GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HSG VẬT LÝ 8 MỚI

Giáo án là tài liệu tham khảo giành cho giáo viên và học sinh muốn sưu tầm những dạng bài tập nâng cao dựa theo các chủ đề của chương trình vật lý lớp 8 để phục vụ cho việc ôn thi học sinh giỏi cấp huyện, tỉnh.

Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý CHƯƠNG I: CƠ HỌC Ngày soạn:…………… Ngày giảng:………… Buổi CHỦ ĐỀ 1: CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC - VẬN TỐC I.MỤC TIÊU: -Ôn luyện số kiến thức lý thuyết chuyển động học-vận tốc -Luyện giải số tập liên quan đến chuyển động học-vận tốc nắm vững dạng tập -Có ý thức học tập u thích mơn học II.NỘI DUNG: A - LÝ THUYẾT VẬN TỐC LÀ MỘT ĐẠI LƯỢNG VÉC - TƠ: a Thế đại lượng véc – tơ: - Một đại lượng vừa có độ lớn, vừa có phương chiều đại lượng vec tơ b Vận tốc có phải đại lượng véc – tơ không: - Vận tốc lầ đại lượng véc – tơ, vì: + Vận tốc có phương, chiều phương chiều chuyển động vật + Vận tốc có độ lớn, xác định cơng thức: v = s t c Ký hiệu véc – tơ vận tốc: v (đọc véc – tơ “vê” véc – tơ vận tốc ) MỘT SỐ ĐIỀU CẦN NHỚ TRONG CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐỐI: a Công thức tổng quát tính vận tốc chuyển động tương đối : v13 = v = v12 + v1 Trong đó: v23 + v2 + 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 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý b Một số cơng thức tính vận tốc tương đối cụ thể: b.1 Chuyển động thuyền, canô, xuồng sông, hồ, biển: Bờ sông ( vật thứ 3) Nước (vật thứ 2) Thuyền, canô (vật thứ 1) * KHI THUYỀN, CA NƠ XUỒNG CHUYỂN ĐỘNG XI DỊNG: Vận tốc thuyền, canơ so với bờ tính cặp công thức sau: vcb = v c + S ( AB ) t = vc + v n ( Với t thời gian canô xi dịng ) Trong đó: + vcb vận tốc canô so với bờ + vcn (hoặc vc) vận tốc canô so với nước + vnb (hoặc vn) vận tốc nước so với bờ * Lưu ý: - Khi canô tắt máy, trôi theo sông vc = vtb = vt + S ( AB ) t = vc + v n ( Với t thời gian thuyền xuôi dịng ) Trong đó: + 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: Tổng qt: v = vlớn - vnhỏ Vận tốc thuyền, canô so với bờ tính cặp công thức sau: Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý vcb = vc - S ( AB ) t' = vc - (nếu vc > vn) ( Với t’ thời gian canô ngược dòng ) vtb = vt - (nếu vt > vn) S ( AB ) = vc - t' ( Với t’ thời gian canô ngược dòng ) b.2 Chuyển động bè xi dịng: vBb = vB + S ( AB ) = vB + t ( Với t thời gian canơ xi dịng ) Trong đó: + vBb vận tốc bè so với bờ; (Lưu ý: vBb = 0) + vBn (hoặc vB) vận tốc bè so với nước + vnb (hoặc vn) vận tốc nước so với bờ b.3 Chuyển động xe (tàu ) so với tàu: Tàu (vật thứ 3) Tàu thứ (vật thứ 3) Đường ray ( vật thứ 2) Đường ray ( vật thứ 2) Xe ( vật thứ 1) tàu thứ ( vật thứ 1) * KHI HAI VẬT CHUYỂN ĐỘNG NGƯỢC CHIỀU: vxt = vx + vt Trong đó: + 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 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý * KHI HAI VẬT CHUYỂN ĐỘNG CÙNG CHIỀU: +vxt = vxđ - vtđ vxt = vx - vt ( vxđ > vtđ ; vx > vt) +vxt = vtđ - vxđ vxt = vt - vx ( vxđ < vtđ ; vx < vt) b.4 Chuyển động người so với tàu thứ 2: * Khi người chiều chuyển động với tàu thứ 2: vtn = vt + * Khi người ngược chiều chuyển động với tàu thứ 2: v tn = vt - ( vt > vn) Lưu ý: Bài toán 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 quãng 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 quãng 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 12km/h a Hai người gặp lúc giờ? Lúc gặp cách A bao nhiêu? b Lúc hai người cách 2km? 