Đang tải... (xem toàn văn)
Chính vì vậy mà trên một đoạn dây dẫn có thể có dòng điện khá lớn đi qua, mà nó vẫn không tiêu thụ điện năng, không bị nóng Nhưng nếu mắc thẳng một dây dẫn vào hai cực của một nguồn điện[r]
(1)Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Ph©n phèi ch¬ng tr×nh bdhs giái lý N¨m häc : 2010 – 2011 Buæi Néi dung - kiÕn thøc C¸c d¹ng bµi tËp Bài tập định luật Pascal - áp suất chất láng ¸p suÊt cña chÊt láng vµ chÊt khÝ Bµi tËp vÒ m¸y Ðp dïng chÊt láng, b×nh th«ng Bµi tËp vÒ lùc ®Èy Asimet Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc Các máy đơn giản Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc D¹ng 1: §Þnh thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ gÆp các chuyển động Dạng 2: Bài toán tính quãng đờng Chuyển động học chuyển động Chuyển động học Dạng3 : Xác định vận tốc chuyển động D¹ng 4: TÝnh vËn tèc trung b×nh cña chuyÓn động không Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc NhiÖt häc Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc §o¹n m¹ch nèi tiÕp - m¹ch song song §o¹n m¹ch hçn hîp §iÖn häc §iÖn trë - biÕn trë C«ng vµ c«ng suÊt ®iÖn §Þnh luËt Jun - Len x¬ Làm quen số đề tổng hợp Làm quen số đề tổng hợp 10 11 12 13 14 15 16 17 PhÇn c¬ häc A- ¸p suÊt cña chÊt láng vµ chÊt khÝ I - Tãm t¾t lý thuyÕt 1/ Định nghĩa áp suất: áp suất có giá trị áp lực trên đơn vị diện tích bị ép P= F Trong đó: S - F: ¸p lùc lµ lùc t¸c dông vu«ng gãc víi mÆt bÞ Ðp - S: DiÖn tÝch bÞ Ðp (m2 ) - P: ¸p suÊt (N/m2) 2/ §Þnh luËt Paxcan áp suất tác dụng lên chất lỏng (hay khí) đựng bình kín đợc chất lỏng (hay khí) truyền nguyªn vÑn theo mäi híng 3/ M¸y dïng chÊt láng: F S = f s - S, s: DiÖn tÝch cña Pit«ng lín, Pitt«ng nhá (m2) - f: Lùc t¸c dông lªn Pit«ng nhá (N) - F: Lùc t¸c dông lªn Pit«ng lín (N) Vì thể tích chất lỏng chuyển từ Pitông này sang Pitông là nh đó: Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (2) V = S.H = s.h Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp (H, h: đoạn đờng di chuyển Pitông lớn, Pitông nhỏ) Từ đó suy ra: F h = f H 4/ ¸p suÊt cña chÊt láng a) ¸p suÊt cét chÊt láng g©y t¹i mét ®iÓm c¸ch mÆt chÊt láng mét ®o¹n h P = h.d = 10 D h Trong đó: h là khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt chất lỏng (đơn vị m) d, D träng lîng riªng (N/m3); Khèi lîng riªng (Kg/m3) cña chÊt láng P: ¸p suÊt cét chÊt láng g©y (N/m2) b) ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm chÊt láng.P = P0 + d.h Trong đó: P0: áp khí (N/m2); d.h: ¸p suÊt cét chÊt láng g©y ra; P: ¸p suÊt t¹i ®iÓm cÇn tÝnh) 5/ B×nh th«ng - Bình thông chứa cùng chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng hai nhánh luôn luôn b»ng - Bình thông chứa nhiều chất lỏng khác đứng yên, mực mặt thoáng không nhng c¸c ®iÓm trªn cïng mÆt ngang (trong cïng mét chÊt láng) cã ¸p suÊt b»ng ¿ P A =P 0+ d h PB =P0 +d h2 P A =PB ¿{{ ¿ 6/ Lùc ®Èy Acsimet F = d.V - d: Träng lîng riªng cña chÊt láng hoÆc chÊt khÝ (N/m3) - V: ThÓ tÝch phÇn ch×m chÊt láng hoÆc chÊt khÝ (m 3) - F: lùc ®Èy Acsimet lu«n híng lªn trªn (N) F < P vËt ch×m F = P vËt l¬ löng (P lµ träng lîng cña vËt) F > P vËt næi II- Bµi tËp: (I)- Bài tập định luật Pascal - áp suất chất lỏng Ph¬ng ph¸p gi¶i: Xét áp suất cùng 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 hòn bi thép, hòn bi không chạm đáy bình Độ cao mực nớc thay đổi nào dây treo cầu bị đứt Giải : Gọi H là độ cao nớc bình Khi dây cha đứt áp lực tác dụng lên đáy cốc là: F1 = d0.S.H Trong đó: S là diện tích đáy bình d0 là trọng lợng riêng nớc Khi dây đứt lực ép lên đáy bình là: F2 = d0Sh + Fbi Với h là độ cao nớc dây đứt Trọng lợng hộp + bi + nớc không thay đổi nên F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi V× bi cã träng lîng nªn Fbi > =>d.S.h <d.S.H => h <H => mùc níc gi¶m Bµi 2: Hai b×nh gièng cã d¹ng h×nh nãn côt (h×nh vẽ) nối thông đáy, có chứa nớc nhiệt độ thờng Khi khoá K mở, mực nớc bên ngang Ngời ta đóng kho¸ K vµ ®un níc ë b×nh B V× vËy mùc níc b×nh B đợc nâng cao lên chút Hiện tợng xảy nh nào nÕu sau ®un nãng níc ë b×nh B th× më kho¸ K ? Cho biÕt thÓ tÝch h×nh nãn côt tÝnh theo c«ng thøc V= h(s= A B √ sS + S ) Giải : Xét áp suất đáy bình B Trớc đun nóng P = d h Sau đun nóng P1 = d1h1 Trong đó h, h1 là mực nớc bình trớc và sau đun Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (3) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp d,d1 lµ träng lîng riªng cña níc tríc vµ sau ®un => P1 d h1 d h1 = = P dh d h d1 V = d V1 V× träng lîng cña níc tríc vµ sau ®un lµ nh nªn : d1.V1 = dV => (V,V1 lµ thÓ tÝch níc b×nh B tríc vµ sau ®un ) Từ đó suy ra: h(s+ √sS+ S) P V h1 h = = P V1 h h h1 ( s+ √ sS1 +S 1) => P1 s+ √ sS+ S = P s + √ sS1+ S V× S < S1 => P > P1 VËy sù ®un nãng níc sÏ lµm gi¶m ¸p suÊt nªn nÕu khãa K më th× níc sÏ ch¶y tõ b×nh A sang b×nh B Bµi : Ngêi ta lÊy mét èng xiph«ng bên đựng đầy nớc nhúng đầu vào chậu nớc, đầu vào chậu đựng dÇu Møc chÊt láng chËu ngang Hái níc èng cã ch¶y kh«ng, nÕu cã ch¶y th× ch¶y theo híng nµo ? Gi¶i : Gäi P0 lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn, d1vµ d2 lÇn lît lµ träng lîng riªng cña níc vµ dÇu, h là chiều cao cột chất lỏng từ mặt thoáng đến miệng ống XÐt t¹i ®iÓm A (miÖng èng nhóng níc ) Níc DÇu PA = P0 + d1h T¹i B ( miÖng èng nhóng dÇu PB = P0 + d2h Vì d1 > d2 => PA> PB Do đó nớc chảy từ A sang B và tạo thành lớp nớc dới đáy dầu và nâng líp dÇu lªn Níc ngõng ch¶y d1h1= d2 h2 Bài 4: Hai hình trụ A và B đặt thẳng đứng có tiết diện lần lợt là 100cm2 và 200cm2 đợc nối thông đáy ống nhỏ qua khoá k nh hình vẽ Lúc đầu khoá k để ngăn cách hai bình, sau A B đó đổ lít dầu vào bình A, đổ 5,4 lít nớc vào bình B Sau đó mở khoá k để tạo thành bình thông Tính độ cao mực chÊt láng ë mçi b×nh Cho biÕt träng lîng riªng cña dÇu vµ cña níc lÇn lît lµ: d1=8000N/m3 ; d2= 10 000N/m3; k Giải: Gọi h1, h2 là độ cao mực nớc bình A và bình B đã cân SA.h1+SB.h2 =V2 ⇒ 100 h1 + 200.h2 =5,4.103 (cm3) (1) ⇒ h1 + 2.h2= 54 cm §é cao mùc dÇu ë b×nh B: h3 = V 103 = =30 (cm) S A 100 áp suất đáy hai bình là nên d2h1 + d1h3 = d2h2 10000.h1 + 8000.30 = 10000.h2 (2) ⇒ h2 = h1 + 24 Tõ (1) vµ (2) ta suy ra: h1+2(h1 +24 ) = 54 ⇒ h1= cm ⇒ h2= 26 cm A B h1 k h2 Bµi : Mét chiÕc vßng b»ng hîp kim vµng vµ b¹c, c©n kh«ng khÝ cã träng lîng P0= 3N Khi cân nớc, vòng có trọng lợng P = 2,74N Hãy xác định khối lợng phần vàng và Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (4) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp khối lợng phần bạc vòng xem thể tích V vòng đúng tổng thể tÝch ban ®Çu V1 cña vµng vµ thÓ tÝch ban ®Çu V2 cña b¹c Khèi lîng riªng cña vµng lµ 19300kg/m3, cña b¹c 10500kg/m3 Giải: Gäi m1, V1, D1 ,lµ khèi lîng, thÓ tÝch vµ khèi lîng riªng cña vµng Gäi m2, V2, D2 ,lµ khèi lîng, thÓ tÝch vµ khèi lîng riªng cña b¹c - Khi c©n ngoµi kh«ng khÝ P0 = ( m1 + m2 ).10 (1) - Khi c©n níc P = P0 - (V1 + V2).d = [ m1 +m2 − ( m1 m2 + D 10 D1 D2 ) ] = [ ( 10 m1 − D D +m2 1− D1 D2 ) ( )] (2) Từ (1) và (2) ta đợc ( D1 − D1 ) 1 10m D ( − ) D D 10m1.D 1 2 (1 − DD ) D =P - P (1 − ) D =P - P0 vµ Thay số ta đợc m1=59,2g và m2= 240,8g (II) Bµi tËp vÒ m¸y Ðp dïng chÊt láng, b×nh th«ng Bµi 1: B×nh th«ng gåm nh¸nh h×nh trô cã tiÕt diÖn lÇn lît lµ S1, S2 vµ cã chøa níc.Trªn mÆt níc cã đặt các pitông mỏng, khối lợng m1 và m2 Mực nớc bªn chªnh ®o¹n h a) Tìm khối lợng m cân đặt lên pitông lớn để mùc níc ë bªn ngang b) Nếu đặt cân trên sang pitông nhỏ thì mực nớc lóc b©y giê sÏ chªnh ®o¹n h bao nhiªu îng riªng cña níc ) Khi đặt vật nặng lên pitông lớn thì : S1 Gi¶i : Chän ®iÓm tÝnh ¸p suÊt ë mÆt díi cña pit«ng S2 h c©n th×: Khi cha đặt m1 A m2 ( D0 lµ khèiBl+ D h= (1) S1 S2 m1 +m m2 m1 m m2 (2) = => + = S1 S2 S1 S S Trừ vế với vế (1) cho (2) ta đợc : m =D0 h ⇒ m=D S1 h S1 b) Nếu đặt cân sang pitông nhỏ thì cân ta có: m1 m m (3) + D0 H = + S1 S S2 Trừ vế với vế (1) cho (3) ta đợc : D0h – D0H = - m m ⇒(H − h) D0= S2 S ⇔ (H − h) D = D S1 h S1 ⇔ H =(1+ ) h S2 S2 Bµi 2: Cho b×nh h×nh trô th«ng víi ống nhỏ có khóa thể tích không đáng kể Bán kính đáy bình A là r1 bình B là r2= 0,5 r1 (Khoá K đóng) Đổ vào bình A lh2 ợng nớc đến chiều cao h1= 18 cm, sau đó đổ lên trªn mÆt níc mét líp chÊt láng cao h2= cm cã trọng lợng riêng d2= 9000 N/m3 và đổ vào bình B chÊt láng thø cã chiÒu cao h3= cm, träng h1 K lîng riªng d3 = 8000 N/ m3 ( träng lîng riªng cña níc lµ d1=10.000 N/m , c¸c chÊt láng kh«ng hoµ lÉn vµo nhau) Mở khoá K để hai bình thông Hãy tính: a) §é chªnh lÖch chiÒu cao cña mÆt tho¸ng chÊt láng ë b×nh Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến h3 (5) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp b) Tính thể tích nớc chảy qua khoá K Biết diện tích đáy bình A là 12 cm2 Gi¶i: a) XÐt ®iÓm N èng B n»m t¹i mÆt ph©n c¸ch gi÷a níc vµ chÊt láng §iÓm M A n»m trªn cïng mÆt ph¼ng ngang víi N B A Ta cã: PN =Pm ⇒ d h3=d2 h2 +d x ( Với x là độ dày lớp nớc nằm trên M) => x = d h3 − d2 h2 103 ,06 − 103 , 04 = =1,2 cm d1 10 VËy mÆt tho¸ng chÊt láng B cao h¬n mÆt tho¸ng chÊt láng A lµ: h h2 (1) Δh=h3 −(h2 + x)=6 −(4+ 1,2)=0,8 cm S b) V× r2 = 0,5 r1 nªn S2 = 21 =12 =3 cm2 (2) x M h3 N ThÓ tÝch níc V b×nh B chÝnh lµ thÓ tÝch níc ch¶y qua kho¸ K tõ A sang B: (3) VB =S2.H = 3.H (cm3) ThÓ tÝch níc cßn l¹i ë b×nh A lµ: 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 => H = 216 −14 , =13 , 44 cm 15 VËy thÓ tÝch níc VB ch¶y qua kho¸ K lµ: VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm3 (III) Bµi tËp vÒ lùc ®Èy Asimet: Ph¬ng ph¸p gi¶i: - Dùa vµo ®iÒu kiÖn c©n b»ng: “Khi vËt c©n b»ng chÊt láng th× P = FA” P: Lµ träng lîng cña vËt, FA lµ lùc ®Èy acsimet t¸c dông lªn vËt (FA = d.V) Bµi 1: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt tiÕt diÖn S = 40 cm2 cao h = 10 cm Cã khèi lîng m = 160 g a) Th¶ khèi gç vµo níc.T×m chiÒu cao cña phÇn gç næi trªn mÆt níc Cho khèi lîng riªng cña níc lµ D0 = 1000 Kg/m3 b) Bây khối gỗ đợc khoét lỗ hình trụ có tiết diện S = cm2, sâu h và lấp đầy ch× cã khèi lîng riªng D2 = 11 300 kg/m3 th¶ vµo níc ngêi ta thÊy mùc níc b»ng víi mặt trên khối gỗ Tìm độ sâu h lỗ Gi¶i: x h h h S P P a) Khi khèi gç c©n b»ng FA níc th× träng lîng cña khèi gç c©n b»ng víiFA lùc ®Èy Acsimet Gäi x lµ phÇn khèi gç næi trªn mÆt níc, ta cã P = FA 10.m =10.D0.S.(h-x) ⇒x = h - m =6 cm D0 S b) Khèi gç sau khoÐt læ cã khèi lîng lµ : m1 = m - m = D1.(S.h - S h) m S h S h = S h ) Víi D1 lµ khèi lîng riªng cña gç: Khèi lîng m2 cña ch× lÊp vµo lµ: m2=D2 ΔS Δh D1 Khèi lîng tæng céng cña khèi gç vµ ch× lóc nµy lµ: M = m1 + m2 = m + (D2 - Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến m ).S.h Sh (6) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp V× khèi gç ngËp hoµn toµn níc nªn: 10.M=10.D0.S.h ==> h = D0 S h −m =5,5 cm m ( D2− ) ΔS S h Bài 2: Hai cầu đặc có thể tích là V = 100m3 đợc nối với b»ng mét sîi d©y nhÑ kh«ng co gi·n th¶ níc (h×nh vÏ) Khèi lîng qu¶ cÇu bªn díi gÊp lÇn khèi lîng qu¶ cÇu bªn trªn c©n b»ng th× 1/2 thÓ tÝch qu¶ cÇu bªn trªn bÞ ngËp níc H·y tÝnh -Khèi lîng riªng cña c¸c qu¶ cÇu -Lùc c¨ng cña sîi d©y Cho biÕt khèi lîng cña níc lµ D0 = 1000kg/m3 Gi¶i : V× qu¶ cÇu cã cïng thÓ tÝch V, mµ P2 = P1 => D2 = 4.D1 Xét hệ cầu cân nớc Khi đó ta có: P1 + P2 = FA + F’A => D 1+ D2= D0 (2) Từ (1) và (2) suy ra: FA D1 = 3/10 D0 = 300kg/m3 D2 = D1 = 1200kg/m3 B) XÐt tõng qu¶ cÇu: - Khi cầu đứng cân thì: F A = P1 + T - Khi cầu đứng cân thì: F’A = P2 - T Víi FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1 T ¿ F 'A => P1 −T =F ' A ¿{ ¿ P1 +T = => 5.T = F’A => T = F' A = 0,2 N T P1 F’ A P2 Bµi 3: Trong b×nh h×nh trô tiÕt diÖn S0 chøa níc, mùc níc b×nh cã chiÒu cao H = 20 cm Ngời ta thả vào bình đồng chất, tiết diện cho nó thẳng đứng bình S th× mùc níc d©ng lªn mét ®o¹n h = cm a) Nếu nhấn chìm nớc hoàn toàn thì mực nớc dâng cao bao nhiêu so với đáy? Cho khèi l¬ng riªng cña vµ níc lÇn lît lµ D = 0,8 g/cm3, D0 = g/cm3 T×m lùc t¸c dông vµo thanh ch×m h hoµn toµn níc Cho thÓ tÝch lµ 50 cm3 Gi¶i: a) Gäi S vµ l lµ tiÕt diÖn vµ chiÒu dµi cña Träng lîng cña lµ P = 10.D.S.l Khi n»m c©n b»ng, phÇn thÓ tÝch níc d©ng P H lªn còng chÝnh lµ phÇn thÓ tÝch V1 cña ch×m FA nớc Do đó V1 = S0.h Do c©n b»ng nªn P = FA hay 10.D.S.l = 10.D0.S0.h => l = D S0 Δh D S (1) S0 Khi ch×m hoµn toµn níc, níc d©ng lªn lîng b»ng thÓ tÝch cña Gäi H lµ phÇn níc d©ng lªn lóc nµy ta cã: S.l = S0 H (2) Tõ (1) vµ (2) suy H = D0 Δh D F Vµ chiÒu cao cña cét níc b×nh lóc nµy lµ H S Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến P H’ (7) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp H' = H + ΔH=H + D0 Δh= 25 cm D F’ A S0 Lùc t¸c dông vµo F = FA’ – P = 10 V.(D0 – D) F = 10.50.10-6.(1000 - 800) = 0,1 N B - Các máy đơn giản I - Tãm t¾t lý thuyÕt 1/ Ròng rọc cố định: Ròng rọc cố định có tác dụng làm thay đổi hớng lực, không có tác dụng thay đổi độ lớn lực Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (8) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp 2/ Ròng rọc động : Dùng ròng rọc động ta đợc lợi hai lần lực nhng thiệt hai lần đờng đó không đợc lợi gì công 3/ §ßn bÈy Đòn bẩy cân các lực tác dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay đòn: F l1 = P l2 Trong đó l1, l2 là cánh tay đòn P và F ( Cánh tay đòn là khoảng cách từ điểm tựa đến phơng lực) 4/ MÆt ph¼ng nghiªng: Nếu ma sát không đáng kể, dùng mặt phẳng nghiêng đợc lợi bao nhiêu lần lực thì thiệt nhiêu lần đờng đi, không đợc lợi gì công l F h = P l A H= 100 0 A 5/ HiÖu suÊt F đó : II- Bài tập máy đơn giản h A1 lµ c«ng cã Ých A lµ c«ng toµn phÇn P A = A1 + A2 (A2 lµ c«ng hao phÝ) Bµi 1: TÝnh lùc kÐo F c¸c trêng hîp sau ®©y BiÕt vËt nÆng cã träng lîng P = 120 N (Bá qua ma s¸t, khèi lîng cña c¸c rßng räc vµ d©y ) F F F F F F F F F F F F 2F F F 2F F F 4F 4F Giải: Theo sơ đồ P ph©n tÝch lùc nh h×nh vÏ: P Khi hÖ thèng c©n b»ng ta cã - ë h×nh a) 6F = P => F = P/6 = 120/ = 20 N - ë h×nh b) 8.F = P => F = P/8 = 120/ = 15 N - ë h×nh c) 5.F = P => F = P/ = 120/ = 24 N Bài 2: Một ngời có lợng P = 600N đứng trên ván đợc treo vào ròng rọc nh hình vẽ Để hệ thống đợc cân thì ngời phải kéo dây, lúc đó lực tác dụng vào trục ròng rọc cố định là F = 720 N TÝnh Lùc ngêi nÐn lªn tÊm v¸n b) Träng lîng cña tÊm v¸n Bá qua ma s¸t vµ khèi lîng cña c¸c rßng räc Cã thÓ xem hÖ thèng trªn lµ mét vËt nhÊt P Giải: a) Gọi T là lực căng dây ròng rọc động T’ là lực căng dây ròng rọc cố định Ta cã: T’ = 2.T; F = T’ = T Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến T T ’ F ’ (9) T Q TP ’ P ’ Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp T = F/ = 720/ = 180 N Gäi Q lµ lùc ngêi nÐn lªn v¸n, ta cã: Q = P – T = 600N – 180 N = 420N T T b) Gäi P’ lµ träng lîng tÊm v¸n, coi hÖ thèng trªn lµ mét vËt nhÊt, vµ hÖ thèng c©n b»ng ta cã T’ + T = P’ + Q => 3.T = P’ + Q => P’ = T – Q => P’ = 180 – 420 = 120N VËy lùc ngêi nÐn lªn tÊm v¸n lµ 420N vµ tÊm v¸n cã träng lîng lµ 120N Bµi 3: Cho hÖ thèng nh h×nh vÏ: VËt cã träng lîng lµ P1, VËt cã träng lîng lµ P2 Mçi rßng räc cã träng lîng lµ N Bá qua ma s¸t, khèi lîng cña AB vµ cña c¸c d©y treo - Khi vËt treo ë C víi AB = CB th× hÖ thèng c©n b»ng - Khi vËt treo ë D víi AD = DB th× muèn hÖ thèng c©n b»ng ph¶i treo nèi vµo vËt mét vËt thø cã träng lîng P3 = 5N TÝnh P1 vµ P2 F CB = = P2 AB c©n b»ng ta cã: Gi¶i: Gäi P lµAträng lîng cña C rßng B räc Trong trêng hîp thø nhÊt AB Mặt khác, ròng rọc động cân ta cßn cã: 2.F = P + P1 P+ P 1) => F = ( thay vào trên ta đợc: ( P+ P 1) = P2 <=> (P + P1) = 2P2 (1) Tơng tự cho trờng hợp thứ hai P2 treo D, P1 và P3 treo ròng rọc động F ' DB = = P2 AB Lóc nµy ta cã MÆt kh¸c 2.F’ = P + P1 + P3 => F’ = Thay vµo trªn ta cã: Tõ (1) vµ (2) ta cã P+ P1 + P3 = P2 P+ P1 + P3 => P + P1 + P3 = P2 P1 = 9N, (2) P2 = 15N Bài 4: Cho hệ thống nh hình vẽ Góc nghiêng = 300, dây và ròng rọc là lý tởng Xác định khối lợng vật M để hệ thống cân Cho khối lợng m = 1kg Bỏ qua ma sát Gi¶i: Muèn M c©n b»ng th× F = P h l víi h l = sin => F = P.sin 300 = P/2 (P lµ träng lîng cña vËt M) Lùc kÐo cña mçi d©y v¾t qua rßng räc lµ: F1 = F P = Lùc kÐo cña mçi d©y v¾t qua rßng räc lµ: F2 = F1 P = F Lùc kÐo chÝnh träng lîng P’ cña m g©y ra, tøc lµ : P’ = F2 = P/8 M=> m = M/8 l Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến h m (10) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Khèi lîng M lµ: M = 8m = = kg A Bài 5: Hai cầu sắt giống hệt đợc treo vào đầu A, B kim loại mảnh, nhẹ Thanh đợc O gi÷ th¨ng b»ng nhê d©y m¾c t¹i ®iÓm O BiÕt OA = OB = l = 20 cm Nhóng qu¶ cÇu ë ®Çu B vµo chËu đựng chất lỏng ngời ta thấy AB thăng §Ó th¨ng b»ng trë l¹i ph¶i dÞch chuyÓn ®iÓm treo O vÒ phÝa A mét ®o¹n x = 1,08 cm TÝnh khèi lîng riªng cña chÊt láng, biÕt khèi lîng riªng cña s¾t lµ D0 = 7,8 g/cm3 Gi¶i: Khi cầu treo B đợc nhúng chất lỏng thì ngoµi träng lùc, qu¶ cÇu cßn chÞu t¸c dông cña lùc ®Èy Acsimet cña chÊt láng Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng các lực điểm treo O’, ta có P AO’ = ( P – FA ) BO’ Hay P ( l – x) = ( P – FA )(l + x) Gäi V lµ thÓ tÝch cña mét qu¶ cÇu vµ D lµ khèi lîng riªng cña chÊt láng Ta cã P = 10.D0.V vµ FA = 10 D V 10.D0.V ( l – x ) = 10 V ( D0 – D )( l + x ) D= A (l+x) B FA P P 2x D0=0,8 g /cm l+x A Bài 6: Một đồng chất, tiết diện đều, đầu nhúng vµo níc, ®Çu tùa vµo thµnh chËu t¹i O cho OA = (l-x) O’ B OB Khi n»m c©n b»ng, mùc níc ë chÝnh gi÷a O T×m khèi lîng riªng D cña thanh, biÕt khèi lîng riªng cña níc lµ D0 = 1000kg/m3 B P = 10 D S l vµ F = 10 D0.S (2) MÆt kh¸c OHM OKN ta cã: KN ON = MH OM ' Trong đó ON = OB – NB = thay vào (2) ta đợc D = M KN ON = = MH OM l l l − = D0 = 1250 kg/m3 N => l l 5l − = 12 P OM = AM – OA = O NK D MH H D= l K Thay vµo (1) ta cã: A Gi¶i: Thanh chịu tác dụng trọng lực P đặt trung điểm M AB và lực đẩy Acsimet đặt trung điểm N MB Thanh có thể quay quanh O áp dụng quy tắc cân đòn bẩy ta có: P MH = F NK (1) Gäi S lµ tiÕt diÖn vµ l lµ chiÒu dµi cña ta cã: FA B Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (11) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp C Chuyển động học I Tãm t¾t lý thuyÕt: Chuyển động đều: - Vận tốc chuyển động đợc xác định quãng đờng đợc đơn vị thời gian và không đổi trên quãng đờng v= S t s: Quãng đờng t: Thời gian vật quãng đờng s v: VËn tèc Chuyển động không đều: - Vận tốc trung bình chuyển động không trên quãng đờng nào đó (tơng ứng với thời gian chuyển động trên quãng đờng đó) đợc tính công thức: V TB = víi S t víi s: Quãng đờng t: Thời gian hết quãng đờng S - Vận tốc trung bình chuyển động không có thể thay đổi theo quãng đờng II Bµi tËp Dạng 1: Định thời điểm và vị trí gặp các chuyển động Bài 1: Hai ôtô chuyển động ngợc chiều từ địa điểm cách 150km Hỏi sau bao nhiªu l©u th× chóng gÆp biÕt r»ng vËn tèc xe thø nhÊt lµ 60km/h vµ xe thø lµ 40km/h Gi¶i: Gi¶ sö sau thêi gian t(h) th× hai xe gÆp Quãng đờng xe 1đi đợc là S 1=v t=60 t Quãng đờng xe đợc là S 2=v t=60 t Vì xe chuyển động ngợc chiều từ vị trí cách 150km nªn ta cã: 60.t + 40.t = 150 => t = 1,5h Vậy thời gian để xe gặp là 1h30’ Bài 2: Xe thứ khởi hành từ A chuyển động đến B với vận tốc 36km/h Nửa sau xe thứ chuyển động từ B đến A với vận tốc 5m/s Biết quãng đờng AB dài 72km Hái sau bao l©u kÓ tõ lóc xe khëi hµnh th×: a Hai xe gÆp b Hai xe c¸ch 13,5km Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (12) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Gi¶i: a Gi¶i sö sau t (h) kÓ tõ lóc xe khëi hµnh th× xe gÆp nhau: Khi đó ta có quãng đờng xe đợc là: S1 = v1(0,5 + t) = 36(0,5 +t) Quãng đờng xe đợc là: S2 = v2.t = 18.t Vì quãng đờng AB dài 72 km nên ta có: 36.(0,5 + t) + 18.t = 72 => t = 1(h) VËy sau 1h kÓ tõ xe hai khëi hµnh th× xe gÆp b Trêng hîp 1: Hai xe cha gÆp vµ c¸ch 13,5 km Gọi thời gian kể từ xe khởi hành đến hai xe cách 13,5 km là t2 Quãng đờng xe đợc là: S1’ = v1(0,5 + t2) = 36.(0,5 + t2) Quãng đờng xe đợc là: S2’ = v2t2 = 18.t2 Theo bµi ta cã: 36.(0,5 + t2) + 18.t +13,5 = 72 => t2 = 0,75(h) VËy sau 45’ kÓ tõ xe khëi hµnh th× hai xe c¸ch 13,5 km Trờng hợp 2: Hai xe gặp sau đó cách 13,5km Vì sau 1h thì xe gặp nên thời gian để xe cách 13,5km kể từ lúc gặp là t Khi đó ta có: 18.t3 + 36.t3 = 13,5 => t3 = 0,25 h Vậy sau 1h15’ thì xe cách 13,5km sau đã gặp Bài 3: Một ngời xe đạp với vận tốc v1 = 8km/h và ngời với vận tốc v2 = 4km/h khởi hành cùng lúc cùng nơi và chuyển động ngợc chiều Sau đợc 30’, ngời xe đạp dừng lại, nghỉ 30’ quay trở lại đuổi theo ngời với vận tốc nh cũ Hỏi kể từ lúc khởi hành sau bao lâu ngời xe đạp đuổi kịp ngời bộ? Gi¶i: Quãng đờng ngời xe đạp thời gian t1 = 30’ là: s1 = v1.t1 = km Quãng đờng ngời đi 1h (do ngời xe đạp có nghỉ 30’): s2 = v2.t2 = km Kho¶ng c¸ch hai ngêi sau khëi hµnh 1h lµ: S = S1 + S2 = km Kể từ lúc này xem nh hai chuyển động cùng chiều đuổi Thời gian kể từ lúc quay lại gặp là: t= S =2 h v1 − v2 Vậy sau 3h kể từ lúc khởi hành, ngời xe đạp kịp ngời Dạng 2: Bài toán tính quãng đờng chuyển động Bài 1: Một ngời xe đạp từ A đến B với vận tốc v1 = 12km/h ngời đó tăng vận tốc lên 3km/h thì đến sớm 1h a Tìm quãng đờng AB và thời gian dự định từ A đến B b Ban đầu ngời đó với vận tốc v1 = 12km/h đợc quãng đờng s1 thì xe bị h phải sửa chữa 15 phút Do đó quãng đờng còn lại ngời với vận tốc v2 = 15km/h thì đến nơi sớm dự định 30’ Tìm quãng đờng s1 Gi¶i: a Giả sử quãng đờng AB là s thì thời gian dự định hết quãng đờng AB là s s = (h) v 12 Vì ngời đó tăng vận tốc lên 3km/h và đến sớm 1h nên S S S S − =1 ⇔ − =1⇒ S=60 km v v +3 12 15 S 60 Thời gian dự định từ A đến B là: t= = =5 h 12 12 S b Gọi t1’ là thời gian quãng đờng s1: t ' = v1 Thêi gian söa xe: Δt=15 ' = h S − S1 Thời gian quãng đờng còn lại: t ' 2= v2 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (13) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp 1 t −(t ' + + t ' )= S S 1 1 ⇒ − − S1 − = + = (2) v v2 v1 v2 4 Theo bµi ta cã: Tõ (1) vµ (2) suy S1 S − S1 − − = (1) v1 v2 ( ) 1 S ( − ) =1− = v v 4 1 S 1= Hay ⇒t1− v v 12 15 = =15 km v − v 15 − 12 Bài 3: Một viên bi đợc thả lăn từ đỉnh dốc xuống chân dốc Bi xuống nhanh dần và quãng đờng mà bi đợc giây thứ i là S 1=4 i− (m) với i = 1; 2; ;n a Tính quãng đờng mà bi đợc giây thứ 2; sau giây b Chứng minh quãng đờng tổng cộng mà bi đợc sau n giây (i và n là các số tự nhiên) lµ L(n) = n2(m) Gi¶i: a Quãng đờng mà bi đợc giây thứ là: S1 = 4-2 = m Quãng đờng mà bi đợc giây thứ hai là: S2 = 8-2 = m Quãng đờng mà bi đợc sau hai giây là: S2’ = S1 + S2 = + = m b Vì quãng đờng đợc giây thứ i là S(i) = 4i – nên ta có: S(i) = S(2) = = + S(3) = 10 = + = + 4.2 S(4) = 14 = +12 = + 4.3 S(n) = 4n – = + 4(n-1) Quãng đờng tổng cộng bi đợc sau n giây là: L(n) = S(1) +S(2) + + S(n) = 2[n+2[1+2+3+ .+(n-1)]] Mµ 1+2+3+ +(n-1) = (n −1)n nªn L(n) = 2n2 (m) Bài 4: Ngời thứ khởi hành từ A đến B với vận tốc 8km/h Cùng lúc đó ngời thứ và thứ cïng khëi hµnh tõ B vÒ A víi vËn tèc lÇn lît lµ 4km/h vµ 15km/h ngêi thø gÆp ngêi thø thì quay lại chuyển động phía ngời thứ Khi gặp ngời thứ quay lại chuyển động phía ngời thứ và quá trình tiếp diễn lúc ba ngời cùng nơi Hỏi kể từ lúc khởi hành ngời cùng nơi thì ngời thứ ba đã đợc quãng đờng bao nhiêu? Biết chiều dài quãng đờng AB là 48km Gi¶i: V× thêi gian ngêi thø ®i còng b»ng thêi gian ngêi thø nhÊt vµ ngêi thø ®i lµ t vµ ta cã: 8t + 4t = 48 ⇒ t= 48 =4 h 12 Vì ngời thứ liên tục không nghỉ nên tổng quãng đờng ngời thứ là S3 = v3 t = 15.4 = 60km Dạng 3: Xác định vận tốc chuyển động Bài 1: Một học sinh từ nhà đến trờng, sau đợc 1/4 quãng đờng thì nhớ mình quên sách nên vội trở và đến trờng thì trễ 15’ a Tính vận tốc chuyển động em học sinh, biết quãng đờng từ nhà tới trờng là s = 6km Bỏ qua thêi gian lªn xuèng xe vÒ nhµ b Để đến trờng đúng thời gian dự định thì quay và lần em phải với vận tốc bao nhiªu? Gi¶i: a Gọi t1 là thời gian dự định với vận tốc v, ta có: t = s (1) v Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (14) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Do có cố để quên sách nên thời gian lúc này là t2 và quãng đờng là 3s (2) s 2=s+2 s= s ⇒ t = 2v Theo đề bài: t −t 1=15 ph= h Từ đó kết hợp với (1) và (2) ta suy v = 12km/h s = h v 12 b Thời gian dự định t1 = = Gọi v’ là vận tốc phải quãng đờng trở nhà và trở lại trờng ( s ' =s+ 14 s= 54 s ) t Để đến nơi kịp thời gian nên: t'2 = s ' =t − = h v' Hay v’ = 20km/h Bài 2: Hai xe khởi hành từ nơi và cùng quãng đờng 60km Xe với vận tốc 30km/h, liên tục không nghỉ và đến nơi sớm xe là 30 phút Xe hai khởi hành sớm 1h nhng nghỉ đờng 45 phút Hỏi: a VËn tèc cña hai xe b Muốn đến nơi cùng lúc với xe 1, xe phải với vận tốc bao nhiêu: Gi¶i: s 60 =2 h v 30 a.Thời gian xe hết quãng đờng là: t1 = = Thời gian xe hết quãng đờng là: t =t +1+0,5 − ,75 ⇒t 2=2+1,5 −0 , 75=2, 75 h s 60 =21 ,8 km/h VËn tèc cña xe hai lµ: v 2= = t 2 , 75 b Để đến nơi cùng lúc với xe tức thì thời gian xe hai hết quãng đờng là: t ' t1 0,75 2,25h VËy vËn tèc lµ: v '= s 60 = ≈ 26 , km /h t ' , 25 Bài 3: Ba ngời xe đạp từ A đến B với các vận tốc không đổi Ngời thứ và ngời thứ xuÊt ph¸t cïng mét lóc víi c¸c vËn tèc t¬ng øng lµ v1 = 10km/h vµ v2 = 12km/h Ngêi thø ba xuÊt ph¸t sau hai ngêi nãi trªn 30’, kho¶ng thêi gian gi÷a lÇn gÆp cña ngêi thø ba víi ngêi ®i tríc lµ Δt=1 h T×m vËn tèc cña ngêi thø Gi¶i: Khi ngêi thø xuÊt ph¸t th× ngêi thø nhÊt c¸ch A 5km, ngêi thø c¸ch A lµ 6km Gäi t1 và t2 là thời gian từ ngời thứ xuất phát gặp ngời thứ và ngời thứ v − 10 Ta cã: v t 2=6+12 t ⇒t 2= v − 12 Theo đề bài Δt=t −t 1=1 nên − =1 ⇔ v 23 − 23 v +120=0 v − 12 v −10 v t =5+10 t ⇒t = ⇒ v3 = 23 ± √ 23 − 480 23 ± = 2 = ¿ 15 km/h 8km/h ¿{ ¿ Gi¸ trÞ cña v3 ph¶i lín h¬n v1 vµ v2 nªn ta cã v3 = 15km/h Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (15) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Bài Một ngời xe đạp chuyển động trên nửa quãng đờng đầu với vận tốc 12km/h và nửa quãng đờng sau với vận tốc 20km/h Xác định vận tốc trung bình xe đạp trên quãng đờng ? Tãm t¾t: Gọi quãng đờng xe là 2S nửa quãng V1 12km / h đờng là S ,thời gian tơng ứng là t1; t2 V2 20km / h S t1 V1 Thời gian chuyển động trên nửa quãng đờng đầu là : Vtb ? S t2 V2 Thêi gian động trênlànửa quãng đờng sau là : VËn tèc trung b×nh trªnchuyÓn c¶ qu·ng đờng S S2 2S 2S Vtb S S t1 t2 1 S V1 V2 V1 V2 1 V1 V2 1 12 20 15km / h Dạng 4: Tính vận tốc trung bình chuyển động không Bài 1: Một ô tô vợt qua đoạn đờng dốc gồm đoạn: Lên dốc và xuống dốc, biết thời gian lªn dèc b»ng nöa thêi gian xuèng dèc, vËn tèc trung b×nh xuèng dèc gÊp hai lÇn vËn tèc trung bình lên dốc Tính vận tốc trung bình trên đoạn đờng dốc ô tô.Biết vận tốc trung b×nh lªn dèc lµ 30km/h Gi¶i: Gọi S1 và S2 là quãng đờng lên dốc và xuống dốc Ta cã: s 1=v t ; s 2=v t mµ v 2=2 v , t =2t ⇒ s2=4 s1 Quãng đờng tổng cộng là: S = 5S1 Thêi gian ®i tæng céng lµ: t=t1 +t 2=3 t VËn tèc trung b×nh trªn c¶ dèc lµ: s S1 v= = = v =50 km / h t t1 Bài 2: Một ngời từ A đến B quãng đờng đầu ngời đó với vận tốc v1, thêi gian còn lại với vận tốc v2 Quãng đờng cuối cùng với vận tốc v3 tính vận tốc trung bình trên quãng đờng Gi¶i: Gäi S1 lµ quãng đờng với vận tốc v1, thời gian t1 S2 là quãng đờng với vận tốc v2, thời gian t2 S3 là quãng đờng cuối cùng với vận tốc v3 thời gian t3 S là quãng đờng AB Theo bµi ta cã: s 1= s=v t ⇒ t1 = s (1) v1 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (16) s2 s ; t3 = v2 v3 s s Do t2 = 2t3 nªn =2 v2 v3 Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Vµ t = s +s 3= (2) 2s (3) 3❑ ❑ s s 2s 4s Tõ (2) vµ (3) suy t3 = = ; t 2= = v3 (2 v2+ v3 ) v ( v +v ) Vận tốc trung bình trên quãng đờng là: v TB= v1 (2 v2+ v3 ) s = = t +t 2+ t v +2 v + v3 + + v ( v 2+ v ) ( v + v ) PhÇn nhiÖt häc I mét sè kiÕn thøc c¬ b¶n: C«ng thøc tÝnh nhiÖt lîng: Q= mc(t2 - t1) : T/h vËt thu nhiÖt Q= mc(t1 - t2) : T/h vËt táa nhiÖt 2.Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: Q táa = Q thu Hay: mc(t1 - t2) = mc(t2 - t1) N¨ng suÊt táa nhiÖt cña nhiªn liÖu: Q = q.m II mét sè bµi tËp c¬ b¶n Bài : Dùng ca múc nước thùng chứa nước A có nhiệt độ tA = 20 0C và thùng chứa nước B có nhiệt độ tB = 80 0C đổ vào thùng chứa nước C Biết trước đổ, thùng chứa nước C đã có sẵn lượng nước nhiệt độ tC = 40 0C và tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó Tính số ca nước phải múc thùng A và B để có nhiệt độ nước thùng C là 50 0C Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc nước Híng dÉn gi¶i - Gọi : c là nhiệt dung riêng nước ; m là khối lượng nước chứa ca ; n1 và n2 là số ca nước múc thùng A và thùng B ; (n1 + n2) là số ca nước có sẵn thùng C - Nhiệt lượng n1 ca nước thùng A đổ vào thùng C đã hấp thụ là : Q1 = n1.m.c(50 – 20) = 30cmn1 - Nhiệt lượng n2 ca nước thùng B đổ vào thùng C đã toả là : Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (17) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Q2 = n2.m.c(80 – 50) = 30cmn2 - Nhiệt lượng (n1 + n2) ca nước thùng C đã hấp thụ là : Q3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2) - Phương trình cân bằn nhiệt : Q1 + Q3 = Q2 30cmn1 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn2 2n1 = n2 - Vậy, múc n ca nước thùng A thì phải múc 2n ca nước thùng B và số nước đã có sẵn thùng C trước đổ thêm là 3n ca Bài2: Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 200C a) Thả vào thau nước thỏi đồng khối lượng 200g lấy bếp lò Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ bếp lò Biết nhiệt dung riêng nhôm, nước, đồng là: c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường b) Thực ra, trường hợp này nhiệt lượng toả môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Tìm nhiệt độ thực bếp lò c) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 00C Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng hệ thống Biết để 1kg nước đá 00C nóng chảy hồn tồn cần cung cấp nhiệt lượng là 3,4.105J Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường Híng dÉn gi¶i Nhiệt độ bếp lò: ( t0C là nhiệt độ ban đầu thỏi đồng) Nhiệt lượng thau nhôm nhận để tăng nhiệt độ từ t1= 200C lên t2 = 21,20C: Q1 = m1.c1(t2 - t1) Nhiệt lượng nước nhận để tăng nhiệt độ từ t1= 200C lên t2 = 21,20C: Q2 = m2.c2(t2 - t1) Nhiệt lượng thỏi đồng toả để hạ nhiệt độ từ t0C xuống t2 = 21,20C: Q3 = m3.c3(t – t2) Vì không có toả nhiệt môi trường nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q3 = Q1 + Q2 => m3.c3(t - t2) = m1.c1(t2 - t1) + m2.c2(t2 - t1) => t = [(m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) / m3.c3] + t2 số ta tính t = 160,780C b) Nhiệt độ thực bếp lò (t’): Theo giả thiết ta có: Q’3 - 10% ( Q1+ Q2 ) = ( Q1+ Q2 ) Q’3 = 1,1 ( Q1+ Q2 ) m3.c3(t’ - t2) = 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) t’ = [ 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) ] / m3.c3 }+ t2 Thay số ta tính t’ = 174,740C c) Nhiệt độ cuối cùng hệ thống: + Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn 00C: Q = 3,4.105.0,1 = 34000(J) + Nhiệt lượng hệ thống (thau, nước, thỏi đồng) toả hạ 21,20C xuống 00C: Q’ = (m1.c1+ m2.c2 + m3.c3 ) (21,20C - 00C) = 189019,2(J) + So sánh ta có: Q’ > Q nên nhiệt lượng toả Q’ phần làm cho thỏi nước đá tan hồn tồn 00 C và phần còn lại (Q’-Q) làm cho hệ thống ( bao gồm nước đá đã tan) tăng nhiệt độ từ 00C lên nhiệt độ t”0C + (Q’-Q) = [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] (t”- 0) => t” = (Q’-Q) / [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] thay số và tính t” = 16,60C Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (18) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Bµi 3: Người ta cho vòi nước nóng 700C và vòi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào bể đã có sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vòi bao lâu thì thu nước có nhiệt độ 450C Cho biết lưu lượng vòi là 20kg/phút Híng dÉn gi¶i Vì lưu lượng hai vòi chảy nên khối lượng hai loại nước xả vào bể Gọi khối lượng loại nước là m(kg): Ta có: m.c(70 – 45) + 100.c(60 – 45) = m.c(45 – 10) ⇔ 25.m + 1500 = 35.m Thời gian mở hai vòi là: t= ⇔ 1500 m 150(kg ) 10 10.m = 1500 15 =7,5(phút) 20 Bµi 4: Muốn có 100 lít nước nhiệt độ 350C thì phải đổ bao nhiêu lít nước sôi vào bao nhiêu lít nước nhiệt độ 150C ? Lấy nhiệt dung riêng nước là 4190J/kgK Híng dÉn gi¶i Gọi x là khối lượng nước 150C; y là khối lượng nước sôi Ta có : x+y= 100g (1) Nhiệt lượng ykg nước sôi tỏa :Q1= y.4190(100-15) Nhiệt lượng xkg nước 150C toả :Q2 = x.4190(35-15) Phương trình cân nhiệt:x.4190(35-15)=y.4190(100-15) (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) Ta được: x=76,5kg; y=23,5kg Vậy phải đổ 23,5 lít nước sôi vào 76,5 lít nước 150C Bµi 5:Một bếp dầu đun sôi lít nước đựng ấm nhôm khối lượng 300gam thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun lít nước cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ? Cho nhiệt dung riêng nước và nhôm là C1 = 4200J/kg.K ; C2 = 880J/kg.K Biết nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn Híng dÉn gi¶i Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm hai lần đun, Gọi m1, m2 là khối lương nước và ấm lần đun đầu Ta có: Q1 = (m1.C1 + m2.C2) t Q2 = (2.m1.C1 + m2.C2) t Do nhiệt toả cách đặn, nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả càng lớn Ta có thể đặt: Q1 = k.t1 ; Q2 = k.t2 (trong đó k là hệ số tỉ lệ nào đó) Suy ra: k.t1 = (m1.C1 + m2.C2) t k.t2 = (2.m1.C1 + m2.C2) t t (2 m C 1+ m2 C2 ) m1 C = =1+ t (m1 C 1+ m2 C2 ) m C +m C m1 C 4200 t =(1+ ) t 1=(1+ ).10=19 , phút m1 C 1+ m2 C2 4200+ 0,3 880 Lập tỉ số ta được: hay Bµi 6: Thả đồng thời 300g sắt nhiệt độ 100C và 400g đồng nhiệt độ 250C vào bình cách nhiệt đó có chứa 200g nước nhiệt độ 200C Cho biết nhiệt dung riêng sắt, đồng, nước là 460J/kg.K, 400J/kg.K, 4200J/kg.K và hao phí nhiệt vì môi trường bên ngoài là không đáng kể Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp cân nhiệt thiết lập Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (19) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Híng dÉn gi¶i: Gọi m1, m2, m3 là khối lượng và t1, t2, t3 là nhiệt độ ban đầu sắt, đồng, nước; t là nhiệt độ hỗn hợp cân nhiệt xảy + Lập luận, chứng tỏ trước có cân nhiệt thì sắt là vật thu nhiệt còn đồng và nước là vật tỏa nhiệt + Từ kết lập luận trên suy hệ có cân nhiệt thì c1m1(t – t1) = c2m2(t2 – t) + c3m3(t3 – t) + Thay số và tính nhiệt độ hệ cân nhiệt xảy ra: t ≈ 19 , 50 C Bµi 7: Thả đồng thời 0,2kg sắt 150C và 450g đồng nhiệt độ 250C vào 150g nước nhệt độ 800C Tính nhiệt độ sắt có cân nhiệt xảy biết hao phí nhiệt vì môi trường là không đáng kể và nhiệt dung riêng sắt, đồng, nước 460J/kgK, 400J/kgK và 4200J/kgK Híng dÉn gi¶i: + Gọi t là nhiệt độ có cân nhiệt xảy + Lập luận để đưa ra: - Nhiệt lượng sắt hấp thụ: Q1 = m1c1(t – t1) Nhiệt lượng đồng hấp thụ: Q2 = m2c2(t – t2) - Nhiệt lượng nước tỏa Q3 = m3c3(t3 – t) - Lập công thức có cân nhiệt xảy ra, từ đó suy ra: t = m1 c t 1+ m c t +m c3 t m1 c +m c +m c3 + Tính t = 62,40C Bµi 8: Một ô tô chạy với vận tốc 54 km/h, lực kéo động là không đổi và 700N Ô tô chạy thì tiêu thụ hết lít xăng Biết suất tỏa nhiệt xăng là 4,4.10 J/kg và khối lượng riêng xăng là 700kg/m3 Tính hiệu suất động ô tô Híng dÉn gi¶i: Công có ích: A ci =F s=F v t=700 15 3600=75600000 J =756 105 J Công toàn phần (nhiên liệu tỏa ra): −3 6 A =m q=V D q=5 10 700 44 10 =154000000 J=154 10 J A ci 756 10 H= = =0 , 49 =49% Hiệu suất động cơ: A 154 106 PhÇn ®iÖn häc Chủ đề ĐỊNH LUẬT ÔM ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP, ĐOẠN MẠCH SONG SONG, MẠCH HỖN HỢP I Một số kiến thức * Định luật Ôm: Cường độ dòng điện dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở dây Công thức : I = U R Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (20) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp * Trong đoạn mạch mắc nối tiếp I = I1 = I2 = = In U = U1 + U2 + + Un R = R1 + R2 + + Rn Lưu ý: - Xét nhiều điện trở R1, R2… Rn mắc nối tiếp với nhau, với hiệu điện hai đầu các điện trở là U1 , U2 …, Un Vì cường độ dòng điện qua các điện trở là nhau, vậy: U1 U U n R1 R2 Rn Nếu ta biết giá trị tất các điện trở và hiệu điện thế, công thức trên cho phép tính các hiệu điện khác Ngược lại, ta biết giá trị tất các hiệu điện và điện trở, công thức trên cho phép tính các điện còn lại * Trong đoạn mạch mắc song song U = U1 = U2 = = Un I = I1 + I2 + + In 1 1 = + + + R R1 R2 Rn Lưu ý: - Nếu có hai điện trở R1 , R2 mắc song song với nhau, cường độ các dòng điện qua các điện trở là I1 , I2 Do I1R1=I2R2 nên : I1 R2 I R1 II Bài tập A ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP Bài Một đoạn mạch AB gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp với Hiệu điện hai đầu các điện trở là U1 và U2 Biết R1=25 , R2 = 40 và hiệu điện UAB hai đầu đoạn mạch là 26V Tính U1 và U2 Đs: 10V; 16V GỢI Ý: Cách 1: - Tính cường độ dòng điện qua các điện trở theo UAB và RAB Từ đó tính U1, U2 Cách : - Áp dụng tính chất tỉ lệ thức : U1 U U1 U U U 26 0, R1 R2 R1 R2 25 40 65 Từ đó tính U1 , U2 Bài Một đoạn mạch gồm điện trở mắc nối tiếp R1 =4 ;R2 =3 ;R3=5 Hiệu điện đầu R3 là 7,5V Tính hiệu điện đầu các điện trở R1; R2 và đầu đoạn mạch Đs: 6V; 4,5V; 18V GỢI Ý :Cách 1: Tính cường độ dòng điện qua điện trở theo U3, R3 Từ đó tính U1, U2 ,UAB Cách : Đối với đoạn mạch nối tiếp ta có : U1 U U U U 7,5 1,5 R1 R2 R3 từ đó tính U1, U2, UAB Bài Trên điện trở R1 có ghi 0,1k – 2A, điện trở R2 có ghi 0,12k – 1,5A a) Giải thích các số ghi trên hai điện trở Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (21) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp b) Mắc R1 nối tiếp R2 vào hai điểm A, B thì UAB tối đa bao nhiêu để hoạt động hai điện trở không bị hỏng Đs: 330V GỢI Ý: + Dựa vào Iđm1, Iđm2 xác định cường độ dòng điện Imax qua điện trở ; + Tính Umax dựa vào các giá trị IAB, R1, R2 B ĐOẠN MẠCH SONG SONG Bài Cho R1= 12 ,R2= 18 mắc song song vào hai điểm A và B, Ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính, Ampe kế và Ampe kế đo cường độ dòng điện qua R1 ,R2 a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện b) Ampe kế và Ampe kế giá trị là bao nhiêu? (theo cách) biết Ampe kế 0,9A c) Tính hiệu điện hai đầu A và B GỢI Ý: b) Tính số Ampe kế và Ampe kế dựa vào hệ thức mối quan hệ I 1, 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 là 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 có thể giải cách khác Đs: 75; 37,5 Bài Có hai điện trở trên đó có ghi: R1(20 -1,5A) và R2 (30 -2A) a) Hãy nêu ý nghĩa các số ghi trên R1, R2 b) Khi Mắc R1//R2 vào mạch thì hiệu điện thế, cường độ dòng điện mạch tối đa phải là bao nhiêu để hai điện trở không bị hỏng ? GỢI Ý: Dựa vào các giá trị ghi trên điện trở để tính Uđm1,Uđm2 trên sở đó xác định UAB tối đa Tính RAB => Tính Imax Đs: a) R1 = 20; Cường độ dòng điện lớn phép qua R1 là 1,5A: b) Umax = 30V; Imax = 2,5A C ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP Bài Có ba bóng đèn mắc theo sơ đồ ( hình 3.1) và sáng bình thường Nếu bóng Đ bị đứt dây tóc thì bóng Đ3 sáng mạnh hay yếu hơn? R1 R3 GỢI Ý: Bình thường: I3= I1 + I2 Nếu bóng Đ1 bị đứt; I1= A B dòng điện I3 giảm => Nhận xét độ sáng đèn R2 Bài Hình 3.1 R2 Một đoạn mạch mắc sơ đồ H 3.2 R1 B Cho biết R1 =3 ; R2 =7,5 ; R3 =15 Hiệu A M điện hai đầu AB là 4V R3 aTính điện trở đoạn mạch bTính cường độ dòng điện qua điện trở Hình 3.2 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (22) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở Đs: a) 8; b) 3A; 2A ; 1A c) U1 = 9V; U2 = U3 = 15V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R1nt ( R2// R3) Tính R23 tính RAB Tính I1 theo UAB và RAB I R3 I R2 Tính I2, I3 dựa vào hệ thức: Tính : U1, U2, U3 R2 R1 Bài Có ba điện trở R1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; mắc vào hai điểm A và B có hiệu điện 12V (hình 3.3) a) Tính điện trở tương đương mạch b) Tính cường độ dòng điện qua điên trở c) Tính hiệu điện hai đầu điện trở R1 và R2 Đs: a) 4; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V A B R3 R1 R3 Hình 3.3 GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R3 // ( R1 nt R2) Tính R12 tính RAB b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U và R12; Tính I3 theo U và R3 c) Tính U1 theo I1 và R1; U2 theo I2 và R2; U3 ? U Bài Một đoạn mạch điện gồm điện trở mắc sơ đồ hình 4.1 biết R1= 2,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 10Ω; R4 = 1,2 Ω; R5 = 5Ω Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện 6V R1 Tính cường độ dòng điện qua điện trở? R2 R4 B D R3 R5 E R1 A R2 A GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 + Tính RAD, RBD từ đó tính RAB + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện hai đầu các điên trở R1, R2, R3 là nhau: Tính UAB theo IAB và RAD từ đó tính các dòng I1, I2, I3 + Tương tự ta tính các dòng I4, I5 đoạn mạch DB C Hình 4.1 R4 B D R3 R Hình 4.2 CHÚ Ý: Khi giải các bài 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 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (23) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp gộp lại để làm rõ phận đơn giản đoạn mạch ghép lại nào để tạo thành đoạn mạch điện phức tạp Có thể kiểm tra nhanh kết bài toán trên Các đáp số phải thỏa mãn điều kiện: I1+ I2+ I3= I4+ I5 = IAB = 2,4A Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A Bài R R R Một đoạn mạch điện mắc song song trên sơ đồ C hình 4.3 nối vào nguồn điện 36V Cho A biết: R1=18Ω; R2=5Ω; R3=7Ω; R4=14Ω; R5=6Ω a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch D rẽ R R b) Tính hiệu điện hai điểm C và D Hình Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V 4.3 GỢI Ý: a) Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ chứa R1, R2, R3 và R4 , R5 b) Gọi hiệu điện hai điểm C và D là 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 B CHÚ Ý: + Có thể tính UCD cách khác: UAC+ UCD + UDB = UAB => UCD= UAB - UAC - UBD (*) UAB đã 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 không có dòng điện Nếu C, D nối với có dòng điện từ C tới D (vì điện điểm D thấp điện điểm C) Mạch điện bị thay đổi và cường độ dòng điện qua các điện trở thay đổi Bài Cho mạch điện hình 4.4 Biết: R1 = 15, R2 = 3, R3 = 7, R4 = 10 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là 35V a) Tính điện trở tương đương toàn mạch R2 D R3 b) Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở R1 B A GỢI Ý: (theo hình vẽ 4.4) C R4 Tính R23 và R234 Tính điện trở tương đương RAB=R1+R234 Tính IAB theo UAB,RAB=>I1 Hình 4.4 +) Tính UCB theo IAB,RCB +) Ta có R23 = R4 <=> I23 nào so với I4; (I23=I2=I3) + Tính I23 theo UCB, R23 Đs: a) 20; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (24) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp III Luyện tập Bài Cho mạch điện hình 4.5 Biết R1= R2= R4= R3 = 40 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UAB = 64,8V Tính các hiệu điện UAC và UAD Đs: 48V; 67,2V Bài Cho mạch điện hình 4.6 Trong đó điện trở R2 = 10 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là UMN =30V Biết K1 đóng, K2 ngắt, ampe kế 1A Còn K1 ngắt, K2 đóng thì ampe kế 2A Tìm cường độ dòng điện qua điện trở và số ampe kế A hai khóa K1 , K2 cùng đóng Bài Cho đoạn mạch gồm ba bóng đèn mắc hình 4.7 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là UAB = 16,8V Trên các bóng đèn: Đ1 có ghi 12V – 2A, Đ2 có ghi 6V – 1,5A và Đ3 ghi 9V – 1,5A a) Tính điện trở bóng đèn b) Nhận xét độ sáng bóng đèn so với chúng sử dụng đúng hiệu điện định mức Đs: a) 6, 4, 6 b) Đ1 sáng bình thường, Đ2, Đ3 sáng yếu Bài Cho mạch điện hình 4.8 R1=15., R2 = R3 = 20, R4 =10 Ampe kế 5A Tính điện trở tương đương toàn mạch Tìm các hiệu điện UAB và UAC A Đs: a) 7,14; b) 50V, 30V R2 R1 A D R3 B C R4 Hình 4.5 K N R R K R A N Hình 4.6 4.6 Đs: 2A, 3A, 1A, 7A Đ2 Đ1 A B M Hình 4.7 R Đ3 R R3 C B R A Hình 4.8 Bài 5.Một mạch điện gồm ba điện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp Nếu đặt vào hai đầu mạch hiệu điện 110V thì dòng điện qua mạch có cường độ 2A Nếu nối tiếp R1, R2 vào mạch thì cường độ qua mạch là 5,5A Còn mắc R1, R3 vào mạch thì cường độ dòng điện là 2,2A Tính R1, R2, R3 GỢI Ý:Ta có R1+ R2 + R3 = R1 + R2 = R1 + R3 = U 110 = =55 Ω I1 (1) U 110 = =20 Ω (2) I 5,5 U 110 = =50 Ω (3) I 2,2 Từ (1), (2) => R3 = 35 thay R3 vào (3) => R1 = 15 Thay R1 vào (2) => R2 = 5 R1 P Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến K1 R4 K2 (25) R2 Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp R3 M N Hình 4.9 Bài 6.Trên hình 4.9 là mạch điện có hai công tắc K1, K2 Các điện trở R1 = 12,5, R2 = 4, R3 = 6 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V a) K1 đóng, K2 ngắt Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở b) K1 ngắt, K2 đóng Cường độ qua R4 là 1A Tính R4 c) K1, K2 cùng đóng Tính điện trở tương đương mạch, từ đó suy cường độ dòng điện mạch chính GỢI Ý: a) K1 đóng, K2 ngắt Mạch điện gồm R1 nt R2 Tính dòng điện qua các điện trở theo UMN và R1, R2 b) K1 ngắt, K2 đóng Mạch điện gồm R1, R4 và R3 mắc nối tiếp + Tính điện trở tương đương R143 Từ đó => R4 A + c) K1, K2 cùng đóng, mạch điện gồm R1 nt { R2 // ( R3 ntR )4 } A A + Tính R34, R234; tính RMN theo R1 và R234 V + Tính I theo UMN và RMN R R Đs: a) I = I1 = I2 = 2,49A; b) 30; c) 16,1; » 3A - Bài 7.Cho mạch điện có sơ đồ hình 4.10 Điện trở các ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế lớn Hãy xác định số các máy đo A1, A2 và vôn kế V, biết ampe kế A1 1,5A; R1 = 3; R2 = 5 GỢI Ý: Theo sơ đồ ta có R1; R2 và vôn kế V mắc song song + Tìm số vôn kế V theo I1 và R1 + Tìm số ampe kế A2 theo U và R2 + Tìm số ampe kế A theo I1 và I2 Đs: 2,4A; 0,9A; 4,5A Hình 4.10 4444.104 104.104.1 Bài 8.Cho đoạn mạch điện hình 4.11;R1 = 10; R2 = 50.; R3 = 40 Điện trở ampe kế và dây nối không đáng kể Hiệu điện hai điểm MN giữ không đổi a) Cho điện trở biến trở RX = ta thấy ampe kế 1,0A Tính cường độ dòng điện qua điện trở và hiệu điện hai điểm MN? b) Cho điện trở biến trở giá trị nào đó ta thấy ampe kế 0,8A Tính cường độ dòng điện qua điện trở và qua biến trở? GỢI Ý: Để ý [ (R1 nt R2) // R3 ], ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính + Tính R12, tính RPQ + Tính UPQ theo I và RPQ a) Tính I3 theo UPQ và R3; I1 = I2 theo UPQ và R12 Tính UMN theo UPQ và UMP, ( R0 =0 Nên UMP =0) => UMN? UPQ b) Khi ( RX 0) Tính U’PQ theo I’ và RPQ Tính I1 = I2 theo U’PQ và R12; I3 theo U’PQ và R3; M _ + R P Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến N Hình 4.11 A Q R2 R1 R3 (26) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp IX theo I1 và I3 Đs: a) 0,6A; 0,4A; 24V; b) 0,32A; 0,48A; 0,8A Bài Người ta mắc mạch điện hình 4.12 hai điểm A và B có hiệu điện 5V Các điện trở thành phần đoạn mạch là R1 = 1; R2 = 2; R3 = 3; R4 = 4 a) Tính điện trở tương đương đoạn mạch AB b) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các mạch rẽ GỢI Ý: a) Tính R12,R123 tính RAB b) Tính I theo UAB và RAB; I4 theo UAB và R4; I3 theo UAB và R123 Dựa vào hệ thức: _ + A R3 R1 B R2 R4 Hình 4.12 I R2 I I I + I I ,36 A 2Ω = = => = = = = => I ; I = I R1 1Ω 2+1 R1 + A B U R2 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 các điểm A và B; B và C thì các kết là U1= V, U2= 12 V Hỏi hiệu điện thực tế (khi không mắc vôn kế) các điểm A và B; B và C là bao nhiêu ? * * 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 và phụ thuộc vào chất dây l Công thức R = r S * Biến trở là điện trở có thể thay đổi giá trị dịch chuyển chạy * Lưu ý: Khi giải các bài tập điện trở cần chú ý số điểm sau: + Diện tích tiết diện thẳng dây dẫn tính theo bán kính và đường kính: d2 S = r = + Khối lượng dây dẫn: m = D.V = D.S.l + Đổi đơn vị và phép nâng lũy thừa: 1km = 1000m = 103m; 1m = 10dm; 1m = 100cm = 102cm; 1m = 1000mm = 103mm Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (27) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp 1m2 = 10dm2 =104cm2 =106mm2;; 1mm2 =10-6m2; 1cm2 = 10-4m2; 1cm2 = 104m2 1k = 1000 = 103; 1M = 1000 000 n + an.am = an+m; (an)m = an.m; II Bài tập an an n m n a a ; a ; am an bn b q an a n q ; n n.q b b A ĐIỆN TRỞ Bài Một dây dẫn hình trụ làm sắt có tiết diện 0,49mm2 Khi mắc vào hiệu điện 20V thì cường độ qua nó là 2,5A Tính chiều dài dây Biết điện trở suất sắt là 9,8.10-8m Tính khối lượng dây Biết khôi lượng riêng sắt là 7,8 g/cm3 GỢI Ý: Tính chiều dài dây sắt + Tính R theo U và I r l s + Tính l từ công thức : R = Thay V = S.l vào m = D.V để tính khối lượng dây Đs: 40m; 0,153kg Bài Người ta dùng dây hợp kim nicrôm có tiết diện 0,2 mm2 để làm biến trở Biết điện trở lớn biến trở là 40 a) Tính chiều dài dây nicrôm cần dùng Cho điện trở suất dây hợp kim nicrôm là 1,1.10-6m b) Dây điện trở biến trở quấn xung quanh lõi sứ tròn có đường kính 1,5cm Tính số vòng dây biến trở này r l s GỢI Ý: a) Tính chiều dài l từ : R = b) Chiều dài l’ vòng dây chu vi lõi sứ: l’= d l' => số vòng dây quấn quanh lõi sứ là: n= l Đs: a) 7,27m; 154,3 vòng Bài 3.Một dây dẫn hợp kim dài 0,2km, tiết diện tròn, đường kính 0,4cm có điện trở 4 Tính điện trở dây hợp kim này có chiều dài 500m và đường kính tiết diện là 2mm Đs: R2 = 40 GỢI Ý: Tính điện trở dây thứ hai + Từ : R = r R1.S1 R2 S2 l R.S r ; l l2 s => l vì cùng tiết diện nên ta có: => R2=? (*) S1 d1 S1 d12 d ; S2 S S d thay vào (*) Thiết lập tỉ số biến đổi ta + Với S1= ta tính R2 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (28) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp B BIẾN TRỞ Bài Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2: trên Đ1 có ghi ( 6V – 1A), trên Đ2 có ghi Đ2 ( 6V- 0,5A) a) Khi mắc hai bóng này vào hiệu điện 12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b) Muốn các đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở có chạy Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở biến trở tham gia vào mạch đó GỢI Ý:a) Tính điện trở đèn; tính RAB mắc ( Đ1 nt Đ2); tính cường độ dòng điện qua hai đèn so với Iđm chúng => kết luận mắc không? b) Có hai sơ đồ thỏa mãn điều kiện đầu bài ( HS tự vẽ), sau đó tính Rb hai sơ đồ Đs: a) Không vì: Iđm2 < I2 nên đèn cháy b) Rb = 12 Bài Một bóng đèn có hiệu điện định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0,5A Để sử dụng nguồn điện có hiệu điện 12V thì 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 đó bao nhiêu? (bỏ qua điện trở dây nối) c) Dây biến trở làm chất gì? Biết đèn sáng bình thường thì 2/3 biến trở tham gia vào mạch điện GỢI Ý:UđmĐ = 12V mà UAB= 20V => mắc Đ nào với Rb, vẽ sơ đồ cách mắc đó Tính Rb Đ sáng bình thường l Biết Rb 2/3 Rmaxb=> tính Rmaxb; mặt khác Rmaxb= r S => ? tính r Đs: a) Đèn nối tiếp với biến trở Nếu mắc đèn song song với biến trở đèn cháy b)16; c) 5,5.10-8m Dây làm Vônfram Bài Cho mạch điện hình 6.1 A R C Biến trở Rx có ghi 20 –1A -7 a) Biến trở làm nikêlin có r= 4.10 m và M Rx S= 0,1mm Tính chiều dài dây biến trở V b) Khi chạy vị trí M thì vôn kế 12V, vị trí Hình 6.1 N thì vôn kế 7,2V Tính điện trở R? B N l GỢI Ý:Rx max = 20, tính l từ Rx max = r S Khi chạy C M thì Rx = ? => vôn kế UAB = ? Khi chạy C N thì Rx = ? => vôn kế UR = ? Tính Ux theo UAB và UR; tính I theo Ux và Rx => Từ đó tính R theo UR và I Đs: a) 5m; b) 30 II Luyện tâp Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (29) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Bài Một đoạn mạch gồm hai bóng đèn Đ1, Đ2 và biến trở, mắc trên sơ đồ hình 6.2 M Cho biết điện trở lớn biến trở là 12 Ω, điện A B N trở bóng đèn là Đoạn mạch nối vào nguồn điện là 24V Tính cường độ dòng điện P Đ1 qua Đ1và Đ2 khi: a) Con chạy vị trí M Đ2 b) Con chạy vị trí P, trung điểm đoạn MN; c) Con chạy vị trí N Hình 6.2 Đs: 4,4A và 3,5A; 2,2A và 1,5A; 1,6A và 0A Bài 2: Một đoạn mạch sơ đồ hình 6.3 Đ Đ mắc vào nguồn điện 30V Bốn bóng đèn Đ R1 nhau, bóng có điện trở và hiệu điện A 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 Đ Đ sáng bình thường không? b) Muốn cho các bóng đèn sáng bình thường, phải đặt chạy vị trí nào? c) Có thể đặt chạy vị trí M không? Đs: a) không; b) CM =1/10 MN; c) không M N Hình 6.3 Chủ đề CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN I Một số kiến thức * Công suất dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công dòng điện Công 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 các dạng lượng khác mạch điện gọi là công dòng điện sản mạch điện đó Công thức:A = UI t (Ta có A = P.t = U.I.t = I R.t = U2 t ) R * Ngoài đơn vị ( J ) ta còn dùng ( Wh ; kWh ) kWh = 000 Wh = 600 000 J Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến B (30) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp * Lưu ý: Mạch điện gồm có vật tiêu thụ điện, nguồn điện và dây dẫn Công thức A = UIt, cho biết điện A (công) mà đoạn mạch tiêu thụ và chuyển hóa thành các dạng lượng khác Nếu dây dẫn có điện trở nhỏ (coi 0) Khi đó các điểm trên đoạn dây dân coi không có hiệu điện (hiệu điện 0) Chính vì mà trên đoạn dây dẫn có thể có dòng điện khá lớn qua, mà nó không tiêu thụ điện năng, không bị nóng Nhưng mắc thẳng dây dẫn vào hai cực nguồn điện (trường hợp đoản mạch) Do nguồn điện có điện trở nhỏ nên điện trở mạch (cả dây dẫn) nhỏ Cường độ dòng điện mạch đó lớn, có thể làm hỏng nguồn điện II Bài tập Bài Cho đoạn mạch mắc trên sơ đồ hình 7.1 Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W Điện trở R có giá trị 6 Khi mắc đoạn mạch vào nguồn điện thì hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường và vôn kế 12V a Tính hiệu điện nguồn điện b Tính cường độ dòng điện chạy qua R, Đ1, Đ2 V c Tính công suất Đ2 R A B Tính cômg suất tiêu thụ trên toàn mạch GỢI Ý: Do các đèn sáng bình thường nên xác định U1, U2 Từ đó tính UAB Tính I1 theo Pđm1, Uđm1 - Tính IR theo U1, R => Tính I2 theo I1 và IR c) Tính P2 theo U2 và I2 d) Tính P theo P1, P2, PR (Hoặc có thể tính P theo UAB và I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W C Đ1 Đ2 Hình 7.1 Bài Một xã có 450 hộ Mỗi ngày các hộ dùng điện giờ, với công suất thụ trung bình hộ là 120W a) Tính tiền điện phải trả hộ và xã tháng theo đơn giá 700đ/ kWh b) Tính trung bình công suất điện mà xã nhận bao nhiêu? c) Điện truyền tải đến từ trạm điện cách đó 1km Cho biết hiệu suất truyền tải lượng 68% và hiệu điện nơi sử dụng là 150V Tìm hiệu điện phát từ trạm điện và điện trở đường dây tải d) Dây tải đồng có điện trở suất r = 1,7.10-8m Tính tiết diện dây Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ b) 54 kW; c) 220V, Rdây = 0,194; d) 175mm2 GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) Tính điện tiêu thụ hộ ( A= P.t); tính thành tiền hộ; tính số tiền xã (450 hộ) Biết PTB hộ và số hộ xã, tính công suất điện P xã nhận Mạng điện xã kí hiệu là R, hai điểm A,B (như hình 7.2) Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến A U R Hình7 B (31) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp P + Dòng điện chạy trên dây tải và dòng điện qua công tơ xã có giá trị là: I= U Gọi U’ là hiệu điện “sụt” trên dây tải; công suất mát trên dây là: P’= U’.I; Công suất sử dụng xã là : P = U.I Theo đề bài hiệu xuất truyền tải lượng là 68%, có nghĩa công suất mát là 32% P' 32 U ' Chia P <=> 68 150 => U’ + Hiệu điện phát từ trạm dây : U’+ U U' + Điện trở đường dây tải : Rd = I l +) Tính tiết diện thẳng dây từ công thức: Rd = r S Bài 3.Trên bóng đèn có ghi: 220V- 100W Tính điện trở đèn (giả sử điện trở đèn không phụ thuộc nhiệt độ) Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện 200V thì độ sáng đèn nào? Khi đó công suất điện đèn là bao nhiêu? Tính điện mà đèn sử dụng 10giờ GỢI Ý: a) Tính RĐ b) Tính PĐ dùng UAB=200V; so với Pđm=> độ sáng đèn c) Tính điện đèn sử dụng 10giờ Đs: a) 484; b) 82,6W; c) 2973600J Bài Có hai bóng đèn loại 12V- 0,6A và 12V- 0,3A Có thể mắc hai bóng đó nối tiếp với mắc vào hai điểm có hiệu điện 24V không? Vì sao? Để các bóng sáng bình thường, cần phải mắc nào? GỢI Ý: Tính R1, R2 U1 R1 U1 R1 U1 ,U U R U U R R 2 2 + Khi mắc hai bóng nối tiếp, ta có: ; + So sánh U1 với Uđm1, U2 với Uđm2 để nhận xét độ sáng hai đèn Từ kết trên đưa cách mắc hai đèn Đs: a) Không vì: U1 < Uđm1 => Đèn sáng mờ; U2 > Uđm2 => Đèn có thể cháy b) Phải mắc (Đ1 // Đ2) vào UAB = 12V Bài Có bóng đèn: Đ1 (6V- 6W); Đ2 ( 6V- 3,6W) và Đ3 ( 6V- 2,4W) Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức bóng đèn Phải mắc ba bóng đèn nói trên nào 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 U AB= 12V để chúng sáng bình thường Giải thích? Vẽ sơ đồ cách mắc đó Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (32) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp 6 A; I2 = A; I3 = A; 10 15 U đm b) Mắc Đ1 nt (Đ2 // Đ3) Vì đó U1 = U23 = = 6V = U Đs: a) 6; 10;15; I1 = Bài Cho mạch điện hình 8.1, đó U=12V và R3= 4 Khóa K mở: Ampe kế 1,2A Tính điện trở R1 Khóa K đóng: Ampe kế 1,0A Xác định R2 và công suất tiêu thụ các điện trở R1, R2, R3 U A R3 R2 Hình 8.1 GỢI Ý: (Theo hình vẽ 8.1) K mở: tính RAB=> R1 K đóng: tính U1=> U3, tính R2.Dựa vào công thức: P= U.I A để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6; b) 12; 6W; 3W; 9W III Luyện tâp R1 A Đ a) Đ B Đ Bài Đ5 Đ Có sáu bóng đèn giống nhau, mắc theo hai sơ đồ( hình 8.2a,b) Hiệu điện đặt vào B A hai điểm A và B hai sơ đồ Hãy cho biết đèn nào sáng nhất, đèn nào tối b) nhất? Hãy xếp các đèn theo thứ tự công suất tiêu thụ giảm dần Giải thích Đ Hình 8.2 Đs: P6 > P1 > P4, P5 > P2, P3; nghĩa là Đ6 sáng nhất, đèn Đ2 và Đ3 tối Bài 2.Một người đọc trên quạt trần nhà mình, thấy ghi 220V không thấy ghi oát Người tắt hết dụng cụ dùng điện nhà, thấy công tơ 837,2kWh và cho quạt quay lúc 11giờ Khi công tơ 837,4kWh thì đồng hồ 1giờ 30 phút Em hãy tính công suất quạt Đs: 80W Bài 3.Trên bàn là có ghi 110V – 550W, trên đèn có ghi 110V – 100W Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch có hiệu điện 220V thì đèn và bàn là hoạt động có bình thường không? Tại sao? Muốn đèn và bàn là hoạt động bình thường thì ta phải mắc thêm điện trở Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở đó? Đs: a) Iđ > Iđmđ => Đèn cháy hỏng Ibl < Iđmbl => Mặc dù bàn là không bị hỏng đèn hỏng nên làm cho mạch bị hở, dòng điện không qua đèn nên bàn là ngừng hoạt động b) Sơ đồ mạch điện:[(Đ // R) nt Rbl] Học sinh tự vẽ sơ đồ; Kết R = 27 Bài 4.Một gia đình dùng bóng đèn loại 220V – 30W, bóng đèn loại 220V – 100W, nồi cơm điện loại 220V – 1kW, ấm điện loại 220V – 1kW, ti vi loại 220V – 60W, bàn là loại 220V – 1000W Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả tháng(30 ngày, ngày thời gian dùng điện của: Đèn là giờ, nồi cơm điện là giờ, ấm điện là 30 Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (33) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp phút, ti vi là giờ, bàn là là giờ) Biết mạng điện thành phố có hiệu điện 220V, giá tiền là 600 đ/kWh (nếu số điện dùng 100 kWh), 1000đ/kWh, số điện dùng trên 100 kWh và 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 và 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 và 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 và Pđm chúng + Tính cường độ mach chính I theo Iđm1, Iđm2 + Tính điện trở tương đương mạch: Rtđ theo U và I Mặt khác Rtđ = Rđ12 + Rx => Tính Rx Đs: a) Rđ1 = Rđ2; b) Rx = 4 Bài Cho mạch điện hình 8.3 Trong đó: R1 là biến trở; R2 = 20Ω, Đ là đèn loại 24V – 5,76W Hiệu điện UAB luôn không đổi; điện trở các dây nối không đáng kể; vôn kế có điện trở lớn Điều chỉnh để R1 = 5Ω, đó đèn Đ sáng bình thường a) Tính: Điện trở đèn Đ, điện trở R1 R2 đoạn mạch AB, cường độ dòng điện, số vôn Đ A B kế và hiệu điện UAB V b) So sánh công suất nhiệt giữa: R2 và R1; R2 và đèn Đ Hình8.3 Điều chỉnh biến trở R1 để công suất tiêu thụ điện 88.388.3 trên R1 lớn Hãy tính R1 và công suất tiêu thụ 8.3 điện trên đoạn mạch AB đó (coi điện trở đèn là không đổi) 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 dòng điện, tỷ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt II Bài tập Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (34) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Bài Một bàn là có khối lượng 0,8kg tiêu thụ công suất 1000W hiệu điện 220V Tính: Cường độ dòng điện qua bàn là Điện trở bàn là Tính thời gian để nhiệt độ bàn là tăng từ 200C đến 900C Cho biết hiệu suất bàn là H= 80% Cho nhiệt dung riêng sắt là 460J/kg.K GỢI Ý: c) Tính nhiệt lượng Q1 để nâng nhiệt độ bàn là lên 700C + Tính nhiệt lượng cần cung cấp Q theo Q1 và H + Từ Q= I2.R.t=> tính t Đs : a) 4,54A ; b) 84,4 ; c) 32s Bài Một bếp điện hoạt động hiệu điện 220V Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn thời gian 25phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo Biết điện trở nó là 50 Nếu dùng nhiệt lượng đó thì đun sôi bao nhiêu lít nước từ 200C.Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng nước là 4200J/kg.K và 1000kg/m3 Bỏ qua mát nhiệt GỢI Ý: Tính nhiệt lượng Q tỏa trên dây dẫn theo U,R,t Tính lượng nước đun sôi nhiệt lượng nói trên + Tính m từ Q= C.m.t + Biết m, D tính V Đs: a) 1452000 J = 348480 Cal; b) 4,32 lít Bài Người ta đun sôi 5l nước từ 200C ấm điện nhôm có khối lượng 250g 40phút Tính hiệu suất ấm Biết trên ấm có ghi 220V- 1000W, hiệu điện nguồn là 220V cho nhiệt dung riêng nước và nhôm là 4200J/kg.K và 880J/kg.K GỢI Ý: + Tính nhiệt lượng ấm nhôm và nước thu vào: Qthu (theo C1,C2, m1, m2 và 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=50 hai cách nối tiếp và song song nối vào mạch điện có hiệu điện U= 100V Tính cường độ dòng điện qua điện trở trường hợp Xác định nhiệt lượng tỏa trên điện trở hai trường hợp thời gian 30phút Có nhận xét gì kết tìm GỢI Ý: Khi (R1 nt R2): tính I1, I2 +) Khi (R1// R2): tính I1’, I2’ Tính nhiệt lượng tỏa trên điện trở (R1 nt R2); (R1// R2) Lưu ý: R1= R2<=> Q1?Q2 Q '1 Q2' Q Q2 tính kết đưa nhận xét Lập tỉ số: Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) thì I1 = I2 = 1A + Khi (R1// R2) thì I1’= I2’ = 2A Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến b) 9000J (35) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Bài 5.Giữa hai điểm A và B có hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai Cường độ dòng điện qua dây thứ là 4A, qua dây thứ hai là 2A a) Tính cường độ dòng điện mạch chính b) Tính điện trở dây và điện trở tương đương mạch c) Tính công suất điện mạch và điện sử dụng 5giờ d) Để có công suất đoạn là 800W người ta phải cắt bớt đoạn đoạn dây thứ hai mắc song song lại với dây thứ vào hiệu điện nói trên Hãy tính điện trở đoạn dây bị cắt đó GỢI Ý:a) Tính IAB theo dòng mạch rẽ U b.+ Dựa vào công thức R= I để tính R1 , R2 + Tính RAB c, Tính P theo U, I + Tính A theo P,t Gọi R'2 là điện trở đoạn dây bị cắt + Tính I’ qua đoạn mạch (R1//R2) theo P’,U + Tính R’ABtheo U,I’ R1.R2' ' = R1 R2 + Tính R’2 Từ R’AB + Tính điện trở đoạn dây cắt : RC= R2 - R’2 Đs: a) 6A; b) 30; 60; 20; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15 Bài 6.Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi đồng tiết diện 0,5mm2.Hiệu điện cuối đường dây(tại nhà) là 220V Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình ngày Biết điện trở suất đồng là 1,7.10-8m Tính điện trở toàn dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình Tính nhiệt lượng tỏa trên dây dẫn 30 ngày đơn vị kW.h GỢI Ý: Tính điện trở R toàn đường dây theo r,l,S Tính cường độ dòng điện I qua dây dẫn theo P,U + Tính nhiệt lượng Q tỏa trên đường dây theo I,R,t đơn vị kW.h Đs: a) 1,36; b) 247 860J = 0,069kWh III Luyện tập Bài Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R =120 và cường độ dòng điện qua bếp đó là 2,4A Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa 25 giây Dùng bếp trên để đun sôi lít nước có nhiệt độ ban đầu là 250C thì thời gian đun nước là 14 phút Tính hiệu suất bếp, coi nhiệt lượng cần đun sôi nước là có ích, cho biết nhiệt dung riêng nước là 4200J/ kg.K Đs: a) 17280J b) 54,25% Bài Dây xoắn bếp điện dài 12m, tiết diện 0,2mm2 và điện trở suất là 1,1.10-6m a) Tính điện trở dây xoắn và nhiệt lượng tỏa thời gian 10 phút, mắc bếp điện này vào hiệu điện 220V b) Trong thời gian 10 phút bếp này có thể đun sôi bao nhiêu lít nước từ nhiệt độ 240C Cho nhiệt dung riêng nước là 4200 J/ kg.K Bỏ qua mát nhiệt Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (36) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Đs: a) 60, 440000J; b) 1,4l nước Bài Dùng bếp điện có hai dây điện trở R1 và R2 để đun lượng nước Nếu dùng dây thứ thì sau 25 phút nước sôi Nếu dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sôi Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sôi dùng hai dây khi: Mắc R1 nối tiếp với R2 Mắc R1 song song với R2 Coi hiệu điện U nguồn là 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 trên hiệu điện 200V để đun sôi lít nước từ 300C đựng nhiệt lượng kế Tính cường độ dòng điện qua điện trở lúc đó Sau 25 phút, nước nhiệt lượng kế đã sôi chưa? Tính lượng nước nhiệt lượng kế để sau 25 phút thì nước sôi Biết nhiệt dung riêng nước là 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 mm2, dây đồng có điện trở suất là 1,7.10-8m, dây nicrôm có điện trở suất là 1,1 10-6m Dây nicrôm có chiều dài ln = 80cm Tính điện trở dây nicrôm Muốn dây đồng có điện trở thì chiều dài ld nó phải bao nhiêu? Người ta mắc nối tiếp hai dây dẫn(có chiều dài ln và ld ), mắc chúng vào hiệu điện 110V Tính nhiệt lượng dây dẫn tỏa chung phút Tính nhiệt lượng tỏa phút trên cm dây dẫn Trong thực tế người ta thấy dây dẫn nguội và dây nóng Hãy giải thích sao? Đs: a) 52 m; b) 20 625J; c) Ql = 25 781J; Qd = 396J Nhiệt lượng tỏa trên cm dây nicrôm lớn gấp 65,1 lần nhiệt lượng tỏa trên cm dây đồng Nhiệt từ dây đồng tỏa không khí nhanh từ dây nicrôm không khí Vì dây đồng mát dây nicrôm nóng Bài 6.Có ba điện trở mắc sơ đồ hình bên Trong cùng khoảng thời gian, có dòng điện chạy qua thì điện trở nào tỏa nhiệt lượng nhỏ 100 nhất, lớn nhất? Giải thích sao? Đs: 68 600 đồng A GỢI Ý: + Gọi I là cường độ dòng điện qua điện trở 100, 20 30 đó cường độ dòng điện qua điện trở 20 va 30 là so với I nào? + Dựa vào công thức Q = RI2t để tính nhiệt lượng tỏa trên điện trở Đs: Q3 > Q1 > Q2 ( Điện trở 30 tỏa nhiệtlượng lớn nhất, điện trở 20 tỏa nhiệt lượng nhỏ nhất) Bài 7.Một bếp điện gồm hai điện trở R1 và R2 Với cùng hiệu điện và cùng ấm nước, dùng điện trở R1 thì nước ấm sôi sau thời gian t1 = 30 phút, dùng điện trở R2 thì nước ấm sôi sau thời gian t2 = 20 phút Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến B (37) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp 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 bao lâu nước ấm sôi dùng hai điện trở hai trường hợp sau: a) Hai điện trở mắc nối tiếp b) Hai điện trở mắc song song ĐS : a) 50 phút.b) 12 phút I.Lý thuyÕt Chủ đề Mạch điện tơng đơng Ta th¬ng gÆp hai trêng hîp sau: *Trờng hợp 1: Mạch điện gồm số điện trở xác định nhng ta thay đổi hai nút vào dòng mạch chính thì ta đợc các sơ đồ tơng đơng khác * Trờng hợp 2: Mạch điện có điện trở nút vào xác định nhng các khoá k thay nhuau đóng ngắt ta đợc các sơ đồ tơng đơng khác Để có sơ đồ tơng đơng ta làm nh sau: - Nếu khoá k nào đó hở thì ta bỏ hẳn tất các thớ nối tiếp với k hai phía - Nếu khoá k đóng ta chập hai nút bên khoá k lại với thành điểm - Xác định xem mạch có điểm điện -Tìm các phần mắc song song với các phần nối tiếp với và vẽ sơ đồ tơng đơng II Bµi tËp ¸p dông Bài Cho mạch điện nh hình vẽ Hãy vẽ sơ đồ tơng đơng để tính a, RAB R1 b, RAC R2 A B C c, RBC R3 R4 D Bµi gi¶i Ta chập hai điểm C và D lại Khi đó mạch điện còn ba Điểm điện A, B, C Sơ đồ tơng đơng R1 R2 A B C R4 R3 Trong đó:( R1 nt R2 // R4 Bµi 2: Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ Hãy vẽ sơ đồ tơng đơng để tính điện trở kho¸ k1 R1 R2 A Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến R3 B k2 (38) Chương trình bồi dưỡng HSG môn Vật lớp Trịnh Thanh Quang – Trường THCS Vĩnh Tiến (39)