Giáo án tham khảo Bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý lớp 9

GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BC THCS A- áp suất chất lỏng chất khí I - Tóm tắt lý thuyết 1/ Định nghĩa ¸p suÊt: ¸p suÊt cã gi¸ trÞ b»ng ¸p lùc đơn vị diện tích bị ép P F S Trong đó: - F: áp lực lực tác dụng vuông góc với mặt bị ép - S: Diện tích bị ép (m2 ) - P: áp suất (N/m2) 2/ Định luật Paxcan áp suất tác dụng lên chất lỏng (hay khí) đựng bình kín chất lỏng (hay khí) truyền nguyên vẹn theo hướng F S  f s 3/ M¸y dïng chÊt láng: - S,s: DiƯn tÝch cđa Pit«ng lín, Pitt«ng nhá (m2) - f: Lực tác dụng lên Pitông nhỏ (N) - F: Lực tác dụng lên Pitông lớn (N) Vì thể tích chất lỏng chuyển từ Pitông sang Pitông nh­ ®ã: V = S.H = s.h Tõ suy ra: (H,h: đoạn đường di chuyển Pitông lớn, Pitông nhỏ) F h f H 4/ áp st cđa chÊt láng a) ¸p st cét chÊt lỏng gây điểm cách mặt chất lỏng đoạn h P = h.d = 10 D h Trong đó: h khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt chất lỏng (đơn vị m) d, D trọng lượng riêng (N/m3); Khối lượng riêng (Kg/m3) chất lỏng P: áp suất cột chất lỏng gây (N/m2) b) áp suất điểm chất lỏng.P = P0 + d.h Trong đó: P0: áp khí (N/m2); d.h: áp suất cột chất lỏng gây ra; P: áp suất điểm cần tính) Gv : Dương Ngọc Khánh GIO NBI DNG HC SINH GII MễN VT Lí - BC THCS 5/ Bình thông - Bình thông chứa chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng hai nhánh luôn - Bình thông chứa nhiều chất lỏng khác đứng yên, mực mặt thoáng không điểm mặt ngang (trong chất lỏng) có áp suất (hình bên) PA P0  d h1  PB  P0  d h2 P  P B  A 6/ Lực đẩy Acsimet F = d.V - d: Trọng lượng riêng chất lỏng chất khí (N/m3) - V: Thể tích phần chìm chất lỏng chất khí (m3) - F: lực đẩy Acsimet hướng lên (N) F < P vËt ch×m F = P vËt lơ lửng (P trọng lượng vật) F > P vËt nỉi II- Bµi tËp: (I)- Bµi tËp vỊ định luật Pascal - áp suất chất lỏng Phương pháp giải: Xét áp suất vị trí so với mặt thoáng chất lỏng xét áp suất đáy bình Bài 1: Trong bình nước có hộp sắt rỗng nổi, đáy hộp có dây treo bi thép, bi không chạm đáy bình Độ cao mực nước thay đổi dây treo cầu bị đứt Giải : Gọi H độ cao nước bình Khi dây chưa đứt áp lực tác dụng lên đáy cốc là: F1 = d0.S.H Trong đó: S diện tích đáy bình d0 trọng lượng riêng nước Khi dây đứt lực ép lên đáy bình là: F2 = d0Sh + Fbi Với h độ cao nước dây đứt Trọng lượng hộp + bi + nước không thay đổi nên F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi Vì bi có trọng lượng nªn Fbi > =>d.S.h h mực nước giảm Gv : Dương Ngọc Khánh GIO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 2: Hai bình giống có dạng hình nón cụt (hình vẽ) nối thông đáy, có chứa nước nhiệt độ thường Khi khoá K mở, mực nước bên ngang Người ta đóng khoá K đun nước bình B Vì mực nước bình B nâng cao lên chút Hiện tượng xảy sau đun nóng nước bình B mở khoá K ? A B Cho biÕt thĨ tÝch h×nh nãn cơt tÝnh theo c«ng thøc V = h(s= sS + S ) Giải : Xét áp suất đáy bình B Tr­íc ®un nãng P = d h Sau ®un nãng P1 = d1h1 Trong ®ã h, h1 mực nước bình trước sau đun d,d1 trọng lượng riêng nước trước sau ®un => P1 d1 h1 d1 h1   P dh d h Vì trọng lượng nước trước sau đun nên : d 1.V1 = dV => d1 V  (V,V1 lµ thể tích nước bình B trước sau ®un ) d V1 Tõ ®ã suy ra: h( s  sS  S ) P1 V h1 h   P V1 h h h1 ( s  sS1  S1 ) => P1 s  sS  S  P s  sS  S1 V× S < S1 => P > P1 Vậy đun nóng nước làm giảm áp suất nên khóa K mở nước chảy từ bình A sang bình B Bài : Người ta lấy ống xiphông bên đựng đầy nước nhúng đầu vào chậu nước, đầu vào chậu đựng dầu Mức chất lỏng chậu ngang Hỏi nước ống có chảy không, có chảy chảy theo hướng ? Nước Dầu Giải : Gọi P0 áp suất khí quyển, d1và d2 trọng lượng riêng nước dầu, h chiều cao cột chất lỏng từ mặt thoáng đến miệng ống Xét điểm A (miệng èng nhóng n­íc ) P A = P + d1 h T¹i B ( miƯng èng nhóng dầu PB = P0 + d2h Gv : Dương Ngọc Kh¸nh GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MƠN VẬT LÝ - BẬC THCS V× d1 > d2 => PA> PB Do nước chảy từ A sang B tạo thành lớp nước đáy dầu nâng lớp dầu lên Nước ngừng chảy d1h1= d2 h2 Bi 4: Hai hình trụ A B đặt thẳng đứng có tiết diện 100cm2 200cm2 nối thông đáy ống nhỏ qua khoá k hình vẽ Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đổ lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nước vào bình B Sau mở khoá k để tạo thành bình thông Tính độ cao mực chất lỏng bình Cho biết trọng lượng riêng dầu nước là: d1=8000N/m3 ; d2= 10 000N/m3; A B k Gii: Gọi h1, h2 độ cao mực nước bình A bình B đà cân b»ng SA.h1+SB.h2 =V2  100 h1 + 200.h2 =5,4.103 (cm3) (1)  h1 + 2.h2= 54 cm §é cao mùc dầu bình B: h3 = V1 3.10 30(cm) SA 100 áp suất đáy hai bình nên d2h1 + d1h3 = d2h2 10000.h1 + 8000.30 = 10000.h2 (2)  h2 = h1 + 24 Tõ (1) vµ (2) ta suy ra: h1+2(h1 +24 ) = 54  h1= cm  h2= 26 cm A B h1 k h2 Bµi : Một vòng hợp kim vàng bạc, cân không khí có trọng lượng P0= 3N Khi cân nước, vòng có trọng lượng P = 2,74N HÃy xác định khối lượng phần vàng khối lượng phần bạc vòng xem thể tích V vòng tổng thể tích ban đầu V1 vàng thể tích ban đầu V2 bạc Khối lượng riêng vàng 19300kg/m3, bạc 10500kg/m3 Gii: Gọi m1, V1, D1 ,là khối lượng, thể tích khối lượng riêng vàng Gọi m2, V2, D2 ,là khối lượng, thể tích khối lượng riêng bạc - Khi cân không khí P0 = ( m1 + m2 ).10 (1) - Khi c©n n­íc     m1 m2    D D .D .10 = 10.m1 1    m2 1     D   D  D1 D2       P = P0 - (V1 + V2).d =  m1  m2     Tõ (1) vµ (2) ta D  =P - P0 1    D  D2 D1   10m1.D    Gv : Dương Ngọc Khánh    (2) GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS    D  =P - P0 1      D   D1 D2   10m2.D Thay số ta m1=59,2g m2= 240,8g (II) Bài tập máy ép dùng chất lỏng, bình thông Bài 1: Bình thông gồm nhánh hình trụ có tiết diện S1, S2 có chứa nước.Trên mặt nước có đặt pitông mỏng, khối lượng m1 m2 Mực nước bên chênh đoạn h a) Tìm khối lượng m cân đặt lên pitông lớn ®Ĩ mùc n­íc ë bªn ngang S1 S2 h A B b) Nếu đặt cân sang pitông nhỏ mực nước lúc chênh đoạn h Giải : Chọn điểm tính áp suất mặt pitông Khi chưa đặt cân thì: m1 m D0 h (1) ( D0 khối lượng riêng nước ) S1 S2 Khi đặt vật nặng lên pitông lín th× : m1  m m m m m2     (2) S1 S2 S S1 S Trõ vÕ víi vÕ cđa (1) cho (2) ta : m D0 h m D0 S1h S1 b) Nếu đặt cân sang pitông nhỏ cân ta có: m1 m m  D0 H   (3) S1 S2 S2 Trõ vÕ víi vÕ cđa (1) cho (3) ta : D0 h D0 H = - DSh S m m  ( H  h) D0   ( H  h) D0   H  (1  )h S2 S S2 S2 Bài 2: Cho bình hình trụ thông víi b»ng mét èng nhá cã khãa thĨ tÝch không đáng kể Bán kính đáy bình A r1 h2 bình B r2= 0,5 r1 (Khoá K đóng) Đổ vào bình A lượng nước đến chiều cao h1= 18 cm, sau đổ lên mỈt n­íc mét líp chÊt h1 láng cao h2= cm có trọng lượng riêng d2= 9000 N/m3 đổ vào bình B chất lỏng thứ có chiều cao h3= cm, trọng lượng Gv : Dương Ngọc Khánh K h3 GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS riªng d3 = 8000 N/ m3 ( trọng lượng riêng nước d1=10.000 N/m3, chất lỏng không hoà lẫn vào nhau) Mở khoá K để hai bình thông HÃy tính: a) Độ chênh lệch chiều cao mặt thoáng chất lỏng bình b) Tính thể tích nước chảy qua khoá K Biết diện tích đáy bình A 12 cm2 Giải: a) Xét điểm N ống B nằm mặt phân cách nước chất lỏng Điểm M A nằm mặt phẳng ngang víi N Ta cã: PN  Pm  d h3  d h2  d1 x ( Víi x độ dày lớp nước nằm M) => x = d h3  d h2 8.10 3.0,06  9.10 3.0,04   1,2cm d1 10 Vậy mặt thoáng chất lỏng B cao mặt thoáng chất lỏng A là: h h2 h  h3  (h2  x )   (4  1,2)  0,8cm S1 12   3cm 2 b) V× r2 = 0,5 r1 nªn S2 = B A (1) (2) x M (3) N h3 ThĨ tÝch n­íc V b×nh B thể tích nước chảy qua khoá K từ A sang B: VB =S2.H = 3.H (cm3) ThÓ tÝch nước lại bình A là: VA=S1(H+x) = 12 (H +1,2) cm3 Thể tích nước đổ vào A lúc đầu là: V = S1h1 = 12.18 = 126 cm3 vËy ta cã: V = VA + VB => 216 = 12.(H + 1,2) + 3.H = 15.H + 14,4 => H = 216  14,  13, 44cm 15 Vậy thể tích nước VB chảy qua khoá K lµ: VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm3 (III) Bài tập lực đẩy Asimet: Phương pháp giải: - Dựa vào điều kiện cân bằng: Khi vật cân chất lỏng P = FA P: Là trọng lượng vật, FA lực đẩy acsimet tác dụng lên vật (FA = d.V) Bài 1: Một khối gỗ hình hộp chữ nhật tiết diện S = 40 cm2 cao h = 10 cm Cã khèi l­ỵng m = 160 g a) Thả khối gỗ vào nước.Tìm chiều cao phần gỗ mặt nước Cho khối lượng riêng nước D0 = 1000 Kg/m3 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO NBI DNG HC SINH GIỎI MƠN VẬT LÝ - BẬC THCS b) B©y giê khối gỗ khoét lỗ hình trụ có tiết diện S = cm2, sâu h lấp đầy chì có khối lượng riêng D2 = 11 300 kg/m3 thả vào nước người ta thấy mực nước với mặt khối gỗ Tìm độ sâu h lỗ Giải: x h h h S P P FA FA a) Khi khối gỗ cân nước trọng lượng khối gỗ cân với lực đẩy Acsimet Gọi x phần khối gỗ mặt nước, ta có m 6cm P = FA  10.m =10.D0.S.(h-x)  x  h D0 S b) Khối gỗ sau khoét lổ có khối lượng m1 = m - m = D1.(S.h - S h) Với D1 khối lượng riêng gỗ: D1 m S h S h ) S h Khối lượng m2 chì lấp vào là: m2  D2S h Khèi l­ỵng tỉng céng cđa khèi gỗ chì lúc M = m1 + m2 = m + (D2 - m ).S.h Sh V× khối gỗ ngập hoàn toàn nước nên 10.M=10.D0.S.h ==> h = D0 S h  m  5,5cm m ( D2 )S S h Bài 2: Hai cầu đặc tích V = 100m3 nối với sợi dây nhẹ không co giÃn thả nước (hình vẽ) Khối lượng cầu bên gấp lần khối lượng cầu bên cân 1/2 thể tích cầu bên bị ngập nước HÃy tính a) Khối lượng riêng cầu b) Lực căng sợi dây Cho biết khối lượng nước D0 = 1000kg/m3 Giải a) Vì cầu có thể tích V, Gv : Dương Ngọc Khánh GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS mµ P2 = P1 => D2 = 4.D1 Xét hệ cầu cân n­íc Khi ®ã ta cã: P1 + P2 = FA + F’A FA => D1  D  D0 (2) D1 = 3/10 D0 = 300kg/m3 D2 = D1 = 1200kg/m3 T B) XÐt tõng qu¶ cầu: - Khi cầu đứng cân thì: FA = P1 + T - Khi cầu đứng cân thì: FA = P2 - T Với FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1 T Từ (1) (2) suy ra: P1 F’A F'A  F' P1  T  =>  => 5.T = F’A => T  A = 0,2 N 4 P1  T  F ' A P2 Bài 3: Trong bình hình trụ tiết diện S0 chøa n­íc, mùc n­íc b×nh cã chiỊu cao H = 20 cm Người ta thả vào bình ®ång chÊt, tiÕt diƯn ®Ịu cho nã nỉi thẳng đứng bình mực nước dâng lên đoạn h = cm a) Nếu nhấn chìm nước hoàn toàn mực nước dâng cao so với đáy? Cho khối lương riêng nước D = 0,8 g/cm3, D0 = g/cm3 S b) Tìm lực tác dụng vào thanh chìm hoàn toàn nước Cho thể tích 50 cm3 Giải: a) Gọi S vµ l lµ tiÕt diƯn vµ chiỊu dµi cđa Trọng lượng P = 10.D.S.l h Khi nằm cân bằng, phần thể tích nước dâng lên phần thể tích V1 chìm P H n­íc Do ®ã V1 = S0.h FA Do cân nên P = FA hay 10.D.S.l = 10.D0.S0.h => l = D0 S0 h D S (1) S0 Khi chìm hoàn toàn nước, nước dâng lên lượng thể tích Gọi H phần nước dâng lên lúc ta cã: S.l = S0 H (2) Tõ (1) vµ (2) suy H = D0 h D F Vµ chiỊu cao cột nước bình lúc H'  H  H  H  D0 h  25 cm D H c) Lực tác dụng vào H S H’ P F = FA’ – P = 10 V.(D0 – D) F = 10.50.10-6.(1000 - 800) = 0,1 N FA S0 Gv : Dương Ngọc Khánh GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BC THCS B - Các máy đơn giản I - Tóm tắt lý thuyết 1/ Ròng rọc cố định: - Ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi hướng lực, tác dụng thay ®ỉi ®é lín cđa lùc 2/ Rßng räc ®éng - Dùng ròng rọc động ta lợi hai lần lực thiệt hai lần đường không lợi công 3/ Đòn bẩy - Đòn bẩy cân lực tác dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay đòn: F l1 P l2 Trong l1, l2 cánh tay đòn P F ( Cánh tay đòn khoảng cách từ điểm tựa đến phương lực) 4/ Mặt phẳng nghiêng: - Nếu ma sát không đáng kể, dùng mặt phẳng l nghiêng lợi lần lực thiệt F nhiêu lần đường đi, không lợi công h F h P l P 5/ HiÖu suÊt H  A1 100 0 A A1 công có ích A công toàn phần A = A1 + A2 (A2 công hao phí) Gv : Dương Ngọc Kh¸nh GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MƠN VẬT Lí - BC THCS II- Bài tập máy đơn giản Bài 1: Tính lực kéo F trường hợp sau Biết vật nặng có trọng lượng P = 120 N (Bỏ qua ma sát, khối lượng ròng rọc dây )    F F F F F F F F F   F F F    2F   2F F F 4F 4F  P FF P Giải: Theo sơ đồ phân tích lực hình vẽ: Khi hệ thống cân ta có - ë h×nh a) 6F = P => F = P/6 = 120/ = 20 N - ë h×nh b) 8.F = P => F = P/8 = 120/ = 15 N  - ë h×nh c) 5.F = P => F = P/ = 120/ = 24 N P Bµi 2: Mét ng­êi cã lượng P = 600N đứng ván treo vào ròng rọc hình vẽ Để hệ thống cân người phải kéo dây, lúc lực tác dụng vào trục ròng rọc cố định lµ F = 720 N TÝnh a) Lùc ng­êi nén lên ván b) Trọng lượng ván Bỏ qua ma sát khối lượng ròng rọc Có thể xem hệ thống vật Giải: a) Gọi T lực căng dây ròng rọc động T lực căng dây ròng rọc cố định Ta có: T = 2.T; F = T’ = T  T = F/ = 720/ = 180 N  Gäi Q lực người nén lên ván, ta có: T T F Q = P – T = 600N – 180 N = 420N b) Gọi P trọng lượng ván, coi hệ thống T T vật nhất, hệ thống cân ta cã Q T’ + T = P’ + Q TP T => 3.T = P’ + Q => P’ = T – Q => P’ = 180 – 420 = 120N P Gv : Dương Ngọc Khánh 10 GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS C ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP Bài Có ba bóng đèn mắc theo sơ đồ ( hình 3.1) sáng bình thường Nếu bóng Đ1 bị đứt dây tóc bóng Đ3 sáng mạnh hay yếu hơn? R1 R3 GỢI Ý: Bình thường: I3= I1 + I2 Nếu bóng Đ1 bị đứt; I1= A dịng điện I3 giảm => Nhận xét độ sáng đèn R2 B Hình 3.1 Bài R2 Một đoạn mạch mắc sơ đồ hình 3.2 Cho biết R1 =3  ; R2 =7,5  ; R3 R1 B A M =15  Hiệu điện hai đầu AB 4V R3 aTính điện trở đoạn mạch bTính cường độ dịng điện qua điện Hình 3.2 trở c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở Đs: a) 8; b) 3A; 2A ; 1A c) U1 = 9V; U2 = U3 = 15V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R1nt ( R2// R3) Tính R23 tính RAB b) Tính I1 theo UAB RAB I R Tính I2, I3 dựa vào hệ thức:  I R2 R1 R2 A c) Tính : U1, U2, U3 R3 R1 Bài Có ba điện trở R1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; R mắc vào hai điểm A B có hiệu điện 12V Hình 3.3 (hình 3.3) a) Tính điện trở tương đương mạch b) Tính cường độ dịng điện qua điên trở c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở R1 R2 Đs: a) 4; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R3 // ( R1 nt R2) Tính R12 tính RAB R4 R1 C b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U R12; Tính I3 theo U R3 R2 A c) Tính U1 theo I1 R1; U2 theo I2 R2; U3 ? U D Bài Một đoạn mạch điện gồm điện trở mắc R3 R5 sơ đồ hình 4.1 Cho biết R1= 2,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 10Ω; R4 = 1,2 Ω; E R5 = 5Ω Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện Hình 4.1 6V Tính cường độ dịng điện qua điện trở? R1 R4 GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 + Tính RAD, RBD từ tính RAB R2 + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện hai A D đầu điên trở R1, R2, R3 nhau: Tính U AB theo IAB RAD từ tính dịng I1, I2, I3 R5 R3 + Tương tự ta tính dịng I4, I5 đoạn mạch DB Hỡnh 4.2 Gv : Dương Ngọc Khánh 25 B B B GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS CHÚ Ý: Khi giải toán với mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách vẽ sơ đồ tương đương đơn giản Trên sơ đồ tương đương, điểm có điện gộp lại để làm rõ phận đơn giản đoạn mạch ghép lại để tạo thành đoạn mạch điện phức tạp Có thể kiểm tra nhanh kết toán Các đáp số phải thỏa mãn điều kiện: I1+ I2+ I3= I4+ I5 = IAB = 2,4A Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A Bài R R R3 Một đoạn mạch điện mắc song song sơ đồ C hình 4.3 nối vào nguồn điện 36V Cho B A biết: R1=18Ω; R2=5Ω; R3=7Ω; R4=14Ω; R5=6Ω a) Tính cường độ dịng điện chạy qua mạch D rẽ R4 R b) Tính hiệu điện hai điểm C D Hình Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V 4.3 GỢI Ý: a) Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ chứa R1, R2, R3 R4 , R5 b) Gọi hiệu điện hai điểm C D UCD Ta tính được: UAC = I1.R1 = 21,6V ; UAD = I4.R4 = 25,2V Như điện C thấp điện A: 21,6V; điện D thấp điện A: 25,2V Tóm lại: điện D thấp điện C là: UCD = 25,2 – 21,6 = 3,6V CHÚ Ý: + Có thể tính UCD cách khác: UAC+ UCD + UDB = UAB => UCD= UAB - UAC - UBD (*) UAB biết, tính UAC, UDB thay vào (*) UCD = 3,6V + UCD tính trường hợp điểm C, D không nối với dây dẫn điện trở, C,D khơng có dịng điện Nếu C, D nối với có dịng điện từ C tới D (vì điện điểm D thấp điện điểm C) Mạch điện bị thay đổi cường độ dòng điện qua điện trở thay đổi Bài Cho mạch điện hình 4.4 Biết: R1 = 15, R2 = 3, R3 = 7, R4 = 10 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch 35V a) Tính điện trở tương đương tồn mạch R2 D R3 b) Tìm cường độ dịng điện qua điện trở R1 B A GỢI Ý: (theo hình vẽ 4.4) C R4 a) Tính R23 R234 Tính điện trở tương đương RAB=R1+R234 b) Tính IAB theo UAB,RAB=>I1 Hình 4.4 +) Tính UCB theo IAB,RCB +) Ta có R23 = R4 I23 so với I4; (I23=I2=I3) + Tính I23 theo UCB, R23 Đs: a) 20; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A 26 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS III Luyện tập R2 R3 Bài D Cho mạch điện hình 4.5 Biết R1= R2= R4= R3 A R1 B C = 40 R4 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch U AB = 64,8V Tính hiệu điện UAC UAD Đs: 48V; 67,2V Hình 4.5 Bài K Cho mạch điện hình 4.6 R N Trong điện trở R2 = 10 Hiệu điện hai đầu N R A K đoạn mạch UMN =30V R Biết K1 đóng, K2 ngắt, ampe kế 1A Cịn Hình K1 ngắt, K2 đóng ampe kế 2A Tìm cư Bài Cho đoạn mạch gồm ba bóng đèn mắc Đs: 2A, 3A, 1A, 7A Đ2 hình 4.7 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UAB = 16,8V Trên bóng đèn: Đ1 có ghi 12V – 2A, Đ2 Đ1 A B M có ghi 6V – 1,5A Đ3 ghi 9V – 1,5A a) Tính điện trở bóng đèn b) Nhận xét độ sáng bóng đèn so với R2 Hình 4.7 Đ3 chúng sử dụng hiệu điện định R1 mức R3 Đs: a) 6, 4, 6 C A B b) Đ1 sáng bình thường, Đ2, Đ3 sáng yếu R4 Bài Cho mạch điện hình 4.8 R1=15., R2 = A R3 = 20, R4 =10 Ampe kế 5A Tính điện trở tương đương tồn mạch Hình 4.8 Tìm hiệu điện UAB UAC R1 K2 R4 P Đs: a) 7,14; b) 50V, 30V Bài 5.Một mạch điện gồm ba điện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp K1 Nếu đặt vào hai đầu mạch hiệu điện 110V dịng điện qua mạch có cường độ 2A Nếu nối tiếp R1, R2 vào mạch cường độ qua mạch 5,5A Cịn mắc R1, R2 R3 vào mạch cường độ dịng điện 2,2A Tính R1, R2, R3 R3 GỢI Ý:Ta có R1+ R2 + R3 = U 110   55 (1) I1 M N Hình 4.9 U 110   20 (2) I 5,5 U 110 R + R3 =   50 (3) I 2, R + R2 = Từ (1), (2) => R3 = 35 thay R3 vào (3) => R1 = 15 Thay R1 vào (2) => R2 = 5 Bài 6.Trên hình 4.9 mạch điện có hai cơng tắc K1, K2 Các điện trở R1 = 12,5, R2 = 4, R3 = 6 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V a) K1 đóng, K2 ngắt Tìm cường độ dịng điện qua cỏc in tr Gv : Dương Ngọc Khánh 27 GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS b) K1 ngắt, K2 đóng Cường độ qua R4 1A Tính R4 c) K1, K2 đóng Tính điện trở tương đương mạch, từ suy cường độ dịng điện mạch GỢI Ý: a) K1 đóng, K2 ngắt Mạch điện gồm R1 nt R2 Tính dịng điện qua điện trở theo UMN R1, R2 b) K1 ngắt, K2 đóng Mạch điện gồm R1, R4 R3 mắc nối tiếp + Tính điện trở tương đương R143 Từ => R4 A + c) K1, K2 đóng, mạch điện gồm R1 nt R2 // R3 ntR 4  A2 A1 + Tính R34, R234; tính RMN theo R1 R234 V + Tính I theo UMN RMN R2 R1 Đs: a) I = I1 = I2 = 2,49A; b) 30; c) 16,1;  3A Bài 7.Cho mạch điện có sơ đồ hình 4.10 Điện trở ampe kế khơng đáng kể, Hình 4.10 điện trở vơn kế lớn Hãy xác định số _ + máy đo A1, A2 vôn kế V, N M biết ampe kế A1 1,5A; R1 = 3; R2 = 5 Hình 4.11 GỢI Ý: R A Theo sơ đồ ta có R1; R2 vơn kế V mắc song song + Tìm số vơn kế V theo I1 R1 + Tìm số ampe kế A2 theo U R2 + Tìm số ampe kế A theo I1 I2 Q P R2 Đs: 2,4A; 0,9A; 4,5A R1 Bài 8.Cho đoạn mạch điện hình 4.11;R1 = 10; R2 = 50.; R3 = 40 Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể Hiệu điện hai điểm MN giữ không đổi R3 a) Cho điện trở biến trở RX = ta thấy ampe kế 1,0A Tính cường độ dịng điện qua điện trở hiệu điện hai điểm MN? b) Cho điện trở biến trở giá trị ta thấy ampe kế 0,8A Tính cường độ dòng điện qua điện trở qua biến trở? GỢI Ý: Để ý [ (R1 nt R2) // R3 ], ampe kế đo cường độ dịng điện mạch + Tính R12, tính RPQ + Tính UPQ theo I RPQ a) Tính I3 theo UPQ R3; I1 = I2 theo UPQ R12 Tính UMN theo UPQ UMP, ( R0 =0 Nên UMP =0) => UMN? UPQ b) Khi ( RX  0) Tính U’PQ theo I’ RPQ _ Tính I1 = I2 theo U’PQ R12; I3 theo U’PQ R3; IX theo I1 + I3 Đs: a) 0,6A; 0,4A; 24V; b) 0,32A; 0,48A; 0,8A R3 R1 A B Bài Người ta mắc mạch điện hình 4.12 hai điểm A R2 B có hiệu điện 5V Các điện trở thành phần đoạn mạch R1 = 1; R2 = 2; R3 = 3; R4 = 4 R4 a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB Hình 4.12 b) Tính cường độ dịng điện qua mạch mạch rẽ 28 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO NBI DNG HC SINH GII MễN VẬT LÝ - BẬC THCS GỢI Ý: a) Tính R12,R123 tính RAB b) Tính I theo UAB RAB; I4 theo UAB R4; I3 theo UAB R123 Dựa vào hệ thức: R1 + A I I1 R2 2 I I I I 1,36 A  =        I ; I I R 1 2 1 R2 B U C Hình 4.13 Bài 10.Cho mạch điện hình vẽ bên, hiệu điện U = 24V khơng đổi Một học sinh dùng Vôn kế đo hiệu điện điểm A B; B C kết U1= V, U2= 12 V Hỏi hiệu điện thực tế (khi không mắc vôn kế) điểm A B; B C ? * ĐS: U1*  8(V ) , U  16(V ) Chủ đề 2: ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ I Một số kiến thức * Điện trở dây dẫn Ở nhiệt độ không đổi, điện trở dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài, tỷ lệ nghịch với tiết diện phụ thuộc vào chất dây Công thức R =  l S * Biến trở điện trở thay đổi giá trị dịch chuyển chạy * Lưu ý: Khi giải tập điện trở cần ý số điểm sau: + Diện tích tiết diện thẳng dây dẫn tính theo bán kính đường kính: d2 S = r = + Khối lượng dây dẫn: m = D.V = D.S.l + Đổi đơn vị phép nâng lũy thừa: 1km = 1000m = 103m; 1m = 10dm; 1m = 100cm = 102cm; 1m = 1000mm = 103mm 1m2 = 10dm2 =104cm2 =106mm2;; 1mm2 =10-6m2; 1cm2 = 10-4m2; 1cm2 = 104m2 1k = 1000 = 103; 1M = 1000 000 n n m + a a = a n+m n m ; (a ) = a q an a an  an  a n q ; m  a n  m ; n  a  n ;    n ;  n   n q   a a b b  b b n.m II Bài tập A ĐIỆN TRỞ Bài Một dây dẫn hình trụ làm sắt có tiết diện 0,49mm2 Khi mắc vào hiệu điện 20V cường độ qua 2,5A Tính chiều dài dây Biết điện trở suất sắt 9,8.10-8m Tính khối lượng dây Biết khơi lượng riêng sắt 7,8 g/cm3 GỢI Ý: Tính chiều dài dây sắt + Tính R theo U I l s + Tính l tử cơng thức : R =  Thay V = S.l vào m = D.V tớnh lng dõy Gv : Dương Ngọc Khánh 29 GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài Người ta dùng dây hợp kim nicrơm có tiết diện 0,2 mm2 để làm biến trở Biết điện trở lớn biến trở 40 a) Tính chiều dài dây nicrơm cần dùng Cho điện trở suất dây hợp kim nicrôm 1,1.10-6m b) Dây điện trở biến trở quấn xung quanh lõi sứ trịn có đường kính 1,5cm Tính số vịng dây biến trở l s GỢI Ý: a) Tính chiều dài l từ : R =  b) Chiều dài l’ vòng dây chu vi lõi sứ: l’=  d => số vòng dây quấn quanh lõi sứ l' l là: n= Đs: a) 7,27m; 154,3 vòng Bài 3.Một dây dẫn hợp kim dài 0,2km, tiết diện trịn, đường kính 0,4cm có điện trở 4 Tính điện trở dây hợp kim có chiều dài 500m đường kính tiết diện 2mm Đs: R2 = 40 GỢI Ý: Tính điện trở dây thứ hai l s + Từ : R =  =>   R.S R S R S ; tiết diện nên ta có: 1  2 => R2=? (*) l l1 l2  d12  d 22 S S d  + Với S1= ; S2  Thiết lập tỉ số biến đổi ta    thay vào (*) 4 S2 S2  d2  ta tính R2 B BIẾN TRỞ Bài Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2: Đ1 có ghi ( 6V – 1A), Đ2 có ghi Đ2 ( 6V- 0,5A) a) Khi mắc hai bóng vào hiệu điện 12V đèn có sáng bình thường khơng? Tại sao? b) Muốn đèn sáng bình thường ta phải dùng thêm biến trở có chạy Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có tính điện trở biến trở tham gia vào mạch GỢI Ý:a) Tính điện trở đèn; tính RAB mắc ( Đ1 nt Đ2); tính cường độ dòng điện qua hai đèn so với Iđm chúng => kết luận mắc khơng? b) Có hai sơ đồ thỏa mãn điều kiện đầu ( HS tự vẽ), sau tính Rb hai sơ đồ Đs: a) Khơng vì: Iđm2 < I2 nên đèn cháy Bài Một bóng đèn có hiệu điện định mức 12V cường độ dòng điện định mức 0,5A Để sử dụng nguồn điện có hiệu điện 12V phải mắc đèn với biến trở có chạy (tiết diện dây 0,5mm2, chiều dài 240m) a) Vẽ sơ đồ mạch điện cho đèn sáng bình thường b) Khi đèn sáng bình thường điện trở biến trở tham gia vào mạch lúc bao nhiêu? (bỏ qua điện trở dây nối) c) Dây biến trở làm chất gì? Biết đèn sáng bình thường 2/3 biến trở tham gia vào mạch điện GỢI Ý:UđmĐ = 12V mà UAB= 20V => mắc Đ với Rb, vẽ sơ đồ cách mắc Tính Rb sỏng bỡnh thng 30 Gv : Dương Ngọc Khánh GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS l S Biết Rb 2/3 Rmaxb=> tính Rmaxb; mặt khác Rmaxb=  => ? tính  Đs: a) Đèn nối tiếp với biến trở Nếu mắc đèn song song với biến trở đèn cháy b)16; c) 5,5.10-8m Dây làm Vônfram Bài Cho mạch điện hình 6.1 Biến trở Rx có ghi A R C 20 –1A.a) Biến trở làm nikêlin có = 4.10-7m S= 0,1mm Tính chiều dài dây biến trở M Rx N b) Khi chạy vị trí M vơn kế 12V, vị trí V N vơn kế 7,2V Tính điện trở R? Hình 6.1 B l S GỢI Ý:Rx max = 20, tính l từ Rx max =  Khi chạy C M Rx = ? => vôn kế UAB = ? Khi chạy C N Rx = ? => vơn kế UR = ? Tính Ux theo UAB UR; tính I theo Ux Rx => Từ tính R theo UR I Đs: a) 5m; b) 30 II Luyện tâp Bài Một đoạn mạch gồm hai bóng đèn Đ1, Đ2 biến trở, mắc sơ đồ hình 6.2 Cho biết điện trở lớn biến trở 12 Ω, A M B N điện trở bóng đèn Đoạn mạch nối vào nguồn điện 24V Tính cường độ dịng P Đ1 điện qua Đ1và Đ2 khi: a) Con chạy vị trí M Đ2 b) Con chạy vị trí P, trung điểm đoạn MN; c) Con chạy vị trí N Hình 6.2 Đs: 4,4A 3,5A; 2,2A 1,5A; 1,6A 0A Bài 2: Một đoạn mạch sơ đồ hình 6.3 Đ Đ mắc vào nguồn điện 30V Bốn bóng đèn Đ R1 B nhau, bóng có điện trở hiệu điện A M N E C định mức 6V Điện trở R3=3Ω Trên biến trở có ghi 15Ω -6A a) Đặt chạy vị trí N Các bóng đèn có Hình 6.3 Đ Đ sáng bình thường khơng? b) Muốn cho bóng đèn sáng bình thường, phải đặt chạy vị trí nào? c) Có thể đặt chạy vị trí M khơng? Đs: a) khơng; b) CM =1/10 MN; c) khơng Chủ đề CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN I Một số kiến thức * Cơng suất dịng điện: đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công dịng điện Cơng thức: P = A / t Vì ( A = U I t )  P=UI (Ta có P = U.I = I2.R = U2 ) R * Số đo phần điện chuyển hoá thành dạng lượng khác mạch điện gọi cơng dịng điện sản mạch điện Cụng thc:A = UI t Gv : Dương Ngọc Khánh 31 GIÁO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS U2 (Ta có A = P.t = U.I.t = I R.t = t ) R * Ngồi đơn vị ( J ) ta cịn dùng ( Wh ; kWh ) kWh = 000 Wh = 600 000 J * Lưu ý: Mạch điện gồm có vật tiêu thụ điện, nguồn điện dây dẫn Công thức A = UIt, cho biết điện A (công) mà đoạn mạch tiêu thụ chuyển hóa thành dạng lượng khác Nếu dây dẫn có điện trở nhỏ (coi 0) Khi điểm đoạn dây dân coi khơng có hiệu điện (hiệu điện 0) Chính mà đoạn dây dẫn có dịng điện lớn qua, mà khơng tiêu thụ điện năng, khơng bị nóng lên Nhưng mắc thẳng dây dẫn vào hai cực nguồn điện (trường hợp đoản mạch) Do nguồn điện có điện trở nhỏ nên điện trở mạch (cả dây dẫn) nhỏ Cường độ dòng điện mạch lớn, làm hỏng nguồn điện II Bài tập Bài Cho đoạn mạch mắc sơ đồ hình 7.1 Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W Điện trở R có giá trị 6 Khi mắc đoạn mạch vào nguồn điện hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường vơn kế 12V V a Tính hiệu điện nguồn điện R b Tính cường độ dịng điện chạy qua R, Đ1, Đ2 A B c Tính cơng suất Đ2 C Đ2 Tính cơmg suất tiêu thụ tồn mạch GỢI Ý: a) Do đèn sáng bình thường nên xác định Đ1 Hình 7.1 U1, U2 Từ tính UAB b) Tính I1 theo Pđm1, Uđm1 - Tính IR theo U1, R => Tính I2 theo I1 IR c) Tính P2 theo U2 I2 d) Tính P theo P1, P2, PR (Hoặc tính P theo UAB I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W Bài Một xã có 450 hộ Mỗi ngày hộ dùng điện giờ, với cơng suất thụ trung bình hộ 120W a) Tính tiền điện phải trả hộ xã tháng theo đơn giá 700đ/ kWh b) Tính trung bình cơng suất điện mà xã nhận bao nhiêu? c) Điện truyền tải đến từ trạm điện cách 1km Cho biết hiệu suất truyền tải lượng 68% hiệu điện nơi sử dụng 150V Tìm hiệu điện phát từ trạm điện điện trở đường dây tải d) Dây tải đồng có điện trở suất  = 1,7.10-8m Tính tiết diện dây Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ b) 54 kW; c) 220V, Rdây = 0,194; d) 175mm2 A U0 Hình7 GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) Tính điện tiêu thụ hộ ( A= P.t); tính thành tiền hộ; tính số tiền xã (450 hộ) 32 Gv : Dương Ngọc Khánh R B GIO NBI DNG HC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Biết PTB hộ số hộ xã, tính cơng suất điện P xã nhận a) Mạng điện xã kí hiệu R, hai điểm A,B (như hình 7.2) + Dịng điện chạy dây tải dịng điện qua cơng tơ xã có giá trị I= P U Gọi U’ hiệu điện “sụt” dây tải; công suất mát dây là: P’= U’.I; Công suất sử dụng xã : P = U.I Theo đề hiệu xuất truyền tải lượng 68%, có nghĩa cơng suất mát 32% Chia P' 32 U '  => U’ P 68 150 + Hiệu điện phát từ trạm dây : U’+ U + Điện trở đường dây tải : Rd = U' I l S +) Tính tiết diện thẳng dây từ công thức: R d =  Bài 3.Trên bóng đèn có ghi: 220V- 100W Tính điện trở đèn (giả sử điện trở đèn không phụ thuộc nhiệt độ) a) Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện 200V độ sáng đèn nào? Khi cơng suất điện đèn bao nhiêu? Tính điện mà đèn sử dụng 10giờ GỢI Ý: a) Tính RĐ b) Tính PĐ dùng UAB=200V; so với Pđm=> độ sáng đèn c) Tính điện đèn sử dụng 10giờ Đs: a) 484; b) 82,6W; c) 2973600J Bài Có hai bóng đèn loại 12V- 0,6A 12V- 0,3A Có thể mắc hai bóng nối tiếp với mắc vào hai điểm có hiệu điện 24V khơng? Vì sao? Để bóng sáng bình thường, cần phải mắc nào? GỢI Ý: Tính R1, R2 + Khi mắc hai bóng nối tiếp, ta có: U1 R1 U1 R1     U1 , U ; U R2 U1  U R1  R2 + So sánh U1 với Uđm1, U2 với Uđm2 để nhận xét độ sáng hai đèn Từ kết đưa cách mắc hai đèn Đs: a) Khơng vì: U1 < Uđm1 => Đèn sáng mờ; U2 > Uđm2 => Đèn cháy b) Phải mắc (Đ1 // Đ2) vào UAB = 12V Bài Có bóng đèn: Đ1 (6V- 6W); Đ2 ( 6V- 3,6W) Đ3 ( 6V- 2,4W) Tính điện trở cường độ dịng điện định mức bóng đèn Phải mắc ba bóng đèn nói vào hiệu điện U = 12V để ba bóng đèn sáng bình thường Giải thích? GỢI Ý: b) Dựa vào kết (câu a) đưa cách mắc ba đèn vào UAB= 12V để chúng sáng bình thường Giải thích? Vẽ sơ đồ cách mắc ú Gv : Dương Ngọc Khánh 33 GIO NBI DNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 6 A; I2 = A; I3 = A; 10 15 U b) Mắc Đ1 nt (Đ2 // Đ3) Vì U1 = U23 = = 6V = Uđm Đs: a) 6; 10;15; I1 = Bài Cho mạch điện hình 8.1, U=12V R3= 4 Khóa K mở: Ampe kế 1,2A Tính điện trở R1 Khóa K đóng: Ampe kế 1,0A Xác định R2 công suất tiêu thụ điện trở R1, R2, R3 U R1 R3 A R2 Hình 8.1 GỢI Ý: (Theo hình vẽ 8.1) K mở: tính RAB=> R1 Đ K đóng: tính U1=> U3, tính R2.Dựa vào cơng thức: P= U.I Đ B A để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6; b) 12; 6W; 3W; 9W III Luyện tâp a) Bài Đ Có sáu bóng đèn giống nhau, mắc theo hai sơ đồ( hình 8.2a,b) Hiệu điện đặt vào Đ5 Đ hai điểm A B hai sơ đồ Hãy cho biết đèn sáng nhất, đèn tối B A nhất? Hãy xếp đèn theo thứ tự cơng suất tiêu thụ giảm dần Giải thích b) Đs: P6 > P1 > P4, P5 > P2, P3; nghĩa Đ6 sáng nhất, đèn Đ2 Đ3 tối Đ Hình 8.2 Bài 2.Một người đọc quạt trần nhà mình, thấy ghi 220V khơng thấy ghi oát Người tắt hết dụng cụ dùng điện nhà, thấy công tơ 837,2kWh cho quạt quay lúc 11giờ Khi cơng tơ 837,4kWh đồng hồ 1giờ 30 phút Em tính cơng suất quạt Đs: 80W Bài 3.Trên bàn có ghi 110V – 550W, đèn có ghi 110V – 100W Nếu mắc bàn nối tiếp với đèn vào mạch có hiệu điện 220V đèn bàn hoạt động có bình thường khơng? Tại sao? Muốn đèn bàn hoạt động bình thường ta phải mắc thêm điện trở Hãy vẽ sơ đồ mạch điện tính giá trị điện trở đó? Đs: a) Iđ > Iđmđ => Đèn cháy hỏng Ibl < Iđmbl => Mặc dù bàn không bị hỏng đèn