Đề thi tuyển sinh Lớp 10 THPT chuyên môn Vật lí - Tỉnh Ninh Bình

ĐỀ THI CHÍNH THỨC SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NINH BÌNH ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lí Ngày thi: 21/6/2013 Thời gian làm bài:150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu trong 01 trang) Câu 1 (2,0 điểm). Một cầu thang cuốn (dạng băng chuyền) đưa hành khách từ tầng trệt lên tầng lầu trong siêu thị. Cầu thang nói trên đưa một người khách đứng yên trên nó lên đến tầng lầu trong thời gian t1 = 1,0 phút. Nếu cầu thang đứng yên thì người khách đó phải đi bộ hết thời gian t2 = 3,0 phút. Hỏi nếu cầu thang chuyển động đi lên, đồng thời người khách đi bộ trên nó theo hướng lên tầng lầu thì thời gian để người khách lên tới tầng lầu là bao nhiêu? Câu 2 (2,0 điểm). Một cục nước đá có khối lượng m1 = 100g ở nhiệt độ –100C. a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00C. Biết nhiệt dung riêng của nước đá c1 = 1800J/kg.K. b) Người ta đặt một thỏi đồng có khối lượng m2 = 150g ở nhiệt độ 1000C lên trên cục nước đá nói trên ở 00C. Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy. Cho nhiệt dung riêng của đồng c2 = 380J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá l = 3,4.102J/g. A K D C B A R2 R1 R4 R3 Hình 1 + - c) Sau đó cả hệ thống trên được đặt vào trong bình cách nhiệt. Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200C. Cho biết nhiệt hóa hơi, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là L = 2,3.103kJ/kg, c3 = 4200J/kg.K. Bỏ qua nhiệt dung của bình cách nhiệt. Câu 3 (2,0 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 1). UAB = 90V; R1 = 40W; R2 = 90W; R4 = 20W; R3 là một biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế, dây nối và khoá K. a) Cho R3 = 30W. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế trong hai trường hợp: a1) Khóa K mở. a2) Khóa K đóng. b) Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng. c) Khi K đóng. Tìm R3 để công suất tiêu thụ trên R3 đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó. Câu 4 (2,5 điểm). A Hình 2 O E L a) Hai điểm sáng S1 và S2 cùng nằm trên trục chính, nằm về hai phía của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính lần lượt là 6cm và 12cm. Khi đó ảnh của S1 và ảnh của S2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. Hãy vẽ hình, giải thích sự tạo ảnh qua thấu kính. Từ đó tính tiêu cự của thấu kính (Không dùng công thức thấu kính). b) Một điểm sáng A và màn ảnh (E) được đặt cách nhau một khoảng cố định a = 100cm. Đặt một thấu kính hội tụ (L) có rìa hình tròn, nằm trong khoảng giữa A và màn (E) sao cho trục chính của thấu kính vuông góc với màn, A nằm trên trục chính (Hình 2). Tịnh tiến thấu kính dọc theo trục chính trong khoảng giữa A và màn (E) người ta thấy trên màn thu được một vệt sáng, vệt sáng này không bao giờ thu lại thành một điểm. Khi thấu kính cách màn một đoạn b = 40cm thì vệt sáng trên màn có bán kính nhỏ nhất. Tính tiêu cự của thấu kính. Câu 5 (1,5 điểm). Một bình thông nhau có hai nhánh trụ thẳng đứng A và B có tiết diện ngang tương ứng là S1 = 20cm2 và