CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Phần I NHIỆT HỌC I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1 Nguyên lý truyền nhiệt Nếu chỉ có hai vật trao đổi nhiệt thì Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấ.
CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Phần I: NHIỆT HỌC CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1/ Nguyên lý truyền nhiệt: Nếu có hai vật trao đổi nhiệt thì: - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật dừng lại -Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào 2/ Công thức nhiệt lượng: - Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Q = mc∆t (với ∆t = t - t1 Nhiệt độ cuối trừ nhiệt độ đầu) - Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: Q = mc∆t (với ∆t = t1 - t2 Nhiệt độ đầu trừ nhiệt độ cuối) - Nhiệt lượng tỏa thu vào chất chuyển thể: + Sự nóng chảy - Đơng đặc: Q = mλ (λ nhiệt nóng chảy) + Sự hóa - Ngưng tụ: Q = mL (L nhiệt hóa hơi) - Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q suất tỏa nhiệt nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua: Q = I2Rt 3/ Phương trình cân nhiệt: Qtỏa = Qthu vào 4/ Hiệu suất động nhiệt: Qích 100% H= Qtp 5/ Một số biểu thức liên quan: m - Khối lượng riêng: D = V P - Trọng lượng riêng: d = V - Biểu thức liên hệ khối lượng trọng lượng: P = 10m - Biểu thức liên hệ khối lượng riêng trọng lượng riêng: d = 10D CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI II - BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Người ta thả thỏi đồng 0,4kg nhiệt độ 80 0C vào 0,25kg nước nhiệt độ 18 0C Hãy xác định nhiệt độ cân nhiệt Cho biết nhiệt dung riêng đồng 380J/kg.K nước 4200J/Kg.K Hướng dẫn giải: - Nhiệt lượng miếng đồng tỏa để nguội từ 800C xuống t0C: Q1 = m1.C1.(t1 - t) = 0,4 380 (80 - t) (J) - Nhiệt lượng nước thu vào để nóng lên từ 180C đến t0C: Q2 = m2.C2.(t - t2) = 0,25 4200 (t - 18) (J) Theo phương trình cân nhiệt: Q1 = Q2 0,4 380 (80 - t) = 0,25 4200 (t - 18) t ≈ 260C Vậy nhiệt độ xảy cân 260C Bài 2: Trộn lẫn rượu nước người ta thu hỗn hợp nặng 140g nhiệt độ 36 0C Tính khối lượng nước khối lượng rượu trộn Biết ban đầu rượu có nhiệt độ 19 0C nước có nhiệt độ 1000C, cho biết nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.K, rượu 2500J/Kg.k Hướng dẫn giải: - Theo ta biết tổng khối lượng nước rượu 140 m1 + m2 = m m1 = m - m2 (1) - Nhiệt lượng nước tỏa ra: Q1 = m1 C1 (t1 - t) - Nhiệt lượng rượu thu vào: Q2 = m2 C2 (t - t2) - Theo PTCB nhiệt: Q1 = Q2 m1 C1 (t1 - t) = m2 C2 (t - t2) m14200(100 - 36) = m22500 (36 - 19) 268800 m1 = 42500 m2 268800m1 m2 (2) 42500 - Thay (1) vào (2) ta được: 268800 (m - m2) = 42500 m2 37632 - 268800 m2 = 42500 m2 311300 m2 = 37632 m2 = 0,12 (Kg) - Thay m2 vào pt (1) ta được: (1) m1 = 0,14 - 0,12 = 0,02 (Kg) Vậy ta phải pha trộn 0,02Kg nước vào 0,12Kg rượu để thu hỗn hợp nặng 0,14Kg 360C Bài 3: Người ta đổ m1(Kg) nước nhiệt độ 600C vào m2(Kg) nước đá nhiệt độ -50C Khi có cân nhiệt lượng nước thu 50Kg có nhiệt độ 25 0C Tính khối lượng nước đá nước ban đầu Cho nhiệt dung riêng nước đá 2100J/Kg.k (Giải tương tự số 2) Bài 4: Người ta dẫn 0,2 Kg nước nhiệt độ 1000C vào bình chứa 1,5 Kg nước nhiệt độ 150C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp tổng khối lượng xảy cân nhiệt Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa 0,2 Kg nước 1000C ngưng tụ thành nước 1000C Q1 = m1 L = 0,2 2,3.106 = 460000 (J) Nhiệt lượng tỏa 0,2Kg nước 1000C thành nước t0C Q2 = m1.C (t1 - t) = 0,2 4200 (100 - t) Nhiệt lượng thu vào 1,5Kg nước 150C thành nước t0C Q3 = m2.C (t - t2) = 1,5 4200 (t - 15) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q1 + Q2 = Q3 460000 + 0,2 4200 (100 - t) = 1,5 4200 (t - 15) 7140t = 638500 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI t ≈ 89,430C Tổng khối lượng xảy cân nhiệt m = m1 + m2 = 0,2 + 1,5 = 1,7(Kg) Bài 5: Có ba chất lỏng khơng tác dụng hóa học với trộn lẫn vào nhiệt lượng kế Chúng có khối lượng m 1=1kg, m2= 10kg, m3=5kg, có nhiệt dung riêng C = 2000J/Kg.K, C2 = 4000J/Kg.K, C3 = 2000J/Kg.K có nhiệt độ t1 = 60C, t2 = -400C, t3 = 600C a/ Hãy xác định nhiệt độ hỗn hợp xảy cân b/ Tính nhiệt lượng cần thiết để hỗn hợp nóng lên thêm 0C Biết trao đổi nhiệt khơng có chất bị hóa hay đông đặc Hướng dẫn giải: a/ Giả sử rằng, đầu ta trộn hai chất có nhiệt độ thấp với ta thu hỗn hợp nhiệt độ t < t2 ta có pt cân nhiệt: m1C1(t1 - t) = m2C2(t - t2) m C t m2 C t t 11 (1) m1C1 m2 C Sau ta đem hỗn hợp trộn với chất thứ ta thu hỗn hợp chất nhiệt độ t' (t < t' < t 3) ta có phương trình cân nhiệt: (m1C1 + m2C2)(t' - t) = m3C3(t3 - t') (2) Từ (1) (2) ta có: Thay số vào ta tính t' ≈ -190C b/ Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 60C: Q = (m1C1 + m2C2 + m3C3) (t4 - t') = 1300000(J) Bài 6: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g -100C a/ Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hoàn toàn 1000C b/ Nếu bỏ thỏi nước đá vào xô nước nhôm 20 0C Sau cân nhiệt ta thấy xơ cịn lại cục nước đá có khối lượng 50g Tính lượng nước có xơ lúc đầu Biết xơ có khối lượng 100g Hướng dẫn giải: a/ Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C đến 00C Q1 = m1C1(t2 - t1) = 4200(J) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn 00C Q2 = m1.λ = 68000 (J) Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C đến 1000C Q3 = m3C2(t3 - t2) = 84000(J) Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hồn tồn 1000C Q4 = m1.L = 460000(J) Nhiệt lượng cần cung cấp suốt trình: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 615600(J) b/ Gọi m' lượng nước đá tan: m' = 200 - 50 = 150g = 0,15Kg Do nước đá tan không hết nên nhiệt độ cuối hỗn hợp 00C Nhiệt lượng mà m' (Kg) nước đá thu vào để nóng chảy: Q' = m'λ = 51000 (J) Nhiệt lượng m'' Kg nước xô nhôm tỏa để giảm xuống từ 200C đến 00C Q" = (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q" = Q' + Q1 hay: (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) = 51000 + 4200 m" = 0,636 (Kg) CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Bài 7: Khi thực hành phịng thí nghiệm, học sinh cho luồng nước 100 0C ngưng tụ nhiệt lượng kế chứa 0,35kg nước 10 0C Kết nhiệt độ nước tăng lên 42 0C khối lượng nước nhhiệt kế tăng thêm 0,020kg Hãy tính nhiệt hóa nước thí nghiệm này? Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng mà 0,35kg nước thu vào: Q Thu vào = m.C.(t2 - t1) ≈ 46900(J) Nhiệt lượng mà 0,020Kg nước 1000C ngưng tụ thành nước Q1 = m.L = 0,020L Nhiệt lượng mà 0,020Kg nước 100 C tỏa hạ xuống 420C Q = m'.C.(t3 - t2) ≈ 4860(J) Theo phương trình cân nhiệt: Q Thu vào = Q1 + Q hay: 46900 = 0,020L + 4860 L = 21.105 (J/Kg) Bài 8: Có hai bình cách nhiệt, bình thứ chứa 2Kg nước 20 0C, bình thứ hai chứa 4Kg nước 600C Người ta rót ca nước từ bình vào bình Khi bình cân nhiệt người ta lại rót ca nước từ bình sang bình để lượng nước hai bình lúc đầu Nhiệt độ bình sau cân 21,950C a/ Xác định lượng nước rót lần nhiệt độ cân bình b/ Nếu tiếp tục thực lần thứ hai, tìm nhiệt độ cân bình Hướng dẫn giải: a/ Giả sử rót lượng nước m từ bình sang bình 2, nhiệt độ cân bình t nên ta có phương trình cân bằng: m.(t - t1) = m2.(t2 - t) (1) Tương tự lần rót nhiệt độ cân bình t' = 21,95 0C lượng nước bình lúc cịn (m1 - m) nên ta có phương trình cân bằng: m.(t - t') = (m1 - m).(t' - t1) (2) Từ (1) (2) ta có pt sau: m2.(t2 - t) = m1.(t' - t1) m t t ' t1 t 22 (3) m2 Thay (3) vào (2) tính tốn ta rút phương trình sau: m1 m2 t ' t1 m (4) m2 t t1 m1 t ' t1 Thay số vào (3) (4) ta tìm được: t = 590C m = 0,1 Kg b/ Lúc nhiệt độ bình bình 21,95 0C 590C ta thực rót 0,1Kg nước từ bình sang bình ta viết phương trình sau: m.(T2 - t') = m2.(t - T2) mt 'm2 t T2 58,12 C m m2 Bây ta tiếp tục rơt từ bình sang bình ta dễ dàng viết phương trình sau: m.(T1 - T2) = (m1 - m).(t - T1) mT (m1 m)t ' T1 23,76 C m1 Bài 9: Bếp điện có ghi 220V-800W nối với hiệu điện 220V dùng để đun sơi 2lít nước 200C Biết hiệu suất bếp H = 80% nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K a/ Tính thời gian đun sôi nước điện tiêu thụ bếp Kwh b/ Biết cuộn dây có đường kính d = 0,2mm, điện trở suất 5.10 m quấn lõi sứ cách điện hình trụ trịn có đường kính D = 2cm Tính số vòng dây bếp điện Hướng dẫn giải: CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI a/ Gọi Q nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên từ 200C đến 1000: Q = m.C.∆t Gọi Q' nhiệt lượng dòng điện tỏa dây đốt nóng Q' = R.I2.t = P t Theo ta có: Q m.C.t m.C.t H t 1050 s Q' P.t P.H Điện tiêu thụ bếp: A = P t = 233,33 (Wh) = 0,233 (Kwh) b/ Điện trở dây: l Dn Dn R (1) S d d U Mặt khác: R (2) P Từ (1) (2) ta có: Dn U P d2 2 U d n 60,5Vòng DP Bài 10: Cầu chì mạch điện có tiết diện S = 0,1mm2, nhiệt độ 270C Biết đoản mạch cường độ dịng điện qua dây chì I = 10A Hỏi sau dây chì đứt? Bỏ qua sụ tỏa nhiệt môi trường xung quanh thay đổi điện trở, kích thước dây chì theo nhiệt độ cho biết nhiệt dung riêng, điện trở suất, khối lượng riêng, nhiệt nóng chảy nhiệt độ nóng chảy chì là: C = 120J/kg.K; 0,22.10 m ; D = 11300kg/m3; 25000 J / kg ; tc=3270C Hướng dẫn giải: Gọi Q nhiệt lượng dòng điện I tỏa thời gian t, ta có: l Q = R.I2.t = I t ( Với l chiều dài dây chì) S Gọi Q' nhiệt lượng dây chì thu vào để tăng nhiệt độ từ 270C đến nhiệt độ nóng chảy tc = 3270C nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy, ta có Q' = m.C.∆t + mλ = m(C.∆t + λ) = DlS(C.∆t + λ) với (m = D.V = DlS) Do khơng có mát nhiệt nên: l Q = Q' hay: I t = DlS(C.∆t + λ) S DS t 22 C.t 0,31 s I III - BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 1: Một nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 200g đựng 1,6 Kg nước 80 0C, người ta thả 1,6Kg nước đá -100C vào nhiệt lượng kế a/ Nước đá có tan hết khơng? b/ Nhiệt độ cuối nhiệt lượng kế bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng đồng 380J/kg.K; nước đá 2100J/kg.K; nước 4190J/kg.K; Nhiệt nóng chảy nước đá 336.103 J/Kg Bài 2: Phải trộn nước nhiệt độ 80 0C vào nước 200C để 90Kg nước 600C Cho biết nhiệt dung riêng nước 4200/kg.K Bài 3: Người ta bỏ cục nước đá có khối lượng 100g vào nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 125g, nhiệt độ nhiệt lượng kế nước đá -20 0C Hỏi cần phải thêm vào nhiệt lượng kế nước 200C để làm tan nửa lượng nước đá trên? Cho biết nhiệt dung riêng đồng CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 380J/kg.K; nước đá 2100J/kg.K; nước 4200J/kg.K; Nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 J/Kg Bài 4: Có hai bình cách nhiệt, bình thứ chứa 4lít nước 80 0C, bình thứ hai chứa 2lít nước 200C Người ta rót ca nước từ bình vào bình Khi bình cân nhiệt người ta lại rót ca nước từ bình sang bình để lượng nước hai bình lúc đầu Nhiệt độ bình sau cân 74 0C Xác định lượng nước rót lần Bài 5: Có hai bình cách nhiệt, bình A chứa 4kg nước 20 0C, bình B chứa 8kg nước 40 0C Người ta rót lượng nước có khối lượng m từ bình B sang bình A Khi bình A cân nhiệt người ta lại rót lượng nước lúc đầu từ bình A sang bình B Nhiệt độ bình B sau cân 38 0C Xác định lượng nước m rót nhiệt độ cân bình A Bài 6: Bỏ 25g nước đá 00C vào cốc chứa 0,5kg nước 40 0C Hỏi nhiệt độ cuối cốc bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước C = 4190J/Kg.K; Nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 J / Kg Bài 7: Trộn lẫn ba phần nước có khối lượng m = 50kg, m2 = 30kg, m3 = 20kg có nhiệt độ t1 = 600C, t2 = 400C, t3 = 200C; Cho m1 truyền nhiệt cho m2 m3 Bỏ qua mát nhiệt, tín nhiệt độ hỗn hợp Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.K ( Giải tương tự số 5) Bài 8: Một phích nước nóng có nhiệt độ không đổi, cốc nhiệt kế Ban đầu cốc nhiệt kế có nhiệt độ t = 250C Người ta rót nước từ phích vào đầy cốc thả nhiệt kế vào cốc, nhiệt kế t = 600C Đổ nước cũ nhiệt độ cốc nhiệt kế t' = 55 0C, lại rót từ phích vào đầy cốc, nhiệt kế t = 750C Cho thời gian từ lúc rót nước