0,25 Bỏ qua nhiệt dung của bình thì chỉ có nước trong bình thu nhiệt.. b) Các tia sáng từ vật khúc xạ qua thấu kính, phản xạ trên gương rồi lại khúc xạ qua thấu kính lần lượt tạo ra ba ả[r]
(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 (không kể thời gian giao đề) Cõu 1: (2 điểm) Cú hai vật đặc cú thể tớch V1 = 3V2 trọng lượng riờng tương ứng d1 = d2/2 Treo hai vật đú vào hai vào điểm A, B cứng cú trục quay O (Hỡnh 1) cho nú nằm ngang Bỏ qua ma sỏt, khối lượng dõy treo
a) Biết AB = 20cm Hãy xác định OB?
b) Cho bình nhựa bị biến dạng bỏ lọt vật thứ hai mà khơng chạm vào thành bình, đựng gần đầy chất lỏng có trọng lượng riêng dx < d2 Chỉ dùng thêm thước đo có độ chia nhỏ đến mm Nêu phương án xác định trọng lượng riêng dx chất lỏng theo d1 d2
Câu 2: (2 điểm) a) Lấy lít nước t1 = 250C 1lít nước t2 = 300C
đổ vào bình chứa sẵn 10 lít nước t3 = 140C, đồng thời cho dây đốt hoạt động với công suất 100W vào bình nước thời gian phút Xác định nhiệt độ nước bình cân nhiệt ? Biết bình có nhiệt dung khơng đáng kể bọc cách nhiệt hồn tồn với mơi trường, nước có nhiệt dung riêng c = 4200J/kg.độ, khối lượng riêng D = 1000kg/m3.
b) Tháo bọc cách nhiệt quanh bình, thay lượng nước khác vào bình Cho dây đốt vào bình hoạt động với cơng suất 100W nhiệt độ nước bình ổn định t1 = 250C Khi công suất dây đốt 200W nhiệt độ nước ổn định t2 = 300C Khơng dùng dây đốt, để trì nước bình nhiệt độ t3 = 140C, người ta đặt ống đồng dài xuyên qua bình cho nước nhiệt độ t4 = 100C chảy vào ống với lưu lượng không đổi Nhiệt độ nước chảy khỏi ống đồng nhiệt độ nước bình Biết cơng suất truyền nhiệt bình mơi trường tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ chúng Xác định lưu lượng nước chảy qua ống đồng ?
Câu 3: (2,5 điểm) Cho mạch điện hình
Biết R ❑1 = R ❑2 = 3 Ω , R ❑3 = 2 Ω , R ❑4 là biến trở, ampe kế vôn kế lý tưởng, dây nối khóa K có điện trở không đáng kể
Điều chỉnh để R ❑4 = 4 Ω .
a) Đặt UBD = 6V, đóng khóa K Tìm số ampe kế vơn kế ? b) Mở khóa K, thay đổi UBD đến giá trị vơn kế 2V ?
Giữ UBD = 6V Đóng khóa K di chuyển chạy C biến trở R ❑4 từ đầu bên trái sang đầu bên phải số ampe kế IA thay đổi nào?
Câu 4: (1,5 điểm) Cho mạch điện hình Biết hiệu điện U không đổi, R biến trở Khi cường độ dịng điện chạy mạch I1 = 2A công suất toả nhiệt biến trở P1 = 48W, cường độ dòng điện I2 = 5A cơng suất toả nhiệt biến trở P2 = 30W Bỏ qua điện trở dây nối
a) Tìm hiệu điện U điện trở r?
b) Mắc điện trở R0 = 12 vào hai điểm A B mạch Cần thay đổi biến trở R đến giá trị để công suất toả nhiệt R0 R công suất toả nhiệt R0 sau tháo bỏ R khỏi mạch?
Câu 5 : (2 điểm) a) Đặt vật sáng AB vng góc với trục xy thấu kính, B nằm trục tạo ảnh ảo A’B’ cao gấp lần AB cách AB khoảng 20cm Xác định loại thấu kính. Bằng phép vẽ, xác định quang tâm tiêu điểm, từ tính tiêu cự thấu kính
b) Đặt sau thấu kính gương phẳng vng góc với trục vị trí để di chuyển vật AB dọc theo trục ảnh cuối qua hệ có độ lớn không đổi?
c) Cố định vật AB, di chuyển thấu kính xuống theo phương vng góc với trục xy với vận tốc khơng đổi v = 10cm/s ảnh điểm A qua thấu kính di chuyển với vận tốc bao nhiêu?
