Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý PHẦN I: CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC I Tóm tắt lý thuyết A- Chuyển động thẳng đều: 1, Chuyển động học: a Sự thay đổi vị trí vật so với vật khác => chuyển động Tùy theo vật làm mốc: Chuyển động có tính chất tương đối b Chuyển động đều: Vật quãng đường khoảng thời gian (vận tốc không đổi the o thời gian) c Vận tốc chuyển động đều: Đặc trưng nhanh (chậm) chuyển động v= S t Đơn vị: m/s, km/h… 2, Phương trình đồ thị chuyển động đều: Từ v = S t Đồ thị: => S= vt - Đồ thị đường - Đồ thị vận tốc a, Đồ thị đường đi: S=vt x = x0 + vt Lấy điểm A (A' ) đồ thị Khoảng cách AB, AB' biểu diễn tgian Khoảng cách OB, xoB' biểu diễn quãng đường 3, Các phương trình: + Pt đường đi: + Pt vận tốc: S = vt v= S t + Pt hoành độ: x = x0 + vt 4, Sự khác pt chuyển động pt hoành độ + Pt đường đi: phụ thuộc S, t + Pt hoành độ: Tọa độ thời điểm 5, P chung giải toán lập pt: - Chọn gốc tọa độ - Chọn mốc thời gian - Chọn chiều dương 6, Đồ thị: Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Båi dìng häc sinh giái VËt lý α lớn => v lớn Có p2 giải: Bằng lập pt Bằng đồ thị: - Cách đọc đồ thị - Cách lập đồ thị 7, Tổng hợp vận tốc: - Cùng phương:(cùng, ngược chiểu) - Có phương đồng quy: v1, v2: Vận tốc thành phần v: Vận tốc tổng hợp v = v1 + v 8, Tổng hợp chuyển động: A chuyển động B, B chuyển động với C : Chuyển động thành phần A chuyển động C Chuyển động tổng hợp B- Chuyển động biến đổi đều: 1, ĐN: vận tốc thay đổi theo thời gian 2, Vận tốc trung bình: S S1 + S + + S n v1t1 + v t + v n t n Vtb = t = t + t + + t = t + t + t n n Chú ý: Khi nói Vtb phải cụ thể đoạn đường Vtb khác v Gi¸o viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dìng häc sinh giái VËt lý II Bài tập Bài 1: Hai ô tô khởi hành điểm cách 54km chiều v1 = 54km/h, v2 = 36 km/h, a Sau cách A khoảng xe gặp b Cũng hỏi xe ngược chiều c Nếu xe ngược chiều nhau, sau 30 phút gặp vận tốc xe bao nhiêu? Tóm tắt: vA = 54km/h, vB = 36km/h a t= ?, AC = ? b vA, vB ngược chiều tìm t, AD c t=30 ph vB= ? Giải: a Giả sử gặp C: Xe SA, xe SB SB=vBt SA= SB + 54 Theo ta có: tA=tB=t S S A B t= v = v A B => (1) S A vA = S B vB S A − S B v A − vB = SB vB 54 18 = Thay số ta có: S B 36 (2) => => SB=108 (km) Thay vào (2) ta có: SA= 108 + 54 = 162 S 162 A = 3(h) tA = v = 54 A b Hai xe ngược chiều: SA+SB=54 (km) Theo ta có: S A SB S A vA = = hay v A vB S B vB S A + S B v A + vB = => S vB B 54 90 = Thay số: => SB = 21,6 (km) S B 36 Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Båi dìng häc sinh giái VËt lý => SA = 54-21,6=28,4 (km) Vậy cách A quãng đường 28,4 (km) tA=tB= 28,4 = 0,6 (h) 54 c Để xe gặp sau vB= ? Ta có : S A SB = = (h) => SA = vAt = 54.0,5 =27 (km) v A vB SB = 54-27 = 27 (km) => vA=vB=54(km/h) Bài 2: Một động tử X có vận tốc di chuyển m/s Trên đường di chuyển từ A đến C, động tử có dừng lại điểm E thời gian 3s ( cách A khoảng 20cm) Thời gian để X di chuyển từ E đến C 8s Khi X bắt đầu di chuyển khỏi E gặp động tử Y di chuyển ngược chiều Động tử Y di chuyển tới A quay lại C gặp động tử X C (động tử Y di chuyển không thay đổi vận tốc) 1, Vẽ đồ thị toạ độ thể chuyển động 2, Từ đồ thị suy ra: a Vận tốc động tử Y b Vận tốc trung bình động tử X di chuyển từ A đến C c Đối với X động tử Y có vận tốc trung bình Giải: 1, Đầu tiên vẽ đồ thị X Về Y Khi di chuyển v không đổi Nếu lấy đối xứng điểm E qua trục hoành nối C ta đồ thị Y đường gãy khúc EMC 2, a Vận tốc trung bình Y CC = 9( m / s) E1C1 b Vận tốc X CC1 = 3,25(m / s ) AC1 c Vận tốc trung bình Y X: CC = 4(m / s ) EC Giáo viên Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý Bài 3: Trên quãng đường AB dài 121km có xe khởi hành lúc 8h để đến B Xe thứ chạy với vận tốc 32km/h xe thứ sau a km vận tốc lại giảm nửa so với vận tốc trước Đoạn đường lại cuối 1km (1km< a), xe hết 12 phút Biết vận tốc xe thứ không vượt 90 km/h xe gặp điểm đường 1, Tính vận tốc xe thứ đoạn a km Vtb AB 2, Xác định vị trí thời điểm xe gặp Giải 1, Giả sử AB chia thành n đoạn a dư km Trên đoạn AnB xe hết 12 phút = h => Vn= = 5(km / h) 1,5 Vận tốc xe đoạn AA1 V02=5.2n -Theo đầu ta có: 5.2n ≤90 => n = 1, 2, 3, để xe xe gặp 5.2n ≥30 => n = 3, 4,… kết hợp (1) (2) => n 3, Vậy với n = => V02 = 40km/h n = => V02 = 80km/h - Tính vận tốc trung bình xe 2: a, Với V02 = 40 km/h (n=3) a= (1) (2) 120 = 40km + Thời gian xe đoạn a1 là: t1= 40 = 1(h) 40 + Thời gian xe đoạn là: t2= 40 = 2(h) 20 + Thời gian xe đoạn là: t3= 40 = 4(h) 10 + Thời gian xe đoạn cuối 1km 1/5 h Vậy t =t1+t2+t3+1/5 =1+2+4+0,2=7,2 (h) Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý 121 vận tốc trung bình xe là: Vtb= 7,2 =16,8 (km/h) b, Với V02 = 80km/h (n=4) =>a = 30km 30 80 30 + t2= 40 30 + t3= 20 30 + t4= 10 + t1= = 0,375(h) = 0,75(h) = 1.5(h) = 3(h) + t5=0,2(h) => t = 5,825 (h) 121 => Vtb= 5,825 ≈ 20,8(km / h ) 2, Chọn A gốc tọa độ: Ta có bảng tọa độ xe ứng với thời gian sau Bảng 1: Xe X1(km) 30 60 90 t(h) Bảng 2: Với V02=40(km/h) X2(km) 10 121 12 12,33 40 60 80 10 11 t(h) Bảng 3: X2(km) t(h) 11 120 30 8h22p30s 60 9h7p30s 90 10h37p30s 120 13h37p30s Căn vào bảng 1, 2, ta thấy xe gặp trường hợp chạy từ A với vận tốc 40km/h gặp xe lúc 10h, lúc A 60km (nên giải đồ thị) Bài 4: Một cầu thủ đá bóng từ vị trí A tới tường, phương đá hợp với tường góc 600 Sau đá người chạy theo phương vng góc với phương đá bóng với vận tốc V=2m/s người gặp bóng B Biết khoảng cách từ người đến tường Gi¸o viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dìng häc sinh giái VËt lý 5m, AB=10m Sau va chạm với bóng bật trở lại với vận tốc cũ theo phương phương tia sáng phản xạ Tìm vận tốc bóng Giải * AI phương bóng đá tới tường IB phương bóng bật trở lại Thời gian người chạy từ A-B AB 10 t1= V = = 5( s) b Thời gian bóng từ A đến I bật lại B là: AI IB AI + IB t2 = V + V = V b b b Để người gặp bóng t1=t2 => AI + IB AI + IB = ⇒ Vb = Vb Ta có: AI2=AH2+HI2 Vì góc HIˆA = 30 ⇒ HI = AI 10 AI2=AH2+ AI2 => AI= => AI2=52=25 (m) * Xét tam giác vng AIB có IB2=AI2+AB2= IB= 100 + 100 20 10 Vậy Vb= 3 + 20 = 30 = Vậy Vb= 3m / s vận tốc bóng Bài 5: Hai xe ô tô theo đường khác Xe A