S2 = 30cm2. Trong bình có chứa nước với khối lượng riêng là D0 = 1000kg/m3. Thả vào nhánh B một khối hình trụ đặc không thấm nước có diện tích đáy S3 = 10cm2, chiều cao h = 10cm và làm bằng vật liệu có khối lượng riêng D = 900kg/m3. Khi cân bằng thì trục đối xứng của khối hình trụ có phương thẳng đứng. a) Tìm chiều dài của phần khối hình trụ ngập trong nước. b) Đổ thêm dầu có khối lượng riêng D1 = 800kg/m3 vào nhánh B. Tìm khối lượng dầu tối thiểu cần đổ vào để toàn bộ khối hình trụ bị ngập trong dầu và nước. ………. Hết ………. Họ và tên thí sinh:........................................................... Số báo danh:.................................... Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1:............................................................................................ Giám thị 2:............................................................................................ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NINH BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lí - Ngày thi 21/6/2013 (Hướng dẫn chấm này gồm 04 trang) I. Hướng dẫn chung 1. Học sinh làm đúng đến đâu thì giám khảo chấm đến đó. 2. Học sinh trình bày theo cách khác mà đúng thì giám khảo chấm tương ứng theo thang điểm của hướng dẫn chấm. 3. Trường hợp học sinh làm theo cách khác mà hướng làm ra được kết quả nhưng kết quả cuối cùng có sai sót thì giám khảo phải trao đổi với tổ chấm để đưa ra hướng giải quyết. 4. Việc chi tiết hoá thang điểm (nếu có) so với thang điểm trong hướng dẫn phải đảm bảo không sai lệch và đảm bảo thống nhất thực hiện trong tổ chấm. 5. Điểm của bài thi không làm tròn. II. Hướng dẫn chi tiết Câu Đáp án Điểm Câu 1 (2,0 điểm) Gọi v1 là vận tốc chuyển động của cầu thang cuốn; v2 là vận tốc của người khách. + Nếu người đứng yên còn cầu thang cuốn chuyển động thì chiều dài cầu thang cuốn được tính: (1) 0,5 + Nếu cầu thang cuốn đứng yên, còn người khách chuyển động trên mặt cầu thang cuốn thì chiều dài thang cuốn được tính: (2) 0,5 + Nếu cầu thang cuốn chuyển động với vận tốc v1, đồng thời người khách chuyển động trên mặt thang cuốn với vận tốc v2 thì chiều dài thang cuốn được tính: (3) 0,5 Thay (1), (2) vào (3) ta được: 0,5 Câu 2 (2,0 điểm) a. (0,5 điểm): Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00C Gọi các nhiệt độ lần lượt là: t1 = - 100C; t1’ = 00C; t2 = 1000C; t = 200C. Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ khối nước đá lên đến 00C: Q1 = m1c1(t1’ - t1) = 0,1.1800.10 = 1800J 0,5 b. (0,75 điểm): Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy + Giả sử nước đá nóng chảy hoàn toàn thì nhiệt lượng cần cung cấp là: Q1’ = m1l = 0,1. 340000 = 34000J + Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra khi hạ nhiệt độ xuống 00C là: Q2 = m2c2( t2 – t1’) = 0,15.380.100 = 5700J Ta thấy Q1’ > Q2 nên chỉ có một phần nước đá bị nóng chảy. 0,25 Gọi khối lượng nước đá bị nóng chảy là m. + Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy là: Q1’’ = m. l + Phương trình cân bằng nhiệt: Q1’’ = Q2 « m.l = Q2 Khối lượng nước đá bị nóng chảy là: m = » 0,0167kg 0,5 c. (0,75 điểm): Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200C Nhiệt lượng do hơi nước tỏa ra: Q3 = m3L + m3c3(t2 – t) = m3.2,3.106 + m3.4200.(100 – 20) = 2636000 m3 0,25 Nhiệt lượng nước đá và thỏi kim loại thu vào: Q’ = m’l + m1c3(t – t1’) + m2c2(t – t1’) Với m’ = m1 - m Thay số vào và tính được Q’ = 37842J 0,25 Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q’ 2636000m3 = 37841,6 => m3 » 0,0144kg 0,25 Câu 3 (2,0 điểm) a. (1,0 điểm): Tính điện trở tương đương RAB và số chỉ của ampe kế a.1. Khi K mở: Khi K mở đoạn mạch được vẽ lại : RAB = RAN + R3 = = 66W 0,25 + IAB = = 1,36A + UAD = IAB . RAD = 48,96V + Số chỉ của ampe kế khi khoá K mở: IA = I4 = 0,816A 0,25 a.2. Khi K đóng: A R3 R2 B R1 A R4 D Khi K đóng đoạn mạch được vẽ lại: + R234 = R2 + R34 = R2 + = 102 W + RAB = = 28,7W 0,25 + I234 = = 0,88A + U34 = I234 .R34 = 10,56 V + Số chỉ ampe kế là: IA = I4 = = 0,528A 0,25 b. (0,5 điểm): Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng + K mở: RAB = = 36 +R3 ® IAm = I14 = (1) 0,25 + K đóng: R34 = R234 = R2 + R34 = I34 = I234 = ; U34 = I34 . R34 = ® IAđ = I4 = (2) Từ (1) và (2): IAm = 3IAđ => R32 + 14R3 – 360 = 0 => R3 = 13,2 W 0,25 c. (0,5 điểm): Khi K đóng. Tìm R3 để công suất tiêu thụ trên R3 đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó Ta có ; 0,25 đạt giá trị cực đại khi Khi đó 0,25 Câu 4 (2,5 điểm) a. (1,5 điểm): Vẽ hình, giải thích sự tạo ảnh qua thấu kính, từ đó tính tiêu cự của thấu kính Vẽ ảnh: 0,5 Giải thích sự tạo ảnh qua thấu kính: + Hai ảnh của S1 và của S2 tạo bởi thấu kính trùng nhau nên phải có một ảnh thật và một ảnh ảo. + Vì S1O < S2O S1 nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo; S2 nằm ngoài khoảng tiêu cự và cho ảnh thật. 0,25 Tính tiêu cự của thấu kính: + Gọi S’ là ảnh của S1 và S2. Ta có: ; # ; # = (1) 0,25 Vì ; # ; # Suy ra: (2) 0,25 Từ (1) và (2) ta có: f = 8 (cm) 0,25 b. (1,0 điểm): Tính tiêu cự của thấu kính + Sử dụng tính chất tam giác đồng dạng ta có: với r: là bán kính đường tròn giới hạn thấu kính r’: là bán kính đường tròn vết sáng a: là khoảng cách từ điểm sáng A đến màn b: là khoảng cách từ thấu kính đến màn 0,25 A A’ O Fp’ F’ D E L r’ a r b d H. vẽ 0,25 Theo bất đẳng thức Cô-si cho hai số: Vậy đạt giá trị cực tiểu khi: 0,25 Do đó: 0,25 Câu 5 (1,5 điểm) a. (0,5 điểm): Tìm chiều dài của phần khối hình trụ ngập trong nước Khối trụ nổi, lực đẩy Acsimet cân bằng với trọng lực tác dụng lên vật Gọi h1 là chiều cao của phần khối trụ chìm trong nước FA = P « S3h1D0.10 = S3 h D.10 h1 = 0,5 h1 h S2 S1 S3 A B b. (1,0 điểm): Tìm khối lượng dầu tối thiểu cần đổ vào để toàn bộ khối hình trụ bị ngập trong dầu và nước + Đổ thêm dầu vào nhánh B sao cho toàn bộ khối trụ bị ngập trong nước và dầu. Khi đó chiều cao phần khối trụ ngập trong nước là h2. + Lực đẩy Acsimet tổng cộng của nước và dầu (FA1; FA2) bằng trọng lượng của khối trụ: FA1 + FA2 = P 0,25 => S3h2D0.10 + S3(h - h2)D1.10 = S3h.D.10 => h2(D0 - D1) = h(D - D1) 0,25 => h2 = 0,25 Khối lượng tối thiểu cần đổ thêm là: m1 = (h - h2)(S2 - S3)D1 = 0,05.(30.10-4 - 10.10-4).800 = 0,08kg = 80g 0,25 ………. Hết ……….