vào cốc đến lúc đọc nhiệt độ nhỏ Cho nhiệt dung riêng nước C, cốc nhiệt kế C1 hỏi nhiệt độ nước phích bao nhiêu? Bài 9: Rót nước nhiệt độ 200C vào nhiệt lượng kế Thả nước cục nước đá có khối lượng 0,5kg nhiệt độ -150C Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp sau cân nhiệt Biết khối lượng nước rót vào khối lượng nước đá Bài 10: Để xác định nhiệt hóa nước người ta thực thí nghiệm sau: Lấy 0,02kg nước 1000C cho ngưng tụ ống nhiệt lượng kế chứa 0,35kg nước 10 0C Nhiệt độ cuối đo 420C Hãy dựa vào số liệu tính lại nhiệt hóa nước Bài 11: Người ta bỏ cục sắt khối lượng m = 100g có nhiệt độ t1 = 5270C vào bình chứa m2 = 1kg nước nhiệt độ t2 = 200C Hỏi có gam nước kịp hóa nhiệt độ 100 0C, biết nhiệt độ cuối hỗn hợp t = 24 0C Nhiệt dung riêng sắt 460J/kg.K, Nhiệt hóa sắt L = 2,3.106 J/Kg Bài 12: Một ôtô quãng đường 100km với lực kéo trung bình 700N Hiệu suất động ơtơ 38% Tính lượng xăng ơtơ tiêu thụ Biết suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg Bài 13: Một ô tô chuyển động với vận tốc 36Km/h động có cơng suất 3220W Hiệu suất động ôtô 40% Hỏi với lít xăng xe mét? Cho khối lượng riêng xăng 700kg/m3 suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg Bài 14: Một ô tô chuyển động với vận tốc 54Km/h động có cơng suất 4500W Hiệu suất động ơtơ 30% Tính lượng xăng ơtơ cần dùng để ô tô 100 km Biết suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg, khối lượng riêng xăng 700kg/m3 Bài 15: Một ấm nhơm có khối lượng 250g chứa 1,5 lít nước 200C a Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sơi ấm nước b Người ta sử dung bếp dầu để đun ấm, biết hiệu suất bếp đun nước 30% Tính lượng dầu cần dùng để đun sơi ấm nước Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, nhôm 880J/kg.K suất tỏa nhiệt dầu 44.106 J/kg Bài 16: Bỏ cầu đồng thau có khối lượng 1kg đun nóng đến 100 0C vào thùng sắt có khối lượng 500g chứa lít nước nhiệt độ 20 0C Tính nhiệt độ cuối nước Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, đồng thau 380J/kg.K sắt 460J/kg.K Bài 17: Người ta vớt cục sắt ngâm nước stôi thả vào ly nước nhiệt độ 20 0C Biết khối lượng cục sắt ba lần khối lượng nước chứa ly Tính nhiệt độ nước sau cân Bỏ qua mát nhiệt ly hấp thụ tỏa môi trường xung quanh CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Bài 18: Đưa 5kg nước nhiệt độ 100 0C vào lị dùng nóng, Khi ngung tụ hồn tồn thành nước lị nhận lượng nhiệt 12340kJ Tính nhiệt độ nước từ lị Biết nhiệt hóa nước 2,3.106J/Kg, nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.K Bài 19: Một ấm điện nhơm có khối lượng 0,4kg chứa 1,5kg nước 20 0C Muốn đun sôi nược nước 15 phút ấm phải có công suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K Nhiệt dung riêng nhôm 880J/kg.K 20% nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh Bài 20: Một nhiệt lượng kế nhơm có khối lượng 200g chứa 400g nước nhiệt độ 200C a/ Đổ thêm vào bình lượng nước m nhiệt độ 0C Khi cân nhiệt nhiệt độ nước bình 100C Tính khối lượng m b/ Sau người ta thả vào bình khối nước đá có khối lượng m nhiệt độ -50C Khi cân nhiệt thấy bình cịn lại 100g nước đá Tính khối lượng m3 nước đá Bài 21: Tính hiệu suất động ôtô, biết ô tô chuyển động với vận tốc 72Km/h động có cơng suất 30kW tiêu thụ 12lit xăng quãng đường 80km Cho khối lượng riêng xăng 0,7kg/dm3 suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg Bài 22: Một máy bơm tiêu thụ 9Kg dầu đưa 750m nước lên cao 10,5m Tính hiệu suất máy bơm Biết suất tỏa nhiệt dầu 44.106J/Kg Bài 23: Có số chai sữa hồn tồn giống nhau, nhiệt độ t0xC Người ta thả chai vào bình cách nhiệt chứa nước, sau cân nhiệt lấy thả chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu bình t = 360C, chai thứ lấy có nhiệt độ t = 330C, chai thứ hai lấy có nhiệt độ t2 = 30,50C Bỏ qua hao phí nhiệt a Tìm nhiệt độ tx b Đến chai thứ lấy nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C Bài 24: Dẫn m1= 0,4 kg nước nhiệt độ t 1= 1000C từ lị vào bình chứa m 2= 0,8 kg nước đá t0= 00C Hỏi có cân nhiệt, khối lượng nhiệt độ nước bình bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng nước C = 4200 J/kg.độ; nhiệt hoá nước L = 2,3.10 J/kg nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105 J/kg; (Bỏ qua hấp thụ nhiệt bình chứa) Bài 25: Một bếp dầu đun sơi lít nước đựng ấm nhôm khối lượng m = 300g sau thời gian t1 = 10 phút nước sơi Nếu dùng bếp để đun lít nước điều kiện sau nước sơi ?(Biết nhiệt dung riêng nước nhôm c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn Bài 26: Một nhiệt lượng kế đựng 2kg nước nhiệt độ 15 0C Cho khối nước đá nhiệt độ -10 0C vào nhiệt lượng kế Sau đạt cân nhiệt người ta tiếp tục cung cấp cho nhiệt lượng kế nhiệt lượng Q= 158kJ nhiệt độ nhiệt lượng kế đạt 100C Cần cung cấp thêm nhiệt lượng để nước nhiệt lượng kế bắt đầu sôi? Bỏ qua truyền nhiệt cho nhiệt lượng kế môi trường Cho nhiệt dung riêng nước Cn=4200J/kg.K, nhiệt dung riêng nước đá: C nđ =1800J/kg.K;Nhiệt nóng chảy nước đá : nđ = 34.104 J/kg Bài 27: Người ta đổ lượng nước sôi (1000C) vào thùng chứa nước nhiệt độ phịng 25oC thấy cân nhiệt, nhiệt độ nước thùng 70 oC Nếu đổ lượng nước sơi nói vào thùng ban đầu khơng chứa nhiệt độ nước cân bao nhiêu? Biết lượng nước sôi gấp hai lần lượng nước nguội Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường Bài 28: Có bình cách nhiệt Bình thứ chứa kg nước nhiệt độ ban đầu 50 0C Bình thứ hai chứa 1kg nước nhiệt độ ban đầu 30 0C Một người rót nước từ bình thứ vào bình thứ hai Sau bình hai cân nhiệt, người lại rót nước từ bình hai trở lại bình thứ cho lượng nước bình giống lúc đầu Sau cân nhiệt, nhiệt độ bình thứ 48 0C Tính nhiệt độ cân bình thứ hai lượng nước rót từ bình sang bình Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường bên ngồi q trình rót nước từ bình sang bình Bài 29: Một nhiệt lượng kế nhơm có khối lượng m (kg) nhiệt độ t = 230C, cho vào nhiệt lượng kế khối lượng m (kg) nước nhiệt độ t Sau hệ cân nhiệt, nhiệt độ nước giảm 0C Tiếp tục đổ thêm vào nhiệt lượng kế 2m (kg) chất lỏng khác (không tác dụng hóa học với nước) CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI nhiệt độ t3 = 45 0C, có cân nhiệt lần hai, nhiệt độ hệ lại giảm 10 0C so với nhiệt độ cân nhiệt lần thứ Tìm nhiệt dung riêng chất lỏng đổ thêm vào nhiệt lượng kế, biết nhiệt dung riêng nhôm nước c1 = 900 J/kg.K c2 = 4200 J/kg.K Bỏ qua mát nhiệt khác Bài 30: Có ba chai sữa giống nhau, có nhiệt độ t 0= 200C Người ta thả chai sữa thứ vào phích đựng nước nhiệt độ t = 420C Khi đạt cân nhiệt, chai sữa thứ nóng tới nhiệt độ t 1=380C, lấy chai sữa thả vào phích nước chai sữa thứ hai Đợi đến cân nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa tiếp tục thả chai sữa thứ ba vào Hỏi trạng thái cân nhiệt chai sữa thứ ba có nhiệt độ bao nhiêu? Giả thiết khơng có mát lượng nhiệt môi trường xung quanh Bài 31: Một nhiệt lượng kế ban đầu khơng chứa gì, có nhiệt độ t Đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 0C Lần thứ hai, đổ thêm ca nước nóng vào thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi lần thứ ba đổ thêm vào lúc ca nước nóng nói nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa? Bài 32: Người ta đặt viên bi đặc sắt hình cầu bán kính R = 6cm nung nóng tới nhiệt độ t 3250 C lên mặt khối nước đá lớn 00 C Hỏi viên bi chui vào khối nước đá đến độ sâu bao nhiêu? Bỏ qua dẫn nhiệt nước đá độ nóng lên đá tan Cho khối lượng riêng sắt D = 7800kg/m3, khối lượng riêng nước đá D0 = 915kg/m3, nhiệt dung riêng sắt C = 460J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá ( tức nhiệt lượng mà 1kg nước đá 00 C cần thu vào để nóng chảy hoàn toàn thành nước nhiệt độ ấy) = 3,4.105J/kg Thể tích hình cầu tính theo công thức V R với R bán kính Bài 33: Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chất lỏng khác hai nhiệt độ ban đầu khác Người ta dùng nhiệt kế nhúng nhúng lại vào bình bình Chỉ số nhiệt kế lần lợt 400C; 80C; 390C; 9,50C a Xét lần nhúng thứ hai vào bình để lập biểu thức liên hệ nhiệt dung q nhiệt kế nhiệt dung q1 bình b Đến lần nhúng ( lần thứ vào bình 1) nhiệt kế ? c Sau số lớn lần nhúng nh vậy, nhiệt kế Bài 34: Một chậu nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 200C a) Thả vào chậu nhôm thỏi đồng có khối lượng 200g lấy lị Nước nóng đến 21,2 0C Tìm nhiệt độ bếp lị? Biết nhiệt dung riêng nhôm, nước đồng là: c 1= 880J/kg.K , c2= 4200J/kg.K , c3= 380J/kg.K Bỏ qua toả nhiệt môi trường b) Thực trường hợp này, nhiệt lượng toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho chậu nước Tìm nhiệt độ thực bếp lị c) Nếu tiếp tục bỏ vào chậu nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 0C Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối hệ thống lượng nước đá cịn sót lại tan khơng hết? Biết nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4.105J/kg Bài 35: Một học sinh dùng nhiệt lượng kế đồng có khối lượng M = 0,2 kg để pha m = 0,3 kg nước nhằm đạt nhiệt độ cuối t = 15 oC Học sinh rót vào nhiệt lượng kế m1 gam nước t1= 32oC thả vào m2 gam nước đá t2= - 6oC a Xác định m1, m2 b Khi tính tốn học sinh khơng ý nước đá tan, mặt nhiệt lượng kế có nước bám vào, nhiệt độ cuối nước 17,2 oC Hãy giải thích xem sai lầm học sinh đâu tính khối lượng nước bám vào mặt nhiệt lượng kế Biết NDR đồng, nước nước đá tương ứng là: C = 400J/kgK; C 1= 4200J/kgK; C2= 2100J/kgK Nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,35.105J/kg Nhiệt hóa nước 17,2oC L = 2,46.106J/kg Bài 36: Một nhiệt lượng kế khối lượng m = 100g, chứa m2 = 500g nước nhiệt độ t1= 150C Người ta thả vào m = 150g hỗn hợp bột nhơm thiếc nung nóng tới t = 1000C Nhiệt độ cân nhiệt t = 170C Tính khối lượng nhơm thiếc có hỗn hợp Nhiệt dung riêng chất làm nhiệt lượng kế, nước, nhôm, thiếc : C1 = 460J/kg.K ; C2 = 4200J/kg.K ; C3 = 900J/kg.K ; C4 =230J/kg.K CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Bài 37: Một thỏi kim loại có khối lượng 600g, chìm nước sơi người ta vớt lên thả vào bình chứa 0,33 lít nước nhiệt độ 30 0C Nhiệt độ cuối nước thỏi kim loại 400C Thỏi kim loại gì? Cho biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K nhiệt lượng bình thu khơng đáng kể Bài 38: Thả cục nước đá có mẩu thuỷ tinh bị đóng băng vào bình hình trụ chứa nước Khi mực nước bình dâng lên đoạn h = 11mm Cục nước đá ngập hoàn toàn nước Hỏi cục nước đá tan hết mực nước bình thay đổi nào? Cho khối lượng riêng nước Dn = 1g/cm3 Của nước đá Dđ = 0,9g/cm3 thuỷ tinh Dt = 2g/cm3 Bài 39: Một lò sưởi giữ cho phòng nhiệt độ 20 0C nhiệt độ trời 0C Nếu nhiệt độ trời hạ xuống tới – 0C phải dùng thêm lị sưởi có cơng suất 0,8KW trì nhiệt độ phịng Tìm cơng suất lị sưởi đặt phịng lúc đầu? Bài 40: Muốn có 100 lít nước nhiệt độ 350C phải đổ lít nước sơi vào lít nước nhiệt độ 150C Lấy nhiệt dung riêng nước 4190J/kg.K ? Bài 41: Một thỏi nhôm thỏi sắt có trọng lượng Treo thỏi nhơm sắt vào hai phía cân treo Để cân thăng nhúng ngập hai thỏi đồng thời vào hai bình đựng nước Cân cịn thăng không ? Tại sao? Biết trọng lượng riêng nhôm 27 000N/m sắt 78 000N/m3 Bài 42: Một thác nước cao 100m chênh lệch nhiệt độ nước đỉnh thác chân thác 0,24 0C Giả thiết chạm vào chân thác, toàn động nước chuyển thành nhiệt lượng truyền cho nước Hãy tính nhiệt dung riêng nước Bài 43: ơtơ có khối lượng 1200kg chạy đường nằm ngang với vận tốc v = 72Km/h tiêu hao 80g xăng cho S = 1Km Hiệu suất động H = 28% Hỏi với kiện ơtơ đạt vận tốc leo lên dốc đoạn đường dài 100m lại cao thêm 3,5m Biết suất tỏa nhiệt xăng 45.106J/Kg Bài 44: Tìm lương xăng tiêu hao 1km ôtô chuyển động với vận tốc 60Km/h Cho biết công suất ôtô 17158W, hiệu suất động 30% suất tỏa nhiệt xăng 45.106J/Kg Bài 45: Một nguồn nhiệt có cơng suất 500W cung cấp nhiệt lượng cho nồi áp suất đựng nước có van an tồn điều chỉnh cho nước thoát 10,4g/phút Nếu nhiệt lượng cung cấp với công suất 700W nước 15,6g/phút Hãy giải thích tượng suy ra: a/ Nhiệt hóa nước nhiệt độ nồi b/ Công suất bị mát ngun nhân khác ngồi ngun nhân hóa Bài 46: Người ta dùng bếp điện có cơng suất khơng đổi để duun nước người ta nhận thấy phải 15phút nước từ 00C nóng lên tới điểm sơi, sau phải 1h20phút để biến điểm sôi thành nước Tìm nhiệt hóa nước biết nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.k PHẦN II: CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC - VẬN TỐC A- CƠ SỞ LÝ THUYẾT IVẬN TỐC LÀ MỘT ĐẠI LƯỢNG VÉC - TƠ: 1- Thế đại lượng véc – tơ: - Một đại lượng vừa có độ lớn, vừa có phương chiều đại lượng vec tơ 2- Vận tốc có phải đại lượng véc – tơ khơng: - Vận tốc lầ đại lượng véc – tơ, vì: + Vận tốc có phương, chiều phương chiều chuyển động vật s + Vận tốc có độ lớn, xác định công thức: v = t 10 b/ Cho UAB = 2V Xác định I4 M N Hướng dẫn giải: a/ Do dây dẫn có điện trở không đáng kể nên điểm M, N, B coi trùng nên ta vẽ lại mạch điện sau: R1 R2 R3 C D A B R6 R5 R4 Điện trở tương đương đoạn mạch: R R R36 R3 R6 R236 = R2 + R36 = Ω R R R2365 236 R236 R5 R12365 = R1 + R2365 = Ω R R R AB 12365 R4 R12365 b/ Cường độ dòng điện chạy mạch: U I AB 4( A) R AB Mặt khác: R4 // R12365 nên ta có: I = I1 + I4 = 4(A)(1) I1 R I I I R12356 Kết hợp (1) (2): I4 = 2A Bài 20: Nếu dùng hiệu điện U = 6V để nạp điện cho ắcquy có điện trở r = 0,5Ω Ampe kế 2A Acquy nạp 1h a/ Tính điện tiêu thụ ắcquy b/ Tính nhiệt lượng tỏa ắcquy c/ Tính phần nhiệt năgn chuyển hóa thành hóa ắcquy Hướng dẫn giải: a/ Điện tiêu thụ: A = UIt = 43200J b/ Nhiệt lượng mà ắcquy tỏa : Q = I2rt =7200J c/ Điện chuyển hóa thành hóa năng: A1 = A - Q =3600J IV- BÀI TẬP TỰ GIẢI: Bài 1: Cho mạch điện gồm điện trở giống hệt mắc nối tiếp với hình vẽ Hiệu điện hai đầu mạch U = 132V Khi nối vôn kế vào hai điểm Avà C vơn kế 44V Hỏi nối vơn kếRđó vào hai đầu R3chỉ bao nhiêu? R4 R2AD thìCvơn kế A D B Bài 2: Điện trở suất đồng 1 1,7.10 m , nhôm 2,8.10-8Ωm Nếu thay dây dẫn điện điìng, tiết diện 2cm 2, dây nhơm dây nhơm phải có tiết diện bao nhiêu? Khối lượng đường dây ẽ giảm lần? Biết khối lượng riêng đồng nhôm 8,9.103Kg/m3 2,7.103Kg/m3 Bài 3: Giữa hai điểm mạch điện có hai điện trở R R2 mắc song song nối tiếp với điện trở R3 = 6Ω Điện trở R1 nhỏ điện trở R có giá trị R1 = 6Ω Biết công suất tiêu thụ R2 12W Tính R2, biết hiệu điện hai đầu đoạn mạch 30V Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Đèn Đ1 ghi 6V-12W Đ2 Điện trở R có giá trị 6Ω Khi mắc mạch điện vào nguồn haiRđèn Đ1C A X B Đ2 sáng bình thường vơn kế 12V a/Tính hiệu điện nguồn điện Đ1 b/ Tính cường độ dòng điện chạy qua R, Đ1 Đ2 X V c/ Tính cơng suất đèn Đ2 d/ Tính cơng suất tiêu thụ tồn mạch Bài 5: Có bóng đèn loại 110V, cơng suất 25W, 40W, 60W, 75W a/ Tính điện trở đèn cường độ dịng điện qua nó mắc hiệu điện định mức b/ Có thể mắc bóng đèn vào lưới điện 220V để chúng sáng bình thường? c/ Các bóng đèn mắc câu b Bóng đèn loại 110V- 25W bị cháy Các bóng khác sáng nào? Bài 6: Một ấm đun nước điện, đun nhiệt lượng toả môi trường tỉ lệ với thời gian đun Nếu dùng hiệu điện U = 200V sau t1 = 5phút nước sôi Nếu dùng hiệu điện U2 = 100V sau t1 = 25phút nước sơi Hỏi dùng hiệu điện U3 = 150V sau (t3) nước sơi Bài 7: Cho mạch điện hình vẽ H.2 R1 = R3 = 2Ω; R2 = 3Ω, R4 = 6Ω RA ≈ Ampe kế 1A Tính cường độ dịng điện qua điện trở UAB Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ H.3 U AB khơng đổi; R1 = 10Ω; R2 = 50Ω, R3 = 20Ω RV = ∞ Đoạn DB gồm hai điện trở giống Khi R nt R số vơn kế U 1, R//R số vơn kế U2 = 3U1 a/ Xác định R U1 b/ Nếu đoạn DB có điện trở R số vơn kế ? c/ Nếu đoạn DB bị hở mạch hay nối tắt vơn kế ? Bài 9: Nguồn hiệu điện U không đổi, vôn kế hai điện trở R1 = 300Ω, R2 = 225Ω mắc vào nguồn a/ R1 nối tiếp R2, vôn kế mắc vào hai đầu R1 9,5V Tìm số vôn kế mắc vào hai đầu R2 b/ R1 song song R2, hai mắc nối tiếp với vôn kế Tìm số vơn kế c/ R1, R2, vôn kế mắc nối tiếp với vôn kế 12V Tìm số vơn kế R1, R2, vôn kế mắc song song Bài 10: Cho mạch điện hình vẽ H.2 Các ampe kế giống có RA A1 1,5A, A2 2A a/ Tìm số ampe kế A A4, cường độ dòng điện I qua R b/ Biết R = 1,5Ω, tính RA Bài 11: Cho mạch điện hình vẽ H.3 U MN = 28V khơng đổi; R1 = 6Ω; R2 = 12Ω AB dây dẫn có l = 3m, S = 0,1mm2 ρ = 0,4.10-6Ωm Ampe kế dây nối có điện trở khơng đáng kể a/ Tính điện trở RAB dây AB b/ Đặt C vị trí AC = CB/2 Tìm số ampe kế c/ Xác định RAC để ampe kế 1/3A Bài 12: a/Hai bóng đèn có hiệu điện định mức có công suất định mức khác nhau:P1=40W P2=60W.Nếu mắc nối tiếp hai bong đèn mắc vào nguồn có hiệu điện hiệu điện định mức bong đènđó bao nhiêu?Coi điện trở đèn không thay đổi ;bỏ qua điện trở dây nối b/ Hai điện trở R1=5kΩvà R2=10kΩ mắc nối tiếp mắc vào nguồn có hiệu điện khơng đổi.Dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu R Điện trở vôn kế phải thoả mãn điều kiện đểsai số phép đo không vượt 2%?Bỏ qua điện trở dây nối Bài 13: Cho mạch điện hình vẽ:UAB=4,2V;R1=1Ω; R2=2Ω;R3=3Ω;R4 biến trở.Vơn kế có điện trở vơ lớn a/ Tìm giá trị R4 để cường độ dịng qua 0,4A Tìm số vơnkế b/ Thay vơn kế ampe kế có điện trở kơng đáng kể Điều chỉnh R4 để cơng suất toả nhiệt đật giá trị cực đại.Tìm R4 số ampe kế Bài 14: Hai dây dẫn hình trụ, đồng chất có khối lượng Biết đường kính dây thứ hai hai lần đường kính dây thứ tổng điện trở hai dây 68 Hãy xác định điện trở tương đương hai dây dẫn chúng mắc song song với Bài 15: Cho mạch điện hình vẽ Cho biết U = 24V; R = 12 ; R2 = 15 ; R3 = R4 biến trở Bỏ qua điện trở ampe kế dây nối R1 R3 C a) Tính cường độ dịng điện qua ampe kế Khi điều chỉnh R4 = 10 A R2 b) Điều chỉnh R4 cho dòng điện qua ampe kế có A B chiều từ C đến D có cường độ 0,15A Tính D R4 giá trị R4 tham gia vào mạch điện lúc U + Bài 16: Cho mạch điện hình vẽ Hiệu điện M N R mạch điện U = 24V (không đổi) Điện trở hai vôn A B V1 kế V1 V2 giống RV Cho biết R điện trở R vôn kế V1 12V R Xác định số vôn kế V2 C V2 D Bài 17: Một “hộp đen” có ba đầu ra, bên chứa R mạch điện gồm nguồn điện lý tưởng ( khơng có