Đề thi môn Vật lý - Kỳ thi tuyển sinh Lớp 10 THPT chuyên - Năm học 2017-2018 - Sở GD & ĐT Vĩnh Phúc (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
ĐỀ CHÍNH THỨC
(Đề thi có 02 trang)
KỲ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2017-2018
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ
Dành cho thí sinh thi vào lớp chuyên Vật lí
Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề.
A
B
C
U
R0
+
-
Câu 1 (1,5 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở AB là một dây dẫn đồng chất, chiều dài l = 1,3 m, tiết diện thẳng S = 0,1 mm2, điện trở suất = 10-6 W.m. U là hiệu điện thế không đổi. Di chuyển con chạy C ta nhận thấy khi ở các vị trí cách đầu A một đoạn 10 cm hoặc cách đầu B một đoạn 40 cm thì công suất toả nhiệt trên biến trở là như nhau. 
a) Xác định giá trị của R0.
b) Gọi công suất tỏa nhiệt trên R0 ứng với 2 vị trí của con chạy C kể trên lần lượt là P1 và P2. Tìm tỷ số .
Câu 2 (2,5 điểm)
Một điểm sáng S đặt trên trục chính của một thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự f1 = 24 cm. Sau L1 người ta đặt một màn E vuông góc với trục chính của thấu kính và thu được ảnh rõ nét của S trên màn.
1) Để khoảng cách giữa vật và màn là nhỏ nhất thì vật và màn phải đặt cách thấu kính một khoảng là bao nhiêu? 
2) Vị trí của điểm sáng S, thấu kính L1 và màn E đang ở vị trí của ý 1. Người ta đặt thấu kính L2 phía sau và cùng trục chính với L1, cách L1 một khoảng 18 cm. Trên màn E lúc này có một vết sáng hình tròn. Hãy tính tiêu cự của thấu kính L2 trong các trường hợp sau:
a) Khi tịnh tiến màn E dọc theo trục chính của hệ thấu kính thì vết sáng trên màn có đường kính không thay đổi.
b) Khi tịnh tiến màn ra xa hệ thấu kính thêm 10 cm thì vết sáng trên màn có đường kính tăng gấp đôi.
Chú ý: Thí sinh được sử dụng công thức của thấu kính để làm.
Câu 3 (1,5 điểm)
A B C
Một thanh đồng chất tiết diện đều, có khối lượng 10 kg, chiều dài l. Thanh được đặt trên hai giá đỡ A và B như hình vẽ. Khoảng cách BC =. Ở đầu C người ta buộc một vật nặng hình trụ có bán kính đáy 10 cm, chiều cao 32 cm, trọng lượng riêng của chất làm vật nặng hình trụ là d = 35000 N/m3. Biết thanh ở trạng thái cân bằng và lực ép của thanh lên giá đỡ A bị triệt tiêu. Tính trọng lượng riêng của chất lỏng trong bình. Coi trọng lượng của dây buộc không đáng kể.
C
K
R1
R2
A
B
U
D
A
r
+
-
Câu 4 (2 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế U = 8 V, các điện trở r = 2 W, R2 = 3 W, điện trở của đèn là R1 = 3 W, ampe kế coi là lí tưởng.
a) Khoá K mở, di chuyển con chạy C người ta nhận thấy khi điện trở của phần AC của biến trở AB có giá trị 1 W thì đèn tối nhất. Tính điện trở toàn phần của biến trở.
b) Mắc một biến trở khác thay vào chỗ của biến trở đã cho và đóng khóa K. Khi điện trở của phần AC bằng 6 W thì ampe kế chỉ A. Tính giá trị toàn phần của biến trở mới. 
Câu 5 (1,5 điểm)
Một cục nước đá ở nhiệt độ t1 = -50C được dìm ngập hoàn toàn vào một cốc nước ở nhiệt độ t2, khối lượng của nước bằng khối lượng của nước đá bằng m. Coi rằng chỉ có nước và nước đá trao đổi nhiệt với nhau. Bỏ qua sự thay đổi thể tích của nước và nước đá theo nhiệt độ.
a) Tùy theo giá trị của t2 mà nhiệt độ sau cùng của hệ có thể nhỏ hơn 00C, bằng 00C hoặc lớn hơn 00C. Tìm điều kiện về t2 để xảy ra các trường hợp trên.
b) Tìm khối lượng của nước lỏng trong bình ở trạng thái cuối cùng khi t2 = 500C. 
Cho nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là c1 = 2090 J/ kg.K, l = 3,33.105J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c2 = 4180 J/ kg.K. 
Câu 6 (1 điểm)
Cho hai quả cầu đồng chất tâm O1 và O2, bán kính R1 và R2. Hai quả cầu tựa vào nhau ở B và cùng được treo vào O nhờ hai dây OA1 và OA2. Biết . Gọi a là góc hợp bởi và phương thẳng đứng. Cho khối lượng riêng của các quả cầu là như nhau.
a) Tìm tỷ số khối lượng của hai quả cầu?
b) Tính giá trị của α. Áp dụng bằng số R1 = 10 cm, R2 = 5 cm.
———— HẾT————
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm!
Họ và tên thí sinh Số báo danh ...
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
—————
KỲ THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2017-2018
ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÍ
Dành cho thí sinh thi vào lớp chuyên Vật lí
—————————
Câu
Ý
Lời giải vắn tắt
Điểm
1
a)
- Khi C ở cách đầu A đoạn 10 cm và cách B đoạn 40 cm thì điện trở của biến trở tham gia vào mạch điện lần lượt là: R1 = 1 W , R2 = 9 W.
- Công suất tỏa nhiệt trên biến trở ứng với hai vị trí trên là: 
P = 
à R0 = 3 W.
0,5
0,25
0,25
b)
Công suất tỏa nhiệt trên R0 tương ứng là:
 và 
à Tỷ số: 
0,25
0,25
2
1)
Tính d và d’ để Lmin Ta có sơ đồ tạo ảnh: 
 - Khi ảnh hiện rõ trên màn, khoảng cách vật –màn là khoảng cách L giữa vật thật và ảnh thật. 	
- Mặt khác: f = 	
à d, d’ là hai nghiệm của phương trình: x2 – L.x + f.L = 0
Δ = L2 – 4Lf.
ĐK để phương trình có nghiệm là Δ à L 4f
Suy ra: Lmin = 4f = 96cm
 Khi đó: d = d’ = Lmin/2 = 48cm.	
0,25
0,25
2)a)
Tìm f2 và vẽ hình 	Sơ đồ tạo ảnh: 
 	Ta có: 
Vì vết sáng trên màn có đường kính không đổi khi tịnh tiến màn nên chùm tia ló tạo bởi L2 phải là chùm song song với trục chính. Tức là ảnh của S tạo bởi hệ hai thấu kính phải ở xa vô cùng. Ta có: 
 	Mà: 18- 48 = -30cm
 Vậy: f2 = -30cm: L2 là thấu kính phân kì.	
0,25
0,25
2)b)
A 
M1
N1
M2
N2
30 cm
10 cm
x
L2 
Có 3 trường hợp lớn có thể xảy ra:
- TH1: chùm ló sau L2 là một chùm hội tụ và điểm hội tụ A nằm trước ảnh 
Từ hình vẽ, ta có: 
 Vậy: 40 – d2’ = 60 – 2d2’ à d2’ = 20cm
 Từ đó: 
à Thấu kính L2 là thấu kính hội tụ.
- TH2: chùm ló sau L2 là một chùm hội tụ và điểm hội tụ A nằm sau ảnh 
L2
A
30 cm
Lúc này S2’ nằm trong khoảng giữa hai vị trí của màn E, ta có:
Vậy: 
Từ đó: 
Thấu kính L2 là một thấu kính phân kì.
- TH3: chùm ló sau L2 là một chùm phân kì. ảnh S2’ là ảnh ảo.
Từ hình vẽ, ta có: 
O2S2’ = |d2’|, O2S1’ = |d2|
Vậy: 
Suy ra: d2’ = 20cm > 0: điều này vô lí.
Chú ý: Học sinh cũng có thể chỉ cần xét 2 TH trên vì khi xảy ra TH 1 thì cũng coi như không thể xảy ra TH 3.
0,5
0,25
0,5
0,25
3
 A B C 
 P2 P1 F
P2
d2
 d1
 A B C 
 P2 P1 F
P1 F
d3
* Gọi P là trọng lượng của thanh AC
P1 là trọng lượng đoạn BC: P1= , P2 là trọng lượng đoạn AB : P2=
l là chiều dài thanh AC, V là thể tích vật chìm trong nước 
d3 là độ dài đoạn BC : d3= , d2 là khoảng cách từ B đến P2 : d2 = , d1 là khoảng cách từ B đến P1 : d1 = 
* Vì lực ép của thanh lên điểm A bị triệt tiêu nên theo điều kiện cân bằng lực ta có phương trình cân bằng lực sau :
 P1d1 + Fd3 = P2d2 (1) 
* Vì vật nằm lơ lửng trong lòng chất lỏng nên : 
 F = V.d – Vdx = V(d – dx) (2)
Từ (1) và (2) ta có :
 P1d1 + Fd3 = P2d2 
à 35P = 14F 
à 35P = 14 V( d – dx )
à ( d – dx ) = 
à dx = d - ( 3 ) 
 với P = 10. m 
V = S .h = = 3,14 .0,12 . 0,32 = 0,01(m3)
 Thay vào ( 3) ta có 
 dx = 35000 - 
Chú ý: HS cũng có thể xét điều kiện cân bằng cho thanh với chỉ có hai lực gây ra tác dụng làm quay đó là lực F tác dụng vào đầu C và trọng lực đặt vào trung điểm G của AC.
0,5
0,5
0,5
4
a)
Gọi điện trở toàn phần của biến trở là R, điện trở phần AC là x
Khi K mở ta có mạch như hình vẽ. 
điện trở toàn mạch
Cường độ dòng điện qua đèn:
U
(R- x)
x
R1
R2
C
D
A
B
·
r
Khi đèn tối nhất thì I1 nhỏ nhất hay mẫu số lớn nhất	
. Theo đề bài x=1. 
à R=3	
0,25
0,25
0,25
0,25
b)
U
(R’- 6)
R1
R2
C
D
A
B
x=6
r
Khi K đóng ta có mạch như hình vẽ, 
điện trở toàn mạch: 	
(R’ là điện trở toàn phần của biến trở mới)
Cường độ dòng điện mạch chính:
I = 
Cường độ dòng điện qua BC:
IBC = 
0,25
0,25
0,25
0,25
5
a)
Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -50C đến 00C là
Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn
Nhiệt lượng nước tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ t2 xuống 00C
- TH1: để nhiệt độ cân bằng nhỏ hơn 00C thì Q1 > Q2 + Q3.
Hay 10450 m > 333000m + 4180.m.t2 à vô nghiệm
- TH2: để nhiệt độ cân bằng bằng 00C thì Q1 + Q2 > Q3.
10450 m + 333000m > 4180.m.t2 à t2 < 82,20C
- TH3: để nhiệt độ cân bằng lớn hơn 00C thì Q1 + Q2 < Q3.
à t2 > 82,20C.
0,25
0,25
0,25
0,25
b)
Với t2 = 500C à xảy ra TH2 tức là nhiệt độ cân bằng của hệ là 00C. Gọi Δm là khối lượng nước đá bị tan ta có:
10450 m + 333000. Δm = 4180.m.50 à Δm = 0,6 m
à khối lượng nước lỏng trong bình là: m’ = m + Δm = 1,6 m
0,25
0,25
6
a)
+ Các khối cầu là đồng chất nên: (1)
0,25
b)
Từ giả thiết à tam giác OO1O2 vuông ở O à 
Góc hợp bởi OA2 với đường thẳng đứng là β = 900 – α à sin β = cos α (2)
Xét trục quay là O à cánh tay đòn của trọng lực P1 là O1H, cánh tay đòn của trọng lực P2 là O2H1.
Điều kiện cân bằng: 
P1.(R1 + R2) sin α = P2.(R1 + R2)sin β 
à P1sin α = P2.sin β (3) 
Thay (1), (2) vào (3) ta được: tana = 
Áp dụng số: Với R1 = 2R2 à tan α = 1/8 à α = 7,10.
0,25
0,25
0,25
Điểm toàn bài được làm tròn đến 0,25 điểm.
Thí sinh làm theo phương án khác mà đúng thì vẫn cho điểm tối đa phần đó.
———— HẾT————