hướng Tây với vận tốc 50km/h, xe B hướng Nam với vận tốc 30km/h Lúc 8h A B cách giao điểm đường 4,4km 4km tiến phía giao điểm Tìm thời điểm mà khoảng cách xe là: a, Nhỏ b, Bằng khoảng cách lỳc 8h Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý Giải Sau thời gian t xe A, B quãng đường: V1t V2t đến M, N Khi OM=OA-V1t ON=OB-V2t Khoảng cách xe: l2=(OA-V1t)2+(OB-V2t)2 =3400t2-680t-35,36 (1) =3400[(t-0,1)2+0,34] l nhỏ tức l2 nhỏ Khi t=0,1h=6 phút Bằng k/c ban đầu: l2=4,42+42=35,36 => 3400t2-680t-35,36=35,36 => t= h = 12 phút Bài 6: Từ bến A dọc theo bờ sông, thuyền bè bắt đầu chuyển động Thuyền chuyển động ngược dòng bè thả trơi theo dòng nước Khi thuyền chuyển động 30 phút đến vị trí B, thuyền quay lại chuyển động xi dòng Khi đến vị trí C, thuyền đuổi kịp bè Hãy tìm: a Thời gian từ lúc thuyền quay lại B lúc thuyền đuổi kịp bè b Vận tốc dòng nước Cho vận tốc thuyền dòng nước khơng đổi, khoảng cách AC km Giải Gọi vận tốc dòng nước thuyền v , v AC - Thời gian bè trôi: t = V (1) - Thời gian thuyền chuyển động: t = 0,5 + AC 0,5(v − v1 ) + AC (2) v1 + v 0,5(v − v1 ) + AC - t = t hay V = 0,5 + Giải ta được: AC = v v1 + v - Thay vào (1) ta có t = (h) - Vậy thời gian từ lúc thuyền quay lại B lúc thuyền đuổi kịp bè là: t = - 0,5 = 0,5 (h) - Vận tốc dòng nước: v = AC ⇒ v = ( km/h ) -PHÂN II: CƠ CHẤT LỎNG- CÔNG, CÔNG SUẤT-MÁY CƠ ĐƠN GIẢN Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Båi dìng häc sinh giái VËt lý A- Lí thuyết I- Đại lượng vật lí Khối lượng: m (kg) Lực: - Điểm đặt - Phương chiều - Độ lớn Trọng lực, trọng lượng P=m.g (g: hệ số trọng lượng khối lượng) Khối lượng riêng D= m V (kg/m3) Trọng lượng riêng P mg = = Dg V V (N/m3) * Chất rắn: p = F (N / m2 ) s d= Áp suất * Chất lỏng: p = hd * Chất khí: p = hd (chú ý: F mặt phẳng nghiêng) (h: chiều cao cột chất lỏng d: trọng lượng riêng chất lỏng) (h: chiều cao cột chất lỏng ống Torixenli d: trọng lượng riêng chất khí II- Định luật vật lí 1, Định luật Pascan: Áp suất tác dụng lên chất lỏng (khí) đựng bình kín chất lỏng (khí) truyền nguyên vẹn(định lượng) theo hướng(định tính) Định luật Ac-si-met: F = dV V: Thể tích chất lỏng (khí) bị vật chiếm chỗ d: trọng lượng riêng chất lỏng (khí) * Sự vật: Khi P>F => d1 > d => Vật chìm Khi P=F => d1 > d => Lơ lửng Khi P d1 < d => Vật d: trọng lượng riêng chất lỏng (khí) d1: trọng lượng riêng vật * Ứng dụng: Máy dùng chất lỏng: F S = f s Bỡnh thụng nhau: Giáo viên Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dỡng häc sinh giái VËt lý h1 d = h2 d1 Chú ý: Trường hợp đựng chất lỏng khác III- Cơng, cơng suất: - Cơng: ĐK có cơng học: - Có lực tác dụng - Vật chuyển dời tác dụng lực - Công thức: A = F.S ( Tổng quát: A = F.S.cos α ) + F S có thể: chiều ( phát động), ngược chiều ( cản ), vng góc - Cơng suất: P = A F.S ,P= = F.v ( chuyển động ) t t IV- Máy đơn giản Ròng rọc cố định a, H = (Fms= 0) F=P b, H0) F=P+Fms A P.h H= A = F s 2 Ròng rọc động a, Fms=0 H=1 => F= Pv + Prr b, Fms>0 H F= Pv + Prr +Fms Palăng Đòn bẩy Fms=0 Cánh tay đòn: Khoảng cách từ điểm tựa đến phương lực