-Hết-
-Họ tên thí sinh: Số báo danh:
Së GD&§T NghƯ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10 trờng thpt chuyên
phan bội châu năm học 2009 - 2010 M«n thi:vËt lý
A O B
2
Hình 1
2
Hình 2
V A
+
r
-R U
o o
Hình 3 A
B C
Đề thức
(2)Híng dÉn chÊm thi B¶n híng dÉn chÊm gåm 05 trang
Nội dung Điểm
Câu 1
(2®) a) Lực căng dây treo tác dụng vào điểm B trọng lượng vật P2 = V2d2 Lực căng dây treo tác dụng vào điểm A trọng lượng vật P1 = V1d1 = 3V2
d2 =
3 2P2
0,5
Thanh cứng nằm ngang cân nên OB OA=
P1 P2=
3 (1) Mặt khác OA + OB = 20 (2)
Từ (1) (2) giải ta OB = 12cm
0,5
b) Cố định điểm treo vật thứ hai B, thả chìm hẳn vào chất lỏng bình nhựa
Chất lỏng tác dụng lên vật thứ hai lực đẩy Ácsimet: FA=V2 dX 0,25 Lực căng dây treo tác dụng lên điểm B giảm xuống còn: P2 FA
Thanh cứng nghiêng phía vật thứ
Dịch dây treo vật thứ phía O đến vị trí A’ cho cứng trở lại nằm ngang. Dùng thước đo khoảng cách OA’.
0,25
Khi cứng trở lại nằm ngang ta có OA ' OB =
P2− FA P1 => P2− FA=P1 OA
'
OB Ư⇒ FƯ A=P2−
P1 OA'
OB ư⇒V2 dX=V2 d2−
3V2 d2
OA' OB =>
'
3 (1 )
2 X
OA
d d
OB
(*)
Nếu tính dx theo d1
'
3 (2 ) X
OA
d d
OB
(**)
Thay giá trị biết vào (*) (**) ta tìm dx
0,5
* Hai phương án sau chấp nhận không tối ưu, nên cho tối đa 0,75 đ: + Với cứng đủ dài Cố định điểm treo vật thứ A Thả vật thứ hai chìm hẳn vào chất lỏng có trọng lượng riêng dx bình nhựa dịch điểm treo vật thứ hai (cùng với bình nhựa) xa O đến vị trí B’ cho cứng nằm ngang Đo khoảng cách OB’ Từ biểu thức cân địn bẩy tính dx
+ Thả vật thứ hai chìm hẳn vào chất lỏng có trọng lượng riêng dx bình nhựa dịch điểm treo hai vật đến vị trí A’ B’ cho cứng nằm ngang Đo khoảng cách OA’, OB’ Từ biểu thức cân địn bẩy tính dx
Câu 2 (2®)
a) Gọi nhiệt độ nước bình cân nhiệt t Nước nóng dây đốt tỏa nhiệt Nhiệt lượng tỏa là:
Qtỏa = m1c(t1 – t) + m2c(t2 – t) + P τ
0,25 Bỏ qua nhiệt dung bình có nước bình thu nhiệt Nhiệt lượng thu vào là:
Qthu = m3c(t – t3)
0,25 Bình cách nhiệt hồn tồn, ta có: Qtỏa = Qthu
m1c(t1 – t) + m2c(t2 – t) + P τ = m3c(t – t3)
=>
1 2 3
1
( )
( )
m t m t m t c P t
m m m c
Thay số ta được:
0 (1.25 1.30 10.14).4200 100.120
16,5 (1 10)4200
t C
0,5
b) Gọi nhiệt độ môi trường t0, hệ số tỉ lệ công suất truyền nhiệt bình mơi trường theo hiệu nhiệt độ chúng k(W/0C).
Khi nhiệt độ nước bình ổn định cơng suất tỏa nhiệt dây đốt cơng suất tỏa nhiệt từ bình mơi trường, đó:
P1 = k(t1 – t0) (1) P2 = k(t2 – t0) (2)
Chia vế (1) cho (2) thay số, giải ta được: t0 = 200C k = 20(W/0C)
(3)Khi bình nhiệt độ t3 = 140C cơng suất cấp nhiệt từ mơi trường vào bình là: P3 = k(t0 – t3) (3)
Gọi lưu lượng nước qua ống đồng μ (kg/s),
Công suất thu nhiệt nước chảy qua ống đồng P3'=cμ (t3− t4) Nhiệt độ bình ổn định t3 nên P3
'
=P3Ư ⇒ cƯ μ(t3− t4)=k (t0−t3)Ư ⇒ μƯ =k (t0−t3)
c (t3− t4) Thay số ta được:
3 20(20 14)
7,14.10 ( / ) 7,14( / ) 4200(14 10) kg s g s
0,5
Câu 3 (2,5®)
1.a Khi khóa K đóng, tìm số ampe kế vôn kế ? R ❑13 = R1R3
R1+R3
= 3+23 2=6
5=1,2 ( Ω ) R ❑24 = R2R4
R2+R4
=3 3+4=
12
7 ( Ω )
R ❑BD = R ❑13 + R ❑24 = 1,2 + 12 =
20 , 4
7 ( Ω )
0,25
Cường độ dòng điện mạch : I = BD BD U
R = 20 , 4
7 2,06 (A) Hiệu điện hai đầu R1 R3 :
U ❑13 = U ❑1 = U ❑3 = I R ❑13 = 21
10 ,2 1,2 2,47 (V) Cường độ dòng điện qua R1: I ❑1 =
U1 R1
= 2 , 47
3 0,82 (A) Hiệu điện hai đầu R2 R4 :
U ❑24 = U ❑2 = U ❑4 = I R ❑24 = 2,06. 12
7 3,53 (V) Cường độ dòng điện qua R2: I ❑2 =
U2 R2
= 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 có cường độ I ❑A = 0,36(A)
0,5
Ampe kế có điện trở khơng đáng kể nối tắt M N => UMN = 0(V)nên vôn kế số 0,25 b Khi mở K, vôn kế (V) Xác định UBD = ?
R ❑12 = R ❑1 + R ❑2 = ( Ω ) R ❑34 = R ❑3 + R ❑4 = ( Ω ) I12 = I34 = U
6
0,25
Ta có : U1 = I12.R ❑1 = 3. U
6 = U
U3 = I34.R ❑3 = U
6 = U
UV = U1- U3 = U U
= U
⇒
U = U ❑V = 6.2 = 12 (V)
0,25 I12
(4)2 Đóng khóa K di chuyển chạy C biến trở R ❑4 từ đầu bên trái sang đầu bên phải số ampe kế I ❑A thay đổi ?
Ta có :
R ❑13 = R1R3 R1+R3
= 3+2=
6
5=1,2 ( Ω ) Đặt RNC = x => R ❑24 =
R2 x
R2+x
= 3 x 3+ x R ❑BD = 1,2 + 3 x
3+ x =
4,2 x +3,6 3+ x I = RU
BD =
6 4,2 x +3,6
3+x
= 6(3+ x) 4,2 x +3,6 U ❑13 = I R ❑13 = 6(3+ x)
4,2 x +3,6 1,2 =
7,2(3+x ) 4,2 x +3,6 I ❑1 = U13
R1 =
7,2(3+x) 4,2 x +3,6
3
= 2,4(3+x) 4,2 x +3,6 U ❑24 = I.R ❑24 = 6(3+ x)
4,2 x +3,6 3 x 3+ x =
18 x 4,2 x +3,6 I ❑2 = U24
R2 =
18 x 4,2 x +3,6
3
= 4,2 x +3,66 x
0,5
* Xét hai trường hợp :
- Trường hợp : Dịng điện chạy qua ampe kế có chiều từ M đến N Khi : I ❑A = I ❑1 - I ❑2 = 2,4(3+x)
4,2 x +3,6 -
6 x
4,2 x +3,6 =
7,2 −3,6 x 4,2 x+3,6 (1)
Biện luận :
Khi x = I ❑A = (A)
Khi x tăng (7,2 - 3,6.x) giảm ; (4,2.x + 3,6) tăng I ❑A giảm. Khi x =
0,25
- Trường hợp : Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ N đến M Khi : I ❑A = I ❑2 - I ❑1 = 6 x
4,2 x +3,6 -
2,4(3+x)
4,2 x +3,6 = 3,6 x −7,2
4,2 x+3,6
I ❑A = 7,2 −3,6 2
4,2 2+3,6 =
I ❑A =
3,6 −7,2 x 4,2+3,6
x
(2) I1
(5)Biện luận :
+ Khi x tăng từ ( Ω ) trở lên 7,2 x
3,6 x giảm I ❑A tăng.
+ Khi x lớn ( x ∞ ) 7,2 x
3,6
x
0 Do I ❑A 0,86 (A) cường độ dòng chạy qua điện trở R ❑4 nhỏ Sơ đồ mạch vẽ hình bên
0,25
Câu 4 (1,5®)
a) Gọi điện trở biến trở ứng với hai trường hợp cho R1 R2 thì:
1
U I (r R ) với
1
1
1
P R 12
I
2
U I (rR ) với
2
2
2
P R
5 I
0,5
Giải hệ phương trình ta được: U = 36V r = 6 0,25
b) Khi R0 nt r cơng suất toả nhiệt R0 là:
2
1
0 U
P R
(R r)
Đặt điện trở tương đương (R0 // R) x
Khi mắc (R0 // R) nt r cơng suất toả nhiệt x là:
2
2
U
P x
(x r)
0,25
Theo ra, ta có:
2
1 2
0
U U
P P R x
(R r) (x r)
0
2
0
R x
(R r) (x r)
Giải ta được: x1 3 x2 12
0,25
Từ : Khi x1 3
0
R x 12.3
R
R x 12
Khi x2 12 R =
0,25 Câu 5
(2®)
a) Thấu kính tạo ảnh ảo lớn vật thật thấu kính thấu kính hội tụ 0,25 Việc xác định quang tâm, tiêu điểm
thấu kính phép vẽ thể hình sau:
0,25
Vì ∆ ABO ∆ A’B’O A’B’ = 3.AB => OB OB'=
AB A'B'=
1
=> B’B = 2.BO =>
' 20 10 2 BB
BO cm
=> B’O = B’B + BO = 20 + 10 = 30 cm
0,25
Vì ∆ IOF’ ∆ A’B’F’ IO = AB => F '
O F'B'=
IO A'B'=
AB A'B'=
1 => B’O = 2OF’ =>
' 30
' 15
2 B O
OF cm
0,25 x B’ B O F’ y
A’
(6)b) Các tia sáng từ vật khúc xạ qua thấu kính, phản xạ gương lại khúc xạ qua thấu kính tạo ba ảnh
- Khi dịch chuyển vật AB dọc theo trục xy, tia tới AI ln song song với xy tia ló sau thấu kính ln qua tiêu điểm F’
- Để ảnh cuối qua hệ có độ lớn khơng đổi ảnh A’ phải dịch chuyển đường thẳng song song với xy Vậy, phải có tia ló cuối qua thấu kính song song với trục xy - Để có tia ló cuối qua thấu kính song song với xy tia tới phải qua tiêu điểm F’ - Tia tới lại tia phản xạ gương tia ló ban đầu sau thấu kính Như vậy, gương phẳng phải đặt tiêu điểm F’, cách thấu kính khoảng f = 15cm hình vẽ
0,5
c) Ảnh A1 điểm A xác định cách vẽ đường truyền tia tới qua quang tâm O tia tới có đường kéo dài qua tiêu điểm F hình vẽ Ảnh A1 nằm đường thẳng qua điểm J song song với xy
Khi dịch chuyển thấu kính xuống theo phương vng góc với trục thấu kính qng OO’ điểm tiêu điểm F dịch chuyển phương đoạn FF1 = OO’ Khi điểm J dịch chuyển lên đoạn JJ’ ảnh A1 chuyển động lên quãng A1A2 có độ dài JJ’
Từ hình vẽ: ∆AFF1 ∆AJJ’ => JJ ' FF1=
JA
FA (1) AB//OJ => JA FA=
OB BF (2)
Từ (1) (2) =>
'
JJ OB
FF BF => JJ’ = 2.FF
Vì dịch chuyển xảy khoảng thời gian t nên :
OO'
10 /
v cm s
t
và
' JJ' 2FF1 2.OO' 2. 2.10 20 /
v v cm s
t t t
0,5
* Nếu học sinh chứng minh công thức thấu kính sử dụng để giải câu tổ giám khảo cần xem xét kĩ lập luận cân nhắc điểm hợp lý
Nếu học sinh giải theo cách khác đáp số cách giải tối u giám khảo cho điểm tối đa
Trờng hợp khó định trao đổi tổ giám khảo để thống cho điểm.
A I
G
F1
O O’
,
x y,
A2 A1
x B O F’ y
J’ A
F J
B
x y
I2