GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BC THCS Phân phối chơng trình bdhs giỏi lý Năm học : 2010 - 2011 Buổi Nội dung - kiến thức Bài tập định luật Pascal - ¸p st cđa chÊt láng ¸p st cđa chất lỏng chất khí Các máy đơn giản Chuyển động học Nhiệt học 10 Bài tập tổng hợp kiến thức Bài tập tổng hợp kiến thức Dạng 1: Định thời điểm vị trí gặp chuyển động Dạng 2: Bài toán tính quÃng đờng chuyển động Dạng3 : Xác định vận tốc chuyển động Dạng 4: Tính vận tốc trung bình chuyển động không Bài tập tổng hợp kiến thức Bài tập tổng hợp kiến thức Bài tập tổng hợp kiến thức Đoạn mạch nối tiếp - mạch song song 11 Đoạn mạch hỗn hợp 12 13 Bài tập máy ép dùng chất lỏng, bình thông Bài tập lực đẩy Asimet Các dạng tập Điện học Điện trở - biến trở 14 Công công suất điện 15 Định luật Jun - Len xơ 16 Quang học Gơng 17 Thấu kính 18 Làm quen số đề tổng hợp 19 Làm quen số đề tổng hợp Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu GIO ÁN BỒI 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 đợc chất lỏng (hay khí) truyền nguyên vẹn theo hớng 3/ M¸y dïng chÊt láng: F S = f s - 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 (H,h: đoạn đờng di chuyển Pitông lớn, Pitông nhỏ) Từ ®ã suy ra: F h = f H 4/ ¸p 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 lợng riêng (N/m3); Khối lợng 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) 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 nhng điểm mặt ngang (trong chất lỏng) có áp suất (hình bên) Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu GIO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS PA = P0 + d1 h1 PB = P0 + d h2 P = P B A 6/ Lùc ®Èy Acsimet F = d.V II- Bài tập: - d: Trọng lợng riêng chÊt láng hc chÊt khÝ (N/m3) - V: ThĨ tÝch phần chìm chất lỏng chất khí (m3) - F: lực đẩy Acsimet hớng lên (N) F < P vật chìm F = P vật lơ lửng (P trọng lợng vật) F > P vật (I)- Bài tập định luật Pascal - áp suất chất lỏng Phơng pháp giải: Xét áp suất vị trí so với mặt thoáng chất lỏng xét áp suất đáy bình Bài 1: Trong bình nớc có hộp sắt rỗng nổi, dới đáy hộp có dây treo bi thép, bi không chạm đáy bình Độ cao mực nớc thay đổi dây treo cầu bị đứt Giải : Gọi H độ cao nớc bình Khi dây cha đứt áp lực tác dụng lên đáy cốc là: F1 = d0.S.H Trong đó: S diện tích đáy bình d0 trọng lợng riêng nớc Khi dây đứt lực ép lên đáy bình là: F2 = d0Sh + Fbi Với h độ cao nớc dây đứt Trọng lợng hộp + bi + nớc không thay ®ỉi nªn F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi Vì bi có trọng lợng nên Fbi > =>d.S.h h mực nớc giảm Bài 2: Hai bình giống có dạng hình nón cụt (hình vẽ) nối thông đáy, có chứa nớc nhiệt độ thờng Khi khoá K mở, mực nớc bên ngang Ngời ta đóng khoá K đun nớc ë b×nh B V× vËy mùc níc b×nh B đợc nâng cao lên chút Hiện tợng xảy nh sau đun nóng nớc bình B mở khoá K ? Cho biết thể tích hình nón cụt tính theo công thức V = h(s= A B sS + S ) Gi¶i : Xét áp suất đáy bình B Trớc đun nãng P = d h Sau ®un nãng P1 = d1h1 Trong h, h1 mực nớc bình trớc sau đun d,d1 trọng lợng riêng nớc trớc sau đun Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu GIO N BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS d h => P1 = 1 = d1 h1 P dh d h d1 V = (V,V1 d V1 Vì trọng lợng nớc trớc sau đun nh nên : d1.V1 = dV => thể tích nớc bình B trớc sau ®un ) 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 + sS1 + S1 V× S < S1 => P > P1 Vậy đun nóng nớc làm giảm áp suất nên khóa K mở nớc chảy từ bình A sang bình B Bài : Ngời ta lấy ống xiphông bên đựng đầy nớc nhúng đầu vào chậu nớc, đầu vào chậu đựng dầu Mức chất lỏng chậu ngang Hỏi nớc ống có chảy không, có chảy chảy theo hớng ? Nớc Dầu Giải : Gọi P0 áp suất khí quyển, d 1và d2 lần lợt trọng lợng riêng nớc 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 Vì d1 > d2 => PA> PB Do nớc chảy từ A sang B tạo thành lớp nớc dới đáy dầu nâng lớp dầu