điện trở trong) R điện trở R chưa biết giá trị, mắc điện trở R0 biết R giưa hai đầu dịng điện qua điện trở I 12≠0 Nếu mắc R0 vào hai đầu dịng điện qua I 13≠0 I12≠I13 Còn mắc R0 vào hai đầu khơng có dịng điện qua Hãy vẽ sơ đồ mạch điện “Hộp đen” xác định hiệu điện nguồn điện, giá trị điện trở R hộp theo giá trị I12, I13, R0 A R3 R4 Bài 18: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: C D R1 = R4 = 1Ω; R2 = R3 = 3Ω; R5 = 0,5Ω; UAB = 6V B Hãy xác định số ampe kế, biết ampe kế có điện A + trở không đáng kể R5 R2 R1 Bài 19: Cho mạch điện hình vẽ: Biết R1 = R3 = R5 = 1Ω; R4 = 2Ω; R2= 3Ω a/ Tính điện trở tương đương đoạn mạch K đóng K mở b/ Biết dịng điện qua R3 R4 1A K đóng Hãy tìm hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện qua điện trở R1 R3 R4 K R2 R5 + - A B Bài 20: Một cuộn dây dẫn đồng có khối lượng 1,068Kg, tiết diện ngang dây dẫn 1mm có điện trở suất 1,7.10-8 Ωm, khối lượng riêng đồng 8,9.103Kg/m3 a/ Tính điện trở cuộn dây b/ Người ta dùng dây để thành biến trở Biết lõi biến trở hình trụ trịn đường kính 4cm Tính số vịng dây thành biến trở Bài 21: Điện tải từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ Tổng điện trở đường dây tải điện đến nơi tiêu thụ r = Ω Đầu đường dây đặt máy tăng có hệ số biến đổi 0,05 Cuối đường dây đặt máy hạ có hệ số biến đổi 10 Hiệu suất máy hạ 88% Nơi tiêu thụ điện khu nhà sử dụng 88 bóng đèn loại 220V-60W mắc song song đèn sáng bình thường Bỏ qua điện trở dây dẫn từ máy hạ đến nơi tiêu thụ điện trở dây nối khu nhà a/ Tại truyền tải điện xa dây dẫn người ta phải dùng hai máy biến đặt hai đầu đường dây tải điện b/ Tính hiệu điện hai đầu vào máy hạ c/ Tính hiệu điện hai đầu vào máy tăng d/ Nếu khu nhà dùng 112 bóng đèn gồm loại 40 W ; 60W ; 150W có hiệu điện định mức 220 V mà đèn sáng bình thường cần đèn loại ? Bài 22: Có hai loại bóng đèn dây tóc, loại Đ1 có ghi 110V – 100 W, loại đèn Đ2 có ghi 110V – 40W a/ So sánh điện trở cuả hai loại đèn chúng thắp sáng bình thường b/ Có thể mắc nối tiếp hai đèn mắc vào hiệu điện 220 V không? Nếu phải sử dụng hiệu điện 220V với hai loại đèn dây dẫn có cách mắc thích hợp(các đèn sáng bình thường) số đèn hai loại đưa vào mạch không 14 (giải thích có tính tốn) M Bài 23: Cho mạch điện hình vẽ: Đèn Đ ghi 12V - 12W; Đèn Đ ghi 3V - l,5W; UAB = 19,2V giữ không đổi; Rx biến trở; bỏ qua điện trở dây nối Chỉnh Rx đến giá trị thích hợp để đèn sáng bình thường Đ1 a Tìm giá trị thích hợp Rx b Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R 10 phút theo đơn vị Đ2 Rx Calo N Chỉnh Rx = Ro để công suất tiêu thụ đoạn mạch MN công suất tiêu thụ R R a Tìm R0 b Bình luận độ sáng đèn đèn Bài 24: Cho đèn Đ giống mắc theo sơ đồ hình bên, thành đoạn mạch AB Lập đầu AB hiệu điện U Nhận thấy vôn kế 12v; ampekế 1A Cho biết điện trở vôn kế vô lớn; ampekế dây nối không đáng kể a/ Tìm điện trở tương đương đoạn mạch AB từ suy điện trở đèn b/ Tìm cơng suất tiêu thụ đèn c/ Có thể tìm điện trở đèn mà khơng qua diện trở tương đương khơng Nếu có , làm phép tính để tìm cơng suất đèn So sánh với kết câu a câu b Bài 25: Tính điện trở tương đương đoạn mạch sau: Biết điện trở giống r r r A r r r C R1 r r r R2 r D B R3 Bài 26: Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở hiệu điện hai đầu điện trở mạch điện sau biết: R4 R1 = 6Ω; R2 = 4Ω A B R3 = 24Ω; R4 = 24Ω R5 = 2Ω; R6 = 1Ω R U = 6V + U - R6 Bài 27: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ biết: R1 = 6Ω; R2 = 4Ω R3 = 12Ω; R4 = 7Ω R5 = 5Ω; U = 12V R5 R4 D Bỏ qua điện trở khóa K K.2 Tính cường độ dịng diện qua R1 R2 R3 điện trở khi: E B A a/ K1, K2 mở; K3, K4 đóng b/ K1, K3 mở; K2, K4 đóng K1 c/ K1, K4 mở; K3, K2 đóng d/ K3, K2 mở; K1, K4 đóng U e/ K4, K2 mở; K3, K1 đóng + f/ K1 mở; K2, K3, K4 đóng g/ K2 mở; K1, K3, K4 đóng h/ K3 mở; K2, K1, K4 đóng k/ K4 mở; K2, K3, K1 đóng R1 C Bài 28: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ biết: R1 = R2 = 10Ω R2 R3 = R4 = 20Ω R5 = R6 = 12Ω R7 = 4Ω; U = 12V A Tính cường độ dịng diện qua + U điện trở R5 R7 R6 D Bài 29: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ biết: R1 K4 R2 B A R4 K1 A R3 + R5 C K3 U R6 R7 R9 D R8 K2 R1 = R2 = R3 = 5Ω; R5 = 10Ω; R6 = 12Ω; R7 = R8 = R9 = 8Ω; U = 12V Bỏ qua điện trở khóa k điện trở ampe kế a/ Khi K1, K2 mở, ampe kế A Tính điện trở R4 b/ Khi K1 đóng, K2 mở ampe kế bao nhiêu? c/ Khi K1 mở, K2 đóng ampe kế bao nhiêu? d/ Khi K1, K2 đóng ampe kế bao nhiêu? C R4 R3 B Bài 30: Giữa hai điểm A, B có hiệu điện U = 24V người ta mắc nối tiếp biến trở với nguồn gồm bóng đèn giống hệt loại 6V-3W Khi điều chỉnh biến trở tham gia vào mạch R0 = 6Ω, người ta thấy bóng đèn sáng bình thường Hỏi bóng phải mắc cách mắc cách lợi vẽ sơ đồ cách mắc Bài 31: Có đèn gồm: đèn Đ loại 120V-40W; đèn Đ loại 120V-60W; đèn Đ3 loại 120V50W a/ Cần mắc chúng vào mạng điện có hiệu điện 240V để chúng sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện b/ Nếu đèn bị đứt dây tốc, độ sáng đèn lại thay đổi nào? Bài 32: Một đèn có ghi 24V - 12W Để sử dụng vào hiệu điện 120V người ta mắc đèn với biến trở R theo hai sơ đồ sau Biết biến trở Rcó giá trị tối đa 200Ω 120V a/ Tìm vị trí chạy C sơ đồ b/ Hiệu suất cách sử dụng trên? 120V + A B X Đ B C C A Đ Cách Bài 33: Cho mạch điện hình vẽ: R A B M C X Đ R2 Cách X U R1 N U = 18V; R2 = 10Ω; Bóng đèn Đ có ghi: 5V - 2,5W a/ Khi điều chỉnh chạy C để biến trở tham gia vào mạch R = 8,4Ω Thì đèn Đ sáng bình thường Tìm giá trị điện trở R1 b/ Dịch chuyển chạy C từ vị trí câu phía B đèn Đ sáng mạnh hay yếu hơn? Tại sao? Bài 34: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: R R C A B A K R R D R1 = 8Ω; R2 = 4Ω; R3 = 2Ω; U =12V + U Bỏ qua điện trở ampe kế khóa K Khi K đóng ampe kế Tính điện trở R4 cường độ dòng điện qua điện trở Bài 35: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: R R C A A R R D U B - R1 = 15Ω; R2 = 10Ω; R3 = 12Ω; U =12V + Bỏ qua điện trở ampe kế a/ Cho R4 = 12Ω Tính cường