Ngoài cách mắc trên còn có thể mắc ba đèn với một điện trở R2 khác, theo cách khác (cố định nguồn U và điện trở r) và điều chỉnh Rb để cả ba đèn vẫn sáng bình thường?. Cho mạng điện trở [r]
Trang 1TRƯỜNG THPT CHUYÊN
LAM SƠN ĐÈ THI TUYỂN SINH VÀO 10 CHUYÊN NĂM 2015-2016 Môn thi: Vật lí
(Dùng cho thí sinh thi vào lớp chuyên Vật lí)
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)
Câu 1 (1,5 điểm):
Một bình đựng hai chất lỏng không hòa tan và không phản ứng hóa học với nhau Trọng lượng riêng
của các chất lỏng là d1 và d2 Thả vào bình một vật hình trụ chiều cao h, trọng lượng riêng d với d1
< d < d2
1 Tìm tỉ số các phần thể tích của vật trong hai chất lỏng khi vật ngập hoàn toàn vào trong chất lỏng
theo phương thẳng đứng mà không chạm vào đáy bình
2 Độ sâu của các lớp chất lỏng phải thỏa mãn điều kiện gì để vật có thể nhô lên khỏi mặt chất lỏng
phía trên theo phương thẳng đứng mà không chạm vào đáy bình
Câu 2 (2,0 điểm):
Một chiếc cốc hình trụ khối lượng m trong đó chứa một lượng nước cũng có khối lượng m Cả hệ đang ở nhiệt độ t1 = 100C Người ta thả vào cốc một cục nước đá khối lượng M đang ở nhiệt độ 00C thì cục nước đá đó chỉ tan được
1
3 khối lượng của nó và luôn nổi trong khi tan Rót thêm một lượng nước
có nhiệt độ t2 = 400C vào cốc Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hệ lại là 100C, còn mực nước trong cốc có độ cao gấp đôi mực nước sau khi thả cục nước đá Hãy xác định nhiệt dung riêng của chất làm cốc Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và sự giãn nở vì nhiệt của cốc và nước Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200 J/kg.K và nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 00C là 336.103 J
Câu 3 (2,0 điểm):
Hai thấu kính hội tụ O1, O2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 20 cm và f2 = 40 cm được đặt sao cho trục chính của chúng trùng nhau Khoảng cách giữa hai thấu kính O1O2 = a = 45 cm (hình 1) Vật sáng nhỏ AB có dạng một đoạn thẳng đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính của hai thấu kính và cách O1 một đoạn O1A = x
1 Cho x = 30 cm Xác định vị trí các ảnh và vẽ ảnh.
2 Tìm x để hai ảnh cùng chiều và cao bằng nhau.
Câu 4 (3,0 ®iÓm):
1 Cho mạch điện như hình 2 Biết: U = 28 V, r = 2 , các bóng đèn có ghi Đ1 (6 V - 3 W),
Đ2 (12 V - 12 W), Đ3 (12 V- 3 W), Rb là một biến trở
a Có thể điều chỉnh biến trở Rb để cả ba đèn đều sáng bình thường được không? Tại sao?
b Giữ nguyên vị trí các đèn, người ta mắc thêm một điện trở R1 rồi điều chỉnh Rb cho cả ba đèn đều sáng bình thường Hỏi phải mắc R1 vào đâu? Khi đó giá trị của R1 và Rb là bao nhiêu?
c Ngoài cách mắc trên còn có thể mắc ba đèn với một điện trở R2 khác, theo cách khác (cố định
nguồn U và điện trở r) và điều chỉnh Rb để cả ba đèn vẫn sáng bình thường Vẽ sơ đồ và tính R2, Rb
2 Cho mạng điện trở phẳng rộng vô hạn gồm các hình tam giác đều ghép sát nhau như hình 3 Điện
trở của đoạn dây ở mỗi cạnh của tam giác đều bằng r = 6 Nối hai nút A, B của mạng với hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 9 V Tính công suất tiêu thụ của mạng điện
Câu 5 (1,5 điểm):
Xác định khối lượng riêng của miếng kim loại nằm bên trong một trong hai cục bột dẻo Biết rằng khối lượng bột dẻo ở hai cục đó bằng nhau Không được phép tách kim loại ra khỏi bột dẻo
Dụng cụ: Cân có bộ quả cân; bình nước (khối lượng riêng của nước là Dn); giá thí nghiệm; dây buộc
Họ và tên thí sinh………SBD……….
Chữ ký của Giám thị 1 Chữ ký của Giám thị 2
Hình 1
x
A B
A B
Đ2 Đ1
Đ3
+ r Rb
U Hình 2
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2Môn thi: Vật lí
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ
(Hướng dẫn chấm gồm 04 trang)
I Hướng dẫn chung:
- Trong đáp án dưới đây các bài tập chỉ trình bày một phương pháp giải theo cách thức phổ biến Trong quá trình chấm thi, nếu thí sinh giải theo cách khác nhưng lập luận chặt chẽ, kết quả đúng và đạt yêu
cầu bài ra thì giám khảo vẫn cho điểm tối đa Nếu có những vấn đề khó quyết định thì có thể đề nghị với tổ trưởng chấm để thảo luận và thống nhất trong tổ
- Điểm toàn bài lấy theo thang điểm 10 và làm tròn đến 0,25đ
II Hướng dẫn chấm cụ thể:
Câu 1 (1,5 điểm)
1.a
1,0
điểm
- Do d1< d < d2 nên vật chìm
trong chất lỏng d1, nổi trong
chất lỏng d2
- Suy ra vật nằm cân bằng
ở mặt phân cách của hai
chất lỏng (hình vẽ)
0,25
- Gọi V2, h2 là thể tích và chiều cao của vật trong chất lỏng d2; V1, h1 là thể tích và chiều cao
của vật trong chất lỏng d1
- Do vật nổi nên: FA1 + FA2 = P
0,25
- Suy ra: V1d1 + V2d2 = Vd với V = V1 + V2 (thể tích của vật) V1d1 + V2d2 = (V1+V2)d 0,25
V d - d
=
1.b
0,5
điểm
- Vì vật hình trụ nên
=
h d - d
h d - d
- Mà h1 + h2 = h
2 1
1 2
d - d
d - d
d - d
d - d
0,25
Gọi H2, H1 lần lượt là độ sâu của lớp chất lỏng d2 và lớp chất lỏng d1
- Điều kiện để vật nổi lên trên chất lỏng phía trên là : H1 < h1 tức là
2 1
d - d
H < h
d - d
- Để vật không chạm đáy thì: H2 > h2 tức là
1 2
d - d
H > h
d - d
0,25
Câu 2 (2,0 điểm) 2.
2,0
điểm
- Thả cục nước đá vào cốc nước, khi cân bằng nhiệt cục nước đá chỉ tan 1/3 khối lượng của
nó nên nhiệt độ cân bằng là 00C
- Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
M λ
3 = m(C + Cx) t1 = m(C + Cx).10 (1) Trong đó λ = 336.103 J/kg, Cx là nhiệt dung riêng của chất làm cốc
0,25
0,25
- Sau khi rót thêm một lượng nước, khi cân bằng nhiệt mực nước trong cốc có độ cao gấp
đôi mực nước sau khi thả cục nước đá nên khối lượng nước vừa đổ bằng (m + M)
2 Mλ + (MC + mC + mC ).Δt = (m + M).C.Δtt = (m + M).C.Δt = (m + M).C.Δtt 3
2 ( λ - 20C).M = m(2C - C )
3 (2)
0,5
0,5
Hình 3
d2
d1
h1 h2 h
Trang 3Chia (2) cho (1) ta được: Cx =
2 20C
Câu 3 (2,0 điểm)
3.1
1,0
điểm
- Dựng ảnh
0,5
- Với thấu kính O1:
Ta có sơ đồ tạo ảnh AB A1B1
Δt = (m + M).C.ΔtO1AB Δt = (m + M).C.Δt O1A1B1 nên:
1
A B = O A
AB O A (1)
Δt = (m + M).C.ΔtF A1B1 Δt = (m + M).C.Δt1' '
1
F O1I1 nên:
'
'
A B = F A = O A - f
O I F O f với O1I1 = AB (2)
- Từ (1) và (2) O1A1 = 60 cm
0,25
- Với thấu kính O2:
Ta có sơ đồ tạo ảnh AB A2B2
Δt = (m + M).C.ΔtO2AB Δt = (m + M).C.Δt O2A2B2 nên:
2
A B = O A
AB O A (3)
Δt = (m + M).C.ΔtF'2A2B2 Δt = (m + M).C.ΔtF'2O2I2 nên:
'
'
A B = F A = O A + f
O I F O f với O2I2 = AB (4)
- Từ (3) và (4) O2A2 = 24 cm.
0,25
3.2
1,0
điểm
- Nhận xét: Để hai ảnh cùng chiều thì chúng phải cùng là ảnh thật hoặc cùng là ảnh ảo
- Để cùng là ảnh thật thì AB phải ở ngoài khoảng tiêu cự của hai thấu kính Khoảng cách hai thấu kính là a > f1 + f2 Không thỏa mãn
Vậy hai ảnh phải là hai ảnh ảo
- Xét thấu kính O1: Δt = (m + M).C.ΔtO1AB Δt = (m + M).C.ΔtO1A1B1 nên:
1
A B = O A = O A
Δt = (m + M).C.ΔtF A1B1 Δt = (m + M).C.Δt1' '
1
F O1I1 nên:
'
'
A B = F A = O A + f
1 1
1
x
A B = AB 1 +
f - x (1)
0,25
0,25
- Tương tự với thấu kính O2 ta có:
2 2
2
a - x
A B = AB 1 +
f - (a - x) (2) 0,25
- Theo bài ra hai ảnh cao bằng nhau, ta có: A1B1 = A2B2 (3)
- Từ (1), (2) và (3) x = 15 cm
0,25
Câu 4 (3,0 điểm) 4.1.a
0,5
điểm
O1
O2
Đ2 Đ1
Đ3
+ r Rb
Hình 2
I2
A I1 C B I3
U
B2
I1 B I2
A1
O1 A2 A O2
B1
Trang 4
- Giả sử ba đèn sáng bình thường:
I1 = Iđm1 = 0,5 A
I2 = Iđm2 = 1 A
I3 = Iđm3 = 0,25 A
- Tại nút C, ta phải có: I1 = I2 + I3 Iđm1 = Iđm2 + Iđm3
Thay số: 0,5 = 1 + 0,25 (vô lí)
Vậy không thể điều chỉnh Rb để cả ba đèn sáng bình thường.
0,25
0,25
4.1.b
0,75
điểm
- Học sinh giải thích đi đến kết luận R1 mắc song song với Đ1
- Do ba đèn sáng bình thường:
I1 = Iđm1 = 0,5 A
I2 = Iđm2 = 1 A
I3 = Iđm3 = 0,25 A
Suy ra I1' = I2 + I3 – I1 = 0,75 A
UAC = Uđm1 = 6 V
- Vậy R1 =
AC ' 1
=
I 0,75 = 8
0,25
- Cường độ dòng điện trong mạch chính I = I2 + I3 = 1,25 A
- Hiệu điện thế trên điện trở r: Ur = I.r = 1,25.2 = 2,5 V
- Hiệu điện thế trên biến trở Rb: Ub = U – UAB – Ur = 28 – (6 + 12) – 2,5 = 7,5 V
- Giá trị của biến trở Rb: Rb =
b
=
I 1,25 = 6
0,25
0,25
4.1.c
0,75
điểm
- Học sinh lập luận để đến 2 cách mắc để cả 3 đèn sáng bt
Cách 1: UR 2 = Uđm2 – Uđm1 = 12 – 6 = 6 V
I = Iđm1 = 0,5 A1
Suy ra
2
R 2 1
R = = = 12 Ω
b
U - U - U
I + I + I
0,5
Cách 2:
- Tính Rb:
Ta có Ub = Uđm1 = 6 V
Ib = Iđm2 + Iđm3 – Iđm1 = 1 + 0,25 – 0,5 = 0,75 A
Suy ra Rb =
b b
U
I = 8
- Tính R : 2 UR 2
= Uđm1 + Uđm2 = 12 + 6 = 18 V
- Cường độ dòng điện mạch chính: I =
2
R
r U - U
Suy ra I = I - Iđm2 - Iđm3 = 5 – 1 – 0,25 = 3,75 A'2
- Vậy
2
R
2
R = = = 4,8 Ω
0,25
4.2
1,0
điểm
- Giả sử ta chỉ có một điện cực dương của
nguồn nối vào nút A và cường độ dòng
điện trong mạch chính là I Dòng điện từ
A sẽ đi tới 6 nút điểm lân cận, vì lí do
0,25
Đ2 Đ1
Đ3
+ r Rb
Hình 2
I2
A I1 C B I3
U
I1 Đ1 I2 Đ2
A C B I3 Đ3
I + r Rb
U
I2 Đ2 I3 Đ3 I1 R2 Đ1
r Rb
I2 Đ2 I3 Đ3 R2 Đ1 I1
r Rb
A B I/6 +
I
Trang 5đối xứng nên dòng tới mỗi nút lân cận
(trong đó có B) đều bằng I/6 (hình bên)
- Tương tự, nếu chỉ có một điện cực âm
của nguồn nối vào B và cường độ dòng
điện mạch chính vẫn là I, thì dòng điện
từ mỗi nút lân cận (trong đó có A) đi tới
- Nếu có cả cực dương nối vào A và cực âm nối vào B, thì cường độ dòng điện chạy trong
đoạn AB sẽ là I/6 + I/6 = I/3
Vậy U =
I
3 r
- Gọi RAB là điện trở tương đương của cả mạng điện giữa A và B thì:
RAB =
= = 2 Ω
0,25
- Công suất tiêu thụ của mạng điện: P =
2
AB
= =
Câu 5 (1,5 điểm)
5
1,5
điểm
Bước 1: - Dùng cân xác định khối lượng cục bột dẻo không có miếng kim loại là m1
- Dùng cân xác định khối lượng cục bột dẻo trong có miếng kim loại là m2
Suy ra khối lượng miếng kim loại: m = m2 – m1
0,5
Bước 2: - Cân cốc có nước có khối lượng là m0, suy ra trọng lượng của cốc nước là 10.m0
- Dùng sợi dây buộc cục bột dẻo không có miếng kim loại treo lên giá, thả cục bột
dẻo vào cốc nước sao cho nó ngập hoàn toàn trong nước và không chạm đáy cốc Khối
lượng của cốc nước lúc này là M1, suy ra trọng lượng của cốc nước lúc này là:
10.M1 = 10.m0 + FA1 = 10.(m0 + V1.Dn) (1)
Trong đó FA1 là lực đẩy Ác- si- mét của nước tác dụng lên cục bột dẻo, V1 là thể tích của
cục bột dẻo không có miếng kim loại
0,25
Bước 3: - Tiến hành tương tự với cục bột dẻo bên trong có miếng kim loại , ta có trọng
lượng của cốc nước lúc này là: 10.M2 = 10.(m0 + V2.Dn) (2)
Trong đó V2 là thể tích của cục bột dẻo bên trong có miếng kim loại
0,25
Bước 4: Tính toán: - Từ (1) suy ra:
1
n
M - m
V =
D
- Từ (2) suy ra:
2
n
M - m
V =
D
- Suy ra thể tích miếng kim loại: V = V2 – V1 =
n
M - M
Vậy khối lượng riêng của kim loại: D =
n
m - m m
V M - M
0,25
0,25
Ghi chú: Câu 4 Nếu thí sinh áp dụng các công thức thấu kính mà không chứng minh thì trừ 0,25 điểm
A B I/6 I -