lên Nớc ngừng chảy d1h1= d2 h2 Bi 4: Hai hình trụ A B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lợt 100cm2 200cm2 đợc nối thông đáy ống nhỏ qua khoá k nh hình vẽ Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau đổ lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nớc vào bình B Sau mở khoá k để tạo thành bình thông Tính độ cao mực chất lỏng bình Cho biết trọng lợng riêng dầu nớc lần lợt là: d1=8000N/m3 ; d2= 10 000N/m3; Gii: k Gọi h1, h2 độ cao mực nớc bình A bình B đà cân b»ng SA.h1+SB.h2 =V2 ⇒ 100 h1 + 200.h2 =5,4.103 (cm3) ⇒ h1 + 2.h2= 54 cm (1) §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 A B A B k h1 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu h2 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS ⇒ h2 = h1 + 24 (2) Tõ (1) vµ (2) ta suy ra: h1+2(h1 +24 ) = 54 ⇒ h1= cm ⇒ h2= 26 cm Bài : Một vòng hợp kim vàng bạc, cân không khí có trọng lợng P0= 3N Khi cân nớc, vòng có trọng lợng P = 2,74N HÃy xác định khối lợng phần vàng khối lợng phần bạc vòng xem thể tích V vòng tổng thể tích ban đầu V1 vàng thể tích ban đầu V2 bạc Khối lợng riêng vàng 19300kg/m3, bạc 10500kg/m3 Gii: Gọi m1, V1, D1 ,là khối lợng, thể tích khối lợng riêng vàng Gọi m2, V2, D2 ,là khối lợng, thể tích khối lợng riêng bạc - Khi cân kh«ng khÝ P0 = ( m1 + m2 ).10 (1) - Khi c©n níc m1 m2 D D .D .10 = 10.m1 1 − + m2 1 − + D D1 D2 D1 P = P0 - (V1 + V2).d = m1 + m2 − Tõ (1) (2) ta đợc (2) D − =P - P0 1 − D D2 D1 10m1.D 1 − D1 D2 10m2.D vµ D =P - P0 1 − D Thay sè ta đợc 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 lần lợt S1, S2 có chứa nớc.Trên mặt nớc có đặt pitông mỏng, khối lợng m1 m2 Mực nớc bên chênh đoạn h a) Tìm khối lợng m cân đặt lên pitông lớn để mực nớc bên ngang b) Nếu đặt cân sang pitông nhỏ mực nớc lúc chênh đoạn h Giải : Chọn điểm tính áp suất mặt dới pitông S1 Khi cha đặt cân thì: m1 m2 h ( D khối lợng riêng nS2 + D0 h = (1) S1 ớc ) S2 A B Khi đặt vật nặng lên pitông lớn : m1 + m m2 m m m2 (2) = => + = S1 S2 S1 S1 S2 Trõ vÕ víi vÕ cđa (1) cho (2) ta đợc : m = D0 h ⇒ m = D0 S h S1 b) NÕu đặt cân sang pitông nhỏ cân ta cã: m1 m m + D0 H = + (3) S1 S2 S2 Trõ vÕ víi vÕ cđa (1) cho (3) ta đợc : Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS D0h – D0H = - m m DSh S ⇒ ( H − h) D0 = ⇔ ( H − h) D0 = ⇔ H = (1 + )h S2 S S2 S2 Bài 2: Cho bình hình trụ thông với ống nhỏ có khóa thể tích không đáng kể Bán kính đáy bình A r1 bình B r2= 0,5 r1 (Khoá K đóng) Đổ vào bình A lợng níc ®Õn chiỊu cao h1= 18 cm, sau ®ã ®ỉ lên mặt nớc lớp chất lỏng cao h2= cm có trọng lợng riêng d2= 9000 N/m3 đổ vào bình B chất lỏng thứ có chiều cao h3= cm, träng lỵng h2 h1 K h3 riêng d3 = 8000 N/ m3 ( trọng lợng riêng nớc 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 nớc chảy qua khoá K Biết diện tích đáy bình A 12 cm2 Giải: a) Xét điểm N ống B nằm mặt phân cách nớc chất lỏng Điểm M A nằm mặt phẳng ngang với N Ta có: PN = Pm ⇒ d h3 = d h2 + d1 x ( Với x độ dày lớp níc n»m trªn 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 lµ: ∆h = h3 − (h2 + x) = − ( + 1,2) = 0,8cm B A ∆h h2 (1) (2) x M N (3) ThÓ tích nớc V bình B thể tích nớc chảy qua khoá K từ A sang B: VB =S2.H = 3.H (cm3) Thể tích nớc lại bình A là: VA=S1(H+x) = 12 (H +1,2) cm3 Thể tích nớc 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 S b) V× r2 = 0,5 r1 nªn S2 = = 12 = 3cm 22 => H = 216 − 14,4 = 13,44cm 15 VËy thĨ tÝch níc VB ch¶y qua khoá K là: VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm3 (III) Bài tập lực đẩy Asimet: Phơng pháp giải: Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn BiĨu h3 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MƠN VT Lí - BC THCS - Dựa vào điều kiện cân bằng: Khi vật cân chất lỏng P = FA P: Là trọng lợng vật, FA lực đẩy acsimet tác dụng lên vật (FA = d.V) Bài 1: Một khối gỗ hình hộp chữ nhật tiÕt diÖn S = 40 cm cao h = 10 cm Cã khèi lỵng m = 160 g a) Thả khối gỗ vào nớc.Tìm chiều cao phần gỗ mặt nớc Cho khối lợng riêng nớc D0 = 1000 Kg/m3 b) Bây khối gỗ đợc khoét lỗ hình trụ có tiết diện S = cm2, sâu h lấp đầy chì có khối lợng riêng D2 = 11 300 kg/m3 thả vào nớc ngời ta thấy mực nớc với mặt khối gỗ Tìm độ sâu h lỗ Giải: x h h h S P P FA a) Khi khối gỗ cân FA nớc trọng lợng khối gỗ cân với lực đẩy Acsimet Gọi x phần khối gỗ mặt nớc, 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 lợng lµ m1 = m - ∆m = D1.