độ dịng điện rỏ chiều dòng điện qua ampe kế b/ Cho R4 = 8Ω Tính cường độ dịng điện rỏ chiều dịng điện qua ampe kế c/ Tính R4 cho dịng điện qua ampe kế có chiều từ C đến D có cường độ 0,2A Bài 36: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: R1 A C R2 B V R3 D R4 K U + R1 = 8Ω; R2 = 4Ω; R3 = 6Ω; U =12V Vơn kế có điện trở lớn, điện trở khóa K khơng đáng kể a/ Khi K mở, vơn kế bao nhiêu? b/ Cho R4 = 4Ω Khi K đóng vơn kế bao nhiêu? c/ K đóng, vơn kế 2V tính R4 Bài 37: cầu chì mạch điện có tiết diện S = 0,1mm2, nhiệt độ 270C Biết đoản mạch cường độ dịng điện qua dây chì I = 10A Hỏi sau dây chì đứt? Bỏ qua tỏa nhiệt môi trường xung quanh thay đổi điện trở, kích thước dây chì theo nhiệt độ Cho biết nhiệt dung riêng, điện trở suất, khối lượng riêng, nhiệt nóng chảy nhiệt độ nóng chảy chì là: C = 120J/Kg.K; ρ = 0,22.10-6Ωm; D = 11300kg/m3; λ = 25000J/Kg; tc = 3270C Bài 38: Một bàn có ghi 120V - 1000W mắc bàn vào mạch điện hiệu điện ổ cắm điện giảm từ U1 = 125V xuống U2 = 100V a/ Xác định điện trở dây nối (Coi điện trở bàn không thay đổi theo nhiệt độ) b/ Thực tế, điện trở bàn bị thay đổi theo nhiệt độ công suất tiêu thụ thực tế bàn là P' = 650W Tính hiệu điện hai đầu ổ cắm điện lúc điện trở R' bàn Bài 39: Giữa hai điểm A B có hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dây kim loại Cường độ dòng điện qua dây thứ 4A, qua dây thứ hai 2A a/ Tính cường độ dịng điện mạch b/ Tính điện trở dây điện trở tương đương mạch c/ tính cơng suất điện mạch điện sử dụng d/ Để có cơng suất đoạn 800W người ta phải cắt bớt đoạn dây thứ hai mắc song song lại dây thứ vào hiệu điện nói Hãy tính điện trở đoạn dây bị cắt Bài 40: Khi hoạt động bình thường bếp điện có điện trở R= 90Ω cường độ dịng điện qua bếp lúc 2,9A a/ Nhiệt lượng mà bép tỏa 1phút bao nhiêu? b/ Nếu dùng bếp để đun sơi 0,5 lít nước có nhiệt độ ban đầu 25 0C thời gian 5phút coi nhiệt lượng cần thiết để đun sơi nước có ích Tính hiệu suất bếp Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.K Bài 41: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ: Biết: R1 = 15Ω, R2 = 8Ω R A R3 = 5Ω, R4 = 200Ω U = 24V, vốn kế 8V R A B R ampe kế 1A Tính R RV vơn kế RA ampe kế V U Bài 42: Ba điện trở có giá trị R, 2R, 3R mắc nối tiếp vào hiệu điện U không đổi Dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu R, 2R vơn kế U =40,6V, U2 =72,5V vơn kế có điện trở Rv ta chuyển vôn kế sang đo hiệu điện hai đầu đỉện trở 3R vơn kế bao nhiêu? PHẦN VI: QUANG HÌNH HỌC I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Định luật truyền thẳng ánh sáng: Trong môi trường suốt đồng tính ánh sáng truyền theo đường thằng Phản xạ ánh sáng: - Tia phản xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới N S đường pháp tuyến gương điểm tới S' - Góc phản xạ góc tới Trên hình vẽ: SI: Tia tới; IS': Tia phản xạ IN: Đường pháp tuyến gương i i' I: Điểm tới SIN = i: Góc tới I INS' = i' Góc phản xạ Ảnh vật tạo gương phẳng: - Ảnh ảnh ảo - Khoảng cách từ vật đến gương phẳng khỏng cách từ gương đến ảnh - Độ lớn anh độ lớn vật Cách vẽ ảnh vật qua gương: - Chọn từ đến điểm vật - Chọn điểm đối xứng qua gương - Kẻ tia tới bất kỳ, tia phản xạ xem xuất phát từ ảnh điểm - Xác định vị trí độ lớn ảnh qua gương II BÀI TẬP Bài Một điểm sáng cách khoảng SH= 1m Tại M khoảng SH người ta đặt bìa hình trịn vng góc với SH a/ Tím bán kính vùng tối bán kính bìa R=10cm b/ Thay điểm sáng S nguồn sáng hình cầu có bán kính r= 2cm Tím bán kính vùng tối vùng nửa tối Giải: Tóm tắt: SH=1m=100cm SM=MH=SH/2= 50cm I P R=MI= 10cm S M H a/ Tính PH: Xét hai tam giác đồng dạng SIM SPH ta có: IM PH IM SH 10.100 PH 20cm Q SM SH SM 50 b/ Tính PH PQ: A’ I P Xét hai tam giác IA’A IH’P A H’ Ta có: PH’ = AA’ S M H =>AA’ =SA’ – SA =MI – SA B PH = R –r = 10 – = 8cm ta có:PH = PH’ + H’H = PH’ + IM = PH’ + R = AA’ + R = 8+10 = 18cm Tương tự ta thấy hai tam giác IA’B IHQ => A’B = H’Q = A’A +AB = A’A +2r = + 2.2 = 12cm => PQ = H’Q + H’P = 12-8= cm Bài Cho hai gương phẳng M M’ đặt song song có mặt phản xạ quay vào cách khoảng AB = d = 30cm Giữa hai gương có điểm sáng S đường thẳng AB cách gương M 10cm Một điểm sáng S’ nằm đường thẳng song song với hai gương, cách S 60cm a/ Trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ S đến S’ hai trường hợp: + Đến gương M I phản xạ đến S’ + Phản xạ gương M J đến gương M’ K truyền đến S’ b/ Tính khoảng cách từ I; J ; K đến AB Giải: a/ Vẽ tia sáng: Lấy S đối xứng với S1 qua gương M Đường thẳng SS’ cắt gương M I SIS’ tia cần vẽ Lấy S1 đối xứng với S’ qua M’.Nối S1S2 cắt M J cắt M’ K Tia SJKS’ tia cần vẽ b/ Tính IA; JA KB: M’ M Xét tam giác S’SS1 , ta có II’ đường trung S2 H S’ A’ bình tam giác S’SS1 nên: I’S’ = I’S = IA = SS’/2 = 60/2 = 30cm K Xét tam giác đồng dạng S1AJ S1BK, ta có: I’ I AJ S1 A 10 => BK = AJ ( 1) BK S1 B 40 Xét hai tam giác đồng dạng S2HK S2A’J, ta có: S H HK 20 HK HK A' J (2) S A' A' J 50 A' J 20 A' J SS ' AJ A' J SS ' 5 18 2 18 AJ AJ A' J SS ' AJ ( AJ A' J ) SS ' 5 5 18 AJ SS ' SS ' AJ 10cm 5 ThayAJ vào biểu thức (1)tược : BK 4.10cm40cm Bài Hai gương phẳng có mặt phản xạ hợp thành I góc , chiếu tia sáng SI đến gương N thứ phản xạ theo phương IJ đến gương thứ hai phản xạ phương JR Tìm góc hợp hai tia SI JR khi: a/ góc nhọn b/ góc tù S Giải: a/ Khi góc nhọn, theo hình vẽ ta có góc ngồi I INJ = => = I I Xét DIJ có góc ngồi B D Màtacó : BK HK SS'4AJ R I S J N Ta coù : B 2Iˆ2 2 Iˆ1 2( Iˆ2 Iˆ1 ) b/ Khi B góc tùtheohìnhvẽ tathấy góc INJ (Góc có cạnh thẳng góc) Ta có : ˆI ˆI Xéttamgiác : IDJ tacó : B DIˆJ I Jˆ D 1800 Iˆ2 180 Iˆ1 2(900 Iˆ2 ) 2(90 Iˆ1 ) 3600 2( Iˆ2 Jˆ1 ) Xét INJ tacó : Iˆ Jˆ (2) (1) Từ(1)và ( 2) 3600 2 2 (1800 ) Bài Hai gơng phẳng G1 G2 đợc bố trí hợp với gúc nh hình vẽ Hai điểm sáng A B đợc đặt vào hai gơng a/ Trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát A từ A phản xạ lần lợt lên gơng G2 đến gơng G1 đến B B b/ Nếu ảnh A qua G1 cách A 12cm ảnh A qua G2 cách A 