TAI LIEU ON TAP BOI DUONG VAT LY THCS VA TUYEN SINH LOP 10

THCS Xà PHAN Thái Phát Triển � � � TR ƯỜ NG THCS X à PHAN T ÀI LI Ệ U ƠN T ẬP V À B ỒI D ƯỠNG KI Ế N THỨC V Ậ T L Ý THCS N Ă M HỌC 20 13-2014 � Phần I: NHI Ệ T H ỌC THCS Xà PHAN Thái Phát Triển I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: - Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: 1/Ngunlýtruyềnnhiệt: Nếu có hai vật trao đổi nhiệt thì: Q = mq (q suất tỏa nhiệt nhiên liệu) - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt dòng điện chạy qua: độ hai vật dừng lại Q = I Rt -Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt 3/Phươngtrìnhcânbằngnhiệt: lượng vật Qtỏa = Qthuvào thu vào 2/Cơngthứcnhiệtlượng: 4/Hiệusuấtcủađộngcơnhiệt: H= Q Q đểcuốniótrngừ lên: Q-=Nhimcệ∆t tlượ(vớngi ∆ctủ=a mt2ộ-tt1.vậ tNhithuệvt àđộo ích 100% nhiệt độ đầu) - Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: 5/ Một số biểu thức liên quan: Q = mc∆t (với ∆t = t1 - t2 Nhiệt độ đầu trừ - Khối lượng riêng: D = - m nhiệt độ cuối) V Nhiệt lượng tỏa thu chất - Trọng lượng riêng: d = P chuyển thể: V + Sự nóng chảy - Đơng đặc: Q = mλ - Biểu thức liên hệ khối lượng (λ nhiệt nóng chảy) trọng lượng: P = 10 m + Sự hóa - Ngưng tụ: Q = mL (L - Biểu thức liên hệ khối lượng riêng nhiệt hóa hơi) trọng lượng riêng: d = 10 D II - BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Người ta thả thỏi đồng 0,4kg nhiệt độ 80 0C vào 0,25kg nước nhiệt độ 180C Hãy xác định nhiệt độ cân nhiệt Cho biết nhiệt dung riêng đồng 380J/kg.k nước 4200 J/Kg.K Hướng dẫn giải: - Nhiệt lượng miếng đồng tỏa để nguội từ 800C xuống t0C: Q1=m1.C1.(t1-t)=0,4.380.(80-t)( J ) Nhiệt lượng nước thu vào để nóng lên từ 180C đến t0C: Q2=m2.C2.(t-t2)=0,25.4200.(t-18)( J ) Theo phương trình cân nhiệt: Q1=Q2 ⇔ 0,4.380.(80-t)=0,25.4200.(t-18) ⇔ t≈260C Vậy nhiệt độ xảy cân 260C Bài 2: Trộn lẫn rượu nước người ta thu hỗn hợp nặng 140g nhiệt độ 36 0C Tính khối lượng nước khối lượng rượu trộn Biết ban đầu rượu có nhiệt độ 19 0C nước có nhiệt độ 1000C, cho biết nhiệt dung riêng nước 4200J/Kg.K, rượu 2500 J/Kg.k Hướng dẫn giải: - Theo ta biết tổng khối lượng nước rượu 140 m1+m2=m ⇔ m1=m-m2(1) - Nhiệt lượng nước tỏa ra: Q1 = m1 C1 (t1 - t) - Nhiệt lượng rượu thu vào: Q2 = m2 C2 (t - t2) - Theo PTCB nhiệt: Q1 = Q2 m1.C1(t1-t)=m2.C2(t-t2) ⇔m14200(100-36)=m22500(36-19) THCS Xà PHAN Thái Phát Triển ⇔268800m1=42500m2 m2 = 268800m1 (2) 42500 - Thay (1) vào (2) ta được: 268800(m-m2)=42500m2 ⇔ 37632-268800m2=42500m2 ⇔311300m2=37632 ⇔m2=0,12( Kg ) Thay m2 vào pt (1) ta được: (1) ⇔m1=0,14-0,12=0,02( Kg ) Vậy ta phải pha trộn 0,02Kg nước vào 0,12Kg rượu để thu hỗn hợp nặng 0,14Kg 360C Bài 3: Người ta đổ m1(Kg) nước nhiệt độ 600C vào m2(Kg) nước đá nhiệt độ -5 0C Khi có cân nhiệt lượng nước thu 50Kg có nhiệt độ 25 0C Tính khối lượng nước đá nước ban đầu Cho nhiệt dung riêng nước đá 2100J/Kg.k (Giải tương tự số 2) Bài 4: Người ta dẫn 0,2 Kg nước nhiệt độ 1000C vào bình chứa 1,5 Kg nước nhiệt độ 150C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp tổng khối lượng xảy cân nhiệt Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa 0,2 Kg nước 1000C ngưng tụ thành nước 1000C Q1=m1.L=0,2.2,3.106=460000( J ) Nhiệt lượng tỏa 0,2Kg nước 1000C thành nước t0C Q2=m1.C.(t1-t)=0,2.4200(100-t) Nhiệt lượng thu vào 1,5Kg nước 150C thành nước t0C Q3=m2.C.(t-t2)=1,5.4200(t-15) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q1+Q2=Q3 ⇔460000+0,2.4200(100-t)=1,5.4200(t-15) ⇔6780t=638500 ⇔t≈940C Tổng khối lượng xảy cân nhiệt m=m1+m2=0,2+1,5=1 ,7(Kg ) Bài 5: Có ba chất lỏng khơng tác dụng hóa học với trộn lẫn vào nhiệt lượng kế chúng có khối lượng m 1=1kg, m2= 10kg, m3=5kg, có nhiệt dung riêng C1 = 2000J/Kg.K, C2 = 4000J/Kg.K, C3 = 2000J/Kg.K có nhiệt độ t1 = 60C, t2 = -400C, t3 = 600C a/ Hãy xác định nhiệt độ hỗn hợp xãy cân b/ Tính nhiệt lượng cần thiết để hỗn hợp nóng lên thêm 60C Biết trao đổi nhiệt khơng có chất bị hóa hay đơng đặc Hướng dẫn giải: a/ Giả sử rằng, đầu ta trộn hai chất có nhiệt độ thấp với ta thu hỗn hợp nhiệt độ t < t3 ta có pt cân nhiệt: m1C1(t1-t)=m2C2(t-t2) t= m1C1t1 + m2C2t (1) m1C1 +m2C Sau ta đem hỗn hgợp trơn với chất thứ ta thu hỗn hợp chất nhiệt độ t' (t < t' < t 3) ta có phương trình cân nhiệt: (m1C1+m2C2)(t'-t)=m3C3(t3-t') (2) Từ (1) (2) ta có: m1C1t1 + m2C2t2 +m3C3t t'= THCS Xà PHAN Thái Phát Triển m1C1 + m2C2 +m3C Thay số vào ta tính t'≈-19 C b/ Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 60C: Q=(m1C1+m2C2+m3C3)(t4-t')=1300000(J) Bài 6: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g -100C a/ Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hồn tồn 100 0C b/ Nếu bỏ thỏi nước đá vào xơ nước nhơm 200C Sau cân nhiệt ta thấy xơ lại cục nước đá coa khối lượng 50g tính lượng nước có xơ lúc đầu Biết xơ có khối lượng 100 g THCS Xà PHAN Thái Phát Triển Hướng dẫn giải: a/ Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C đến 00C Q1=m1C1(t2-t1)=3600(J) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn C Q2=m1.λ=68000( J ) Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C đến 1000C Q3=m3C2(t3-t2)=84000(J) Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hồn tồn 100 C Q4=m1.L=460000(J) Nhiệt lượng cần cung cấp suốt q trình: Q=Q1+Q2+Q3+Q4=615600(J) b/ Gọi m' lượng nước đá tan: m'=200-50=150g=0 ,15Kg Do nước đá tan khơng hết nên nhiệt độ cuối hỗn hợp 00C Nhiệt lượng mà m' (Kg) nước đá thu vào để nóng chảy: Q'=m'λ=51000( J ) Nhiệt lượng m'' Kg nước xơ nhơm tỏa để giảm xuống từ 200C đến 00C Q"=(m"C2+mnhCnh)(20-0) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q"=Q'+Q1hay: (m"C2+mnhCnh)(20-0)=51000+3600 ⇔m"=0,629( Kg ) Bài 7: Có hai bình cách nhiệt, bình thứ chứa 2Kg nước 20 0C, bình thứ hai chứa 4Kg nước 60 C Người ta rót ca nước từ bình vào bình Khi bình cân nhiệt người ta lại rót ca nước từ bình sang bình để lượng nước hai bình lúc đầu Nhiệt độ bình sau cân 21,950C a/ Xác định lượng nước rót lần nhiệt độ cân bình b/ Nếu tiếp tục thực lần thứ hai, tìm nhiệt độ cân bình Hướng dẫn giải: a/ Giả sử rót lượng nước m từ bình sang bình 2, nhiệt độ cân bình t nên ta có phương trình cân bằng: m.(t-t1)=m2.(t2-t) (1) Tương tự lần rót nhiệt độ cân bình t' = 21,95 0C lượng nước bình lúc (m1 - m) nên ta có phương trình cân bằng: m.(t-t')=(m1-m).(t'-t1) (2) Từ (1) (2) ta có pt sau: m2.(t2-t)=m1.(t'-t1) ⇒ t= m2t2 (t'−t1) (3) m Thay (3) vào (2) tính tốn ta rút phương trình sau: m= m1.m2 (t'−t1 ) (4) m2 (t2 −t1)−m1(t'−t1) Thay số vào (3) (4) ta tìm được: t = 590C m = 0,1 Kg b/ Lúc nhiệt độ bình bình 21,950C 590C ta thực rót ,1Kg nước từ bình sang bình ta viết phương trình sau: m.(T2-t')=m2.(t-T2) ⇒T2 = m1t'+m2t = 58,120C m+ m2 Bây ta tiếp tục rơt từ bình sang bình ta dễ dàng viết phương trình sau: m.(T1T2)=(m1-m).(t-T1) THCS Xà PHAN Thái Phát Triển ⇒T1 = mT2 + (m1 −m)t' m1 = 23,760C Bài 8: Bếp điện có ghi 220V-800W nối với hiệu điện 220V dùng để đun sơi 2lít nước 200C Biết hiệu suất bếp H = 80% nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K a/ Tính thời gian đun sơi nước điện tiêu thụ bếp Kwh b/ Biết cuộn dây có đường kính d = 0,2mm, điện trở suất ρ= 5.10−7 Ωmđược quấn lõi sứ cách điện hình trụ tròn có đường kính D = 2cm Tính số vòng dây bếp điện Hướng dẫn giải: a/ Gọi Q nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên từ 200C đến 1000: Q=m.C.∆t Gọi Q' nhiệt lượng dòng điện tỏa dây đốt nóng Q'=R.I2.t=P.t Theo ta có: H = Q = m.C.∆t ⇒ t= m.C.∆t =1050(s) Q' P.t P.H Điện tiêu thụ bếp: A=P.t=233,33(Wh)=0,233( Kwh ) b/ Điện trở dây: R= ρl = ρπDn2 = 4ρDn S πd Mặt khác: R= U2 (1) d (2) P Từ (1) (2) ta có: 4ρDn U2 = d P ⇒ n= U2d2 = 60,5 (Vòng) 4ρDP Bài 9: Cầu chì mạch điện có tiết diện S = 0,1mm 2, nhiệt độ 270C Biết đoản mạch cường độ dòng điện qua dây chì I = 10A Hỏi sau dây chì đứt? Bỏ qua sụ tỏa nhiệt mơi trường xung quanh thay đổi điện trở, kích thước dây chì theo nhiệt độ cho biết nhiệt dung riêng, điện trỏe suất, khối lượng riêng, nhiệt nóng chảy nhiệt độ nóng chảy chì là: C = 120J/kg.K; ρ= 0,22.10−6 Ωm; D = 11300kg/m3; λ= 25000J/kg; tc=3270C Hướng dẫn giải: Gọi Q nhiệt lượng dòng điện I tỏa thời gian t, ta có: Q=R.I2.t= ρl I2t ( Với llà chiều dài dây chì) S Gọi Q' nhiệt lượng dây chì thu vào để tăng nhiệt độ từ 270C đến nhiệt độ nóng chảy tc = 3270C nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy, ta có THCS Xà PHAN Thái Phát Triển Q'=m.C.∆t+mλ=m(C.∆t+λ)=DlS(C.∆t+λ)với(m=D.V=DlS) Do khơng có mát nhiệt nên: Q=Q'hay: ρl I2t =DlS(C.∆t+λ) S DS ⇒ t= ρI (C.∆t+λ) = 0,31(s) PHẦN II: CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC - VẬN TỐC A- CƠ SỞ LÝ THUYẾT I- VẬN TỐC LÀ MỘT ĐẠI LƯỢNG VÉC - TƠ: 1- Thế đại lượng véc – tơ: - Một đại lượng vừa có độ lớn, vừa có phương chiều đạilượngvectơ 2- Vận tốc có phải đại lượng véc – tơ khơng: - Vận tốc lầ đại lượng véc – tơ, vì: + Vận tốc có phương, chiều phương chiều chuyển động vật s + Vận tốc có độ lớn, xác định cơng thức: v = t 2- Ký hiệu véc – tơ vận tốc: v (đọclàvéc–tơ“vê”hoặcvéc–tơvậntốc) IIMỘT SỐ ĐIỀU CẦN NHỚ TRONG CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐỐI: 1- Cơngthứctổngqttínhvậntốctrongchuyểnđộngtươngđối: v13 = v12 + v23 v = v1 + v2 Trong đó:+ v13 (hoặc v) véc tơ vận tốc vật thứ so với vật thứ + v13 (hoặc v) vận tốc vật thứ so với vật thứ + v12 (hoặc v1 ) véc tơ vận tốc vật thứ so với vật thứ + v12 (hoặc v1) vận tốc vật thứ so với vật thứ + v23 (hoặc v2 ) véc tơ vận tốc vật thứ so với vật thứ + v23 (hoặc v2) vận tốc vật thứ so với vật thứ 2Mộtsốcơngthứctínhvậntốctươngđốicụthể: a) Chuyển động thuyền, canơ, xuồng sơng, hồ, biển: vcb = S(AB) = vc vc + + t ( Với t thời gian canơ xi dòng ) THCS Xà PHAN Thái Phát Triển Trongđó: + vcb vận tốc canơ so với bờ + vcn (hoặc vc) vận tốc canơ so với nước + vnb (hoặc vn) vận tốc nước so với bờ * Lư: - Khi canơ tắt máy, trơi theo sơng vc = vtb = S(AB) vt + = vc + ( Với t thời gian thuyền xi t dòng ) Trongđó: + vtb vận tốc thuyền so với bờ + vtn (hoặc vt) vận tốc thuyền so với nước + vnb (hoặc vn) vận tốc nước so với bờ * KHI THUYỀN, CA NƠ, XUỒNG CHUYỂN ĐỘNG NGƯỢC DỊNG: Tổngqt:v = vlớn vnhỏ Vận tốc thuyền, canơ so với bờ tính cặp cơng thức sau: vcb = vc (nếuvc>vn) S(AB) ( Với t’ thời gian canơ ngược = vc t' dòng ) vtb = vt S(AB) = t' - vn vc (nếuvt>vn) ( Với t’ thời gian canơ ngược - dòng ) b) Chuyểnđộngcủabèkhixidòng: vBb = S(AB) t vB + = vB + ( Với t thời gian canơ xi dòng ) Trongđó: + vBb vận tốc bè so với bờ; (Lưu ý: vBb = 0) THCS Xà PHAN Thái Phát Triển + vBn (hoặc vB) vận tốc bè so với nước + vnb (hoặc