(S.h - S h) Với D1 khối lợng riêng gỗ: D1 = m S h ∆S ∆h ) S h Khối lợng m2 chì lấp vào là: m2 = D2 S h Khối lợng tổng cộng khối gỗ chì lúc M = m1 + m2 = m + (D2 - m ).∆S.∆h Sh V× khèi gỗ ngập hoàn toàn nớc nên 10.M=10.D0.S.h ==> h = D0 S h − m = 5,5cm m ( D2 )S S h FA Bài 2: Hai cầu đặc tích V = 100m đợc nối với sợi dây nhẹ không co giÃn thả nớc (hình vẽ) Khối lợng cầu bên dới gấp lần khối lợng T cầu bên cân 1/2 thể tích P1 cầu bên bị ngập nớc HÃy tính a) Khối lợng riêng cầu b) Lực căng sợi dây Cho biết khối lợng nớc D0 = 1000kg/m3 T FA Giải a) Vì cầu có thể tích V, mà P2 = P1 => D2 = 4.D1 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu P2 GIO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BC THCS Xét hệ cầu cân níc Khi ®ã ta cã: P1 + P2 = FA + F’A => D1 + D = D0 (2) Từ (1) (2) suy ra: D1 = 3/10 D0 = 300kg/m3 D2 = D1 = 1200kg/m3 B) Xét cầu: - Khi cầu đứng cân thì: FA = P1 + T - Khi cầu đứng cân thì: FA = P2 - T Víi FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1 F'A P1 + T = => => 5.T = F’A => T = F' A = 0,2 N 4 P1 − T = F ' A Bµi 3: Trong b×nh h×nh trơ tiÕt diƯn S0 chøa níc, mùc níc b×nh cã chiỊu cao H = 20 cm Ngêi ta thả vào bình đồng chất, tiết diện cho thẳng đứng bình mực nớc dâng lên đoạn h = cm a) Nếu nhấn chìm nớc hoàn toàn mực nớc dâng cao so với đáy? Cho khối lơng riêng nớc lần lợt lµ D = 0,8 g/cm3, D0 = g/cm3 b) Tìm lực tác dụng vào thanh chìm S hoµn toµn níc Cho thĨ tÝch lµ 50 cm3 Giải: a) Gọi S l tiết diện chiều dài Trọng lợng P = 10.D.S.l Khi nằm cân bằng, phần thể tích nớc dâng h lên phần thể tích V1 chìm nớc Do V1 = S0.h Do cân nên P = FA P H D0 S0 ∆h (1) hay 10.D.S.l = 10.D0.S0.∆h => l = FA D S Khi ch×m hoàn toàn nớc, nớc dâng lên lợng thể tích S0 Gọi H phần nớc dâng lên lúc ta có: S.l = S0 H (2) D Tõ (1) vµ (2) suy ∆H = ∆h D Vµ chiỊu cao cđa cét níc bình lúc H' = H + H = H + D0 ∆h = 25 cm D c) Lùc tác dụng vào F = FA P = 10 V.(D0 – D) F = 10.50.10-6.(1000 - 800) = 0,1 N F ∆H H S H’ P F’A B - Các máy đơn giản S0 I - Tóm tắt lý thuyết 1/ Ròng rọc cố định: - Ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi hớng lực, tác dụng thay đổi độ lớn lực 2/ Ròng rọc động - Dùng ròng rọc động ta đợc lợi hai lần lực nhng thiệt hai lần đờng không đợc lợi công Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MễN VT Lí - BC THCS 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 phơng lực) 4/ Mặt phẳng nghiêng: - Nếu ma sát không đáng kể, dùng mặt phẳng nghiêng đợc lợi lần lực thiệt l nhiêu lần đờng đi, không đợc lợi công F F h h = P l 5/ HiÖu suÊt A H = 100 0 A P A1 công có ích A công toàn phần A = A1 + A2 (A2 công hao phí) II- Bài tập máy đơn giản Bài 1: Tính lực kéo F trờng hợp sau Biết vật nặng cã träng lỵng P = 120 N (Bá qua ma sát, khối lợng ròng rọc dây ) • • F F F • • • F F F F • F F • • F F F • • • 2F 4F • F F • 2F F ã F 4F ã ã P Giải: Theo sơ đồ phân tích lực nh hình vẽ: Khi hệ thống cân ta có P - hình 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 Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu • P GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 2: Một ngời có lợng P = 600N đứng ván đợc treo vào ròng rọc nh hình vẽ Để hệ thống đợc cân ngời phải kéo dây, lúc lực tác dụng vào trục ròng rọc cố định F = 720 N Tính a) Lực ngời nén lên ván b) Trọng lợng ván Bỏ qua ma sát khối lợng 