16cm G2 Bi Hai gơng phẳng G1 , G2 quay mặt phản xạ vào tạo với góc 600 Một điểm S nằm khoảng hai gơng a) HÃy nêu cách vẽ đờng tia sáng phát từ S phản xạ lần lợt qua G1, G2 råi quay trë l¹i S ? b) TÝnh góc tạo tia tới xuất phát từ S tia phản xạ qua S ? Bi Một ngời tiến lại gần gH ơng A phẳng AB Itrên đờngB trùng với đờng trung trực đoạn 90 thẳng AB Hỏi vị trí để ngời nhìn thấy ảnh ngời thứ hai đứng N2 trớc gơng AB (hình vẽ) Biết AB (Ngêi = 2m, BH = 1m,NHN = 1m, N1 thứ vị trí bắt đầu (Ng xuất ời phát hai) ngời thứ nhất, N2 thứvị trí cña ngêi thø hai nhÊt) Bài 7: Mét ngêi cao 1,65m đứng đối diện với gơng phẳng hình chữ nhật đợc treo thẳng đứng Mắt ngời cách đỉnh đầu 15cm a) Mép dới gơng cách mặt đất để ngời nhìn thấy ảnh chân gơng? b) Mép gơng cách mặt đất nhiều để ngời thấy ảnh đỉnh đầu gơng? c) Tìm chiều cao tối thiểu gơng để ngời nhìn thấy toàn thể ảnh gơng d) Các kết có phụ thuộc vào khỏang cách từ ngời tới gơng không? Vì sao? Bi Ba gơng phẳng (G1), (G21), (G3) đợc lắp thành lăng trụ đáy tam giác cân nh hình vẽ Trên gơng (G1) có lỗ nhỏ S Ngời ta chiếu chùm tia sáng hẹp qua lỗ S vào bên theo phơng vuông góc với (G1) Tia sáng sau phản xạ lần lợt gơng lại qua lỗ S không bị lệch so với phơng tia chiếu vào HÃy xác định góc hợp cặp gơng với Bi Hai gơng phẳng M1 , M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào Cách đoạn d Trên đờng thẳng song song với hai gơng có hai điểm S, O với khoảng cách đợc cho nh hình vẽ a) HÃy trình bày cách vẽ tia sáng từ S đến gơng M1 I, phản xạ đến gơng M2 J phản xạ đến O b) Tính khoảng cách từ I đến A từ J đến B Bi 10 Chiếu tia sáng hẹp vào gơng phẳng Nếu cho gơng quay ®i mét gãc quanh mét trơc bÊt k× n»m mặt gơng vuông góc với tia tới tia phản xạ quay góc bao nhiêu? Theo chiều nào? Bi 11 Ngời ta dự định đặt bốn bóng điện tròn bốn góc trần nhà hình vuông cạnh 4m quạt trần trần nhà Quạt trần có sải cánh (Khoảng cách từ trục quay đến đầu cánh) 0,8m Biết trần nhà cao 3,2m tính từ mặt sàn Em hÃy tính toán thiết kế cách treo quạt để cho quạt quay Không có điểm mặt sàn bị sáng loang loáng Bi 12 Moọt chuứm tia sáng chiếu lên mặt gương phẳng theo phương nằm ngang, muốn có chùm tia phản xạ chiếu xuống đáy giếng theo phương thẳng đứng ta cần phải đặt gương nào? Híng dÉn gi¶i Bài a/-VÏ A’ ảnh A qua gơng G2 cách lấy A’ ®èi xøng víi A qua G2 - VÏ B’ ảnh B qua gơng G1 cách lấy B’ ®èi xøng víi B qua G1 - Nèi A’ víi B’ c¾t G2 ë I, c¾t G1 ë J - Nèi A víi I, I víi J, J víi B ta đợc đờng tia sáng cần vẽ G1 A1 B’ J G2 A B I A’ A A b/ Gọi A1 ảnh A qua gơng G1 A2 ảnh A qua gơng G2 Theo giả thiÕt: AA1=12cm AA2=16cm, A1A2= 20cm 2 Ta thÊy: 20 =12 +16 Vậy tam giác AA1A2 tam giác vuông A suy 90 Bi a) Để mắt thấy đợc ảnh chân mép dới gơng cách mặt đất nhiều đoạn IK Xét BBO có IK đờng trung bình nên : BO BA OA 1,65 0,15 0,75m IK = 2 b) Để mắt thấy đợc ảnh đỉnh đầu mép gơng cách mặt đất đoạn JK Xét OOA có JH đờng trung bình nên : OA 0,15 7,5cm 0,075m JH = 2 Mặt khác : JK = JH + HK = JH + OB JK = 0,075 + (1,65 – 0,15) = 1,575m c) Chiều cao tối thiểu gơng để thấy đợc toàn ảnh đoạn IJ Ta có : IJ = JK – IK = 1,575 – 0,75 = 0,825m d) Các kết không phụ thuộc vào khoảng cách từ ngời đến gơng kết không phụ thuộc vào khoảng cách Nói cách khác, việc giải toán dù ngời soi gơng vị trí tam giác ta xét phần a, b IK, JK đờng trung bình nên phụ thuộc vào chiều cao ngời Bi Vì sau phản xạ lần lợt gơng, tia phản xạ ló lỗ S trùng với tia chiếu vào Điều cho thấy mặt phản xạ có trùng tia tới tia ló Điều xảy tia KR tới gơng G3 theo hớng vuông góc với mặt gơng Trên hình vẽ ta thÊy : T¹i I : Iˆ1 Iˆ2 = Aˆ Tại K: K K Mặt khác K = Iˆ1 Iˆ2 2 Aˆ Do KRBC Kˆ Bˆ Cˆ Bˆ Cˆ 2 Aˆ Trong ABC cã Aˆ Bˆ Cˆ 180 Aˆ Aˆ Aˆ 5 Aˆ 180 Bài 12 I S ngang N hình veõ 180 Aˆ 36 Bˆ Cˆ 2 Aˆ 72 Tia tới SI có phương nằm ngang Tia phản xạ có phương thẳng đứng Do : góc SIâR = 900 Suy : SIââN=NIâR =450 Vậy ta phải đặt gương hợp với phương nằm góc 450, có mặt phản chiếu quay xuống Bài 10 * XÐt g¬ng quay quanh trơc O từ vị trí M1 đến vị trí M2 (Góc M1O M1 = ) lúc pháp tuyến quay góc N1KN2 = (Góc có cạnh tơng ứng vuông gãc) * XÐt IPJ cã: Gãc IJR2 = JIP IPJ hay: 2i’ = 2i + = 2(i’-i) (1) * XÐt IJK cã IJN JIK IKJ hay i’ = i + = 2(i’-i) (2) Tõ (1) vµ (2) ta suy = Tóm lại: Khi gơng quay mét gãc quanh mét trơc bÊt k× th× tia phản xạ quay góc theo chiều quay gơng Bi a) Chọn S1 đối xứng S qua gơng M1 ; Chọn đối xứng O qua gơng M2 , nối S1O1 cắt gơng M1 I , gơng M2 J Nối SIJO ta đợc tia cÇn vÏ AI S1 A a b) S1AI ~ S1BJ BJ S1 B a d a AI = BJ (1) ad XÐt S1AI ~ S1HO1 S A AI a HO1 S1 H 2d a (a d ).h h thau vào (1) ta đợc BJ = AI = 2d 2d Bi 11 Để quạt quay, không điểm sàn bị sáng loang loáng bóng đầu mút quạt in tờng tối đa đến chân tờng C D Vì nhà hình hộp vuông, ta xét trờng hơph cho bóng, bóng lại tơng tự (Xem hình vẽ bên) Gọi L đờng chéo trần nhà : L = 5,7m Khoảng cách từ bóng đèn đến chân tờng đối diện : S1D = H L2 (3,2) (4 ) 6,5m T điểm treo quạt, O tân quay cánh quạt A, B đầu mút cánh quạt quay Xét S1IS3 ta có : H 3,2 R 2.0,8 AB OI AB 0,45m OI IT S1 S IT S1 S L 5,7 Khoảng cách từ quạt đến điểm treo : OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15m VËy qu¹t phải treo cách trần nhà tối đa 1,15m ... cân nhiệt, nhiệt độ nước giảm 0C Tiếp tục đổ thêm vào nhiệt lượng kế 2m (kg) chất lỏng khác (khơng tác dụng hóa học với nước) CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI nhiệt độ t3 = 45 0C, có cân nhiệt. .. Tính độ lớn lực 28 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN IV: ÁP SUẤT - ÁP SUẤT CHẤT LỎNG - ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN - LỰC ĐẨY AC-SI-MET I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 29 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1/ Áp...CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1/ Nguyên lý truyền nhiệt: Nếu có hai vật trao đổi nhiệt thì: - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp