Đề thi học sinh giỏi tổng hợp môn vật lý THPT (12)

Bằng cách cho các khối tiếp xúc với nhau, thì liệu có thể làm cho nhiệt độ của hai khối Avà B cao hơn nhiệt độ của khối C đợc không.bài 2.54/NC8.14.2.Ngời ta bỏ ma kg kim loại A ở nhiệt

phần Nhiệt học

1 nội năng sự truyền nhiệt

1.1 một quả cầu bằng đồng khối lợng 1kg, đợc nung nóng đến nhiệt độ 1000C và một quả cầu nhôm khối lợng 0,5 kg, đợc nung nóng đến 500C Rồi thả vào một nhiệt lợng kế bằng sắt khối lợng 1kg, đựng 2kg nớc ở 400C Tính nhiệt độ cuối cùng của hệ khi cân bằng

1.2 Có n chất lỏng không tác dụng hóa học với nhau ,khối lợng lần lợt là:m1,m2,m3 mn.ở nhiệt độ ban đầu t1,t2, tn.Nhiệt dung riêng lần lợt là:c1,c2 cn.Đem trộn n chất lỏng trên với nhau.Tính nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt xảy ra.( bỏ qua

sự trao đổi nhiệt với môi trờng)

1.3 Một cái nồi nhôm chứa nớc ở t1=240C.Cả nồi và nớc có khối lợng là 3 kg ,ngời ta đổ thêm vào đó 1 lít nớc sôi thì nhiệt độ của hệ khi cân bằng là 450C Hỏi phải đổ thêm bao nhiêu nớc sôi nữa thì nhiệt độ của nớc trong nồi là 600C.(bỏ qua sự mất nhiệt cho môi tr-ờng)

1.4 Một miếng đồng có nhiệt độ ban đầu là 00C,tính nhiệt lợng cần cung cấp cho miếng

đồng để thể tích của nó tăng thêm 1cm3 biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 10C thì thể tích của miếng đồng tăng thêm 5.10 5 lần thể tích ban đầu của nó lấy KLR và NDR của

a Tìm thời gian để đun sôi nớc

b Tính khối lợng dầu hỏa cần dùng

1.7.Ngời ta trộn hai chất lỏng có NDR, khối lợng ,nhiệt độ ban đầu lần lợt là:m1,C1,t1;; m2,C2,t2 Tính tỉ số khối lợng của 2 chất lỏng trong các trờng hợp sau:

a Độ biến thiên nhiệt độ của chất lỏng thứ 2 gấp đôi độ biến thiên nhiệt độ của chất lỏng thứ 1sau khi có cân bằng nhiệt xảy ra

b Hiệu nhiệt độ ban đầu của 2 chất lỏng so với hiệu giữa nhiệt độ cân bằng và nhiệt độ

đầu của chất lỏng thu nhiệt bằng tỉ số

b a

1.8/ Dùng một bếp dầu đun 1 lít nớc đựng trong một ấm nhôm có khối lợng 300g,thì sau 10 phút nớc sôi Nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2 lít nớc trong cùng điều kiện thì bao lâu nớc sôi Biết nhiệt do bếp cung cấp đều đặn,NDR của nớc và nhôm lần lợt là: C=1=4200j/kgđộ, c2=880j/kgđộ

1.9/ Có2 bình, mỗi bình đựng một chất lỏng nào đó Một học sinh múc từng ca chất lỏng ở bình 2 trút vào bình 1 và ghi lại nhiệt độ ở bình 1 sau mỗi lần trút: 200C,350C,bỏ xót, 500C Tính nhiệt độ cân bằng ở lần bỏ xót và nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 Coi nhiệt độ và khối lợng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 là nh nhau, bỏ qua

sự mất nhiệt cho môi trờng

IV.Sự chuyển hóa năng lợng trong quá trình cơ và nhiệt

4.1/ Một ô tô có công suất P= 15000kw Tính công của máy sinh ra trong 1h Biết H=25% Hãy tính lợng xăng tiêu thụ trong một giờ để sinh ra công đó Biết q=46.106j /kg

4.2/ Một ô tô chạy100 km với lực kéo không đổi là 700N, thì tiêu thụ hết 5lít xăng Tính hiệu suất của động cơ đó Biết KLR và NXTN của xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg

4.3/ Với 2 lít xăng , một xe máy có công suất 1,4kw chuyển động với vận tốc 36km/h, thì sẽ đi đợc quãng đờng dài bao nhiêu? Biết hiệu suất của động cơ là H=30%.( Biết KLR và NXTN của xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg.)

4.4*/ Một vật có KLR là D=0,4g/cm3 hỏi vật phải đựơc thả từ độ cao bằng bao nhiêu mét so với mặt nớc để vật đi sâu vào nớc 18cm? Bỏ qua lực cản của không khí và của n-

ớc khi vật chuyển động

4.5*/ Một quả bóng có khối lợng 0,8kg, rơi không vận tốc ban đầu từ độ cao h= 2m xuống nền nhà cứng Khi chạm sàn nhà quả bóng nảy lên , vận tốc của quả bóng khi rời khỏi sàn là 2m/s

a tính phần cơ năng của quả bóng đã chuyển hóa thành nhiệt năng

b Tính độ cao lớn nhất mà quả bóng có thể nảy lên đợc

5.3 Hãy nêu cách xác định NNC của nớc đá bằngcác dụng cụ sau: NLK(đã biết Ck) ,NK, cân và bộ quả cân, nớc (đã biết Cn) nớc đá đang tan ở 00C

5.4 Trình bày phơng pháp xác định nhiệt nóng chảy của muối ăn với các dụng cụ sau:cân, NK,NLK, bình chứa nớc, muối ăn

5.5 Lập phơng án xác định NHH của nớc với các dụng cụ sau: nớc (đã biết Cn),bếp điện,

6.2 Tại sao về mùa đông khi đặt tay lên các vật bằng đồng ta có cảm giác lạnh hơn khi

đặt tay lên các vật bằng gỗ ? Có phải do nhiệt độ của đồng thấp hơn của gỗ không? 6.3 a.Tại sao về mùa đông mặc áo bông ta lại thấy ấm?

b.Tại sao về mùa hè ở nhiều sứ nóng ngời ta thờng mặc áo dài hoặc quấn quanh ời

những tấm vải lớn Còn ở nớc ta lại thờng mặc quần áo ngắn?

6.4 Tại sao trong cái ấm điện dây đun đợc đặt gần sát đáy ấm,còn trong tủ lạnh thông ờng ngăn làm đá lại đợc đặt ở trên cùng?

th-6.5 Tại sao về mùa hè mặc áo trắng ta cảm thấy mát hơn áo có màu sẫm?

6.6 Thành phía ngoài xi lanh của các động cơ nổ có gắn thêm các cánh bằng kim loại

để làm gì?

6.7 Vào lúc thời tiết lạnh lẽo ,có nhiều động vật khi ngủ đã cuộn tròn mình lại Tại sao? 6.8 Dùng sợi tóc quấn chặt vào ống nhôm nhỏ hay cái nắp bút bằng kim loại.Rồi lấy một que diêm đốt Sợi tóc không cháy Giải thích tại sao? Nếu quấn sợi tóc lên gỗ rồi làm lại nh trên thì sợi tóc lại cháy.Tại sao?

6.9.a Tại sao về mùa hè ban ngày thờng có gió thổi từ biển vào lục địa,còn ban đêm lại thờng có gió thổi từ lục địa ra biển?

b Tại sao về mùa hè ở nớc ta thờng có gió đông nam, còn mùa đông lại thờng có gió mùa đông bắc

6.10 Về mùa hè nằm cạnh cửa sổ đã đóng kín và không có khe hở nào, ta vẫn cảm thấy

có gió thổi từ cửa sổ vào cơ thể Tại sao?

6.11.Tại sao khí hậu ở vùng ven biển lại điều hòa hơn những vùng ở sâu trong lục địa?6.12 a Nớc đá có tan đợc không , nếu đặt nó ở buồng ổn nhiệt có nhiệt độ 00C?

b Nớc có đông đặc đợc không nếu ta đặt nó trong buồng ổn nhiệt có nhiệt dộ 00C?6.13 Sắt hoặc thép đều có NDR lớn hơn của đồng nhiều.Tại sao ngời ta làm mỏ hàn bằng đồng mà lại không làm bằng thiếc?

6.14 Tại sao về mùa hè nóng nực,khi tắm dới sông hồ lên ta lại cảm thấy lạnh ? nhất là khi có gió thổi?

6.15 Bỏ một ít nớc vào một cái cốc bằng giấy, rồi dùng đèn cồn để đun nớc trong cốc

Ngời ta thấy nớc trong cốc sôi nhng cốc giấy không bị cháy giải thích tại sao? Nếu nớc trong cốc đã bay hơi hết thì cốc có bị cháy không? Tại sao?

6.16 Tại sao khi than trong bếp lò đã cháy ta không cần quạt mà than vẫn cháy tiếp cho

đến hết? Tại sao trong các nhà máy lại thờng có ống khói?

6.17 Tại sao máy điều hòa nhiệt độ thờng đặt gần trần nhà mà không đặt gần sàn nhà?

Sự chuyển thể của các chất ( nóng chảy, đông đặc, bay hơi, ngng tụ )

6.18 Khi nớc sôi ta thấy hơi nớc tỏa ra từ vòi ấm ta nhìn thấy hơi nớc ở gàn sát miệng

ấm hay ở xa? Tại sao?

6.19 Tại sao trên núi cao ta không thể luộc chín trứng đợc?

6.20 Tại sao khi bị sét đánh cây cối lại bị tách làm nhiều phần?

6.21 Tại sao ở ngời vào những ngày đông tóc ,lông mi và râu lại có những hạt băng đọng

Sự chuyển hóa năng lợng trong các quá trình cơ và nhiệt

6.30 Ô tô đang chạy nhanh nếu ngời lái xe phanh gấp ta thấy trên đờng in một vệt rất rõ

đồng thời ngửi thấy mùi khét Tại sao?

6.31*Một chai thủy tinh đợc đậy kín bằng một nút cao su nối với một bơm tay Khi bơm không khí vào chai ,ta thấy tới một lúc nào đó nút cao su bật ra đồng thời trong chai xuất hiện sơng mù do nghững giọt sơng nhỏ tạo thành Hãy giải thích tại sao?

Một số bài tập bổ sung lần 2

sự nở vì nhiệt

10.1.Trong hình 7.1, các bình đặt rên mặt bàn, chứa nớc ở 4

0C, và có mực nớc ngang nhau Khi đốt nóng các bình ấy

thì áp suất của nớc lên đáy mỗi bình thay đổi nh thế nào?bỏ

Thả m1=0,5 kg đồng vào m2= 0,2 kg nớc ở 200C Các định nhiệt độ khicó cân bằng nhiệt, Cho nhiệt dung riêng của đồng, nớc lầnlợt là: C1=400j/kgđộ, C2=4200j/kgđộ.

11.2 giải bài toán sau đây bằng đồ thị:

Thả 100 g nớc đá ở -100C và 500g nớc ở410C Xác định nhiệt độ của hỗn hợp sau khi có cân bằng nhiệt (bỏ qua sự mất nhiệt) Biết nhiệt dung riêng

của nớc đá là 2,1 103 j/kgđộ và nhiệt nóng chảy của nớc đá là

3,36 105j/kg

11.3.Một bình cách nhiệt có dây đốt nóng bên trong, chứa

2kg nớc đá và 2 kg một chất đễ nóng chảy và không hòa tan

trong nớc Nhiệt độ ban đầu của cả bình là -400C, Dây đốt

nóng bắt đầu hoạt động( công suất tỏa nhiệt của dây không đổi) Nhiệt độ trong bình biến thiên theo thời gian nh ở đồ thị hình-3.5 Nhiệt dung riêng của nớc đá Cđ=2000j/kgđộ, của chất rắn X là C1 =1000j/kgđộ Hãy xác định nhiệt nóng chảy của chất rắn X và nhiệt dung riêng của chất lỏng X

liên hệ giữa 0 C, 0 F và 0 K.

12.1.thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nớc đá đang tan ở 0C và hơi nớc đang sôi ở 1000C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nớc đá

đang tan là 320F, và nhiệt độ hơi nớc đang sôi là 2120F Thang nhiệt độ Kenvin, kí hiệu

0K lấy nhiệt độ nớc đá đang tanlà 2730K, nhiệt độ hơi nớc đang sôi là 3730K.So sánh giá trị của một độ chia trên 3 thang đo trên

12.2.Hai nhiệt kế giống hệt nhau về kích thớc, một nhiệt kế có thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nớc đá đang tan ở 0C và hơi nớc đang sôi ở 1000C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nớc đá đang tan là 320F, và nhiệt độ hơi nớc đang sôi là 2120F

a Số đo nhiệt độ của 2 thang đo trên có cùng giá trị ở nhiệt độ nào

b Nhiệt dung riêng của nớc ứng với thang nhiệt độ Celsi là 4200j/kg độ có giá trị là bao nhiêu trong thangnhiệt độ Farenheit?

Sự chuyển thể của các chất

13.1.Ngời ta cần rót nitơ lỏng ở nhiệt độ sôi của nó t1=-1960C vào một bình hình chữ nhật có chiều dài a=24cm, rộng b=20cm, đựng nớc ở t2=250C Sau khi nitơ bốc hơi, nớc lạnh tới 00Cvà bị phủ một màng mỏng nớc đá ở cùng nhiệt độ Xác định bề dày h của màng nớc đá Xem rằng nitơ đã bốc hơi ở bề mặt nớc đá và lấy đi của nớc một nữa nhiệt lợng cần thiết Biết thể tích nớc trong bình ban đầu là V=1l, khối lợng nitơ m1=0,8 kg, NDR của nớc và hơi nitơ làC=1050j/kg.k, C2=4200j/kg.k, NHH của nitơ lỏng

L=0,2.106j/kg, KLR của nớc đá D3 =900kg/m3, của nớc D2=100kg/m3, NNC của nớc đá

λ=335kj/kg

13.2 Một bình cổ cong đựng đầy nớc ở 00C ngời ta làm đông đặc nớc trong bình bằng cách hút hết không khí và hơi nớc trong bình ra Hỏi khối lợng nớc bị bay hơi bằng bao nhiêu % lợng nớc trong bình lúc đầu Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng,

λ=3,3.105j/kg, L=24,8 105j/kg

13.3 Nớc trong một ống chia độ đớc làm đông đặc thành nớc đá ở 00C.Ngời ta nhúng ống này vào chất lỏng có khối lợng m=50g, ở nhiệt độ 150C Khi hệ thống cân bằng nhiệt,ngời ta thấy thể tích trong ống giảm mất 0,42 cm3 Tìm NDR của chất lỏng nói trên Biết KLR của nớc đá là D0=900kg/m3 Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng

13.4 Một bình đựng hỗn hợp nớc và nớc đá ở 00C Ngời ta cung cấp cho hỗn hợp một nhiệt lợng đủ để giữ cho nhiệt độ hỗn hợp không thay đổi, cón thể tích của hỗn hợp giảm một lợng ∆v Gọi KLR của nớc ở 00C là Dn, của nớc đá Dđ, NNC của nớc đá là λ Tính

a Khối lợng m của phần nớc đá đã tan thành nớc

b Nhiệt lợng Q cần cung cấp cho hỗn hợp

c Ngời ta muốn đa hỗn hợp nớc và nớc đá trở về trạng thái ban đầu bằng cách đổ vào hỗn hợp này một chất lỏng có nhiệt độ t0C và không tan trong nớc Hỏi khối lợng chất lỏng cần dùng biết NDR của nó là C.(bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng)

13.5 Nhiệt nóng chảy của một chất sẽ thay đổi bao nhiêu khi ta hạ nhiệt độ nóng chảy của nó xuống t0C biết nhiệt dung riêng của chất đó ở thể lỏng và thể rắn là C1 và C2 giải: giả sử bình thờng, nhiệt độ N/c của chất là T1 với NNC là λ1 ; vì một ĐK nào đó NĐNC của chất đó hạ xuống đến T2 với NNC là λ2.xem rằng không cần thực hiện công của ngoại lựcđể duy trì NĐNC mới thì theo định luật bảo toàn năng lợng ta có : Tổng nhiệt lợng làm cho chất lỏng đó nóng chảy ở T2 và đa chất lỏng đến nhiệt độ T1 phải bằng tổng nhiệt lợng đa chất ở thể rắn từ nhiệt độ T2 lên đến nhiệt độ T1 và làm nóng chảy nó ở T1, nghĩa là: m λ2+ m C1 ∆T =mC2∆T+ m λ1

13.6 Một bình hình trụ tiết diện s; chiều cao h; đựng đầy nớc đá ở 00C , đợc làm đông

đặc từ nớc đá trong bình Hỏi khi 70% nớc đá trong bình tan thành nớc, thì chiều cao cột nớc trong bình là bao nhiêu?