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 - Quãng đường người đi được: S1 = v1t = 4t - Quãng đường người xe đạp được: S2 = v2(t-2) = 12(t - 2) (1) (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) Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Vậy: Sau người đi 3h hai người gặp cách A khoảng 12Km cách B 12Km b/ Thời điểm hai người cách 2Km - Nếu S1 > S2 thì: S1 - S2 = ⇔ 4t - 12(t - 2) = ⇔ 4t - 12t +24 =2 ⇔ t = 2,75 h = 2h45ph - Nếu S1 < S2 thì: S2 - S1 = ⇔ 12(t - 2) - 4t = ⇔ 12t +24 - 4t =2 ⇔ t = 3,35h = 3h15ph Vậy: Lúc 7h + 2h45ph = 9h45ph 7h + 3h15ph = 10h15ph hai người cách 2Km Bài 2: Lúc 9h hai ô tô khởi hành từ hai điểm A B cách 96km ngược chiều Vận tốc xe từ A 36km/h, vận tốc xe từ A 28km/h a Tính khoảng cách hai xe lúc 10h b Xác định thời điểm vị trí hai xe gặp Hướng dẫn giải: a/ Khoảng cách hai xe lúc 10h - Hai xe khởi hành lúc 9h đến lúc 10h hai xe khoảng thời gian t = 1h - Quãng đường xe từ A: S1 = v1t = 36 = 36 (Km) - Quãng đường xe từ B: S2 = v2t = 28 = 28 (Km) - Mặt khác: S = SAB - (S1 + S2) = 96 - (36 + 28) = 32(Km) Vậy: Lúc 10h hai xe cách 32Km 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 - Quãng đường xe từ A được: S1 = v1t = 36t (1) - Quãng 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) Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Vậy: Sau 1,5h tức lúc 10h30ph hai xe gặp cách A khoảng 54Km cách B 42Km 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 30km/h, xe thứ hai khởi hành từ B với vận tốc 40km/h a Tính khoảng cách hai xe sau chúng 1h 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 1h - Quãng đường xe từ A: S1 = v1t = 30 = 30 (Km) - Quãng đường xe từ B: S2 = v2t = 40 = 40 (Km) - Mặt khác: S = S1 + S2 = 30 + 40 = 70 (Km) Vậy: Sau 1h hai xe cách 70Km b/ 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 - Quãng đường xe từ A được: S1 = v1t = 60t (1) - Quãng đường xe từ B được: S2 = v2t = 40t (2) - Vì sau 1h xe thứ tăng tốc nên xem xuất lúc đến lúc gặp C nên: S1 = 30 + 40 + S2 - Từ (1) (2) ta có: 60t = 30 +40 +40t ⇔ t = 3,5 (h) - Thay t vào (1) (2) ta có: (1) ⇔ S1 = 3,5 60 = 210 (Km) (2) ⇔ S2 = 3,5 40 = 140 (Km) Vậy: Sau 3,5 h hai người gặp cách A khoảng 210 + 30 = 240Km cách B 140 + 40 = 180Km Bài 4: Một người dự định quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h, 1/3 quãng đường bạn đèo xe đạp tiếp với vận Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý tốc 12km/h đến xớm dự định 28 phút Hỏi người hết quãng đường bao lâu? Hướng dẫn giải: Gọi S1, S2 quãng đường đầu quãng đường cuối v1, v2 vận tốc quãng đường đầu vận tốc quãng đường cuối t1, t2 thời gian hết quãng đường đầu thời gian hết quãng đường cuối v3, t3 vận tốc thời gian dự định Theo ta có: v3 = v1 = Km/h; S1 = S ; S2 = S ; v2 = 12 Km 3 Do xe nên người đến xớm dự định 28ph nên: Mặt khác: t3 = S S = ⇒ S = 5t v3 t3 − (1) (3) t1 + t = So sánh (1) (4) ta được: 28 = t1 − t 60 (2) S S và: t1 = = = S v1 15 S S ⇒ t1 + t = + 15 18 S S S t2 = = = S= v2 12 36 18 Thay (2) vào (3) ta có: t3 − t 5t + 18 28 t 5t = + ⇔ t = 1,2h 60 18 Vậy: người phải 1h12ph Bài 5: Một canô chạy hai bến sông cách 90km Vận tốc canô nước 25km/h vận tốc dòng nước 2km/h a Tính thời gian canơ ngược dịng từ bến đến bến b.Giả sử không nghỉ bến tới Tính thời gian về? Hướng dẫn giải: a/ Thời gian canơ ngược dịng: Vận tốc canơ ngược dòng: vng = vcn - = 25 - = 23 (Km) Thời gian canô đi: vng = S S ⇒ tng = = 3,91(h) = 3h54 ph36 giây tng vng Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý b/ Thời gian canơ xi dịng: Vận tốc canơ ngược dịng: vx = Thời gian lẫn về: vx = vcn + = 25 + = 27 (Km) S S ⇒ t x = = 3,33(h) = 3h19 ph 48 giây tx vx t = tng + tx = 7h14ph24giây Bài 6: Hai bên lề đường có hai hàng dọc vận động viên chuyển động theo hướng: Hàng vận động viên chạy hàng vận động viên đua xe đạp Các vận động viên chạy với vận tốc m/s khoảng cách hai người liên tiếp hàng 10 m; số tương ứng với vận động viên đua xe đạp 10 m/s 20m Hỏi khoảng thời gian có hai vận động viên đua xe đạp vượt qua vận động viên chạy? Hỏi sau thời gian bao lâu, vận động viên đua xe ngang hàng vận động viên chạy đuổi kịp vận động viên chạy tiềp theo? Hướng dẫn giải: - Gọi vận tốc vận động viên chạy vận động viên đua xe đạp là: v 1, v2 (v1> v2> 0) Khoảng cách hai vận động viên chạy hai vận động viên đua xe đạp l1, l2 (l2>l1>0) Vì vận động viên chạy vận động viên đua xe đạp chuyển động chiều nên vận tốc vận động viê đua xe chộn vận động viên chạy làm mốc là: v21= v2 - v1 = 10 - = (m/s) - Thời gian hai vận động viên đua xe vượt qua vận động viên chạy là: t1 = l2 20 = = (s) v21 - Thời gian vận động viên đua xe đạp ngang hàng vận động viên chạy đuổi kịp vận động viên chạy là: t2 = l1 10 = = 2,5 (s) v21 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Bài 7: Xe chuyển động đường tròn với vận tốc khơng đổi Xe hết vịng hết 10 phút, xe vòng hết 50 phút Hỏi xe vịng gặp xe lần Hãy tính trường hợp a Hai xe khởi hành điểm đường tròn chiều b Hai xe khởi hành điểm đường tròn ngược chiều Hướng dẫn giải: - Gọi vận tốc xe v → vận tốc xe 5v - Gọi t thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc xe gặp → (C < t ≤ 50) C chu vi đường tròn a/ Khi xe chiều - Quãng đường xe được: S1 = 5v.t; Quãng đường xe được: S2 = v.t - Ta có: S1 = S2 + n.C Với C = 50v; n lần gặp thứ n → 5v.t = v.t + 50v.n → 5t = t + 50n → 4t = 50n → t = Vì C < t ≤ 50 → < 50n n ≤ 50 → < ≤ 4 50n → n = 1, 2, 3, - Vậy xe gặp lần b/ Khi xe ngược chiều - Ta có: S1 + S2 = m.C (m lần gặp thứ m, m∈ N*) → 5v.t + v.t = m.50v ⇔ 5t + t = 50m → 6t = 50m → t = Vì < t ≤ 50 → < →0 < 50 m 50 m ≤ 50 m ≤ → m = 1, 2, 3, 4, 5, 6 - Vậy xe ngược chiều gặp lần Bài 8: Một người ngồi ô tô tải chuyển động với vật tốc 18km/h Thì thấy tơ du lịch cách xa 300m chuyển động ngược chiều, sau 20s hai xe gặp a Tính vận tốc xe ô tô du lịch so với đường? b 40 s sau gặp nhau, hai ô tô cách bao nhiêu? Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Hướng dẫn giải: a) Gọi v1 v2 vận tốc xe tải xe du lịch Vận tốc xe du lịch xe tải : v21 Khi chuyển động ngược chiều V21 = v2 + v1 Mà v21 = S t (1) (2) S t Từ (1) ( 2) ⇒ v1+ v2 = Thay số ta có: v2 = ⇒ v2 = S - v1 t 300 − = 10m / s 20 b) Gọi khoảng cách sau 40s kể từ xe gặp l l = v21 t = (v1+ v2) t ⇒ l = (5+ 10) = 600 m l = 600m Bài 9: Hai vật chuyển động thẳng đường thẳng Nếu chúng chuyển động lại gần sau giây khoảng cách chúng giảm m Nếu chúng chuyển động chiều (độ lớn vận tốc cũ) sau 10 giây khoảng cách chúng lại tăng thêm 6m Tính vận tốc vật Hướng dẫn giải: Gọi S1, S2 quãng đường vật, v1,v2 vận tốc vủa hai vật Ta có: S1 =v1t2 , S2= v2t2 Khi chuyển động lại gần độ giảm khoảng cách hai vật tổng quãng đường hai vật đi: S1 + S = m S1 + S2 = (v1 + v2) t1 = ⇒ v1 + v2 = S1 + S = = 1,6 t1 (1) - Khi chúng chuyển động chiều độ tăng khoảng cách hai vật hiệu quãng đường hai vật đi: S1 - S2 = m S1 - S2 = (v1 - v2) t2 = 10 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý t nhiệt độ bỏ sót khơng ghi Phương trình cân nhiệt ứng với lần trút q (17,5 − 10) = q(t1 − 17,5) cuối: ( q2 + q)(t − 17,5) = q(t1 − t ) (q + 2q )(25 − t ) = q (t1 − 25) Giải hệ phương trình ta có t = 220C t1 =400C Bài 3: Trong bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước nước đá 00C Qua thành bên bình người ta đưa vào đồng có lớp cách nhiệt bao quanh Một đầu tiếp xúc với nước đá, đầu nhúng nước sơi áp suất khí Sau thời gian Td = 15 phút nước đá bình tan hết Nếu thay đồng thép có tiết diện khác chiều dài với đồng nước đá tan hết sau Tt = 48 phút Cho hai nối tiếp với nhiệt độ t điểm tiếp xúc hai bao nhiêu? Xét hai trường hợp: 1/ Đầu đồng tiếp xúc với nước sôi 2/ Đầu thép tiếp xúc với nước sôi Khi hai nối tiếp với sau nước đá bình tan hết? (giải cho trường hợp trên) Giải: Với chiều dài tiết diện xác định nhiệt lượng truyền qua dẫn nhiệt đơn vị thời gian phụ thuộc vào vật liệu làm hiệu nhiệt độ hai đầu Lượng nhiệt truyền từ nước sôi sang nước đá để nước đá tan hết qua đồng qua thép Gọi hệ số tỷ lệ truyền nhiệt đồng thép tương ứng Kd Kt Ta có phương trình: Q = Kd(t2 - t1)Td = Kt(t2-tt)Tt Với tV = 100 t1 = Nên: = = 3,2 Khi mắc nối tiếp hai nhiệt lượng truyền qua s Gọi nhiệt độ điểm tiếp xúc hai t Trường hợp 1: Kd(t2-t) = Kt(t - t1) Giải phương trình ta tìm t = 760C Trường hợp 2: Tương tự trường hợp ta tìm t = 23,80C Gọi thời gian để nước đá tan hết mắc nối tiếp hai T Với trường hợp 1: Q = Kd(t2-t1)Td = Kd(t2-t)T = 63 phút Tương tự với trường hợp ta có kết III.Hướng dẫn nhà: -Ôn lại dạng tập học -Làm thêm số tập sách 500 94 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Ngày soạn: Ngày giảng Buổi 17 CHỦ ĐỀ 9: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT (tiếp theo) I.MỤC TIÊU: -Vận dụng phương trình cân nhiệt Qtoả= Qthu số công thức tính nhiệt lượng Qthu = m.c.(t2 – t1); Q=m.L; Q=q.m; Q = mλ vào giải số tập cao có liên quan -Có ý thức học tập u thích mơn học II.NỘI DUNG: Tiếp theo:Dạng tính đại lượng m,t, c rót số lần hỗn hợp chất từ bình sang bình khác Bài 4: Trong bình có tiết diện thẳng hình vng chia làm ba ngăn hình vẽ hai ngăn nhỏ có tiết diện thẳng hình vng có cạnh nửa cạnh bình cổ vào ngăn đến độ cao ba chất lỏng: Ngăn nước nhiệt độ t1 = 650C Ngăn cà phê nhiệt độ t2 = 350C Ngăn sữa nhiệt độ t3 = 200C Biết thành bình cách nhiệt tốt vách ngăn dẫn nhiệt Nhiệt lượng truyền qua vách ngăn đơn vị thời gian tỷ lệ với diện tích tiếp xúc chất lỏng với hiệu nhiệt độ hai bên vách ngăn Sau thời gian nhiệt độ ngăn chứa nước giảm t1 = 10C Hỏi hai ngăn lại nhiệt độ biến đổi thời gian nói trên? Coi phương diện nhiệt chất nói giống Bỏ qua trao đổi nhiệt bình mơi trường Giải: Vì diện tích tiếp xúc cặp chất lỏng Vậy nhiệt lượng truyền chúng tỷ lệ với hiệu nhiệt độ với hệ số tỷ lệ K Tại vách ngăn Nhiệt lượng tỏa ra: Q12 = K(t1 - t2); Q13 = k(t1 - t3); Q23 = k(t2 - t3) Từ ta có phương trình cân nhiệt: Đối với nước: Q12 + Q23 = K(t1 - t2 + t1 -t3) = 2mct1 Đối với cà phê: Q12 -Q23 = k(t1 - t2 - t2 + t3 ) = mct2 Đối với sữa: Q13 + Q23 = k(t1 - t3 + t2 - t3) = mct3 Từ phương trình ta tìm được: t2 = 0,40C t3 = 1,60C T¬ng tù toán ta có toán sau Bi Một bạn làm thí nghiệm sau: từ hai bình chứa loại chất lỏng nhiệt độ khác nhau; múc cốc chất lỏng từ bình đổ vào bình đo nhiệt độ bình cân nhiệt Lặp lại việc lần, bạn ghi nhiệt độ: 200C,350C,x0C,500C 95 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Biết khối lượng nhiệt độ chất lỏng cốc lần đổ nhau, bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường bình chứa Hãy tính nhiệt độ x nhiệt độ chất lỏng hai bình (Trích ĐTTS Chun lý Hà Nội AMS TER ĐAM 2002T) Giải hoàn toàn tương tự tốn ta có kết sau x= 400c ; t1 = −10 c; t = 80 c Bài Một nhiệt lượng kế lúc đầu chưa đựng Đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 50C Sau lại đổ thêm ca nước nóng thấy nhịêt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi đổ thêm vào nhiệt lượng kế lúc ca nước nóng nói nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa? Giải Gọi C nhiệt dung riêng nhiệt lượng kế, C a nhiệt dung ca nước; T nhiệt độ ca nước nóng, T0 nhiệt độ ban đầu nhiệt lượng kế - Khi đổ ca nước nóng vào NLK, pt cân nhiệt là: 5C = C a (T – ( T0 +5)) (1) Khi đổ thêm ca nước nữa: 3(C + C a ) = C a (T – ( T0 +5 +3)) (2) Khi đổ thêm ca nước K, nhiệt độ tăng thêm ∆ t: ∆ t( C + C a ) = C a (T – ( T0 +5 +3 + ∆ t) Giải ta có ∆ t = 60C Bài tập tương tự Bài Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chất lỏng khác hai nhiệt độ ban đầu khác Người ta dùng nhiệt kế, nhúng nhúng lại vào bình 1, vào bình Chỉ số nhiệt kế 400C ; 80C ; 390C ; 9,50C a) Đến lần nhúng nhiệt kế bao nhiêu? b) Sau số lần nhúng vậy, Nhiệt kế bao nhiêu? Đáp số a) t = 380c b) t = 27,20c Bài a) Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m1 = 2kg lượng nước m2 = 1kg nhiệt độ t = 100C Khi có cân nhiệt, lượng nước đá tăng thêm m’ =50g Xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước đá c1 = 2000j/kgk; nước c2 = 4200j/kgk Nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.10 j / kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với đồ dùng thí nghiệm b).Sau người ta cho nước sơi vào bình thời gian sau thiết lập cân nhiệt Nhiệt độ nước 500C Tìm lượng nước dẫn vào? Cho nhiệt hoá nước L = 2,3.106j/kg 96 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Nhận xét Đối với tốn có cân nhiệt nhiệt độ cân phải tìm nhiệt độ cân điểm mà học sinh cần lưu ý Chú ý có cân nhiệt, lượng nước đá tăng thêm 50g bé khối lượng nước thêm vào nhiệt độ cân 00C có phần nước đá đông đặc 00C nhận hai vấn đề việc giải toán trở nên dễ dàng nhiều Hướng dẫn đáp số a) Gọi nhiệt độ ban đầu nước đá t10 c Ta có nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng nhiệt độ từ t10 c tới 00C Q1 = m1c1 (0 − t1 ) = - m1 c1 t1 Nhiệt lượng nước toả để hạ nhiệt độ từ 100C 00C Q2 = m2 c2 (10 − 0) = m2 c2 10 Nhiệt lượng phần nước m’ toả để đông đặc 00C Q3 = λ.m' Theo phương trình cân nhiệt ta có Q1 = Q2 + Q3 Từ suy t1 = −14,750 c b) Lượng nước đá + 0,05 = 2,05kg Nhiệt lượng nước đá nhận vào để nóng chảy hồn tồn 00C Q1 = 2,05.λ Nhiệt lượng toàn nước 00C ( 3kg) nhận vào để tăng nhiệt độ đến 500C Q2 = 3.4200.50 = 630 000(J) Nhiệt lượng nước sôi ( 1000C) toả ngưng tụ hoàn toàn 1000C Q3 = Lm (m khối lượng nước sôim) Nhiệt lượng nước 1000C toả để giảm đến 500C Q4 = m.c2 50 Theo phương trình cân nhiệt ta có Q1 + Q2 = Q3 + Q4 97 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Từ suy m = 0,528kg = 528g Bài Người ta rót 1kg nước 150C vào bình đựng 3kg nước đá Tại thời điểm cân nhiệt nước nước đá Khối lượng nước đá tăng lên 100g Hãy xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước 4200j/kgđộ, nước đá 2100j/kgđộ, nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.105j/kg trình trao đổi nhịêt chúng hấp thụ 10% nhiệt từ môi trường bên ngồi (Trích đề thi HSG tỉnh năm học 2004 – 2005) Dạng Bài tập tổng hợp có liên quan đến hiệu suất, nhiệt hố Bài a) Tính lượng dầu cần để đun sôi 2l nước 200C đựng ống nhơm có khối lượng 200g Biết nhiệt dung riêng nước nhôm c1 = 4200 j / kgk ; c2 = 880 j / kgk , suất toả nhiệt dầu q = 44 106j/kgk hiệu suất bếp 30% b cần đun thêm nước nố hồn tồn Biết bếp dầu cung cấp nhiệt cách đặn kể từ lúc đun sôi thời gian 25 phút Biết nhiệt hoá nước L = 2,3.106 j/kg Giải Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C Q1 = m1c1 (t − t1 ) = 672kj Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C Q2 = m2 c2 (t − t1 ) = 14,08kj Nhiệt lượng cần để đun sôi nước Q = Q1 + Q2 = 686,08kj Do hiệu suất bếp H = 30% nên thực tế nhiệt cung cấp bếp dầu toả Q' = Q 686080 100% = 100% = 2286933,3j H 30% Q’ = 2286,933kj Và khối lượng dầu cần dùng là: m = Q' 2286,933.10 = = 51,97.10 −3 kg q 44.10 m = 51.97 g 98 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý b) Nhiệt lượng cần cung cấp để nước hố hồn tồn 1000C là: Q3 = L.m1 = 2,3.10 6.2 = 4,6.10 j = 4600kj Lúc nhiệt lượng dầu cung cấp dùng để hố cịn ấm nhơm khơng nhận nhiệt nữa, ta thấy: Trong 15 phút bếp dầu cung cấp nhiệt lượng cho hệ thống Q = 686,08kj (sau bỏ qua mát nhiệt s) Vậy để cung cấp nhiệt lượng Q3 = 4600kj cần tốn thời gian t= Q3 4600 15 ph = 15 ph = 100,57 ph Q 686,08 Bài Một khối nước đá có khối lượng m1 = 2kg nhiệt độ - 50C a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá hố hồn tồn 1000C Cho nhiệt dung riêng nước nước đá C1 = 1800 j / kgk ; C = 4200 j / kgk ; Nhiệt nóng chảy nước đá 00c λ = 3,4.105j/kg nhiệt hoá nước 1000C L = 2,3 106j/kg b) Bỏ khối nước đá vào xô nhôm chứa nước 500C Sau có cân nhịêt người ta thấy cịn sót lại 100g nước đá chưa tan hết Tính lượng nước có xơ Biết xơ nhơm có khối lượng m2 = 500 g nhiệt dung riêng nhôm 880j/kgk Hướng dẫn a) Đối với câu a phải biết nước đá hố hồn tồn phải xẩy trình Nước đá nhận nhiệt để tăng lên 00C Q1 Nước đá nóng chảy 00C Q2 Nước đá nhận nhiệt để tăng nhiệt từ 00C đến 1000C Q3 nhiệt lượng nước hố hồn tồn 1000C Q4 Tính nhiệt tổng cộng để nước đá từ – 50c biến thành hoàn toàn 1000C Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 b) Đôi với câu b cần tính khối lượng nước đá tan thành nước nước đá không tan hết nên nhiệt độ cuối hệ 00C sau tính nhiệt lượng mà khối nước đá nhận vào để tăng lên 00C Q1 sau tính nhiệt lượng tồn xơ nước nước giảm nhiệt độ từ 500C 00C tính nhiệt lượng nước đá nhận vào để tan hồn tịan 00C sau áp dụng pt cân nhiệt tính khối lượng có xơ tính M = 3,05 kg 99 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý BÀI TỐN ĐỒ THỊ Bài tốn: Hai lít nước đun bình đun nước có cơng suất 500W Một phần nhiệt tỏa môi trường xung quanh Sự phụ thuộc công suất tỏa môi trường theo thời gian đun biểu diễn đồ thị hình vẽ Nhiệt độ ban đầu nước 200c Sau nước bình có nhiệt độ 300c Cho + Khi t = 400 p = 300 nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K Giải: Gọi đồ thị biểu diễn công suất tỏa môi trường P = a + bt + Khi t = P = 100 + Khi t = 200 P = 200 Từ ta tìm P = 100 + 0,5t Gọi thời gian để nước tăng nhiệt độ từ 200c đến 300c T nhiệt lượng trung bình tỏa thời gian là: Ptb = = = 100 + 0,25t Ta có phương trình cân nhiệt: 500T = 2.4200(30 - 20) + (100+0,25t)t Phương trình có nghiệm: T = 249 s T = 1351 s Ta chọn thời gian nhỏ T = 249s bình nhiệt lượng kế có chứa nước đá nhiệt độ t = -50C Người ta đổ vào bình lượng nước có khối lượng m = 0.5kg nhiệt độ t = 00C Sau cân nhiệt thể tích chất chứa bình V = 1,2 lít Tìm khối lượng chất chứa bình Biết khối lượng riêng nước nước đá D n = 1000kg/m3 Dd = 900kg/m3, nhiệt dung riêng nước nước đá 4200J/kgK, 2100J/kgK, nhiệt nóng chảy nước đá 340000J/kg III.Hướng dẫn nhà: -Ôn lại dạng tập học -Làm thêm số tập đề thi: Bài a) Tính nhiệt lượng Q cần thiết 2kg nước đá – 100C biến thành hơi, cho biết; Nhiệt dung riêng nước đá 1800j/kgk, nước 4200j/kgk, nhiệt nóng chảy nước đá 34.104j/kg, nhiệthoá nước 23.105j/kg b) Nếu dùng bếp dầu hoả có hiệu suất 80%, người ta phải đốt cháy hồn tồn lít dầu 2kg nước đá -100C biến thành Biết khối lượng riêng dầu hoả 800kg/m3 suất toả nhiệt dầu hoả 44.106j/kg (Trích đề thi vào NKĐHQG TPHCM năm 1996 T) Bài Một khối sắt có khối lượng m1 , nhiệt dung riêng c1 nhiệt độ t1 = 100 c Một bình chứa nước, nước bình có khối lượng m2 , nhiệt dung riêng c2 , nhiệt độ đầu nước bình t = 20 c Thả khối sắt vào nước, nhiệt độ hệ thống cân nhiệt t = 250C Hỏi khối sắt có khối lượng m2 = 2m1 100 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý , nhiịet độ ban đầuvẫn 1000C thả khối sắt vào nước (khối lượng k m2 nhiệt độ ban đầu t = 20 c ) nhệt độ t’ hệ thống cân bao nhiêu? Giải toán trường hợp sau: a) Bỏ qua hấp thụ nhiệt bình chứa nước mơi trường xung quanh b) Bình chứa nước có khối lượng m3 , nhiệt dung riêng c3 Bỏ qua hấp thụ nhiệt môi trường (Tích đề thi vào lớp 10 chun lý TPHCM vịng năm 2005T) Ngày soạn: Ngày giảng Buổi 18 KIỂM TRA I.MỤC TIÊU: -Kiểm tra số kiến thức học -Rèn kĩ làm kiểm tra -Có ý thức học tập u thích mơn học II.NỘI DUNG: ĐỀ THI (90 PHÚT) Câu Một xe chuyển động đoạn đường thẳng có độ dài s Nửa quãng đường đầu xe với tốc độ u=30km/h, quãng đường lại xe chuyển động tốc độ v=40km/h Tính tốc độ trung bình đoạn đường s Nửa thời gian đầu xe với tốc độ u=30km/h, nửa thời gian lại xe chuyển động tốc độ v=40km/h Tính tốc độ trung bình đoạn đường s Câu Hai gương phẳng (M) (N) đặt song song quay mặt phản xạ vào cách khoảng AB = 40cm, đoạn AB đặt điểm sáng S cách gương (M) đoạn SA =16cm Xét điểm O nằm đường thẳng qua S vng góc với AB có khoảng cách OS = 30cm Vẽ đường hai tia sáng xuất phát từ S: phản xạ gương (N) I truyền qua O; tia sáng xuất phát từ S phản xạ gương (N) H, gương (M) K truyền qua O Tính khoảng cách IB KA 101 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Gọi Sn ảnh đối xứng S qua (N), Sm ảnh đối xứng S qua (M) Cho S chuyển động thẳng với vận tốc v=2cm/s đoạn thẳng SB hướng phía điểm B Tính vận tốc Sm so với S, vận tốc Sm so với Sn Câu Một khối hộp đặc đồng chất, không thấm nước, có dạng hình lập phương cạnh a=20cm Thả khối hộp vào bể nước rộng, cân nửa khối hộp chìm nước Hình 2a Cho khối lượng riêng nước Do=1000 kg/m3 Tính khối lượng riêng D chất làm khối hộp Đặt nhẹ vật nhỏ khối lượng m lên trên mặt khối hộp, cân phần khối hộp mặt nước tích 1/4 thể tích khối hộp Hình 2b Tính m Từ vị trí cân hệ, dùng lực F để nhấc vật m lên cách từ từ Tính cơng nhỏ lực F để nhấc vật m rời khỏi khối hộp Biết khối hộp vật dịch chuyển theo phương thẳng đứng III.Hướng dẫn nhà: -Làm lại tập đề thi -Ôn lại số dạng tập có liên quan _ Ngày soạn: Ngày giảng Buổi 19 CHỮA BÀI KIỂM TRA I.MỤC TIÊU: -Chữa kiểm tra -Rèn kĩ biết làm thi có kinh kiệm làm thi -Có ý thức học tập u thích mơn học II.NỘI DUNG: ĐÁP ÁN ĐỀ THI: 102 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Câu Ý Nội dung 1 - Thời gian xe hết nửa đoạn đường đầu : s (4đ) (2đ) t1 = …………………… Điểm 0,5 2.u - Thời gian xe hết nửa đoạn đường cuối : t2 = s …………………… 2.v - Tốc độ trung bình xe đoạn đường s : s s 2uv = = s s t1 + t2 u + v …………………… + 2u 2v 240 km km ≈ 34,3 Thay số : vtb = h h vtb = ……………………………………… 0,5 0,5 0,5 - Đoạn đường xe nử thời gian đầu: t (2đ) s1 = u …………………… 0,5 - Đoạn đường xe nử thời gian cuối: t s2 = v …………………… - Tốc độ trung bình xe đoạn đường s : s1 + s2 u + v = …………………… t km Thay số : vtb = 35 ……………………………………… h vtb = HS vẽ hình (khơng cần giải thích cách vẽ, vẽ (6đ) (2đ) đường tia sáng cho điểm) …………………… …… ………… 0,5 0,5 0,5 2,0 Tính IB, HB, KA (3đ) - Vẽ C đối xứng S qua A - Tam giác S'IB đồng dạng với tam giác S'SO IB S/ B S/ B = Þ IB = / OS OS S/S SS OS Þ IB = =15cm ' ' ' - Tam giác S KA đồng dạng với tam giác S O C nên ta có: 103 1,0 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý KA S/ A S/ A.O / C (2.AB - SA).SO = KA = = = 24(cm) nên O / C S/ C S/ C 2.AB 1,0 (2đ) - Trong thời gian t điểm sáng S dịch chuyển sang phải đoạn đường d thì: v= d t - Sm dịch chuyển sang trái đoạn đường d, nên quãng đường Sm dịch chuyển so với S thời gian t 2d Vậy vận tốc Sm so với S: vm = 2d cm = 2.v = ………………………… t s - Sn dịch chuyển sang trái đoạn đường d, nên Sm không dịch chuyển so với , vận tốc Sm so với Sn …………… - Khối hộp cân trọng lực cân với lực đẩy Ác(5đ) (1đ) si-mét: …… V FA=Phộp ↔ 10.Do = 10.D.V ↔ D = Do kg = 500 …………… m - Hệ cân trọng lực hộp vật cân (2đ) với lực đẩy Ác-si-mét: FA' = Phộp+Pvật ……………………… 10.Do 3V = 10.D.V + 10.m ↔ m = 2kg ………………… - Vì vật dịch chuyển chậm nên ta coi trình dịch chuyển (2đ) vật gồm nhiều vị trí cân liên tiếp Khi vật rời khỏi hộp F=Pvật - Xét vật m vị trí x so với vị trí cân ta có: F=Pvật +Phộp- FA= Pvật +Phộp- 10D0.a ( a − x )=10D0a2x (1) ………… - Khi vật dịch chuyển thêm đoạn Δx nhỏ, ta coi lực F không đổi Công lực F thực ΔAi = 10D0a2x Δx Cơng phần diện tích hình chữ nhật MNKQ 104 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý 1,0 Công nhỏ cần thực hiện: A=∑ ΔAi chinha diện tích ΔOBC Vậy: 1 a A = OB.BC = 10.m = 0,5 J ……… 2 (Ghi chú: HS giải cách dùng biểu thức lực trung bình Ftb = Fmax + Fmin tính cơng A=Ftb.a/4 kết cho tối đa 0,5đ phần này) Hết Ngày soạn: Ngày giảng Buổi 20 KIỂM TRA VÀ CHỮA ĐỀ KIỂM TRA I.MỤC TIÊU: -Kiểm tra số kiến thức học -Rèn kĩ làm kiểm tra -Có ý thức học tập u thích mơn học II.NỘI DUNG: ĐỀ THI (60 PHÚT): Câu Một viên gạch dạng hình hộp chữ nhật có khối lượng 2kg Đặt viên gạch mặt phẳng nằm ngang theo mặt khác viên gạch áp suất viên gạch gây theo mặt ngang là: 1kPa, 2kPa 4kPa Xác định kích thước viên gạch 105 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Câu Hai cầu đặc, thể tích V= 200 cm3, nối với sợi dây mảnh, nhẹ, khơng co dãn, thả nước (Hình vẽ) Khối lượng riêng cầu bên D1 = 300kg/m3, khối lượng riêng cầu bên D2 = 1200kg/m3 Hãy tính: a) Thể tích phần nhơ lên khỏi mặt nước cầu phía hệ cân b) Lực căng sợi dây? Cho khối lượng riêng nước Dn = 1000kg/m3 Hình vẽ Câu Một thỏ chạy xa khỏi cáo theo đường thẳng với vận tốc không đổi Tại thời điểm ban đầu khoảng cách thỏ cáo s= 36m, vận tốc cáo vo = 14m/s Do mệt nên vận tốc cáo sau khoảng thời gian ∆t = 10s ( tức thời điểm ∆t ,2 ∆t ,3 ∆t ,4 ∆t ,… tính từ thời điểm ban đầu) giảm lượng ∆v = 1m / s Hỏi thỏ phải chạy với vận tốc không đổi để không bị cáo bắt ĐÁP ÁN ĐỀ THI Câu 11 ( điểm ) Đáp án Kí hiệu độ dài cạnh viên gạch a, b, c a > b > c Khi đặt viên gạch mặt phẳng nằm ngang theo mặt khác viên gạch, áp lực tác dụng lên mặt phẳng trọng lượng P viên gạch 0,5 đ Do diện tích mặt tiếp xúc viên gạch mặt phẳng nhỏ áp suất viên gạch gây lớn 0,25 đ Theo ra: P = 2kPa a.c P = 4kPa b.c 0,25 đ P = 1kPa , a.b 0,25 đ 0,25 đ ( ∗) Từ suy ra: b = Điểm 0,5đ a a c = 0,5 đ 106 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Như ( ∗) : P 10.2 = = 1kPa = 1000 N / m a a.b a Suy ra: a = 0,2m; b= 0,1m c = 0,05m a) Mỗi cầu chịu tác dụng lực: Trọng lực, lực đẩy Ác – si – mét, lực căng sợi dây ( hình vẽ ) 0,5 đ 0,25 đ 0,5 đ 12 ( điểm) Do hệ vật đứng cân nên ta có: P1 + P2 = F1 + F2 10D1V + 10D2V = 10DnV1 + 10DnV ( V1 thể tích phần chìm cầu nước) ⇒ D1V + D2V = DnV1 + DnV V ( D1 + D2 − Dn Dn V (300 + 1200 − 1000) V 200 ⇒ V1 = = = = 100 (cm3) 1000 2 ⇒ V1 = Thể tích phần nhơ lên mặt nước cầu bên là: V2 = V – V1 = 200 - 100 = (cm3) b) Do cầu đứng cân nên ta có: P2 = T + F2 ⇒ T = P2 − F2 ⇒ T = 10 D2V − 10 DnV ⇒ T = 10V ( D2 − Dn ) 0,25đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ ⇒ T = 10.200.10 −6 (1200 − 1000) = 0,4 ( N ) Vậy lực căng sợi dây 0,4N Ký hiệu vận tốc thỏ v t Chọn mốc quãng đường vị trí cáo lúc đầu Gọi khoảng cách từ vị trí cáo thỏ đến mốc sc st Thỏ không bị cáo bắt st > sc Trong 10 giây đầu thỏ không bị cáo bắt khi: 36 + 10vt > 10.14 = 140 → vt > 10,4m/s 107 0,25 đ 0,25 đ 0,25đ Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý 13 ( 2điểm) Trong 20 giây đầu thỏ không bị cáo bắt khi: 36 + 20vt > 140 + 10.13 = 270 → vt > 11,7m/s Trong 30 giây đầu thỏ không bị cáo bắt khi: 36 + 30vt > 270 + 10.12 = 390 → vt > 11,8m/s Trong 40 giây đầu thỏ không bị cáo bắt khi: 36 + 40vt > 390 + 10.11 = 500 → vt > 11,6m/s Tính tốn tương tự ta thấy từ giây thứ 40 trở thỏ không bị cáo bắt vận tốc thỏ nhỏ 11,6m/s Vậy để không bị cáo bắt thỏ phải chạy với vận tốc v t > 11,8 m/s 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ III.Hướng dẫn nhà: -So sánh tập làm với tập chữa đề thi để biết cách trình bày vận dụng kiến thức làm đề thi -Ơn lại số dạng tập có liên quan _ 108 ... riêng vật thay đổi nào?Cho thể tích vật khơng thay đổi Bài giải Cân đĩa cho biết khối lượng vật m = 4kg Khối lượng không thay đổi dù HN hay TPHCM a) Ở Hà Nội 28 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý +... mức 3cm b) Mặt thoáng nước mức 18cm c)Mặt thoáng dầu mức 20cm Tính trọng lượng riêng dầu biết KLR nước 1000kg/m3 Dầu 18 20 h1 Bài giải 36 M N Nước Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý Nước có KLR lớn... Hãy tìm cách xác định khối lượng riêng vật kim loại hình dạng * Lời giải: - Xác định trọng lượng vật (P1) ⇒ m = ? 48 Giáo án bồi dưỡng HSG vật lý - Thả vật vào nước xác định (P2) ⇒ FA = P1 -