hỏng nên làm cho mạch bị hở, dịng điện khơng qua đèn nên bàn ngừng hoạt động b) Sơ đồ mạch điện:[(Đ // R) nt Rbl] Học sinh tự vẽ sơ đồ; Kết R = 27 Bài 4.Một gia đình dùng bóng đèn loại 220V – 30W, bóng đèn loại 220V – 100W, nồi cơm điện loại 220V – 1kW, ấm điện loại 220V – 1kW, ti vi loại 220V – 60W, bàn loại 220V – 1000W Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả tháng(30 ngày, ngày thời gian dùng điện của: Đèn giờ, nồi cơm điện giờ, ấm điện 30 phút, ti vi giờ, bàn là giờ) Biết mạng điện thành phố có hiệu điện 220V, giá tiền 600 đ/kWh (nếu số điện dùng 100 kWh), 1000đ/kWh, số điện dùng 100 kWh 150 kWh GỢI Ý:+ Điện tiêu thụ gia đình thỏng: 34 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO NBI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS A1 ngày = Ađ + Anc + Aấm + Ati vi + Abl A1 tháng = 30 A1 ngày + Dựa vào kết điện tiêu thụ tháng tùy theo đơn giá giá tiền phải trả theo quy định để tính số tiền phải trả Đs: 68 600 đồng Bài 5.Hai bóng đèn có ghi Đ1: 6V – 3W; Đ2: 6V -6W So sánh điện trở chúng chúng sáng bình thường Để chúng sáng bình thường mắc vào hiệu điện 12V Ta phải mắc thêm điện trở RX nối tiếp với hai bóng đèn Tính RX GỢI Ý: a) Tính Rđ1, Rđ2 dựa vào Uđm Pđm đèn, so sánh Rđ1, Rđ2 b) Để hai đèn sang bình thường phải mắc [ (Đ1 // Đ2 ) nt Rb ] Hs tự vẽ sơ đồ mạch điện + Tính Iđm1, Iđm2 dựa vào Uđm Pđm chúng + Tính cường độ mach I theo Iđm1, Iđm2 + Tính điện trở tương đương mạch: Rtđ theo U I Mặt khác Rtđ = Rđ12 + Rx => Tính Rx Đs: a) Rđ1 = Rđ2; b) Rx = 4 Bài Cho mạch điện hình 8.3 Trong đó: R1 biến trở; R2 = 20Ω, Đ đèn loại 24V – 5,76W Hiệu điện UAB không đổi; điện trở dây nối khơng đáng kể; vơn kế có điện trở lớn Điều chỉnh để R1 = 5Ω, đèn Đ sáng bình thường a) Tính R1 R2 b) So s A B Đ Điều chỉnh biến trở R1 để công suất tiêu thụ điện V R1 lớn Hãy tính R1 cơng suất tiêu thụ điện đoạn mạch AB (coi điện trở Hình8.3 đèn khơng đổi) 88.388 Chủ đề 4: ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ I Một số kiến thức bản: Nhiệt lượng toả dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện, tỷ lệ thuận với điện trở thời gian dòng điện chạy qua Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt II Bài tập Bài Một bàn có khối lượng 0,8kg tiêu thụ công suất 1000W hiệu điện 220V Tính: Cường độ dịng điện qua bàn Điện trở bàn Tính thời gian để nhiệt độ bàn tăng từ 200C đến 900C Cho biết hiệu suất bàn H= 80% Cho nhiệt dung riêng sắt 460J/kg.K GỢI Ý: c) Tính nhiệt lượng Q1 để nâng nhiệt độ bàn lên 700C + Tính nhiệt lượng cần cung cấp Q theo Q1 H + Từ Q= I2.R.t=> tính t Bài Một bếp điện hoạt động hiệu điện 220V a) Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn thời gian 25phút theo đơn vị Jun đơn vị calo Biết điện trở 50 b) Nếu dùng nhiệt lượng đun sơi lít nước từ 200C.Biết nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước 4200J/kg.K 1000kg/m3 Gv : Dương Ngọc Khánh 35 GIO NBI DNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bỏ qua mát nhiệt GỢI Ý: a) Tính nhiệt lượng Q tỏa dây dẫn theo U,R,t b) Tính lượng nước đun sơi nhiệt lượng nói + Tính m từ Q= C.m.t + Biết m, D tính V Đs: a) 1452000 J = 348480 Cal; b) 4,32 lít Bài 3.Người ta đun sơi 5l nước từ 20 C ấm điện nhôm có khối lượng 250g 40phút Tính hiệu suất ấm Biết ấm có ghi 220V- 1000W, hiệu điện nguồn 220V cho nhiệt dung riêng nước nhôm 4200J/kg.K 880J/kg.K GỢI Ý: + Tính nhiệt lượng ấm nhơm nước thu vào: Qthu (theo C1,C2, m1, m2 t) + Tính nhiệt lượng dây điện trở ấm tỏa 40phút: Qtỏa theo P,t + Tính hiệu suất ấm Bài 4.Người ta mắc hai điện trở R1= R2=50 hai cách nối tiếp song song nối vào mạch điện có hiệu điện U= 100V a) Tính cường độ dịng điện qua điện trở trường hợp b) Xác định nhiệt lượng tỏa điện trở hai trường hợp thời gian 30phút Có nhận xét kết tìm GỢI Ý: a) Khi (R1 nt R2): tính I1, I2 +) Khi (R1// R2): tính I1’, I2’ b) Tính nhiệt lượng tỏa điện trở (R1 nt R2); (R1// R2) Lưu ý: R1= R2 Q1?Q2 Lập tỉ số: Q '1 Q2 ' tính kết đưa nhận xét  Q1 Q2 Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) I1 = I2 = 1A + Khi (R1// R2) I1’= I2’ = 2A b) 9000J Bài 5.Giữa hai điểm A B có hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai 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 5giờ d) Để có công suất đoạn 800W người ta phải cắt bớt đoạn đoạn dây thứ hai mắc song song lại với dây thứ vào hiệu điện nói Hãy tính điện trở đoạn dây bị cắt GỢI Ý:a) Tính IAB theo dịng mạch rẽ b.+ Dựa vào cơng thức R= U để tính R1 , R2 I + Tính RAB c, Tính P theo U, I + Tính A theo P,t a) Gọi R'2 điện trở đoạn dây bị cắt + Tính I’ qua đoạn mạch (R1//R2) theo P’,U + Tính R’ABtheo U,I’ + Tính R’2 Từ R’AB= ' R1 R2 ' R1  R2 + Tính điện trở đoạn dây cắt : RC= R2 - R’2 Đs: a) 6A; b) 30; 60; 20; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15 36 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO NBI DNG HC SINH GII MễN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 6.Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình có chiều dài tổng cộng 40m có lõi đồng tiết diện 0,5mm2.Hiệu điện cuối đường dây(tại nhà) 220V Gia đình sử dụng dụng cụ điện có tổng cơng suất 165W trung bình ngày Biết điện trở suất đồng 1,7.10-8m a) Tính điện trở tồn dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình b) Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn 30 ngày đơn vị kW.h GỢI Ý: a) Tính điện trở R tồn đường dây theo ,l,S b) Tính cường độ dịng điện I qua dây dẫn theo P,U + Tính nhiệt lượng Q tỏa đường dây theo I,R,t đơn vị kW.h Đs: a) 1,36; b) 247 860J = 0,069kWh III Luyện tập Bài Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R =120 cường độ dịng điện qua bếp 2,4A a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa 25 giây b) Dùng bếp để đun sơi lít nước có nhiệt độ ban đầu 250C thời gian đun nước 14 phút Tính hiệu suất bếp, coi nhiệt lượng cần đun sôi nước có ích, cho biết nhiệt dung riêng nước 4200J/ kg.K Đs: a) 17280J b) 54,25% Bài Dây xoắn bếp điện dài 12m, tiết diện 0,2mm2 điện trở suất 1,1.10-6m a) Tính điện trở dây xoắn nhiệt lượng tỏa thời gian 10 phút, mắc bếp điện vào hiệu điện 220V b) Trong thời gian 10 phút bếp đun sơi lít nước từ nhiệt độ 240C Cho nhiệt dung riêng nước 4200 J/ kg.K Bỏ qua mát nhiệt Đs: a) 60, 440000J; b) 1,4l nước Bài Dùng bếp điện có hai dây điện trở R1 R2 để đun lượng nước Nếu dùng dây thứ sau 25 phút nước sơi Nếu dùng dây thứ hai sau 10 phút nước sơi Hỏi sau lượng nước sơi dùng hai dây khi: a) Mắc R1 nối tiếp với R2 b) Mắc R1 song song với R2 Coi hiệu điện U nguồn không đổi Đs: a) 35 phút; b)  phút Bài 4.Trên điện trở dùng để đun nước có ghi 220V – 484W Người ta dùng dây điện trở hiệu điện 200V để đun sơi lít nước từ 300C đựng nhiệt lượng kế a) Tính cường độ dịng điện qua điện trở lúc b) Sau 25 phút, nước nhiệt lượng kế sôi chưa? c) Tính lượng nước nhiệt lượng kế để sau 25 phút nước sơi Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K Bỏ qua mát nhiệt Đs: a) 2A ; b) Chưa sơi được; c) lít Bài 5.Có hai dây dẫn tiết diện S = 0,1 mm2, dây đồng có điện trở suất 1,7.10-8m, dây nicrơm có điện trở suất 1,1 10-6m Dây nicrơm có chiều dài ln = 80cm a) Tính điện trở dây nicrơm Muốn dây đồng có điện trở chiều dài ld phải bao nhiêu? b) Người ta mắc nối tiếp hai dây dẫn(có chiều dài ln ld ), mắc chúng vào hiệu điện 110V Tính nhiệt lượng dây dẫn tỏa chung phỳt Gv : Dương Ngọc Khánh 37 GIO NBI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS c) Tính nhiệt lượng tỏa phút cm dây dẫn Trong thực tế người ta thấy dây dẫn nguội dây nóng Hãy giải thích sao? Đs: a) 52 m; b) 20 625J; c) Ql = 25 781J; Qd = 396J Nhiệt lượng tỏa cm dây nicrôm lớn gấp 65,1 lần nhiệt lượng tỏa cm dây đồng Nhiệt từ dây đồng tỏa khơng khí nhanh từ dây nicrơm khơng khí Vì dây đồng mát dây nicrơm nóng Bài 6.Có ba điện trở mắc sơ đồ hình bên Trong khoảng thời gian, có dịng điện chạy qua điện trở tỏa nhiệt lượng nhỏ nhất, lớn nhất? Giải thích sao? 100 Đs: 68 600 đồng GỢI Ý: + Gọi I cường độ dòng điện qua điện trở 100, A cường độ dịng điện qua điện trở 20 va 30 so 20 30 với I nào? + Dựa vào công thức Q = RI2t để tính nhiệt lượng tỏa điện trở Đs: Q3 > Q1 > Q2 ( Điện trở 30 tỏa nhiệtlượng lớn nhất, điện trở 20 tỏa nhiệt lượng nhỏ nhất) Bài 7.Một bếp điện gồm hai điện trở R1 R2 Với hiệu điện ấm nước, dùng điện trở R1 nước ấm sơi sau thời gian t1 = 30 phút, dùng điện trở R2 nước ấm sôi sau thời gian t2 = 20 phút Coi điện trở thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ, nhiệt tỏa môi trường tỉ lệ với điện cung cấp cho bếp Hỏi sau nước ấm sôi dùng hai điện trở hai trường hợp sau: a) Hai điện trở mắc nối tiếp b) Hai điện trở mắc song song ĐS : a) 50 phút.b) 12 phút Chđ ®Ị Mạch điện tương đương I.Lý thuyết Ta thương gặp hai trường hợp sau: *Trường hợp 1: Mạch điện gồm số điện trở xác định ta thay đổi hai nút vào dòng mạch ta sơ đồ tương đương khác * Trường hộp 2: Mạch điện có điện trở nút vào xác định khoá k thay nhuau đóng ngắt ta sơ đồ tương đương khác Để có sơ đồ tương đương ta làm sau: - Nếu khoá k hở ta bỏ hẳn tất thớ nối tiếp với k hai phía - Nếu khoá k đóng ta chập hai nút bên khoá k lại với thành điểm - Xác định xem mạch có điểm điện -Tìm phần mắc song song với phần nối tiếp với vẽ sơ đồ tương đương II.Bài tập áp dụng Bài Cho mạch điện hình vẽ HÃy vẽ sơ đồ tương ®­¬ng ®Ĩ tÝnh a, RAB R1 R2 b, RAC A B C c, RBC R3 R4 D 38 Gv : Dương Ngọc Khánh B GIO NBI DNG HC SINH GII MễN VT Lí - BC THCS Bài giải a Ta chập hai điểm C D lại Khi mạch điện ba Điểm điện A, B, C Sơ ®å t­¬ng ®­¬ng R1 R2 A B C R4 R3 Trong đó:( R1 nt R2 // R4 Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ HÃy vẽ sơ đồ tương đương để tính điện trở khoá k1 R1 R2 A R3 B k2 Gv : Dương Ngọc Khánh 39 ... 154000000 J  154.10 J Hiệu suất động cơ: H  22 Aci 756.10   0, 49 = 49% Atp 154.10 Gv : Dương Ngọc Khánh GIO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Chủ đề ĐỊNH LUẬT ÔM ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP,... h2= cm cã träng l­ỵng riêng d2= 90 00 N/m3 đổ vào bình B chất láng thø cã chiÒu cao h3= cm, träng lượng Gv : Dương Ngọc Khánh K h3 GIO ÁNBỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS riêng d3 =... v1 32 v2  v3  32 v2  v3  v1 2 v2  v3 v1  v2  v3 Gv : Dương Ngọc Khánh 19 GIO NBI DNG HC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS I mét sè kiến thức bản: Công thức tính nhiệt lượng: Q= mc(t2