( gợi ý:thể tích nớc đá trong bình ? là V=Sh →thể tích nớc đá bị tan; V1=70% Sh Gọi chiều cao cột nớc tạo thành là h1 → h1S Dn = 70% hS Dđ → h1 =70% hDđ/Dn ⇒ thể tích nớc đá còn lại là:V2 =30% hS; phần nớc đá này nổi trên mạt nớc trong bình làm mực nớc

dâng thêm là ∆h.Khi cục nớc đá còn lại cân bằng →∆h.S.Dn=30% hSDđ → ∆h

=30%Dđh/Dn.⇒ chiều cao cột nớc trong bình là H=h+ ∆h = =9/10h )

13.7* Một bình hình trụ tiết diện S, chiều cao h, đựng đầy nớc đá ở 00C, biết nớc đá gồm những viên nhỏ, xen giữa chúng là không khí, tỉ lệ thể tích giữa nớc đá và không khí là 80% Hỏi khi nớc đá trong bình tan 50% khối lợng ban đầu của nó thì mực nớc trong bình là bao nhiêu? ( gợi ý: giải tơng tự bài 2.3)

13.8.Ngời ta bỏ một cục sắt có khối lợng m1=100g có nhiệt độ t1=5270C vào một bình chứa m2=1kg nớc ở t2=200C hỏi có bao nhiêu kg nớc đã kịp hóa hơi ở 1000C biết nhiệt

độ cuối cùng của hỗn hợp là t=240C nhiệt dung riêng của sắt C1460j/kgđộ, nhiệt hóa hơi của nớc ở 1000Cl là λ= 2,3.106j/kg

13.9 Trong một cục nớc đá lớn ở00C có một cái hốc thể tích v=160 cm3 ngời ta rót vào hốc đó m=60g nớc ở 750C Hỏi khi nớc nguội hẳn thì thể tích hốc rỗng còn lại bao nhiêu (2.58/NC8)

9.10 Ê te là một chất lỏng rất dễ bay hơi ngay cả khi nhiệt độ thấp hơn 00C

Một ống nghiệm bằng thủy tinh mỏng chứa m=100g nớc ở t1=200C đợc thả vào một bình cách nhiệt cha M=50g ête ở nhiệt độ t=100C Khi ê te bay hơi hết thì nhiệt độ của n-ớc( còn lại) là bao nhiêu? có những gì trong ống nghiệm? Biết NDR của ête lỏng và hơi

đều là C=2100j/kgđộ, NHHcủa nó là L=3,78 105j/kg Hãy giải bài toán trong trờng hợp

ê te bằng 100g Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờngvà ống nghiệm.( 2.59/NC8)

13.11 Trong một bình có một lợng nớc nào đó ở 00C bằng cách hút không khí ra khỏi bình, ngời ta làm cho nớc trong đó đóng băng

a Hãy giait thích hiện tựơng

b Hỏi có bao nhiêu % nớc bị bay hơi, bình đợc cách nhiệt hoàn toàn NHH của nứơc ở

nh SGK)

Sự truyền nhiệt.

14.1 Ba khối đồng hình lập phơng A,B,C giồng nhau,Các khối A và B có nhiệt độ 00C, khối C có nhiệt độ 2000C Bằng cách cho các khối tiếp xúc với nhau, thì liệu có thể làm cho nhiệt độ của hai khối Avà B cao hơn nhiệt độ của khối C đợc không.(bài 2.54/NC8).14.2.Ngời ta bỏ ma (kg) kim loại A ở nhiệt độ ta và mb(kg) kim loại B ở nhiệt độ tb vào một bình nhiệt lợng kế có vỏ trong bằng đồng thau và đang chứa nớc ở nhiệt độ t0

Nhiệt độ cuối cùng của hổn hợp khi có sự cân bằng nhiệt là tcb Biết nhiệt dung riêng của

đồng và nớc là Cđ, và Cn, nhiệt dung riêng của kim loại A và B là Ca và Cb Khối lợng tổng cộng của cả đồng và nớc là M Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng ngoài Tính

định nhiệt lợng tỏa ra khi viên bi dịch chuyển trong nớc đợc h=6cm Khối lơng riêng của thủy tinh là 2,4g/cm3 (B2.56/NC8)

Một số bài toán thực hành khác:

5.7 Hãy nêu phơng án xác định NDR của một chất lỏng( không phản ứng hóa học với

n-ớc và các vật chứa) khi cho các dụng cụ trong từng trờng hợp dới đây:

a Nớc (đã biết Cn); nhiệt lợng kế ( đã biết Ck); nhiệt kế ;cân và bộ quả cân; bìh đun; bếp

điện

b** Nớc( đã biếtCn);NLK (đã biết Ck); ; nhiệt kế; bình đun; bếp điện; cân ( nhng không

có bộ quả cân); hai cái cốc giống nhau

c hai nhiệt lợng kế giống nhau; hai nhiệt kế;hai dây may so giống nhau; nguồn điện thích hợp; nớc; cân (nhng không có bộ quả cân; ; một cốc

d** Cân ( không có bộ quả cân); nhiệt lợng kế;nhiệt kế; nớc; cốc; nguồn điện; dây may so; đây điện; ngắt điện; cát; đồng hồ bấm giây (2.39/cc8)

5.8 a; Xác định NHH của nớc với các dụng cụ sau: nớc ( biết Cn); bình đun ( biếtC2); bếp điện; cân; bộ quả cân; đồng hồ bấm giây.

b Nếu trong bài trên; không đợc dùng cân thì có thể làm thế nào để đánh giá gần đúng giá trị của Nhiệt hóa hơi L? (2.41/cc8)

5.9 Hãy tìm phơng án xác định khối lợng của một thanh sắt nhỏ với các dụng cụ sau:đèn cồn, bình đun, cốc, bình chia độ, NK,NLK bằng đồng đã biết mđ.( cho NDR của

đồng, nớc, sắt là Cđ,Cn, Cs)

QuanghọcI: Sự PHản xạ ánh sáng

A/.kiến thức vận dụng:

1 Nội dung định luật phản xạ ánh sáng:

2.Đặc điểm của ảnh tạo bởi gơng phẳng

3.điểm sáng là giao của chùm sáng tới(vật thật) hoặc giao của chùm sáng tới kéo dài (vật ảo)

4.ảnh của điểm sáng là giao của chùm phản xạ(ảnh thật),hoặc giao của chùm phản xạ kéo dài(ảnh

ảo)

5.một tia sáng SI tới gơng phẳng,để tia phản xạ từ gơng đi qua một điểm M cho trớc thì tia tới

phải có đờng kéo dài đi qua ảnh của điểm M

6.Quy ớc biểu diễn một chùm sáng bằng cách vẽ 2 tia giới hạn của chùm sáng đó chùm tia sáng

từ điểm S tới gơng giới hạn bởi 2 tia tới đi sát mép gơng,chùm tia giới hạn tơng ứng có đờng kéo dài đi qua ảnh của S

7.có 2 cách vẽ của một điểm sáng:

a.Vận dụng tính chất đối xứng của vật và ảnh qua mặt gơng

b.Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng và kiến thức 4 ở trên

8.có 2 cách vẽ tia phản xạ của một tia tới cho trớc:

a Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng:vẽ pháp tuýến,đo góc tới,vẽ tia phản xạ sao cho góc phản xạ bằng góc tới

b.Vận dụng kiến thức 4 ở trên: Vẽ ảnh của điểm sáng,vẽ tia phản xạ có đờng keó dài đi qua ảnh của điểm sáng

(Tơng tự củng có 2 cách vẽ tia tới của một tia phản xạ cho trớc)

9.ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng là tập hợp ảnh của các điểm sáng trên vật,do đó để vẽ ảnh

của một vật ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt trên vật rồi nối lại

10.Trong hệ gơng ánh sáng có thể bị phản xạ nhièu lần,cứ mỗi lần phản xạ thì tạo ra một ảnh của

điểm sáng.ảnh tạo bởi gơng lần trớc là vật của gơng ở lần phản xạ tiếp theo

********

B/ Bài tập:

Chủ đề 1 vẽ đờng đi của tia sáng và ảnh của vật tạo bởi gơng phẳng

1.1 Cho một gơng phẳng G và một điểm sáng S ở trớc gơng hãy vẽ ảnh và nêu rõ cách vẽ ảnh của

S bằng 2 cách

1.2 Cho một gơng phẳng G và một tia sáng tới SI Hãy vẽ tia phản xạ tơng ứng của tia SI bằng 2

cách và nêu rõ cách vẽ

1.3 vật sáng AB có dạng hình mũi tên và gơng phẳng G nh hình 1.3 Hãy vẽ ảnh của vật AB bằng

2 cách

1.4 Cho gơng phẳng G, điểm sáng S và điểm M ở trớc gơng nh hình vẽ1.4.Vẽ và nêu rõ cách vẽ

đ-ờng đi của một tia sáng từ S đến gơng rồi phản xạ tới M.(vẽ bằng 2 cách)

1.5 Hai gơng phẳng G1,G2 làm với nhau một góc α<900;hai điềm O và M ở trong góc α(hình1.5) a.Vẽ tia sáng đi từ O phản xạ trên G1 trớc rồi phản tiếp trên G2 và tới M

b Nếu α >900 ;để phép vẽ thực hiện đợc thì hai điểm O và M phải thỏa mản điều kiện gì?

1.6 Trớc hai gơng phẳng G1;G2 có một màn chắn cố định với khe hở AB và điểm sáng S Hãy vẽ một chùm sáng từ S đến G1 ,phản xạ đến G2 ,chùm phản xạ từ G2 vừa vặn lọt qua khe AB

2:Tính độ dài đờng đi của tia sáng:

2.1 Các gơng phẳng AB,BC,CD đợc xắp xếp nh hình vẽ trong đó AB=a,

BC=b, S là một điểm sáng nằm trên AD, SA=b1

a.Vẽ tia sáng từ phản xạ lần lợt trên các gơng AB, BC, CD,một lần rồi

trở lại S

b.Tính độ dài đờng đi của tia sáng trong hệ gơng

c.Tính khoảng cách (a1) từ A đến điểm tới trên gơng AB

2.2 Hai gơng phẳng G1G2 hình vuông cạnh a, hợp với nhau một góc nhỏ α=150,một tia sáng AI chiếu đến G1 tại I trên cạnh đối diện với giao tuyến của 2 gơng dới góc tới i=450,phản xạ trong hệ gơng một số lần rồi đi ra theo đờng cũ Tính độ dài đờng đi của tia sáng

trong hệ gơng

2.3 Hai gơng phẳng G1,G2 cách nhau một khoảng là d, trên đờng thẳng song

song với 2 gơng,cách G1 một khoảng là a, có 2 điểm S và O cách nhau một

hãy xác định vùng đặt mắt để thấy ảnh của S tạo bởi gơng ''''''''''''''''''''''''''''

3.2 Mắt của một ngời quan sát đặt tại một điểm M trớc một gơng h3.1

(Bổ xung: 161, 165, 168, 175/200CL* 88,89,90,91,97/S121NC8)*3.29, 4.21/S cn8*3.16cc8)

4: Cách đặt gơng phẳng để quan sát ảnh và đổi hớng truyền của ánh sáng 4.1Vào lúc tia sáng mặt trời rọi xiên góc 45 độ xuống bề mặt trái đất, muốn hớng tia nắng theo phơng thẳng đứng xuống đáy một giếng sâu,thì phải đặt gơng nghiêng một góc bằng bao nhiêu độ so với mặt đất (3.3-NC8) 4.2 Một ngời cao 1,65m đứng đối diện với một gơng phẳng hình chữ nhật treo thẳng đứng Mắt ngời đó cách đỉnh đầu 15cm.Hỏi a Mép dới của gơng phải cách mặt đất nhiều nhất là bao nhiêu để ngời ấy nhìn thấy ảnh của chân mình trong gơng b.Mép trên của gơng phải cách mặt đất ít nhất là bao nhiêu để ngời ấy nhìn thấy ảnh của đỉnh đầu trong gơng c.Chiều cao tối tiểu của gơng là bao nhiêu để ngời đó thấy toàn bộ ảnh của mình trong gơng d.Các kết quả trên có phụ thuộc vào khoảng cách từ ngời đến gơng không( bài 165/200-CL). ( Bài bổ sung: 92, 93/S121) 5:Tính góc hợp bởi hai tia sáng trong hệ gơng, khảo sát sự dịch chuyển của tia phản sạ khi thay đổi vị trí của gơng

5.1 Cho gơng phẳng G và một tia sáng SI(h5.1) a/ Giữ nguyên tia tới, quay gơng G một góc nhỏ α quanh trục O nằm trong mặt gơng và vuông góc với mặt phẳng tới Hỏi tia phản xạ quay đi một góc bằng bao nhiêu? khi a.1 Trục O đi qua I ;

a.2 Trục O không đi qua I (bài 94/121/8)

b/.Cố định gơng G, quay tia tới trong mặt phẳng tới quanh điểm I một

góc nhỏ Hỏi tia phản xạ sẽ quay đi một góc bằng bao nhiêu? (bài 95/121/8)

5.2 Hai guơng phẳng G1,G2, hợp với nhau một góc α<900.chiếu một tia sáng SI đến G1 dới tới i1=i,phản xạ trên G1 theo hớng I1 I2 rồi phản xạ trên G2 theo hớng I2 K a Tính góc hợp bởi tia SI1, và tia phản xạ I2K b.Tia phản xạ I2K sẽ quay đi một góc bao nhiêu khi: b.1 Giữ nguyên G1, và tia S I1 , quay G2 quanh cạnh chung một góc nhỏ β b.2 Giữ nguyên G2 và tia tới S I1, quay G1 quanh cạnh chung một góc β b.3 Đồng thời quay 2 gơng quanh cạnh chung một góc nhỏ β, theo cùng chiều với cùng vận tốc và giữ nguyên tia SI1 5.3 Hai gơng phẳng G1,G2 đặt song song với nhau Một tia sáng chiếu vào G1, phản xạ liên tiếp trên hai gơng.Nếu ta quay G1 đi một góc nhỏ α thì tia phản xạ thứ n sẽ quay đi một góc bằng bao nhiêu?

( Mở rộng:Nếu quay G2 thì sao? Nếu quay cả 2 gơng thì sao)

5.4 Hai gơng phẳng G1 và G2 quay mằt phản xạ vào nhau một góc 30 0

một nguồn sáng S cố định nẳm trớc 2 gơng(hình vẽ bên)

a Nêu cách vẽ chính xác một tia sáng từ nguồn S có đờng

đi phản xạ lần lợt trên mỗi gơng một lần (tại điểm tới I và E)

b Tính góc hợp bởi tia tới SI và tia phản xạ sau cùng E R

c Từ vị trí ban đầu nói trên phải quay gơng G2 quanh trục

qua E và song song với 2 gơng một góc nhỏ nhất là bao nhiêu để:

c.1: SI // E R

c.2: SI ⊥ E R (đề thi học sinh giỏi huyện năm 2003- 2004)

(xem 4.17/nc8+ 160, 166 176/S200cl+100/S121)

6: Xác định số ảnh của vật tạo bởi hệ gơng.

6.1 Một điểm sáng S đặt trên đờng phân giác của góc α tạo bởi 2 gơng phẳng.Xác định số ảnh của

S tạo bởi 2 gơng khi:

a α=900; b.α= 1200 (S121/8)

6.2 Một điểm A đặt cách đều 2 gơng phẳng có mặt phản xạ quay vào nhau taọ thành góc α

a, Xác định tất cả các ảnh tạo thành trong 2 gơng khi α =800. vẽcác ảnh đó

7 Quỹ đạo của điểm sáng,

ảnh của điểm sáng và vận tốc chuyển động của ảnh.

7.1 Hai gơng phẳng G1,G2 hợp với nhau một góc α.Một điểm sángS nằm cách

cạnh chung O của 2 gơng một khoảng R Hãy tìm cách di chuyển điểm S sao

cho khoảng cách giữa 2 ảnh ảo đầu tiên của S tạo bởi các gơng G1,G2 là không đổi

(bài 170/200cl).

7.2: Cho một điếm sáng S đặt trớc một gơng phẳng.Tìm quỹ tích các ảnh của S trong gơng khi cho

gơng quay qanh một trục O nằm trên mặt gơng và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ (bài 96/121/8)

7.3 Điểm sáng S đặt cách gơng phẳng G một khoảng SI=d(h7.1) ảnh của S qua

gơng sẽ dịch chuyển nh thế nào khi: S

a Gơng quay quanh một trục vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại S

b Gơng quay đi một góc α quanh một trục vuông góc với mặt phẳng

hình vẽ tại I.( Nếu gơng quay với vận tốc v=2m/s.thì ảnh S/ của S sẽ

quay đi một góc bao nhiêu?);(bài 3.10/nc8)

7.4 Một ngời đứng trớc một gơng phẳng.Hỏi ngời đó thấy ảnh của mình trong gơng chuyển động

với vận tốc bằng bao nhiêu khi:

a.Gơng lùi ra xa theo phơng vuông góc với mặt gơng với vận tốc v=0,5m/s

b.Ngời đó tiến lại gần gơng với vận tốc v=0,5m/s

7.5 Hai gơng phẳng G1,G2 hợp với nhau một góc α=300.Một điểm sáng S nằmtrên

đờng phân giác OX của 2 gơng,cách cạnh chung O một khoảng R=5cm Tính:

a/ Khoảng cách giửa 2 ảnh ảo đầu tiên của S tạo bởi gơng O

b/ Quỹ tích các ảnh của S khi S di chuyển trên OX

c/ Tìm vận tốc xa nhau của 2 ảnh S1S2 khi S di chuyển trên OX với vận tốc 0,5m/s

8: Tính góc hợp bởi hai gơng, định vị trí của gơng

8.1 Cho hai gơng phẳng G1 ,G2 quay mặt phản xạ vào nhau.Một nguồn sáng điếm S nằm giữa 2

g-ơng.Hãy xác định góc tạo bởi 2 gơng để nguồn sáng điểm và các ảnh S1 của nó trong G1 và S2 trong gơng G2 nằm trên ba đỉnh của một tam giác đều.(3.31/nc8)

8.2 Hai mẫu gơng phẳng nhỏ G1,,G2 nằm cách nhau và nằm cách nguồn

sáng điểm S những khoảng nh nhau.(h8.1).Góc φ nằm giữa 2 gơng phải

nh thế nào

để sau 2 lần phản xạ thì :

a/ Tia sáng hớng thẳng về nguồn

B/ Tia sáng trở lại nguồn theo đờng cũ

(? C/.Tia sáng đi ra khỏi hệ theo phơng ban đầu.tức là // với tia tới

đầu tiên );(bài 3.34/nc8)

8.3 Một khối thủy tinh hình lăng trụ,tiết diện có dạng một tam giác cân

ABC.Ngời mạ bạc toàn bộ mặt AC và phần dới mặt AB.(h8.2) một tia

sáng vuông góc với mặt AB,sau 2 lần phản xạ liên tiếp trên AC,AB thì tia

ló ra vuông góc với BC Hãy xác định góc A của

khối thủy tinh đó.(3.37/nc8)

xG2

8.4* Hai gơng phẳng hình chữ nhật giống hệt nhau có giao tuyến chung O,quay mặt phản xạ vào nhau,hợp với nhau góc α.một điểm sáng S nằm giữa 2 gơng ,một tia sáng từ S đập vuông góc với G1,phản xạ đến G2,rồi phản xạ trở lại G1.Tia sáng phản xạ ở đây một lần nữa,tia phản xạ cuối cùng vuông góc với mặt phẳng chứa 2 cạnh //với giao tuyến chung của 2 gơng Tính α.

(bổ sung: 31,32*,37*,34/S CN8+174/S200 +101/S121)

9 Phơng án thực hành

9.1 Tìm phơng án xác định độ cao của một cột đèn bên kia bờ sông (.biết 2 bên bờ sông đất bằng

phẳng cao bằng nhau )với các dụng cụ sau:một gơng phẳng nhỏ;một thớc dây(có giới hạn đo vừa

đủ )

10.Bài bổ sung

10.1.ở tiệm cắt tóc ta thờng thấy có 2 chiếc gơng: một chiếc đặt ở phía

trớc mặt, một chiếc đặt ở phía sau gáy mình nhng không song song.Giải

thích tại sao?

Gợi ý:vẽmột tia sáng xuất phát từ một điểm ở sau gáy ngời phản xạ

lần lợt trên môi gơng một lần trong 2 trờng hợp: 2 gơng đặt song song

và không song song Từ hình xẽ trả lời câu hởi ở đề bài.

10.2 Cho 2 gơng phẳng( nh hình vẽ).hãy tìm giao của vùng nhìn thấy của2 gơng.

10.3 Chiếu chùm ánh sáng phân kì vào gơng A và nhận đợc các tia phản xạ

nh hình vẽ bên Hõi gơng A có thể là gơng phẳng đợc không? Vì sao?

Gợi ý phơng pháp: vẽ pháp tuyến của gơng tại các điểm tới của gơng, đo xêm

góc phản xạ có bằng góc tới tơng ứng không từ đó trả lời câu hỏi

10.3 Hãy xác định vị

trí của gơng phăng vàvẽ đờng đi của tia sáng trong các hình vẽ sau.biết S1, S2,S3, là các điểm sáng, S1/ ,S2/ ,S3/ lần lợt là ảnh của S1, S2, S3 tạo bởi gơng.Tia sáng từ S1,S2, S3, tới gơng phản xạ qua các điểm R1 R2 R3 t-

ơng ứng?

2.4 Hai gơng phẳng G1, G2, hợp với nhau một góc α <900, mặt phản xạ quay vào nhau Một điểm sáng S nằm giữa 2 gơng, một tia sáng từ S chiếu đến G1 dới góc tới i, phản xạ trong hệ gơng một

số lần Xác định α để:

a Sau n lần phản xạ trong hệ gơng, tia sáng bắt đầu đi ra theo đờng cũ

b Sau n lần phản xạ vào hệ gơng,tia sáng bắt đầu quay trở ra

2.5 Hai gơng phẳng đợc ghép quay mặt phản xạ vào nhau hợp với nhau

một góc nhị diện nhỏ α,một tia sáng SI nằm trong mặt phẳng vuông góc

với cạnh chung của nhị diện và tới một trong 2 gơng với góc tới i1 hỏi

sau bao nhiêu lần phản xạ trong hệ gơng thì tia sáng sẽ phản xạ trở ra

ngoài (đề thi HSG 2001-2002)

2.6 Hai mặt phẳng đàn hồi lý tởng, tạo thành một góc nhị diện α, một quả bóng bàn rơi vào khoảng gjữa hai mặt phẳng đó và sau nhiều lần va đập lên chúng, quả bóng lại bay ra ngoài( hình 2.6) Va đập thứ nhất xảy ra cách đỉnh góc nhị diện một khoảng a và tại đây góc tới của quả bóng đập lên mặt phẳng ngang bằng i quả bóng chuyển

động trong mặt phẳng thẳng đứng, vuông góc đến hai mặt phẳng đã cho Hãy xác định khoảng cách tối thiểu d đến đỉnh góc mà quả bóng có thể đạt đợc Giả thiết α là nhỏ

2.7 Cho điểm sáng S và 2 gơng phẳng OM và ON nh h-2.7 Biết khoảng

cách từ S đến giao tuyến chung của 2 gơng là a Xác định góc hợp bởi hai

g-ơng để một tia sáng bất kì từ S truyền đến một trong hai gg-ơng chỉ phản xạ một lần rồi ra khỏi hệ gơng

2.8 Gơng có dạng một mặt cầu hoặc một phần của mặt cầu gọi là gơng cầu Gơng cầu có mặt lồi phản xạ ánh sáng gọi là gơng cầu lồi Mỗi điểm trên gơng cầu lồi đợc coi là một gơng phẳng nhỏ hình 2.8 là một gơng cầu lồi,

c là tâm của gơng, một tia sáng AI từ điểm ảtên vật AB chiếu tới gơng cho tia phản xạ IP có đặc điểm h hình vẽ

a Nêu đặc điểm của pháp tuyến IN của gơng

b hãy vẽ ảnh của vật AB Tại 3 vị trí bất kì và nêu nhận xét về tính chất của

ảnh

c Xác định vùng đặt mắt để qua săt ảnh của vật AB

2.9 Cho gơng hình nón hình 2.7( chao đèn) và một điểm sáng S ( bóng đèn) Nằm trên trục của

g-ơng.Xác định góc α ở đỉnh gơng đểmọi tia sáng từ S đến gơng chỉ phản xạ một lần rồi đi ra ngoài

2.10 Hai gơng phẳng G1G2 vuông góc với nhau(h-2.10).Một tia sáng từ điểm S

đến G1, phản xạ đến G2 rồi phản xạ qua điểm M cho trớc

2.11** Hai guơng phẳng G1,G2, hợp với nhau một góc α<900.chiếu một tia

sáng SI đến G1 dới tới i1=i,phản xạ trên G1 theo hớng I1 I2 rồi phản xạ trên

G2 theo hớng I2 K

a Tính góc hợp bởi tia phản xạ I2K và.tia SI1,

b Tính góc hợp bởi tia phản xạ thứ n trong hệ gơng và tia SI1 để tia phản xạ

thứ n song song với tia SI thì cấn quay gơng G2 quanh cạnh chung một góc

bằng bao nhiêu, theo chiều nào

2.12.Một gơng phẳng dựng trên sàn nhà, lệch một góc α=50 so với phơng thẳng đứng Một ngời cao h=1,7m có thể đứng cách mép gơng một khoảng l lớn nhất là bao nhiêu để còn nhìn thấy đợc một phần ảnh của mình qua gơng, bỏ qua khoảng cách từ mắt đến đỉnh đầu( h-2.12)

2.13 ở h-2.13 là một điểm sáng S cố định nằm trớc hai gơng phẳng nhỏ G1 và G2 G1 quay quanh I, G2 quay quanh J( I và J cố định) Biết góc SIJ = α,góc SJ I = β S1 là

ảnh của S qua G1, S2 là ảnh của S qua G2 Tình góc ϕ hợp giữa mặt phản xạ của hai gơng sao cho khoảng cách giữa hai ảnh S1S2 là : a Nhỏ nhất; b Lớn nhất

7.1 a một ngời đứng trên bờ hồ nớc lặng, nhìn ảnh mặt trời dới nớc.Khi ngời đó lùi xa bờ hồ một khoảng bằng a , thì ảnh mặt trời mà ngời đó nhìn thấy di chuyển nh thế nào

b Giải thích tại sao hiện tợng nói trên chỉ xảy ra đối với những nguồn sáng ở rất xa( nh mặt trăng, mặt trời ,vì sao ) mà không xảy ra đối các vật ở gần

7.2 Mắt của anh cao hơn mắt của em là 37cm Nếu hai anh em đứng ở cùng một nơi, nhìn ảnh mặt trời dới nớc sẽ thấy ảnh của mặt trời ở hai nơi khác nhau, cách nhau một khoảng theo phơng ngang.Tính khoảng cách đó Nếu lúc ấy tia sáng mặt trời nghiêng góc 450 so với mặt nớc trong hồ

II Sự khúc xạ ánh sáng Chủ đề 1:ảnh của vật ở trong nớc tạo thành do sự khúc xạ A/ Tóm tắt lý thuyết

1 Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới Khi gớc tới

1.1 Giải thích sự tạo thành ảnh của một vật ở trong nớc.

1.2 Nhìn một hòn sỏi ở trong nớc ta thấy hòn sỏi hình nh bị nâng lên tại sao?

1.3 Nhìn vào chiếc đũa nhúng trong một chậu nớc ta thấy chiếc đũa hình nh bị gãy ở

mặt phân cách tại sao?

Chủ đề 2.Dụng cụ quang học A/ lý thuyết:

1.Thấu kính:quang tâm,trục chính, tiêu điểm, tiêu diện,tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ,

trục chính, trục phụ

2 đờng đi của các tia sáng đặc biệt trong thấu kính.

-Tia đi qua quang tâm truyền thẳng

-Tia song song với trục chính, (hoặctrục phụ), tia ló đi qua tiêu điểmchính (hoặc phụ)-Tia đi qua tiêu điểm chính (hoặc phụ,)tia ló đi song song với trục chính (hoặc trục phụ)

3.Thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật hoậc ảnh ảo.

-vật đặt ở ngoài tiêu điểm của thấu kính cho ảnh thật, ngợc chiều với vật.vật ở xa vô cùng cho ảnh ở tiêu điểm, vật tiến lại gần tiêu điểm thì ảnh tiến ra xa thấu kính

Vật ở tiêu điểm ảnh ở xa vô cùng

-Vật ở trong tiêu điểm, cho ảnh ảo cùng chiều,lớn hơn vật Khi vật ở sát thấu kính ảnh trùng với vật(ở sát thấu kính)

(chú ý :vật ẩnh luôn di chuyển cùng chiều)

4 Thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo cùng chiều,nhỏ hơn vật.

5.Sơ đồ tạo ảnh của vật bởi hệ thấu kính:

L1 L2 L3 L4

S S1 S3 S4 ảnh tạo bởi dụng cụ thứ nhất làvật của dụng cụ thứ 2

6.ảnh của một vật là tập hợp ảnh của tất cả các điểm sáng trên vật Do đó để vẽ ảnh của

một vật sáng ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt rồi nối chúng lại

( chú ý: nếu một vật vừa nầm trong tiêu điểm vừa nằm ngoài tiêu điểm thì ảnh của vật gồm hai phần :ảnh ảo và ảnh thật do đó làm nh trên có thể sai) Ví dụ

6.Điểm sáng là giao của chùm sáng tới phân kỳ, điểm vật ảo là giao của chùm tới hội tụ

kéo dài(ở phía sau dụng cụ quang học).giao của chùm sáng ló hội tụ là ảnh thật,giao

điểm của chùm ló phân kỳ là ẩnh ảo

ứng dụng của thấu kính

- Kính lúp:muốn quan sất ảnh ảo của vật bằng lúp phải đặt vật ở trong tiêu điểm của thấu kính

B / Luyện tập: