. úng khúa K v di chuyn con chy C ca bin tr R 4 t u bờn trỏi sang u bờn phi thỡ s ch ca ampe k I A thay i nh th no? Cõu 4: (1,5 im) Cho mch in nh hỡnh 3. Bit hiu in th U khụng i, R l bin tr. Khi cng dũng in chy trong mch l I 1 = 2A thỡ cụng sut to nhit trờn bin tr l P 1 = 48W, khi cng dũng in l I 2 = 5A thỡ cụng sut to nhit trờn bin tr l P 2 = 30W. B qua in tr dõy ni. a) Tỡm hiu in th U v in tr r? b) Mc in tr R 0 = 12 vo hai im A v B mch trờn. Cn thay i bin tr R n giỏ tr bao nhiờu cụng sut to nhit trờn b R 0 v R bng cụng sut to nhit trờn R 0 sau khi thỏo b R khi mch? Cõu 5 : (2 im) a) t vt sỏng AB vuụng gúc vi trc chớnh xy ca mt thu kớnh, B nm trờn trc chớnh thỡ to ra nh o A B cao gp 3 ln AB v cỏch AB mt khong 20cm. Xỏc nh loi thu kớnh. Bng phộp v, hóy xỏc nh quang tõm v tiờu im, t ú tớnh tiờu c ca thu kớnh. b) t sau thu kớnh mt gng phng vuụng gúc vi trc chớnh ti v trớ no khi di chuyn vt AB dc theo trc chớnh thỡ nh cui cựng qua h cú ln khụng i? c) C nh vt AB, di chuyn thu kớnh i xung theo phng vuụng gúc vi trc chớnh xy vi vn tc khụng i v = 10cm/s thỡ nh ca im A qua thu kớnh s di chuyn vi vn tc l bao nhiờu? -------------Ht-------------- chớnh thc A O B 2 Hỡnh 1 1 2 Hỡnh 2 V A + r - R U o o Hỡnh 3 A B C H v tờn thớ sinh: .S bỏo danh: . Sở GD&ĐT Nghệ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10 trờng thpt chuyên phan bội châu năm học 2009 - 2010 Môn thi: vật lý Hớng dẫn chấm thi Bản hớng dẫn chấm gồm 05 trang Ni dung im Cõu 1 (2đ) a) Lc cng ca dõy treo tỏc dng vo im B bng trng lng vt 2 bng P 2 = V 2 d 2 Lc cng ca dõy treo tỏc dng vo im A bng trng lng vt 1 l P 1 = V 1 d 1 = 3V 2 2 2 2 3 2 P d = 0,5 Thanh cng nm ngang cõn bng nờn 2 3 2 1 == P P OA OB (1) Mt khỏc OA + OB = 20 (2) T (1) v (2) gii ra ta c OB = 12cm. 0,5 b) C nh im treo vt th hai ti B, th nú chỡm hn vo cht lng trong bỡnh nha. Cht lng tỏc dng lờn vt th hai lc y csimet: XA dVF . 2 = 0,25 Lc cng ca dõy treo tỏc dng lờn im B gim xung cũn: 2 A P F . Thanh cng nghiờng v phớa vt th nht. Dch dõy treo vt th nht v phớa O n v trớ A sao cho thanh cng tr li nm ngang. Dựng thc o khong cỏch OA . 0,25 Khi thanh cng tr li nm ngang ta cú 1 2 ' P FP OB OA A = => OB OAdV dVdV OB OAP PF OB OAP FP XAA ' 22 222 ' 1 2 ' 1 2 . 2 .3 === => ' 2 3. (1 ) 2. X OA d d OB = (*) Nu tớnh d x theo d 1 thỡ ' 1 3. (2 ) X OA d d OB = (**) Thay cỏc giỏ tr ó bit vo (*) hoc (**) ta tỡm ra c d x . 0,5 * Hai phng ỏn sau cng chp nhn c nhng khụng ti u, nờn ch cho ti a 0,75 : + Vi thanh cng di. C nh im treo vt th nht ti A. Th vt th hai chỡm hn vo cht lng cú trng lng riờng d x trong bỡnh nha v dch im treo vt th hai (cựng vi bỡnh nha) ra xa O n v trớ B sao cho thanh cng nm ngang. o khong cỏch OB. T biu thc cõn bng ũn by tớnh ra d x . + Th vt th hai chỡm hn vo cht lng cú trng lng riờng d x trong bỡnh nha v dch im treo c hai vt n v trớ A v B sao cho thanh cng nm ngang. o cỏc khong cỏch OA, OB. T biu thc cõn bng ũn by tớnh ra d x . Cõu 2 (2đ) a) Gi nhit ca nc trong bỡnh khi cõn bng nhit l t. Nc núng v dõy t ta nhit. Nhit lng ta ra l: Q ta = m 1 c(t 1 t) + m 2 c(t 2 t) + P. 0,25 B qua nhit dung ca bỡnh thỡ ch cú nc trong bỡnh thu nhit. Nhit lng thu vo l: Q thu = m 3 c(t t 3 ) 0,25 Bỡnh cỏch nhit hon ton, ta cú: Q ta = Q thu m 1 c(t 1 t) + m 2 c(t 2 t) + P. = m 3 c(t t 3 ) => 1 1 2 2 3 3 1 2 3 ( ) ( ) m t m t m t c P t m m m c + + + = + + Thay s ta c: 0 (1.25 1.30 10.14).4200 100.120 16,5 (1 1 10)4200 t C + + + = + + 0,5 Đề thi chính thức b) Gọi nhiệt độ môi trường là t 0 , hệ số tỉ lệ của công suất truyền nhiệt giữa bình và môi trường theo hiệu nhiệt độ giữa chúng là k(W/ 0 C). Khi nhiệt độ nước trong bình ổn định thì công suất tỏa nhiệt của dây đốt bằng công suất tỏa nhiệt từ bình ra môi trường, do đó: P 1 = k(t 1 – t 0 ) (1) và P 2 = k(t 2 – t 0 ) (2) Chia từng vế (1) cho (2) và thay số, giải ra ta được: t 0 = 20 0 C và k = 20(W/ 0 C) 0,5 Khi bình ở nhiệt độ t 3 = 14 0 C thì công suất cấp nhiệt từ môi trường vào bình là: P 3 = k(t 0 – t 3 ) (3) Gọi lưu lượng nước qua ống đồng là µ (kg/s), Công suất thu nhiệt của nước chảy qua ống đồng là )( 43 ' 3 ttcP −= µ Nhiệt độ bình ổn định ở t 3 nên )( )( )()( 43 30 30433 ' 3 ttc ttk ttkttcPP − − =⇒−=−⇒= µµ Thay số ta được: 3 20(20 14) 7,14.10 ( / ) 7,14( / ) 4200(14 10) kg s g s µ − − = = = − 0,5 Câu 3 (2,5®) 1.a. Khi khóa K đóng, tìm số chỉ của ampe kế và vôn kế ? R 13 = 31 31 RR RR + = 2,1 5 6 23 2.3 == + ( Ω ) R 24 = 7 12 43 4.3 42 42 = + = + RR RR ( Ω ) R BD = R 13 + R 24 = 1,2 + 7 12 = 7 4,20 ( Ω ) 0,25 Cường độ dòng điện mạch chính : I = BD BD U R = 7 4,20 6 ≈ 2,06 (A) Hiệu điện thế giữa hai đầu R 1 và R 3 : U 13 = U 1 = U 3 = I. R 13 = 2,10 21 .1,2 ≈ 2,47 (V) Cường độ dòng điện qua R 1 : I 1 = 1 1 R U = 3 47,2 ≈ 0,82 (A) Hiệu điện thế giữa hai đầu R 2 và R 4 : U 24 = U 2 = U 4 = I. R 24 = 2,06. 7 12 ≈ 3,53 (V) Cường độ dòng điện qua R 2 : I 2 = 2 2 R U = 3 53,3 ≈ 1,18 (A) Do I 2 > I 1 nên I A = I 2 - I 1 = 1,18 - 0,82 = 0,36(A) Vậy dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M và có cường độ I A = 0,36(A) 0,5 Ampe kế có điện trở không đáng kể đã nối tắt M và N => U MN = 0(V)nên vôn kế chỉ số 0 0,25 b. Khi mở K, vôn kế chỉ 2 (V). Xác định U BD = ? R 12 = R 1 + R 2 = 6 ( Ω ) R 34 = R 3 + R 4 = 6 ( Ω ) I 12 = I 34 = 6 U 0,25 I 12 I 34 Ta có : U 1 = I 12 .R 1 = 3. 6 U = 2 U U 3 = I 34 .R 3 = 2. 6 U = 3 U U V = U 1 - U 3 = 2 3 U U − = 6 U ⇒ U = 6 U V = 6.2 = 12 (V) 0,25 2. Đóng khóa K và di chuyển con chạy C của biến trở R 4 từ đầu bên trái sang đầu bên phải thì số chỉ của ampe kế I A thay đổi như thế nào ? Ta có : R 13 = 31 31 RR RR + = 2,1 5 6 23 2.3 == + ( Ω ) Đặt R NC = x => R 24 = xR xR + 2 2 . = x x + 3 .3 R BD = 1,2 + x x + 3 .3 = x x + + 3 6,32,4 I = BD R U = x x + + 3 6,32,4 6 = 6,32,4 )3(6 + + x x U 13 = I. R 13 = 6,32,4 )3(6 + + x x .1,2 = 6,32,4 )3(2,7 + + x x I 1 = 1 13 R U = 3 6,32,4 )3(2,7 + + x x = 6,32,4 )3(4,2 + + x x U 24 = I.R 24 = 6,32,4 )3(6 + + x x . x x + 3 .3 = 6,32,4 .18 + x x I 2 = 2 24 R U = 3 6,32,4 .18 + x x = 6,32,4 .6 + x x 0,5 * Xét hai trường hợp : - Trường hợp 1 : Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ M đến N. Khi đó : I A = I 1 - I 2 = 6,32,4 )3(4,2 + + x x - 6,32,4 .6 + x x = 6,32,4 6,32,7 + − x x (1) Biện luận : Khi x = 0 thì I A = 2 (A) Khi x tăng thì (7,2 - 3,6.x) giảm ; (4,2.x + 3,6) tăng do đó I A giảm. Khi x = 2 0,25 - Trường hợp 2 : Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ N đến M. Khi đó : I A = I 2 - I 1 = 6,32,4 .6 + x x - 6,32,4 )3(4,2 + + x x = 6,32,4 2,76,3 + − x x thì I A = 6,32.2,4 2.6,32,7 + − = 0. I A = x x 6,3 2,4 2,7 6,3 + − (2) I 1 A I 2 Biện luận : + Khi x tăng từ 2 ( Ω ) trở lên thì x 2,7 và x 6,3 đều giảm do đó I A tăng. + Khi x rất lớn ( x → ∞ ) thì x 2,7 và x 6,3 → 0. Do đó I A ≈ 0,86 (A) và cường độ dòng chạy qua điện trở R 4 rất nhỏ. Sơ đồ mạch có thể vẽ như hình bên. 0,25 Câu 4 (1,5®) a) Gọi điện trở của biến trở ứng với hai trường hợp đã cho là R 1 và R 2 thì: 1 1 U I (r R ) = + với 1 1 2 1 P R 12 I = = Ω 2 2 U I (r R ) = + với 2 2 2 2 P 6 R 5 I = = Ω 0,5 Giải hệ phương trình trên ta được: U = 36V và r = 6 Ω 0,25 b) Khi R 0 nt r thì công suất toả nhiệt trên R 0 là: 2 1 0 2 0 U P .R (R r) = + Đặt điện trở tương đương của (R 0 // R) là x. Khi mắc (R 0 // R) nt r thì công suất toả nhiệt trên x là: 2 2 2 U P .x (x r) = + 0,25 Theo bài ra, ta có: 2 2 1 2 0 2 2 0 U U P P .R .x (R r) (x r) = ⇒ = + + 0 2 2 0 R x (R r) (x r) ⇔ = + + . Giải ra ta được: 1 x 3 = Ω hoặc 2 x 12 = Ω 0,25 Từ đó : Khi 1 x 3 = Ω thì 0 0 R x 12.3 R 4 R x 12 3 = = = Ω − − Khi 2 x 12 = Ω thì R = 0. 0,25 Câu 5 (2®) a) Thấu kính tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật thật thì thấu kính đó là thấu kính hội tụ. 0,25 Việc xác định quang tâm, tiêu điểm của thấu kính bằng phép vẽ được thể hiện trên hình sau: 0,25 Vì ∆ ABO ∼ ∆ A ’ B ’ O và A’B’ = 3.AB => 3 1 ''' == BA AB OB OB => B’B = 2.BO => ' 20 10 2 2 BB BO cm= = = => B’O = B’B + BO = 20 + 10 = 30 cm 0,25 Vì ∆ IOF ’ ∼ ∆ A ’ B ’ F ’ và IO = AB => 3 1 '''''' ' === BA AB BA IO BF OF => B’O = 2OF’ => ' 30 ' 15 2 2 B O OF cm= = = . 0,25 x B ’ B O F ’ y A ’ A I b) Cỏc tia sỏng t vt khỳc x qua thu kớnh, phn x trờn gng ri li khỳc x qua thu kớnh ln lt to ra ba nh. - Khi dch chuyn vt AB dc theo trc chớnh xy, tia ti AI luụn song song vi xy thỡ tia lú sau thu kớnh luụn i qua tiờu im F. - nh cui cựng qua h cú ln khụng i thỡ nh A phi dch chuyn trờn mt ng thng song song vi xy. Vy, phi cú mt tia lú cui cựng qua thu kớnh song song vi trc xy. - cú tia lú cui cựng qua thu kớnh song song vi xy thỡ tia ti ca nú phi i qua tiờu im F - Tia ti ny li chớnh l tia phn x trờn gng ca tia lú ban u sau thu kớnh. Nh vy, gng phng phi t ti tiờu im F, cỏch thu kớnh mt khong f = 15cm nh hỡnh v. 0,5 c) nh A 1 ca im A c xỏc nh nh bng cỏch v ng truyn ca tia ti i qua quang tõm O v tia ti cú ng kộo di i qua tiờu im F nh hỡnh v. nh A 1 nm trờn ng thng i qua im J v song song vi xy. Khi dch chuyn thu kớnh i xung theo phng vuụng gúc vi trc chớnh ca thu kớnh mt quóng OO thỡ im tiờu im F dch chuyn cựng phng mt on bng FF 1 = OO. Khi ú im J dch chuyn lờn mt on JJ v nh A 1 cng s chuyn ng i lờn mt quóng A 1 A 2 cú di bng JJ. T hỡnh v: AFF 1 AJJ => FA JA FF JJ = 1 ' (1) AB//OJ => BF OB FA JA = (2) T (1) v (2) => 1 ' 2 1 JJ OB FF BF = = => JJ = 2.FF 1 Vỡ dch chuyn xy ra cựng trong khong thi gian t nờn : OO' 10 /v cm s t = = v ' 1 2' 2. ' 2. 2.10 20 / FFJJ OO v v cm s t t t = = = = = = 0,5 * Nu hc sinh chng minh cụng thc thu kớnh ri s dng gii cõu 5 thỡ t giỏm kho cn xem xột k lp lun v cõn nhc cho im hp lý . Nếu học sinh giải theo cách khác đúng đáp số và cách giải tối u thì giám khảo vẫn cho điểm tối đa. Trờng hợp khó quyết định thì trao đổi trong tổ giám khảo để thống nhất cho điểm. V A I 1 I 2 x B O F y A I G A F B J J x y F 1 O O , x , y A 2 A 1 . Sở GD&ĐT Nghệ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10 trờng thpt chuyên phan bội châu Năm học 2009-2010 Môn thi: vật lý Thời gian: 150 phút. danh: . Sở GD&ĐT Nghệ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10 trờng thpt chuyên phan bội châu năm học 2009 - 2010 Môn thi: vật lý Hớng dẫn chấm