F1.l1=F2.l2 Mặt phẳng nghiờng a, H=1 (Fms=0) Giáo viên 10 Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý c, Tính khoảng cách từ I, H, K đến AB Giải: a, Tia SIO b, Tia SHKO c, ΔS2AK~ΔS2SO * KA= h ( 2d − a ) 2d ΔS1BH~ΔS1AK h (d − a ) 2d h * IB = * HB= Bổ sung phần IV: điện học Bài 8: Cho mạch điện nh hình vẽ: A BiÕt UAB = 16 V, RA ≈ 0, RV rÊt lớn B Khi Rx = vôn kế 10V công suất tiêu thụ đoạn A mạch AB 32W a) Tính điện trở R1 R2 b) Khi điện trở biến trở Rx giảm hiệu hai đầu biến trở tăng hay giảm? Giải thích - Mạch điện gồm ( R2 nt Rx) // R1 a, Ux = U1- U2 = 16 - 10 = 6V => IX= R1 V R2 RX Ux = = (A) = I2 Rx U 10 = = 15(Ω) R2 = I 2 P 32 = P = U.I => I = = (A) => I1= I - I2 = - = (A) U 16 3 U 16 = = 12(Ω) R1 = I1 b, Khi Rx gi¶m > R2x gi¶m > I2x tăng > U2 = (I2R2) tăng Do Ux = (U - U2) giảm Vậy Rx giảm Ux giảm Bài 9: Giáo viên 29 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dỡng học sinh giỏi Vật lý Cho mạch điện nh hình vẽ: B Hiệu điện hai điểm B, D D không đổi mở đóng khoá K, vôn kế lần lợt hai giá trị U1 U2 Biết R2 = 4R1 vôn kế có điện trở lớn Tính hiệu điện hai đầu B, D theo U1 vµ U2 R0 R2 V R1 K - Khi K më ta cã R0 nt R2 Do ®ã UBD = U1 R2U1 ( R0 + R2 ) ⇒ R0 = (1) R0 U BD − U1 - Khi K ®ãng ta cã: R0 nt (R2// R1) U R2 R2U ( ) V× R2= 4R1 nªn R0 = (2) R2 5(U BD − U ) R2U1 R2U = Tõ (1) vµ (2) suy ra: U BD − U1 5(U BD − U ) U BD U 4U1U − = BD − => UBD = => U1 U2 5U1 U Do UBD= U2+ Bài 10: Cho mạch điện nh hình vẽ: Biết R = , bóng đèn Đ: 6V 3W, R2 biến trở Hiệu điện U MN = 10 V M a Xác định R2 để đèn sáng bình N thờng b Xác định R2 để công suất tiêu thụ R2 cực đại Tìm giá trị c Xác định R2 để công suất tiêu thụ đoạn mạch mắc song song cực đại Tìm giá trị Đ R R Sơ đồ mạch R nt (Rđ // R2) Từ CT: P = u2 u2 62 → R® = = = 12( Ω ) R P → I® = P = = 0,5 (A) u a Để đèn sáng bình thờng uđ = 6v, Iđ = 0,5(A) Vì Rđ // R2 → RAB = 12.R2 ; 12 + R2 uAB = u® = 6v → uMA = uMN – uAN = 10 = 4v Giáo viên 30 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dỡng học sinh giỏi Vật lý Vì R nt (Rđ // R2) → RMA u MA = = = → 3RMA = 2RAN R AN u AN 2.12.R2 = 3.4 → 2.R2 = 12 + R2 → R2 = 12 Ω 12 + R2 VËy ®Ĩ ®Ìn sáng bình thờng R2 = 12 12.R2 12 R2 48 + 16 R2 b Vì Rđ // R2 R2® = → Rt® = + = 12 + R2 12 + R2 12 + R2 u MN 10(12 + R2 ) áp dụng định luật Ôm: I = = Rtd 48 + 16 R2 10(12 + R2 ) 120 R2 Vì R nt R2đ IR = I2® = I = → u2® = I.R2® = 48 + 16 R2 48 + 16 R2 → (120.R2 ) 120 2.R2 u2 u2 áp dụng công thøc: P= →P2 = = = (48 + 16 R2 ) R2 (48 + 16 R2 ) R2 R 120 Chia c¶ vÕ cho R2 → P2 = 48 R2 + 16 R2 + 2.48.16 48 + 16 R2 + 2.48.16 đạt giá trị nhỏ R2 §Ó P2 max → 48 + 16 2.R2 đạt giá R2 trị nhỏ áp dụng bất đẳng thức Côsi ta cã: 48 48 16 R2 = 2.48.16 + 162.R2 ≥ R2 R2 → P2 Max = 120 4.48.16 =4,6875 (W) 48 48 2 Đạt đợc khi: = 16 R2 R2 = = 32 → R2 = Ω R2 16 Vậy R2 = công suất tiêu thụ R2 đạt giá trị cực đại c Gọi điện trở đoạn mạch song song x RAB = x → Rt® = x + → I = 10 4+ x 10 10 10 2.x → PAB = I RAB= x = = 16 x +8+ ( + x) 16 + x + x x 16 Để PAB đạt giá trị lớn x + + đạt giá trị nhỏ x 16 16 = 2.4 = áp dụng bất đẳng thøc C«si: x + x 100 10 → PAB Max = = = 6,25 (W) 16 16 16 Đạt ®ỵc khi: x = → x2 = 16 → x = 40,25 đ x Giáo viên 31 Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý 1 1 1 1 = + → = = = → R2 = Ω R2 Rd R2 Rd x x 12 VËy R2 = Ω th× công suất tiêu thụ đoạn mạch song song đạt cực Mà R2 // Rđ đại Bài 11: Mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ Trong R1 = 12 Ω , R2 = R3 = A B Ω; UAB =12 V ; RA ≈ ; Rv rÊt lín a TÝnh sè chØ cđa ampekÕ, v«n kế công suất thiêu thụ điện đoạn mạch AB b Đổi am pe kế, vôn kế cho am pe kế vôn kế giá trị Tính công suất đoạn mạch điện ®ã a R1 // R2 nt R3 ⇒ R = R1,2 + R3 = Cờng độ dòng toàn mạch I = R1 R3 R A V 12.6 + = 10 Ω 12 + U = 1,2 A R TÝnh U3 = I R3 = 7,2 V ⇒ v«n kÕ chØ 7,2 V U1,2 = I R1,2 = 1,2 = 4,8 V ⇒ I2 = U2 = 0,8 A R2 -> am pe kÕ chØ IA= 0,8 A Công suất đoạn mạch AB: P = UI = 14, w U b .( R1nt R3) // R2 ⇒ I1,3 = R = A 1, ⇒ + U = I R3 = v v«n kÕ chØ V + IA = I = U = 2A R2 -> I = I1,3 + I2 = + = (A) 3 + Công suất đoạn mạch là: P = U I = 12 = 32 (w) Bài 12: Cho mạch điện MN nh hình vẽ dới đây, hiệu điện hai đầu mạch điện không đổi UMN = 7V; ®iƯn trë R1 = 3Ω vµ R2 = 6Ω AB dây dẫn điện có chiều dài 1,5m tiết diện không đổi S = 0,1mm2, điện trở suất ρ = 4.10-7 Ωm ; ®iƯn trë cđa ampe kÕ A dây nối không đáng kể : M U N a/ Tính điện trở dây dẫn AB ? R1 R2 b/ Dịch chuyển chạy c cho AC = D 1/2 BC MN Giáo viên 32 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dỡng học sinh giỏi Vật lý Tính cờng độ dòng điện qua ampe kÕ ? A C ®Ĩ Ia = 1/3A ? A c/ Xác định vị trí chạy C B a/ Đổi 0,1mm2 = 10-7 m2 áp dông R = ρ RAB ⇒ RAC = 2Ω vµ cã RCB = RAB - RAC = 4Ω R1 R = = Xét mạch cầu MN ta có nên mạch cầu cân R AC RCB b/ Khi AC = BC l ; thay sè vµ tÝnh ⇒ RAB = 6Ω S RAC = Vậy IA = c/ Đặt RAC = x ( §K : ≤ x ≤ 6Ω ) ta cã RCB = ( - x ) * Điện trở mạch gồm ( R1 // RAC ) nèi tiÕp ( R2 // RCB ) lµ R= 3.x 6.(6 − x) + =? + x + (6 x ) * Cờng độ dòng điện m¹ch chÝnh : I = U = ? R * áp dụng công thức tính HĐT mạch // cã : UAD = RAD I = Vµ UDB = RDB I = 6.(6 − x) I = ? 12 x * Ta có cờng độ dòng điện qua R1 ; R2 lần lợt : I1 = 3.x I = ? 3+ x U AD =? R1 vµ I2 = U DB =? R2 + NÕu cực dơng ampe kế gắn vào D : I1 = Ia + I2 ⇒ Ia = I1 - I2 = ? (1) Thay Ia = 1/3A vµo (1) Phơng trình bậc theo x, giải PT đợc x = ( loại giá trị -18) + Nếu cực dơng ampe kế gắn vào C : Ia = I2 - I1 = ? (2) Thay Ia = 1/3A vào (2) Phơng trình bậc khác theo x, giải PT đợc x = 1,2 ( loại 25,8 > ) * Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số Bài 13: Cho mạch điện nh hình vẽ: U = 24V không đổi R1 dây dẫn nhôm có chiều dài 10m tiết diện Giáo viên AC R AC = =? CB RCB ⇒ AC = 0,3m U R1 33 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dìng häc sinh giái VËt lý lµ 0,1 mm2, R2 biến trở C a, Tính điện trở cđa d©y dÉn BiÕt l = 2,8 x 10-8 Ω b, Điều chỉnh để R2 = 9,2 Tính công suất tiªu thơ trªn biÕn trë R2 c, Hái biÕn trë có giá trị để công suất tiêu thụ biến trở lớn nhất? 10 l = 2,8 10-8 = 2,8 Ω 0,1.10 −6 s b/ ®iƯn trở toàn mạch R = 2,8 + 9,2 = 12 U 24 Cờng độ dòng điện qua biến trởI = = = 2A R 12 a/ Điện trở dây dẫn R1 = Công suất tiêu thụ biến trë P = I2.R = 22.9,2 = 36,8(W) c/ Cã: P2 = I2.R2= U2 R1 + R2 R P2 = U2 ⋅ R2 ( R1 + R2 ) = U2 R1 + R2 R NhËn xÕt: MÉu sè gåm số hạng Tích chúng không đổi R ⇒ Tỉng Cđa chóng nhá nhÊt chóng b»ng R1 R2 = R2 ⇒ R1 = R2 = 2,8 Nghĩa điện trở biến trở R1= 2,8 c/suất tiêu thị b/trở lớn Bài 14: Cho mạch điện nh hình vẽ D B RC R2 V K R1 Hiệu điện hai điểm B, D không đổi mở đóng khoá K, vôn kế lần lợt hai giá trị U1 U2 Biết R2 = 4R1 vôn kế có điện trở lớn Tính hiệu điện hai đầu B, D theo U U2 HD: Giáo viên 34 Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý Khi K më ta cã R0 nt R2 Do ®ã UBD = (1) U1 R2U1 (R +R ) ⇒ R0 = R0 U BD - U1 Khi K ®ãng, ta cã: R0nt {R // R 1} Do ®ã : U BD =U + U2 R2 ( ) V× R2 = 4R1 nªn R2 R0 = R 2U 5(U BD - U ) (2) Tõ (1) vµ (2) ⇒ R 2U R 2U = U BD - U 5(U BD - U ) ⇒ U BD U - =5 BD - U1 U2 4U 1U ⇒ UBD = 5U - U Bài 15: Một biến trở có giá trị điện trở toàn phần R =120 Nối tiếp với điệ trở R1 Nhờ biến trở làm thay đổi cueờng độ dòng điện mạch từ 0,9A đến 4,5 A a) Tính giá trị điện trở R1 b) Tính công suất toả nhiệt lớn biến trở Biết mạch điện đợc mắc vào mạch ®iƯn cã hiƯu ®iƯn thÕ U kh«ng ®ỉi R1 HD: a) Cờng độ dòng điện lớn chạy C vị trí A, nhỏ chạy C vị trí B biến trở U Ta cã 4,5A = R1 (1) Vµ U 0,9A = R1 + 120 (2) M + A B C N Tõ (1) vµ (2) ta cã: R1 = 30 Ω ; U= 135V b) Gọi Rx phần điện trở từ A -> C biến trở Công suất toả nhiểt Rx là: Px =Rx I2 = Rx U2 ( R1 + R x ) ⇒ Px = U2 R12 + R x + 2.R1 Rx Để Px đạt giá trị cực đại ta phải có : R1 + R + 2.R đạt cực tiểu x Rx R12 R12 + R Vì 2R1 không đổi nên cần Rx số x đạt cực tiểu nhng Rx Rx Giáo viên 35 Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý R12 R2 + R x ≥ R x = R1( bất đẳng thức Cô Si) Nªn ta cã Rx Rx R12 R12 + R + R x = R1 Do x đạt cực tiÓu b»ng R hay Rx Rx ⇔ R12 + Rx2 = 2.R1 Rx ⇔ (R1 -Rx)2 = ⇔ R1 = Rx = 30 Ω 135 PxMaX = = 151,875W 120 Bài 16: Cho mạch điện có sơ đồ nh hình Trong đó: UAB = 12V, R1 = 12Ω BiÕt ampekÕ (RA = 0) chØ 1,5A Nếu thay ampekế vôn kế (RV = ) v«n kÕ chØR7,2 V A C A a) TÝnh điện trở R2và R3 b) So sánh công suất tiêu thụ đoạn mạch AB trờng hợp ( trờng hợp nh hình vẽ trờng hợp R3 R2 thay ampe kÕ b»ng v«n kÕ) D HD: B H×nh U 12 = = 8Ω I A 1,5 1 1 1 1 3−2 = + ⇒ = − = − = = Mµ ⇒ R2 = 24 Ω R12 R1 R2 R2 R12 R1 12 24 24 a) §iƯn trë R3 bị Am pe kế nối tắt R12 = Khi Thay A ⇒ I3 = b»ngV th×: U 12 = U = UV = 12 - 7,2 = 4,8V U U 12 4,8 7,2 = = 12Ω = 0,6A VËy R3 = = R12 I3 0,6 b) Khi thay A V× b»ng V th× R' = R 12 + R3 = + 12 = 20 Ω R ' 20 20 = ⇒ R' = R = 2,5 R Nên P = 2,5P' R 8 Bài 17: Cho mạch điện nh hình vẽ 2, Đ1 Đ4 bóng đèn loại 6V - 9W; Đ2 Đ3 bóng đèn loại 6V - 4W Hiệu điện điểmA, B U = 12V a) Tính công suất tiêu thụ đèn cho biết chúng sáng nh nào, hai trờng hợp : K mở K đóng Đ1 Đ2 C b) Khi đóng khóa K, dòng ®iƯn qua khãa K cã ®é A K B lín bao nhiêuvà có chiều nh nào? HD: Hình Đ3 a) R1 = R4 = 62:9 = Ω ; R2 = R3 = 62:4 = Ω D § *Khi K më: R12 = R34= 4+9 = 13 Ω ⇒ I12 = I34 P1 = P4 = Gi¸o viªn 12 13 12 = A 13 ≈ 3,4W < 9W Đ1 Đ4 tối mức bình thờng 36 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế ⇒ P2 = P = 12 13 ≈ Båi dìng häc sinh giái VËt lý 7,6W > 4W Đ2 Đ3 sáng mức bình thờng * Khi K ®ãng:R13 = R24 ⇒ U13 = U24 = 12:2 = V = U§M § I I Đ2 1 C Nên đèn sáng bình thờng b) Khi K đóng: I1 = I4 = 6: 4= A; A6 A 3 5§3 ⇒ IK = I1 -I2 = - = A Vì I1> I2 nên C, I1 = I2 + IK I2 = I3 = = B IK D Đ4 Vậy dòng điện từ CD qua khóa K nh hình vẽ Bài 18: Mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ R1 = 12 Ω R2 = R3 = Ω ; UAB 12 v RA ≈ ; Rv rÊt lín A R3 B a TÝnh sè chØ cđa ampekÕ, vôn kế công suất thiêu thụ điện đoạn mạch AB b Đổi am pe kế, vôn kế cho Thì am pe kế vôn kế giá trị Tính công xuất đoạn mạch ®iÖn ®ã R1 V v A v HD: a R1 // R2 nt R3 ⇒ R = R1,2 + R3 = Cờng độ dòng toàn mạch I = 12.6 + = 10 Ω 12 + U = 1,2 A R TÝnh U3 = I R3 = 7,2 v ⇒ v«n kÕ chØ 7,2 v ⇒ I2 = v U1,2 = I R1,2 = 1,2 = 4,8 U2 = 0,8 A -> am pe kÕ chØ IA = 0,8 A R2 P = UI = 14, w b ( R1nt R3) // R2 ⇒ I1,3 = + U = I3 R = v U A = R1,3 ⇒ v«n kÕ chØ v -> I = I1,3 + I2 = + = (A) 3 U = 2A R2 + P = U I = 12 = 32 (w) + IA = I = Bài 19: Cho mạch điện sau Cho U = 6V , r = 1Ω = R1 ; R2 = R3 = 3Ω biÕt sè chØ trªn A K ®ãng b»ng 9/5 sè chØ cđa A K më TÝnh : a/ §iƯn trë R4 ? R2 b/ Khi K đóng, tính IK ? Giáo viên 37 U R1 K R4 r R3 A Phạm Bá Trêng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý HD : * Khi K mở, cách mắc lµ ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 ) Điện trở tơng đơng mạch U 4(3 + R4 ) R=r+ Cờng độ dòng điện mạch : I = + 4(3 + R4 ) + R4 + R4 ( R1 + R3 )( R2 + R4 ) I Hiệu điện hai điểm A B lµ UAB = R1 + R2 + R3 + R4 4U ( R1 + R3 ).I U AB = = ( Thay sè, I ) = ⇒ I4 = 19 + 5R4 R2 + R4 R1 + R2 + R3 + R4 * Khi K đóng, cách mắc (R1 // R2 ) nt ( R3 // R4 ) ⇒ Điện trở tơng đơng mạch R' = r + + 15 R4 Cờng độ dòng điện mạch lúc : I = 12 + R4 U R3 R4 + 15 R4 Hiệu điện hai điểm A B lµ UAB = I ' 1+ R3 + R4 12 + R4 12U R I ' U = ( Thay sè, I’ ) = ⇒ I’4 = AB = 21 + 19 R4 R4 R3 + R4 * Theo đề I4 = I ; từ tính đợc R4 = b/ Trong K đóng, thay R4 vào ta tính đợc I’4 = 1,8A vµ I’ = 2,4A ⇒ UAC = RAC I’ = 1,8V ⇒ I’2 = U AC = 0,6 A Ta cã R2 I’2 + IK = I’4 ⇒ IK = 1,2A Sự khúc xạ ánh sáng a Hiện tượng khúc xạ ánh sáng b Kết luận khúc xạ ánh sáng - Tia IR mp (SI, IN) - Góc i tăng r tăng không tỉ lệ thuận Mở rộng: sin i = n21 sin r (i = => r = igiới hạn => phản xạ tồn phần Ngun lí ngược chiều truyền) c Ảnh tạo thành khúc xạ ánh sáng Vật thật => ảnh ảo Vật ảo => ảnh thật d Thấu kính * Các đại lượng đặc trng thu kớnh Giáo viên 38 Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý * Đường tia sáng đặc biệt qua thấu kính Tia tới qua O Tia tới song song xx' Tia tới qua F Tia * Dựng ảnh vật qua thấu kính -Dựng ảnh điểm đặc biệt * Các công thức TK: - Độ phóng đại, cơng thức vị trí OA = d, OA' = d' AB = h, A'B' = h' FO = OF' = f 1 = − f d' d h' d ' = =K h d K: Độ phóng đại K> 0: Ảnh chiều vật K< 0: Ảnh ngược chiều Vật Quy ước: Vật thật d0 Ảnh thật d' >0 Ảnh ảo d' 0 Thấu kính phân kì f SIF = 1V Xét tam giác vuông SIF, SF cạnh huyền => SF = IF = ( OF - OI ) = 10.1,414 = 14,2 (cm) b/ Chïm tia tíi, L, ®iĨm I cè định Vậy IF cố định, IS = IF không đổi => S chuyển cung tròn tâm I, bán kính IF Gơng quay góc => Tia phản xạ IS quay góc => Độ dài l quảng đờng đợc S là: L= IF 2α 4π 10.