vn) vận tốc nước so với bờ c) Chuyểnđộngxe(tàu)sovớitàu: Tàu th Tàu ( vật thứ 3) Đường ray ( vật thứ 2) Xe ( vật thứ 1) ứ2 Đường ray ( vật thứ 2) tàu thứ ( vật thứ 1) (vật thứ 3) * KHI HAI VẬT CHUYỂN ĐỘNG NGƯỢC CHIỀU: vxt = vx + vt Trongđó: * + vxt vận tốc xe so với tàu + vxđ (hoặc vx) vận tốc xe so với đường ray + vtđ (hoặc vt) vận tốc tàu so với đường KHI HAI VẬT CHUYỂN ĐỘNG CÙNG CHIỀU: vxt = vxđ - vtđ vxt = vx - vt ( vxđ > vtđ ; vx > vt) vxt = vtđ - vxđ vxt = vt - d) Chuyểnđộngcủamộtngườisovớitàuthứ2: * Khi người chiều chuyển động với tàu thứ 2: vtn = vt + vx ( vxđ < vtđ ; vx < vt) * Khi người ngược chiều chuyển động với tàu thứ 2: vtn = vt ( vt > vn) Lư:Bài tốn hai vật gặp nhau: - Nếu hai vật xuất phát thời điểm mà gặp thời gian chuyển động nhau: t1= t2= t - Nếu hai vật chuyển động ngược chiều tổng qng đường mà vật khoảng cách hai vật lúc ban đầu: S = S1 + S2 - Nếu hai vật chuyển động chiều qng đường mà vật thứ (có vận tốc lớn hơn) trừ qng đường mà vật thứ hai khoảng cách hai vật lúc ban đầu: S = S1 - S2 B- BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Lúc 7h người khởi hành từ A đến B với vận tốc 4km/h Lúc 9h người xe đạp khởi hành từ A B với vận tốc 12 km/h a Hai người gặp lúc giờ? Lúc gặp cách A bao nhiêu? b Lúc hai người cách km? Hướng dẫn giải: a/ Thời điểm vị trí lúc hai người gặp nhau: - Gọi t khoảng thời gian từ người đến khởi hành đến lúc hai người gặp C THCS Xà PHAN Thái Phát Triển - Qng đường người đi được: S1=v1t=4t (1) - Qng đường người xe đạp được: S2=v2(t-2)=12(t-2) (2) - Vì xuất phát A đến lúc gặp C nên: S1=S2 - Từ (1) (2) ta có: 4t=12(t-2) ⇔ 4t=12t-24 ⇔t=3( h ) - Thay t vào (1) (2) ta có: (1) ⇔S1=4.3=12( Km ) (2) ⇔S2=12(3-2)=12( Km ) Vậy: Sau người đi 3h hai người gặp cách A khoảng 12Km cách B 12 Km b/ Thời điểm hai người cách Km - Nếu S1 > S2 thì: S1-S2=2 ⇔4t-12(t-2)=2 ⇔4t-12t+24=2 ⇔t=2,75h=2 h45ph - Nếu S1 < S2 thì: S2-S1=2 ⇔ 12(t-2)-4t=2 ⇔ 12t+24-4t=2 ⇔t=3,35h=3 h15ph Vậy: Lúc 7h + 2h45ph = 9h45ph 7h + 3h15ph = 10h15ph hai người cách Km Bài 2: Lúc 9h hai tơ khởi hành từ hai điểm A B cách 96km ngược chiều Vận tốc xe từ A 36km/h, vận tốc xe từ A 28 km/h a Tính khoảng cách hai xe lúc 10 h b Xác định thời điểm vị trí hai xe gặp Hướng dẫn giải: a/ Khoảng cách hai xe lúc 10 h - Hai xe khởi hành lúc 9h đến lúc 10h hai xe khoảng thời gian t=1 h - Qng đường xe từ A: S1=v1t=36.1=36( Km ) Qng đường xe từ B: S2=v2t=28.1=28( Km ) - Mặt khác: S=SAB-(S1+S2)=96-(36+28)=32( Km ) Vậy: Lúc 10h hai xe cách 32 Km b/ Thời điểm vị trí lúc hai xe gặp nhau: - Gọi t khoảng thời gian từ người đến khởi hành đến lúc hai người gặp C - Qng đường xe từ A được: S1=v1t=36t (1) - Qng đường xe từ B được:S2=v2t=28t (2) - Vì xuất phát lúc ngược chiều nên: SAB= S1+S2 - Từ (1) (2) ta có: 36t +28t=96 ⇔t=1,5( h ) - Thay t vào (1) (2) ta có: (1) ⇔S1=1,5.36=54( Km ) (2) ⇔S2=1,5.28=42( Km ) Vậy: Sau 1,5h tức lúc 10h30ph hai xe gặp cách A khoảng 54Km cách B 42 Km Bài 3: Cùng lúc hai xe gắn máy xuất phát từ hai điểm A B cách 60km, chúng chuyển động thẳng chiều từ A đến B Xe thứ xuất phát từ A với vận tốc 30 km/h, xe thứ hai khởi hành từ B với vận tốc 40 km/h a Tính khoảng cách hai xe sau chúng h b Sau xuất phát 1h, xe thứ bắt đầu tăng tốc đạt vận tốc 60km/h Hãy Xác định thời điểm vị trí hai người gặp Hướng dẫn giải: a/ Khoảng cách hai xe sau h - Qng đường xe từ A: S1=v1t=30.1=30( Km ) Qng đường xe từ B: S2=v2t=40.1=40( Km ) Mặt khác: S=S1+S2=30+40 =70( Km ) Vậy: Sau 1h hai xe cách 70 Km b/ Thời điểm vị trí lúc hai người gặp nhau: 10 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển PH Ầ N VI: QUANG H Ì NH H ỌC I - CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1.Địnhluậttruyềnthẳngcủấnhsáng: Trong mơi trường suốt đồng tính ánh sáng truyền theo đường thằng 2.Phảnxạánhsáng: - Tia phản xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới đường pháp tuyến gương điểm tới.S N S' - Góc phản xạ góc tới Trên hình vẽ: SI: Tia tới; IS': Tia phản xạ IN: Đường pháp tuyến gương I: Điểm tới i i' SIN = i: Góc tới INS' = i' Góc phản xạ I 3.Ảnhcủamộtvậttạobởigươngphẳng: - Ảnh ln ảnh ảo - Khoảng cách từ vật đến gương phẳng khỏng cách từ gương đến ảnh - Độ lớn anh độ lớn vật N S i P I Q r R 4.Sựkhúcxạánhsáng: 4.1.Hiệntượngkhúcxạ:Là tượng ánh sáng truyền từ mơi trường suốt sang mơi trường suốt khác bị gẫy khúc mặt phân cách hai mơi trường 4.2.Địnhluậtkhúcxạ: - Tia khúc xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới pháp tuyến điểm tới Tia khúc xạ nằm bên pháp tuyến - Khi góc tới tăng góc khúc xạ tăng 5.Thấukính 5.1.Định nghĩa: Thấu kính vật suốt giới hạn hai mặt cầu mặt cầu mặt phẳng 5.2 Các loại thấu kính: - Thấu kính rìa mỏng ( thấu kính hội tụ ) - Thấu kính rìa dày ( thấu kính phân kỳ ) 5.3Các khái niệm khác: + Mỗi thấu kính có quang tâm O điểm cắt tâm thấu kính với trục thấu kính + Trục thấu kính đường thẳng qua quang tâm nối hai tâm hai mặt cầu giới hạn thấu kính + Mỗi thấu kính có tiêu điểm đối xứng qua quang tâm O Tiêu điểm F gọi tiêu điểm vật, tiêu điểm F’ gọi tiêu điểm ảnh + Đối với thấu kính hội tụ F phía trước thấu kính F’ phía sau thấu kính + Đối với thấu kính phân kỳ F phía sau thấu kính F’ phía trước thấu kính 5.4.Đường truyền ánh sáng qua thấu kính: + Mọi tia sáng qua quang tâm truyền thẳng + Các tia sáng song song với trục thấu kính sau qua thấu kính qua F’ + Các tia sáng qua F sau qua thấu kính đếu song song với trục thấu kính 70 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển 5.5.Đặc điểm ảnh tạo thấu kính: + Đối với thấu kính hội tụ: Vật đặt ngồi tiêu điểm thấu kính hội tụ cho ảnh thật ảnh ngược chiều với vật Vật đặt tiêu điểm thấu kính hội tụ cho ảnh ảo, ảnh chiều với vật ln lớn vật + Đối với thấu kính phân kỳ: Thấu kính phân kỳ ln cho ảnh ảo, ảnh chiều với vật ln nhỏ vật 5.6.Cơng thức thấu kính: 1 =+ f d d' Trong đó: - f tiêu cự thấu kính ( f=OF ) - d khoảng cách từ quang tâm thấu kính đến vật ( d>0 : vật thật; d0: ảnh thật ; d 2f : thấu kính hội tụ cho ảnh thật, ảnh ngược chiều với vật ln nhỏ vật 5.7.Độ bội giác độ phóng đại ảnh: + Mỗi kính lúp có số bội giác ( ký hiệu G )được ghi số 2X ; 3X ; = 25 5X;….Giữa số bội giác tiêu cự kính lúp có mối liên hệ hệ thức:G f + Độ phóng đại ảnh K tỉ số độ cao ảnh với độ cao vật: K = A'B' AB *Phươngphápđotiêucựcủathấukínhhộitụ:( có phương pháp) + Xác định nhanh, gần tiêu cự thấu kính cách hứng ảnh thật vật xa thấu kính Làm nhiều lần ghi lại kết tìm kèm theo sai số + Bằng phương pháp Silberman: Đặt thấu kính cố định; đặt vật sát thấu kính di chuyển vật xa thấu kính Khi di chuyển phải giữ cho d=d’ Đến ảnh rõ thí kiểm tra xem độ cao h vật có cao h’ ảnh khơng Nếu chưa đạt cần cẩn thận xê dịch chút kiểm tra kại + Dựa vào cơng thức : = + f= d = d' hay cơng thức:d'= f d d' d− f df ta suy công thức Thí nghiệm phải tiến hành tít lần tính giá trị trung bình f + Dựa vào cơng thức: = + dd' f d d' ta suy ra: f = d+ d' - Đo d d’ tính f - Thí nghiệm phải tiến hành nhiều lần tính giá trị trung bình f 71 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển + Dùng phương pháp Gaux- Bessel: f = L2 −l2 4L L khoảng cách vật với - l khoảng cách hai vị trí đặt thấu kính để ảnh rõ II- BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Một điểm sáng S chiếu vào gương phẳng G 1(nhưhìnhvẽ) a, Hãy vẽ ảnh S’ qua G1 tính góc i, i’ b, Dùng gương phẳng G2 ghép với G1 góc α để hứng tia phản xạ G1, cho tia phản xạ G2 có hướng ⊥ gương G1 S Bàigiải: I G1 20 ’ a, Để tìm ảnh S S qua G1 - ta có cách: Cách1: + Dựng SH ⊥ G1 Hãy xác định góc α? N R i i, H I S’ +Tìm S’ ∈ SH cho SH = SH’ + Nối S’ với I kéo dài ta có tia phản xạ IR S + Dựng IN ⊥ G1 〉 (IN phân giác SIR) 〉 ⇒ i= i ’ = SIR *Tìm i = i’ = ? Từ cách dựng ta thấy: SIH + i = 900 〉 ⇒ i = 900 - SIH mà SIH = 200 (gt) - 200 = 700 ⇒ i = 900 K R J S’ Vậy i = i’ = 700 - Cách2: Ảnh S’ S giao hai tia phản xạ: S + Ta lấy điểm tới khác I G1 J + Áp dụng định luật phản xạ vẽ hai tia phản xạ IR IK + Giao IR Ik S’ S qua G1 (Tìm i = i’ = 700) tương tự cách b, Trườnghợp1:Cách tìm vị trí G2 tương tự ví dụ b 72 I G1 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển Sau có tia phản xạ IR G1: G2 J S N i 200 R i’ α M + Trên tia IR lấy điểm J + Hạ JK ⊥ G1 (JK tia phản xạ qua G2 có hướng ⊥ G1) 〉 ⇒IJK=2i2=i2+i2’(i2=i2’) + Dựng tia phân giác JM + Dựng G2: Vị trí G2 đường thẳng ⊥ JM J Vậy ta có G1 ∩ G2 O độ lớn IOJ = α MJ⊥ G1 〉 I K O 〉 JO Ta có JK⊥ OK ⇒MJK=JOK ( hai góc có cạnh tương ứng vng góc ) 〉 Hay ta có: α = i2’ = IJK (1) 〉 〉 Xét∆IJK ta có: 〉 〉 KIJ + IJK = 900 ⇒ IJK = 900 – KIJ = 900 - 200 = 700 (2) Từ (1) (2) ta có: α= 700 =350 〉 Trườnghợp2:Cách dựng tương tự trường hợp 1: Song tia phản xạ qua G JK có hướng vng góc với G1 phần kéo dài Do α khơng góc nhọn mà góc tù Tính α= ? Gọi giao IN JM H 〉 Xét 〉 IHJO có: I + J = 1800 M 〉 ⇒ H + O = 1800 H K N i2 ’ S R i1 i 1’ G1 〉 〉 Hay α+ H = 1800 ⇒α = 1800 H 〉 Vì IN ⊥ G1; JK ⊥ G1 ⇒ IN // JK ⇒ H = i2’ Mà i2 = i2’ ( theo định luật phản xạ ánh sáng) 73 I α O i2 G2 J 〉 THCS Xà PHAN 〉 Thái Phát Triển Nên ta có: H = HJI ⇒ HJI cân I 〉 Do đó: H = 1800 −i' = 1800-700 = 550 2 Vậy α=1800 - 550 = 1250 Bài 2: Một điểm sáng S đặt đường phân giác góc hợp hai gương phẳng α Xác định số ảnh S tạo hai gương khi: a, α = 900 b, α = 1200 Bài giải: S3 G2 S G1 O S2 S1 a, Khi α = 900 - Vật S cho ảnh S1 qua G1 Tam giác S1OS cân có đường cao trùng với đường trung trực Vậy: OS = OS1 - S1 nằm trước G2 lại cho ảnh S2 đối xứng S1 qua G2 Tương tự S3 ảnh S qua G2 ta có: OS = OS1 = OS2 = OS3 => ảnh nằm đường tròn tâm O, bán kính OS Ta có: 〉〉 〉 SOS1 = S1OS2 = S2OS3 = α = 900 Vậy hệ cho tất ảnh G2 S2 S 21 O G1 S1 b, Khi α = 1200 - Vật S cho ảnh S1 qua G1 đối xứng S qua G1 〉 với SOS1 = 1200 S1 nằm mặt phẳng G2 - Tương tự S2 cho G2 S2 nằm mặt phẳng G1 SOS2 = 1200 Vậy hệ cho ảnh 〉 Bài 3: Chiếu tia sáng hẹp vào gương phẳng Nếu cho gương quay góc α quanh trục nằm mặt gương vng góc với tia tới tia phản xạ quay góc bao nhiêu? theo chiều nào? 74 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển - Xét gương quay quanh trục qua O từ vị trí M đến M2 (M1OM2 = α), lúc pháp tuyến quay góc: 〉 〉〉 〉 N1KN2 = α ( góc có cạnh tương ứng vng góc) * Xét ∆ IPJ có : IJR2 = JIP + IPJ Hay 2i’ = 2i + β => β = 2(i’ – i) (1) 〉〉 * Xét ∆ IJK có: IJN2 = JIK + IKJ hay i’ = i + α => α = (i’ – i) (2) Từ (1) (2) ta suy ra: β = 2α Tóm lại: Khi gương quay góc α quanh trục vng góc tia tới tia phản xạ quay góc 2α theo chiều quay gương B A A’ Bài 4: Một vật sáng AB đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 12cm Điểm A nằm trục , dựng ảnh A’B’ AB tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính chiều cao ảnh hai trường hợp a/ Vật AB cạch thấu kính khoảng d=36cm I b/ Vật AB cách thấu kính khoảng d=8cm Giải: F O F’ a/ Cho biết: H Xét hai tam giác đồng dạng ABF OHF , ta có: d=36cm, 12 AB AF AB.OF AB.F = 1.12 = 0,5cm ==> OH = = OH OF AF d− f 36 −12 Xét hai tam giác đồng dạng A’B’F’ IOF’, ta có: IO OF' A'B'.OF' = OH.OF' = 0,5.12 = 6cm = => F'A'= A'B' F'A' IO IO => OA'= OF'+F'A' = 12 + =18 cm AB=1cm; OF=12cm Tính A’B’ 75 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển B’ I F A O F’ H.13 b/ Cho biết:OA=8cm; AB=1cm; OF=12cm Tính A’B’ OA’ B Xét hai tam giác đồng dạng: OF’B’ BIB’, ta có: A’ BB' = BI = OA BB' = OA (1) OB' OF' OF OB+ BB' OF Mà ta có: OB = AB2 +OA2 = 12 +82 = 65 BB' Từ (1) => = => BB'= 65 65+ BB' 12 Xét hai tam giác đồng dạng OAB OA’B’, ta có: OB AB OB AB AB(OB+ BB') 1.( 65 65) = = => A'B'= = = 3cm OB' A'B' +2 65 OB+ BB' A'B' OB Và ta có: AB = OA => OA'= A'B'.OA= 3.8 = 24cm A'B' OA' AB Bài 5: Một vật sáng AB cao 3cm đặt cách màng khoảng L = 160cm khoảng giũa vật sáng có thấu kính hội tụ có tiêu cự f =30cm Vật AB đặt vng góc với trục a Xác định vị trí đặt thấu kính để ta có ảnh rõ nét vật b Xác định độ lớn ảnh so với vật Giải: a Do ảnh hứng nên ảnh vật ảnh thật, ảnh bên thấu kính so với vật Theo đề ta có: d + d’= L (1) Mặt khác ta có: 1 = + (2) f d d' Từ (1) suy ra: d’= L – d thay vào (1) ta : 1 1 2 = + ⇔ = ⇒ d − Ld+ Lf = ⇔ d −160d+ 4800 = 76 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển f d L−d f d(L−d) Giải phương trình ta d1= 40cm, d2 =120 cm Vậy có vị trí đặt thấu kính ảnh rõ nét ảnh cm b/ Độ lớn ảnh so với vật: A'B' = d' => A'B' = d' AB AB d là: d=40cm d= 120 d Khi d = 40cm d' = L - d = 120cm nên A'B' = Khi d = 120cm d' = L - d = 40cm nên A'B' = 77 = 9cm =1cm THCS Xà PHAN Thái Phát Triển 78 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển ảnhA’B’ 1.BiếtA’B’=4AB.Vẽhìnhvàtínhkhoảngcáchtừvậttớithấukính(xét02trườnghợp: ảnhthậtvàảnhảo) 2.ChovậtABdichuyểndọctheotrụcchínhcủathấukính.Tínhkhoảngcáchngắnnhất giữavậtvàảnhthậtcủanó Hướngdẫngiải: *TrườnghợpvậtABtạoảnhthật: -Vẽ hìnhđúng(H.1) B A I -∆A’OB’đồngdạng∆AOB⇒ F’ A’ = O (2) AB OA' A'B' (1) OA -∆OF’Iđồngdạng∆A’F’B’⇒ A'B' = F'A' = OA'-OF' AB (H.1) B F'O OF' -ThayA’B’=4ABvàOF’=20cmvào(1)và(2),tínhđược:OA= ’ 25 cm; OA’=100 cm *TrườnghợpvậtABtạoảnhảo: 79 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển B’ -Vẽ hìnhđúng(H.2) B I A A’ -∆A’OB’đồngdạng∆AOB⇒ F’ A'B' = OA' (3) ABOA O -∆OF’Iđồngdạng∆A’F’B’⇒ A'B' = F'A' = OA'+OF' (4) AB F'O OF' -ThayA’B’=4ABvàOF’=20cmvào(3)và(4),tínhđược: OA=15cm;OA’=60 cm 2.-ĐặtOA=d,OA’=l–d vớillàkhoảngcáchgiữavậtvàảnh,thayvào(1)và(2),tađược: (H.2) A'B' OA'-OF' = = OA' l-d-f l-d ⇒ = ⇒d 2-ld+lf=0 (*) - ABĐểphươOF'ngtrìnhOA(*)cónghif ệm:∆d =l 2–4lf≥0⇒l≥4f - Vậylmin=4f=80 cm Bài 8: Một vật sáng AB đặt vị trí trước thấu kính hội tụ, cho AB vng góc với trục thấu kính A nằm trục chính, ta thu ảnh thật lớn gấp lần vật Sau đó, giữ ngun vị trí vật AB dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều xa vật đoạn 15cm, thấy ảnh dịch chuyển đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu Tính tiêu cự f thấu kính (khơng sử dụng trực tiếp cơng thức thấu kính) Hướngdẫngiải: B B I' F' A F A'' O' Hình B F' A F A' O B'' d'2 d2 I B' Hình A Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính d, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính d’ Ta tìm mối quan hệ d, d’ f: ∆ AOB ~ ∆ A'OB' ⇒ A′B′ = OA′ = d′ ; AB OA d ∆ OIF' ~ ∆ A'B'F' ⇒ A′B′ = A′F′ = A′B′ ; hay d′ - f = d′ OI OF′ AB f ⇒ d(d' - f) = fd' d ⇒ dd' - df = fd' ⇒ dd' = fd' + fd ; 1 Chia hai vế cho dd'f ta được: = + f d - A′B′ Ở vị trí ban đầu (Hình A): d′ = (*) d′ = ⇒ d’ = d 80 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển AB d 1 Ta có: = + = (1) f d 2d d Ở vị trí (Hình B): Ta có:d2 = d + 15 Ta nhận thấy ảnh A′′B′′ khơng thể di chuyển xa thấu ′ kính, di chuyển xa lúc d = d′, khơng thoả mãn cơng thức (*) Ảnh A′′B′′sẽ dịch chuyển phía gần vật, ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30 ′ hay: d = d′ - 30 = 2d - 30 1 1 Ta có phương trình: = + = + (2) f d2 d′2 d + 15 d - 30 Giải hệ phương trình (1) (2) ta tìm được: f = 30( cm ) Bài 9: MétvËtph¼ngnháAB®Ỉtvu«nggãcvíitrơcchÝnhcđathÊukÝnhhéitơ,saocho®iĨm A n»m trªn trơc chÝnh vµ c¸ch quang t©m cđa thÊu kÝnh mét kho¶ng OA= a NhËn thÊy nÕu dÞch chunvËtl¹igÇnhcraxathÊukÝnhmétkho¶ngb=5cmth×®Ịuthu®ỵc¶nhcã®écaob»ngba lÇnvËt,trong®ãcãmét¶nhcïngchiỊuvµmét¶nhngỵcchiỊuvíivËt.H·yx¸c®Þnhkho¶ngc¸cha vµvÞtrÝtiªu®iĨmcđathÊukÝnh Hướngdẫngiải: ¶nhcïngchiỊuvíivËtlµ¶nh¶o,vËtn»mtrongtiªucù ¶nhngỵcchiỊuvíivËtlµ¶nhthËt,vËtn»mngoµikho¶ngtiªucùcđathÊukÝnh XÐttrênghỵp¶nh¶o ∆OA1B 1®ångd¹ngvíi ∆OA'1 B'1 A'1 B'1 = OA'1 ⇔ = OA' ⇒ OA'1 = 3(a−5) A1B1 OA1 (1) a−5 ∆F'OI 1®ångd¹ngvíi ∆F'A'1 B'1 A'1 B'1 = F'A'1 = OF'+OA'1 ⇔ =1+ OA' ⇒ OA'1 = 2f OI1 OF' OF' 3(a−5) Tõ(1)vµ(2)tacã: =2 f f (3) B’1 81 (2) THCS Xà PHAN Thái Phát Triển B1 I1 F’ A’ F A1 O B2 F’ A2 ®ångd¹ngvíi 2 A'2 B'2 = OA'2 ⇔ = OA' ⇒ OA'2 = 3(a+ 5) A’2 O (4) XÐt tr ê ng h ỵ p ¶nh ng ỵ c chiỊu v í i vËt: A2B2 I2 OA2 B’2 ∆OAB ∆OA' B' a+ ∆F'OI ®ångd¹ngvíi ∆F'A'2 B'2 − 82 A'2 B'2 = F'A'2 = OA'2 OF' ⇔ = OA' −1⇒ OA'2 = 4f OI2 OF' OF' (5) f 3(a+ 5) = (6) Tõ(4)vµ(5)tacã: f Tõ(3)vµ(6)tacã:a=15cm;f=15cm Bài 10: Một nguồn sáng điểm đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 8cm, cách thấu kính 12cm Thấu kính dịch chuyển với vận tốc 1m/s theo phương vng góc trục thấu kính Hỏi ảnh nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc nguồn sáng giữ cố định Hướngdẫngiải: Ta dựng ảnh Squa thấu kính cách vẽ thêm truc phụ OI song song với tia tới SK Vị trí ban đầu thấu kính O Sau thời gian t(s) thấu kính dịch chuyển qng đường OO1, nên ảnh nguồn sáng dịch chuyển q ng đường S1 S2 K S I H O O1 Vì Vì OI // SK ⇒ S1 O S1 S OI = O1 H // SK ⇒ S1 F’ S2 (1) SK S2 O1 = S2 S O1 H (2) SK Xét tứ giác OO1HI có OI//O1H OO1 //IH⇒OO1HI nên hình bình hành, suy OI=O1H (3) Từ (1), (2), (3) ⇒ S1O = S2O1 ⇒ OO1 //S1S2 ⇒ OO1 = SO = S1S2 SS1 12 + S1O S1S S2S Mặt khác: OI//SK⇒ S1I = S1O = S1O (*) IK SO 12 IF′// OK⇒ S1I = S1F′ = S1O−8 IK OF′ Từ (*) (**) ⇒ S1O = S1O−8 = 12 (**) =2 ⇒S1O=12.2 = 24 cm (5) 12 (4) Từ (4) (5) ⇒ OO1 = 12 S1S2 12 + 24 = Ký hiệu vận tốc thấu kính v, vận tốc ảnh v1 OO1 = v.t = ⇒ v1 = 3v= m/s S1S2 v1.t Vậy vận tốc ảnh nguồn sáng m/s Hết ... Trong P = 10D1Sl F = 10D2Sx Suy : D1l.MH = D2x.NK ⇒x= Dl1 MH NK (1) D2 Xét hai tam giác đồng dạng : ∆OMH∼∆ONK ta có MH OM = NK ON 28 THCS Xà PHAN Thái Phát Triển Với OM = MA – OA = 20 – 10 = 10. .. dẫn giải: Trọng lượng nước đá chì P=(mc+md) .10 Trước tan 100 g nước đá tan P=(mc+md) .10= Vc.Dn .10 Sau 100 g nước đá tan chảy: P,=(mc+md-0,1) .10= Vc.Dn .10 Biến đổi =>mc+md=0 , Thể tích khối nước đá... = 100 cm2 bỏ qua áp suất khí Hướng dẫn giải: a -Áp suất mặt pittông nhỏ : 10m2 = 10m +10Dh S2 S1 m 2= m1 +Dh (1) S2 S - Khi đặt cân m lên pittông lớn mực nước hai bên ngang nên: 10m2 = 10( m1