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 cã: T’ = 2.T; F = T’ = T T = F/ = 720/ = 180 N ã Gọi Q lực ngời nén lên ván, ta có: T T Q = P T = 600N – 180 N = 420N ’ F b) Gọi P trọng lợng ván, coi hệ thống ã vật nhất, hƯ thèng c©n b»ng ta cã T’ + T T T = P’ + Q Q => 3.T = P’ + Q => P’ = T – Q TP T => P’ = 180 – 420 = 120N Vậy lực ngời nén lên ván 420N ván có P trọng lợng 120N Bài 3: Cho hệ thống nh hình vẽ: Vật có trọng lợng P1, ã Vật có trọng lợng P2 Mỗi ròng rọc có trọng lợng N Bỏ qua ma sát, khối lợng AB dây treo A C B - Khi vËt treo ë C víi AB = CB hệ thống ã Giải: Gọi P trọng lợng ròng rọc cân - Khi vËt treo ë D víi AD = DB th× mn hƯ Trong trêng hỵp thø nhÊt khi2thanh AB thống cân phải treo nối vào vật vËt F CB = = c©n b»ng ta cã: P2 AB thø cã träng lỵng P3 = 5N Tính P1 P2 ã Mặt khác, ròng rọc động cân ta có: 2.F = P + P1 => F = ( P + P1 ) ( P + P1 ) = P2 F F thay vào ta đợc: F A P (P + P1) = 2P2 (1) P2 10 B ã Tơng tự cho trờng hợp thứ hai P2 treo ë D, P1 vµ P3 treo ë ròng rọc động P1 F ' DB = = Lúc ta có Mặt khác C AB 2.F’ = P + P1 + P3 => F’ = P + P1 + P3 Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu P2 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS + Tính Umax dựa vào giá trị IAB, R1, R2 B ĐOẠN MẠCH SONG SONG Bài Cho R1= 12 Ω ,R2= 18 Ω mắc song song vào hai điểm A B, Ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính, Ampe kế Ampe kế đo cường độ dòng điện qua R1 ,R2 a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện b) Ampe kế Ampe kế giá trị bao nhiêu? (theo cách) biết Ampe kế 0,9A c) Tính hiệu điện hai đầu A B GỢI Ý: b) Tính số Ampe kế Ampe kế dựa vào hệ thức mối quan hệ I1, I2 với R1 , R2 (HS tìm cách giải khác) c) Tính UAB Cách 1: câu a Cách 2: sau tính I1,I2 câu a, tính UAB theo I2, R2 Đs: b) 0,54A; 0,36A; c) 6,48V Bài Cho R1 = 2R2 mắc song song vào hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện 30V Tính điện trở R1và R2 (theo cách) biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch 1,2A GỢI Ý: Tính I1, I2 dựa vào hệ thức mối quan hệ I1, I2 với R1 ,R2 để tính R1, R2 Học sinh giải cách khác Đs: 75Ω; 37,5Ω Bài Có hai điện trở có ghi: R1(20 Ω -1,5A) R2 (30 Ω -2A) a) Hãy nêu ý nghĩa số ghi R1, R2 b) Khi Mắc R1//R2 vào mạch hiệu điện thế, cường độ dịng điện mạch tối đa phải để hai điện trở không bị hỏng ? GỢI Ý: Dựa vào giá trị ghi điện trở để tính Uđm1,Uđm2 sở xác định UAB tối đa Tính RAB => Tính Imax Đs: a) R1 = 20Ω; Cường độ dòng điện lớn phép qua R1 1,5A: b) Umax = 30V; Imax = 2,5A C ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP R1 R3 Bài Có ba bóng đèn mắc theo sơ đồ ( hình 3.1) sáng A B R2 bình thường Nếu bóng Đ1 bị đứt dây tóc bóng Đ3 sáng mạnh hay yếu hơn? Hình 3.1 GỢI Ý: Bình thường: I3= I1 + I2 Nếu bóng Đ1 bị đứt; I1= dòng điện I3 giảm => Nhận xét độ sáng đèn Bài Một đoạn mạch mắc sơ đồ R2 hình 3.2 Cho biết R1 =3 Ω ; R2 =7,5 Ω ; R3 R1 B =15 Ω Hiệu điện hai đầu AB 4V A M 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) 8Ω; b) 3A; 2A ; 1A c) U1 = 9V; U2 = U3 = 15V 22 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu GIO N BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R1nt ( R2// R3) Tính R23 tính RAB b) Tính I1 theo UAB RAB I R3 = Tính I2, I3 dựa vào hệ thức: I R2 c) Tính : U1, U2, U3 R2 R1 A B R R13 R3 Bài Có ba điện trở R1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; mắc vào hai điểm A B có hiệu điện 12V (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 Hình 3.3 Đs: a) 4Ω; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R // ( R1 nt R2) Tính R12 tính RAB b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U R12; Tính I3 theo U R3 A c) Tính U1 theo I1 R1; U2 theo I2 R2; U3 ? U Bài Một đoạn mạch điện gồm điện trở mắc sơ đồ hình 4.1 Cho biết R1= 2,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 10Ω; R4 = 1,2 Ω; R5 = 5Ω Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện 6V Tính cường độ dịng điện qua điện trở? GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 + Tính RAD, RBD từ tính RAB + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện hai A đầu điên trở R1, R2, R3 nhau: Tính UAB theo IAB RAD từ tính dịng I1, I2, I3 + Tương tự ta tính dịng I4, I5 đoạn mạch DB CHÚ Ý: R1 C R2 R4 B D R3 R5 E R1 Hình 4.1 R4 R2 B D R5 R3 Hình 4.2 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: I 1+ I2+ I3= I4+ I5 = IAB = 2,4A Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A Bài R2 R R3 Một đoạn mạch điện mắc song song sơ đồ hình 4.3 C nối vào nguồn điện 36V Cho biết: R 1=18Ω; B A R2=5Ω; R3=7Ω; R4=14Ω; R5=6Ω a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch rẽ D b) Tính hiệu điện hai điểm C D R4 R Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V Hình GỢI Ý: 4.3 a) Tính cường độ dịng điện qua mạch rẽ chứa R 1, R2, R3 R4 , R5 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu 23 GIO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 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: R = 15Ω, R2 = 3Ω, R3 = 7Ω, R4 = 10Ω Hiệu điện hai đầu đoạn mạch 35V a) Tính điện trở tương đương toàn 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) 20Ω; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A III Luyện tập R2 R3 Bài D Cho mạch điện hình 4.5 Biết R 1= R2= R4= R3 = A R1 40Ω C 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 Trong điện trở R2 = 10Ω Hiệu điện hai đầu N R A K mạch UMN =30V R Biết K1 đóng, K2 ngắt, ampe kế 1A Cịn Hình K2 đóng ampe kế 2A 4.6 Đs: 2A, 3A, 1A, 7A cường độ dòng điện qua điện trở số A hai khóa K1 , K2 đóng Bài Cho đoạn mạch gồm ba bóng đèn mắc Đ2 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UAB = 16,8V bóng đèn: Đ1 có ghi 12V – 2A, Đ2 có ghi 6V – Đ1 A B M ghi 9V – 1,5A 24 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu Hỡnh 4.7 Đ3 B N đoạn K1 ngắt, Tìm ampe kế hình 4.7 Trên 1,5A Đ3 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS a) Tính điện trở bóng đèn b) Nhận xét độ sáng bóng đèn so với chúng sử dụng hiệu điện định Đs: a) 6Ω, 4Ω, 6Ω b) Đ1 sáng bình thường, Đ2, Đ3 sáng yếu A Bài Cho mạch điện hình 4.8 R1=15Ω., R2 = 20Ω, R4 =10Ω Ampe kế 5A Tính điện trở tương đương tồn mạch Tìm hiệu điện UAB UAC Đs: a) 7,14Ω; b) 50V, 30V Bài 5.Một mạch điện gồm ba điện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch hiệu điện 110V dịng qua mạch có cường độ 2A Nếu nối tiếp R 1, R2 vào mạch cường độ qua mạch 5,5A Còn mắc R 1, R3 vào mạch cường độ dịng điện 2,2A Tính R1, R2, R3 U 110 = = 55Ω (1) GỢI Ý:Ta có R1+ R2 + R3 = I1 U 110 = = 20Ω (2) R1 + R2 = I 5,5 U 110 R1 + R3 = I = 2,2 = 50Ω (3) mức R2 R1 R3 C R4 B = A Hình 4.8 R1 P R4 K2 điện thì K1 R2 M R3 N R3 Hình 4.9 Từ (1), (2) => R3 = 35Ω thay R3 vào (3) => R1 = 15Ω Thay R1 vào (2) => R2 = 5Ω Bài 6.Trên hình 4.9 mạch điện có hai cơng tắc K1, K2 Các điện trở R1 = 12,5Ω, R2 = 4Ω, R3 = 6Ω Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V a) K1 đóng, K2 ngắt Tìm cường độ dịng điện qua điện trở A + b) K1 ngắt, K2 đóng Cường độ qua R4 1A Tính R4 A2 A1 c) K1, K2 đóng Tính điện trở tương đương mạch, từ V suy cường độ dịng điện mạch R2 R1 GỢI Ý: a) K1 đóng, K2 ngắt Mạch điện gồm R1 nt R2 Tính dịng điện qua điện trở theo UMN R1, R2 Hình 4.10 b) K1 ngắt, K2 đóng Mạch điện gồm R1, R4 R3 mắc nối tiếp 4444.104 + Tính điện trở tương đương R143 Từ => R4 _ 104.104.1 + c) K1, K2 đóng, mạch điện gồm R1 nt { R2 // ( R3 ntR ) } N M + Tính R34, R234; tính RMN theo R1 R234 Hình 4.11 + Tính I theo UMN RMN R A Đs: a) I = I1 = I2 = 2,49A; b) 30Ω; c) 16,1Ω; ≈ 3A Bài 7.Cho mạch điện có sơ đồ hình 4.10 Điện trở ampe kế không đáng kể, Q P điện trở vôn kế lớn Hãy xác định số R2 R1 máy đo A1, A2 vôn kế V, biết ampe kế A1 1,5A; R1 = 3Ω; R2 = 5Ω GỢI Ý: Theo sơ đồ ta có R1; R2 vơn kế V mắc song song R3 + Tìm số vơn kế V theo I1 R1 Lª Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu 25 GIO N BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS + Tìm số ampe kế A2 theo U R2 + Tìm số ampe kế A theo I1 I2 Đs: 2,4A; 0,9A; 4,5A Bài 8.Cho đoạn mạch điện hình 4.11;R1 = 10Ω; R2 = 50Ω.; R3 = 40Ω Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể Hiệu điện hai điểm MN giữ không đổi a) Cho điện trở biến trở R X = 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 dòng 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 Bài R3 R1 A B Người ta mắc mạch điện hình 4.12 hai điểm A B có hiệu điện 5V Các điện trở thành phần đoạn mạch R R2 = 1Ω; R2 = 2Ω; R3 = 3Ω; R4 = 4Ω a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB R4 b) Tính cường độ dịng điện qua mạch mạch rẽ Hình 4.12 GỢI Ý: R1 B R2 a) Tính R12,R123 tính RAB b) Tính I theo UAB RAB; I4 theo UAB R4; I3 theo UAB R123 + U Dựa vào hệ thức: I1 R2 I I I I +I 2Ω 1,36 A = = = => = = = = => I1; I I R1 1Ω 2 +1 A C Hình 4.13 Bài 10.Cho mạch điện hình vẽ bên, hiệu điện U = 24V không 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 = ρ 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 tớnh theo bỏn kớnh v ng kớnh: 26 Lê Xuân §¬ng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS πd2 + 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 = 10-4m2 1kΩ = 1000Ω = 103Ω; 1MΩ = 1000 000Ω S = π r2 = n n m + a a = a n+m q an an an a n q a ; (a ) = a ; m = a n −m ; n = a − n ; ÷ = n ; n ÷ = n.q a a b b b b n m 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 -8Ωm 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 = ρ Thay V = S.l vào m = D.V để tính khối lượng dây Đs: 40m; 0,153kg Bài Người ta dùng dây hợp kim nicrơm có tiết diện 0,2 mm2 để làm biến trở Biết điện trở lớn biến trở 40Ω a) Tính chiều dài dây nicrơm cần dùng Cho điện trở suất dây hợp kim nicrôm 1,1.10 -6Ωm 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 = ρ ' b) Chiều dài l’ vòng dây chu vi lõi sứ: l’= π d => số vòng dây quấn quanh lõi sứ là: n= l l 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 4Ω Tính điện trở dây hợp kim có chiều dài 500m đường kính tiết diện 2mm Đs: R2 = 40Ω GỢI Ý: Tính điện trở dây thứ hai l s + Từ : R = ρ => ρ = R1.S1 R2 S2 R.S = ; tiết diện nên ta có: => R2=? (*) l1 l2 l S1 S d π d12 πd ; S = Thiết lập tỉ số + Với S1= biến đổi ta = ÷ thay vào (*) ta tính S2 S2 d 4 R2 Lê Xuân §¬ng - GV THCS Ngun BiĨu 27 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 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 dịng 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 R b hai sơ đồ Đs: a) Khơng vì: Iđm2 < I2 nên đèn cháy b) Rb = 12Ω 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 Đ sáng bình thường l S Biết Rb 2/3 Rmaxb=> tính Rmaxb; mặt khác Rmaxb= ρ => ? tính ρ Đs: a) Đèn nối tiếp với biến trở Nếu mắc đèn song song với biến trở đèn cháy b)16Ω; c) 5,5.10-8Ωm Dây làm Vônfram Bài Cho mạch điện hình 6.1 Biến trở Rx có ghi A R B C 20Ω –1A.a) Biến trở làm nikêlin có ρ= 4.10-7Ωm M S= 0,1mm2 Tính chiều dài dây biến trở Rx N b) Khi chạy vị trí M vơn kế 12V, vị trí N V vơn kế 7,2V Tính điện trở R? Hình 6.1 l S GỢI Ý:Rx max = 20Ω, tính l từ Rx max = ρ Khi chạy C M Rx = ? => vơn 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; 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 A biến trở 12 Ω, điện trở bóng đèn Đoạn mạch nối vào nguồn điện 24V Tính cường độ dịng điện qua Đ1và Đ2 khi: a) Con chạy vị trí M 28 M Đ1 Lª Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu N P Hình 6.2 b) 30Ω B GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS b) Con chạy vị trí P, trung điểm đoạn MN; c) Con chạy vị trí N 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) không; b) CM =1/10 MN; c) không Chủ đề CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN I Một số kiến thức * Công suất dòng điện: đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh cơng 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 Cơng thức:A = UI t (Ta có A = P.t = U.I.t = I2.R.t = U2 t ) R * Ngoài đơn vị ( J ) ta 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 dịng 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 6Ω Khi mắc đoạn mạch vào nguồn điện hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường vơn kế 12V a Tính hiệu điện nguồn điện V b Tính cường độ dòng điện chạy qua R, Đ1, Đ2 R A B c Tính cơng suất Đ2 Tính cơmg suất tiêu th trờn ton mch C GI í: Lê Xuân §¬ng - GV THCS Ngun BiĨu Đ Hình 7.1 29 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS a) b) Do đèn sáng bình thường nên xác định U1, U2 Từ tính UAB 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 ρ = 1,7.10-8Ωm 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 = 0,194Ω; d) 175mm2 A U0 R Hình7 GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) Tính điện tiêu thụ hộ ( A= P.t); tính thành tiền tính số tiền xã (450 hộ) 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) + Dòng điện chạy dây tải dòng điện qua cơng tơ xã có giá trị I= B hộ; 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% P' 32 U ' Chia = => U’ P 68 150 + Hiệu điện phát từ trạm dây : U’+ U U' + Điện trở đường dây tải : Rd = I l S +) Tính tiết diện thẳng dây từ công thức: Rd = ρ 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 30 Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MƠN VẬT LÝ - BẬC THCS 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 6 A; I2 = A; I3 = A; 10 15 U b) Mắc Đ1 nt (Đ2 // Đ3) Vì U1 = U23 = = 6V = Uđm Đs: a) 6Ω; 10Ω;15Ω; I1 = Bài Cho mạch điện hình 8.1, U=12V R3= 4Ω 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 A R A R R Hình 8.1 GỢI Ý: (Theo hình vẽ 8.1) K mở: tính RAB=> R1 Đ2 K đóng: tính U1=> U3, tính R2.Dựa vào cơng thức: P= U.I Đ1 A để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6Ω; b) 12Ω; 6W; 3W; 9W III Luyện tâp a) Bài Đ3 Có sáu bóng đèn giống nhau, mắc theo hai sơ đồ( hình 8.2a,b) Hiệu điện đặt vào Đ5 Đ4 hai điểm A B hai sơ đồ Hãy cho biết đèn sáng nhất, đèn tối A nhất? Hãy xếp đèn theo thứ tự công suất tiêu thụ giảm dần Giải thích b) Đs: P6 > P1 > P4, P5 > P2, P3; ngha l sỏng Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨuĐ6 B B Hình 8.2 31 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS nhất, đèn Đ2 Đ3 tối Bài 2.Một người đọc quạt trần nhà mình, thấy ghi 220V khơng thấy ghi ốt 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 = 27Ω 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 tháng: 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 R X 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 = 4Ω Bài Cho mạch điện hình 8.3 Trong đó: R 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: Điện trở đèn Đ, điện trở đoạn mạch AB, cường độ dòng điện, số vôn kế hiệu điện UAB R1 A Đ V b) So sánh công suất nhiệt giữa: R2 R1; R2 đèn Đ Điều chỉnh biến trở R1 để công suất tiêu thụ điện R lớn Hãy tính R1 công suất tiêu thụ điện đoạn mạch AB (coi điện trở đèn khơng đổi) 32 R2 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu Hỡnh8.3 88.388.3 8.3 B GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 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 Đs : a) 4,54A ; b) 84,4Ω ; c) 32s 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 50Ω b) Nếu dùng nhiệt lượng đun sơi lít nước từ 20 0C.Biết nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước 4200J/kg.K 1000kg/m3 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 sôi 5l nước từ 20 C ấm điện nhơm 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 Đs: 71% Bài 4.Người ta mắc hai điện trở R1= R2=50Ω 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 Q '1 Q2' = Lập tỉ số: tính kết đưa nhận xét Q1 Q2 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu 33 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 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 cơng 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) 30Ω; 60Ω; 20Ω; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15Ω 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 -8Ωm a) Tính điện trở toàn 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 ρ,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) 1,36Ω; b) 247 860J = 0,069kWh III Luyện tập Bài Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R =120Ω 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 25 0C thời gian đun nước 14 phút Tính hiệu suất bếp, coi nhiệt lượng cần đun sơi 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 1,1.10-6Ωm 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 24 0C Cho nhiệt dung riêng nước 4200 J/ kg.K Bỏ qua mát nhiệt Đs: a) 60Ω, 440000J; b) 1,4l nước Bài Dùng bếp điện có hai dây điện trở R 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 nu dựng c hai dõy khi: 34 Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 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 sôi 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 sơi 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 sôi được; c) lít Bài 5.Có hai dây dẫn tiết diện S = 0,1 mm 2, dây đồng có điện trở suất 1,7.10 -8Ωm, dây nicrơm có điện trở suất 1,1 10-6Ωm Dây nicrơm có chiều dài ln = 80cm a) Tính điện trở dây nicrơm Muốn dây đồng có điện trở chiều dài l d phải bao nhiêu? b) Người ta mắc nối tiếp hai dây dẫn(có chiều dài l n ld ), mắc chúng vào hiệu điện 110V Tính nhiệt lượng dây dẫn tỏa chung phút 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? 100Ω Đs: 68 600 đồng B GỢI Ý: + Gọi I cường độ dòng điện qua điện trở 100Ω, A cường độ dịng điện qua điện trở 20Ω va 30Ω so với I 20Ω 30Ω nào? + Dựa vào công thức Q = RI 2t để tính nhiệt lượng tỏa điện trở Đs: Q3 > Q1 > Q2 ( Điện trở 30Ω tỏa nhiệtlượng lớn nhất, điện trở 20Ω tỏa nhiệt lượng nhỏ nhất) Bài 7.Một bếp điện gồm hai điện trở R R2 Với hiệu điện ấm nước, dùng điện trở R1 nước ấm sơi sau thời gian t = 30 phút, dùng điện trở R nước ấm sơi 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 phỳt Chủ đề Mạch điện tơng đơng I.Lý thuyết Ta thơng gặp hai trờng hợp sau: *Trờng hợp 1: Mạch điện gồm số điện trở xác định nhng ta thay đổi hai nút vào dòng mạch ta đợc sơ đồ tơng đơng khác Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu 35 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT Lí - BC THCS * Trờng hộp 2: Mạch điện có điện trở nút vào xác định nhng khoá k thay đóng ngắt ta đợc sơ đồ tơng đơng khác Để có sơ đồ tơng đơng ta làm nh sau: - Nếu khoá k hở ta bỏ hẳn tất th 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 tơng đơng II.Bài tập áp dụng Bài Cho mạch điện nh hình vẽ HÃy vẽ sơ đồ tơng đơng để tính a, RAB R1 R2 b, RAC A B C c, RBC R3 R4 D Bài giải a Ta chập hai điểm C D lại Khi mạch điện ba Điểm điện A, B, C Sơ đồ tơng đơng Trong ®ã:( R1 nt R2 // R4 )//R3 R1 R2 R4 R3 Bài 2: Cho mạch điện nh hình vẽ HÃy vẽ sơ đồ tơng đơng để tính điện trở kho¸ k1 R1 R2 A B k2 36 R3 Lê Xuân Đơng - GV THCS Nguyễn Biểu ... qua R, Đ1, Đ2 R A B c Tính cơng suất Đ2 Tính cơmg suất tiêu thụ ton mch C GI í: Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu Đ Hình 7.1 29 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS a) b) Do đèn... Nguyễn Biểu 19 GIO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS k.t2 = (2.m1.C1 + m2.C2) ∆t t ( 2m1C1 + m2 C ) m1C1 = = 1+ t1 ( m1C1 + m2 C ) m1C1 + m2 C m1C1 4200 ).t1 = ( + ).10 = 19, 4 phút... tốc trung bình chuyển động không quÃng đờng (tơng ứng với thời gian chuyển động quÃng đờng đó) đợc tính công thức: 12 Lê Xuân Đơng - GV THCS Ngun BiĨu GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