α π α = = (cm) 360 360 Bài 4:Cho hình vẽ nh hình Biết: PQ lµ trơc chÝnh cđa thÊu kÝnh, S lµ ngn sáng điểm, S/ ảnh S tạo thấu kính Giáo viên 40 S/ h/ P H/ l S h H Phạm Bá Q Trờng THCS Thiết Kế Båi dìng häc sinh giái VËt lý a X¸c định loại thấu kính, quang tâm O tiêu điểm thấu kính cách vẽ đờng truyền c¸c tia s¸ng b BiÕt S, S/ c¸ch trơc chÝnh PQ khoảng tơng ứng h = SH = 1cm; h/ = S/H/ = 3cm vµ HH/ = l = 32cm Tính tiêu cự f thấu kính khoảng cách từ điểm sáng S tới thấu kính c Đặt bìa cứng vuông góc với trục phía trớc che kín nửa thấu kính Hỏi bìa phải đặt cách thấu kính khoảng nhỏ để không quan sát thấy ảnh S/ ? Biết đờng kính đờng rìa thấu kính D = 3cm Giải S/ L h/ P H I S h l / F O H Q Lập luận đợc: / - Do S/ phía với S qua trục L/ nên S ảnh ¶o - Do ¶nh ¶o S/ ë xa trôc chÝnh S nên thấu kính hội tụ Vẽ hình, xác định đợc vị trí thấu kính Vẽ, xác định đợc vị trí tiêu điểm Đặt H/H = l ; HO = d ; OF = f Ta có: S/H/F đồng dạng với IOF: / / / → h = H F → h = l + d+ f OI OF h f (1) S/H/O đồng dạng với SHO: / l h = l + d = +1 (2) d h d / / h.l → h − 1= l → h − h = l → d = / (3) h −h h d h d h.l 1.2.32 l.h.h/ l + + f / / → f= / Thay (3) vµo (1) → h = = 24 (cm) h −h = (3− 1)2 (h − h) h f d= h.l 1.32 = = 16 (cm) h − h 3− / S/ E h/ Giáo viên P H l / S h 41 L O HK F Q L/ Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Bồi dỡng học sinh giái VËt lý Nèi S víi mÐp ngoµi L/ cđa thÊu kÝnh, c¾t c¾t trơc chÝnh thÊu kÝnh K K vị trí gần bìa E tới thấu kính, mà đặt mắt bên thấu kính ta không quan sát đợc ảnh S/ KO OL/ Do: KOL đồng dạng với KHS , (KO = dmin) = HK SH D d 1,5 = 1,5 → dmin = 24 - 1,5dmin → dmin = 9,6 (cm) → = 2= 16 − dmin h / Bài 5: Một hộp đen có bề dày l, đặt hai thấu kính hội tụ đối diện nhau(xem thấu kính đặt sát thành hép) ChiÕu tèi hép mét chïm s¸ng song song cã bỊ réng d, chïm tia lã khái hép còng chùm sáng song song có bề rộng 2d Xác định tiêu cự thấu kính đặt hộp ®en Gi¶i F1 2d d F2 l XÐt tam giác vuông đồng dạng ta có: f d = d f1 ⇒ f = f1 (1) Mặt khác theo ra: f1 + f = l Từ (1) (2) suy ra: Giáo viên f1 = (2) l 2l vµ f = 3 42 Phạm Bá Trờng THCS Thiết Kế Giáo viªn Båi dìng häc sinh giái VËt lý 43 Phạm Bá ... gian sau Bảng 1: Xe X1(km) 30 60 90 t(h) Bảng 2: Với V02=40(km/h) X2(km) 10 121 12 12,33 40 60 80 10 11 t(h) Bảng 3: X2(km) t(h) 11 120 30 8h22p30s 60 9h7p30s 90 10h37p30s 120 13h37p30s Căn vào... 16)q (2) Phương trình cân nhiệt sau lần đo thứ 4: (78 - 19) q = ( 19 - 16) q (3) Phương trình cân nhiệt sau lần đo thứ 5: (78 - t ) q = (t - 19) q (4) Chia phương trình cho phương trình cho vế theo... tăng > U2 = (I2R2) tăng Do Ux = (U - U2) giảm Vậy Rx giảm Ux giảm Bài 9: Giáo viên 29 Phạm Bá Trờng THCS ThiÕt KÕ Båi dìng häc sinh giái VËt lý Cho mạch điện nh hình vẽ: B Hiệu điện hai điểm B,