chuyen de boi duong ly 9

Định luật ễm Điện trở dõy dẫn – Biến trở Cụng suất điện – Điện năng sử dụng Định luật Jun – Len xơ Nam chõm – Từ trường Lực điện từ - Động cơ điện một chiều Hiện tượng cảm ứng điện từ và[r]

Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỢNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ THCS NĂM HỌC 2014-2015 NGƯỜI SOẠM THẢO : PHẠM VĂN CẢNH CHUYÊN ĐỀ I: CÁC BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC VẬT A/ Các bài toán chuyển động vật và hệ vật 1/ Hệ vật gồm các vật chuyển động với vận tốc cùng phương: Phương pháp: sử dụng tính tương đối chuyển động và công thức cộng vận tốc trường hợp các vật chuyển động cùng chiều so với vật mốc thì nên chọn vật có vận tốc nhỏ làm mốc để xét các chuyển động Bài toán: Trên đường đua thẳng, hai bên lề đường có hai hàng dọc các vận động viên chuyển động theo cùng hướng: hàng là các vận động viên chạy việt dã và hàng là các vận động viên đua xe đạp Biết các vận động viên việt dã chạy với vận tốc v1 = 20km/h và khoảng cách hai người liền kề hàng là l = 20m; số tương ứng hàng các vận động viên đua xe đạp là v = 40km/h và l2 = 30m Hỏi người quan sát cần phải chuyển động trên đường với vận tốc v bao nhiêu để lần vận động viên đua xe đạp đuổi kịp thì chính lúc đó lại đuổi kịp vận động viên chạy việt dã tiếp theo? Giải Coi vận động viên việt dã là đứng yên so với người quan sát và vận động viên đua xe đạp Vận tốc vận động viên xe đạp so với vận động viên việt dã là: Vx = v2 – v1 = 20 km/h Vận tốc người quan sát so với vận động viên việt dã là: Vn = v3 – v1 = v3 – 20 Giả sử thời điểm tính mốc thời gian thì họ ngang l Thời gian cần thiết để người quan sát đuổi kịp vận động viên việt dã là: t = V n Thời gian cần thiết để VĐV xe đạp phía sau đuổi kịp VĐV việt dã nói trên là: l1 l +l l +l t2 = VX Để họ lại ngang hàng thì t1 = t2 hay: v − 20 = V Thay số tìm được: v3 = 28 km/h X 2/ Hệ vật gồm các vật chuyển động với vận tốc khác phương Phương pháp: Sử dụng công thức cộng vận tốc và tính tương đối chuyển động: Bài toán: Trong hệ tọa độ xoy ( hình 1), có hai vật nhỏ A và B chuyển động thẳng Lúc bắt đầu chuyển động, vật A cách vật B đoạn l = 100m Biết vận tốc vật A là vA = 10m/s theo hướng ox, vận tốc vật B là vB = 15m/s theo hướng oy a) Sau thời gian bao lâu kể từ bắt đầu chuyển động, hai vật A và B lại cách 100m b) Xác định khoảng cách nhỏ hai vật A và B Giải: a/ Quãng đường A t giây: AA1 = vAt Quãng đường B t giây: BB1 = vBt Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Khoảng cách A và B sau t giây: d2 = (AA1)2 + (AB1)2 Với AA1 = VAt và BB1 = VBt Nên: d2 = ( v2A + v2B )t2 – 2lvBt + l2 (*) Thay số và biến đổi biểu thức : 325t2 – 3000t = Giải được: t 9,23 s b/ - Xét phương trình bậc hai (*) với biến là t Để (*) có nghiệm thì Δ' ≥0 từ đó tìm được: - Rút dmin = 2A Δ l v d ¿ =− = 2 a v +v ¿ A lv A √ v +v A B B - Thay số tính dmin 55,47 m 3/ Chuyển động lặp: Phương pháp: Có thể sử dụng hai phương pháp sau: a) Nếu vật chuyển động lặp không thay đổi vận tốc trên quá trình chuyển động thì sử dụng tính tương đối chuyển động b) Nếu vật tham gia chuyển động lặp có vận tốc thay đổi trên các quãng đường thì sử dụng phương pháp tỷ số quãng đường tính tương đối chuyển động Bài toán 1: Trên quãng đường dài 100 km có xe và cùng xuất phát và chuyển động gặp với vận tốc tương ứng là 30 km/h và 20 km/h cùng lúc hai xe chuyển động thì có Ong bắt đầu xuất phát từ xe bay tới xe 2, sau gặp xe nó quay lại và gặp xe 1… và lại bay tới xe Con Ong chuyển động lặp lặp lại tới hai xe gặp Biết vận tốc ong là 60Km/h tính quãng đường Ông bay? Giải: Coi xe đứng yên so với xe thì vận tốc xe so với xe là V 21 = V2 + V1 = 50 Km/h Thời gian để xe gặp là: t = = = h Vì thời gian Ong bay thời gian hai xe chuyển động Nên quãng đường Ong bay là: So = Vo t = 60.2 = 120 Km Bài toán 2: Một cậu bé lên núi với vận tốc 1m/s còn cách đỉnh núi 100m cậu bé thả chó và nó bắt đầu chạy chạy lại đỉnh núi và cậu bé Con chó chạy lên đỉnh núi với vận tốc 3m/s và chạy lại phía cậu bé với vận tốc 5m/s tính quãng đường mà chó đã chạy từ lúc thả tới cậu bé lên tới đỉnh núi? Giải: Vận tốc cậu bé là v, vận tốc chó chạy lên là v và chạy xuống là v2 Giả sử chó gặp cậu bé điểm cách đỉnh núi là s thời gian hai lần gặp liên tiếp là t Thời gian chó chạy từ chỗ gặp cậu bé tới đỉnh núi là s/v1 thời gian chó chạy từ đỉnh núi tới chỗ gặp cậu bé lần là (t-s/v1 ) và quãng đường mà chó đã chạy thời gian này là v2(t– s/v1) Quãng đường mà cậu bé đã thời gian t là vt nên: s = vt + v2 (t – s/t1) Hay t = v2 ) v1 v + v2 s (1+ Quãng đường chó chạy lên núi và xuống núi thời gian t là: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 v1 v − v (v − v1 ) v (v+ v ) v (v1 + v 2) Quãng đường cậu bé đã thời gian t là: S b = s v (v + v ) Từ đó ta Sc = Sc = s+ v2(t – s/v1) thay giá trị t từ trên ta được: Sc = s Sb = 350 m 3/ Chuyển động có vận tốc thay đổi theo quy luật: Phương pháp: + Xác định quy luật chuyển động + Tính tổng quãng đường chuyển động Tổng này thường là tổng dãy số + Giải phương trình nhận với số lần thay đổi vận tốc là số nguyên Bài toán 1: Một động tử xuất phát từ A trên đường thẳng hướng B với vận tốc ban đầu V0 = m/s, biết sau giây chuyển động, vận tốc lại tăng gấp lần và chuyển động giây thì động tử ngừng chuyển động giây chuyển động thì động tử chuyển động thẳng Sau bao lâu động tử đến B biết AB dài 6km? Giải giây chuyển động ta gọi là nhóm chuyển động Dễ thấy vận tốc động tử các n nhóm chuyển động đầu tiên là: 30 m/s; 31 m/s; 32 m/s …… , 3n-1 m/s ,…… , Quãng đường tương ứng mà động tử các nhóm thời gian tương ứng là: 4.30 m; 4.31 m; 4.32 m; … ; 4.3n-1 m;…… Quãng đường động tử chuyển động thời gian này là: S n = 4( 30 + 31 + 32 + ….+ 3n-1) (m) Hay: Sn = 2(3n – 1) (m) Ta có phương trình: 2(3n -1) = 6000  3n = 3001 Ta thấy 37 = 2187; 38 = 6561, nên ta chọn n = Quãng đường động tử nhóm thời gian đầu tiên là: 2.2186 = 4372 (m) Quãng đường còn lại là: 6000 – 4372 = 1628 (m) Trong quãng đường còn lại này động tử với vận tốc là ( với n = 8): 37 = 2187 (m/s) 1628 Thời gian hết quãng đường còn lại này là: 2187 =0 , 74( s) Vậy tổng thời gian chuyển động động tử là: 7.4 + 0,74 = 28,74 (s) Ngoài quá trình chuyển động động tử có nghỉ lần ( không chuyển động) lần nghỉ là giây, nên thời gian cần để động tử chuyển động từ A tới B là: 28,74 + 2.7 = 42,74 (giây) Bài toán 2: Một vật chuyển động xuống dốc nhanh dần Quãng đường vật giây thứ k là S = 4k - (m) Trong đó S tính mét, còn k = 1,2, … tính giây a/ Hãy tính quãng đường sau n giây đầu tiên b/ Vẽ đồ thị phụ thuộc quãng đường vào thời gian chuyển động Giải: a/ Quãng đường n giây đầu tiên là: Sn = (4.1 – 2) + (4.2 – 2) + (4.3 – 2) +…….+ (4.n -2) Sn = 4(1 + + + …… + n) – 2n Sn = 2n(n + 1) – 2n = 2n2 b/ Đồ thị là phần đường parabol Sn = 2n2 nằm bên phải trục Sn Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 : DẠNG TOÁN : CHUYỂN ĐỘNG GẶP NHAU VÀ ĐUỔI KỊP *CÁC BƯỚC GIẢI GẶP NHAU BƯỚC :CHỌN ĐỊA ĐIỂM LÀM MỐC , THỜI ĐIỂM LÀM MỐC BƯỚC :KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT TẠI THỜI ĐIỂM ĐÓ BƯỚC : TÍNH THỜI GIAN GẶP NHAU TA LẤY KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT CHIA CHO TỔNG VẬN TỐC VẬT BƯỚC :TÌM ĐỊA ĐIỂM GẶP NHAU LẤY THỜI GIAN LÀM MỐC CỘNG THỜI GIAN GẶP NHAU BƯỚC :TÌM QUÃNG ĐƯỜNG Ở CHỖ GẶP NHAU CÁCH ĐIỂMBAN ĐẦU ĐỐI VỚI TỪNG VẬT TA CÓ : S1 = S0 + T1* V1 S2= So + T2*V2 * CÁC BƯỚC GIẢI DẠNG TOÁN CHUYỂN ĐỘNG ĐUỔI KỊP BƯỚC :CHỌN ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI ĐIỂM LÀM MỐC BƯỚC :TÌM KHOẢNG CÁCH GIUUWAX2 VẬT TẠI THỜI ĐIỂM LÀM MỐC BƯỚC :TÍNH THỜI GIAN ĐUỔI KỊP TA LẤY KHOẢNG CÁCH CHIA CHO HIỆU VẬN TỐC GIỮA VẬT BƯỚC :TÌM THỜI ĐIỂM ĐUỔI KỊP TA LẤY THỜI ĐIỂM LÀM MỐC CỘNG VỚI THỜI GIAN ĐUỔI KỊP BƯỚC :TÍNH QUÃNG ĐƯỜNG CHỖ ĐUỔI KỊP CÁCH VỊ TRÍ BAN ĐẦU THEO CÔNG THỨC S =S0 +V1*T1 HOẶC V2*T2 Bài tập : Hai đoàn tầu chuyển động sân ga trên hai đường sắt song song Đoàn tầu A dài 65 mẻt, đoàn tầu B dài 40 mét Nếu hai tầu cùng chiều, tầu A vượt tầu B khỏng thời gian tính từ lúc đầu tầu A ngang đuôi tầu B đến lúc đuôi tầu A ngang đầu tầu B là 70 giây Nếu hai tầu ngược chiều thì từ lúc đầu tầu A ngang đầu tầu B đến lúc đuôi tầu A ngang đuôi tầu B là 14 giây Tính vận tốc tầu Phương pháp giải : - Vẽ sơ đồ biểu diễn chuyển động hai trường hợp cùng chiểu và ngược chiều củ hai tầu - Xác định quãng đường mà hai tầu thời gian t1 = 70 giây và t2 = 14 giây - Thiết lập công thức tính vận tốc hai tầu dựa trên sở chiều dài hai tầu và thời gian đó - Lập và giải hệ phương trình bậc hai ẩn số Giải : * Khi hai tầu cùng chiều Ta có : SB A lA A B lB B SA Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 - Quãng đường tầu A : SA = VA t - Quãng đường tầu B : SB = VB t Theo hình vẽ : SA - SB = lA + lB <=> ( VA – VB )t = lA + lB lA + l B => VA – VB = = 1,5 ( m/s ) (1) t * Khi hai tầu ngược chiều Ta có : SA A B SB A B lA + l B - Quãng đường tầu A là : SA = VA t’ - Quãng đường tầu B là : SB = VB t’ Theo hình vẽ ta có : SA + SB = lA + lB hay ( VA + VB ) t’ = lA + lB lA + l B => VA + VB = = 7,5 ( m/s ) (2) t’ Từ ( ) và ( ) Ta có hệ phương trình : VA – VB = 1,5 ( 1’ ) VA + VB = 7,5 ( 2’ ) Từ ( 1’ ) => VA = 1,5 + VB thay vào ( 2’ ) ( 2’) <=> 1,5 + VB + VB = 7,5 <=> VB = => VB = ( m/s ) Khi VB = => VA = 1,5 + = 4,5 ( m/s ) Vậy vận tốc tầu là : Tầu A với VA = 4,5 m/s Tầu B với VB = m/s B/ Các bài toán vận tốc trung bình vật chuyển động Phương pháp: Trên quãng đường S chia thành các quãng đường nhỏ S1; S2; …; Sn và thời gian vật chuyển động trên các quãng đường tương ứng là t 1; t2; ….; tn thì vận tốc trung bình trên quãng đường tính theo công s1  s2   sn thức: VTB = t1  t2   tn Chú ý: Vận tốc trung bình khác với trung bình các vận tốc * CÁC BƯỚC GIẢI BƯỚC : CHỌN VẬT LÀM MỐC VÀ THỜI ĐIỂM LÀM MỐC BƯỚC : TÍNH CÁC QUÃNG ĐƯỜNG ĐI ĐƯỢC BƯỚC 3:TÍNH THỜI GIAN ĐI HẾT CÁC QUÃNG ĐƯỜNG ĐÓ BƯỚC : CỘNG TỔNG QUÃNG ĐƯỜNG ĐÃ ĐI ĐƯỢC VÀ THỜI GIAN ĐI HẾT QUÃNG ĐƯỜNG ĐÓ BƯỚC :TÍNH VẬN TỐC TRUNG BÌNH Bài toán 1: Hai bạn Hoà và Bình bắt đầu chạy thi trên quãng đường S Biết Hoà trên nửa quãng đường đầu chạy với vận tốc không đổi v và trên nửa quãng đường sau chạy Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 với vận tốc không đổi v2(v2< v1) Còn Bình thì nửa thời gian đầu chạy với vận tốc v và nửa thời gian sau chạy với vận tốc v2 Tính vận tốc trung bình bạn ? Giải Xét chuyển động Hoà A v1 M v2 Thời gian v1là t1 = = Thời gian v2 là t2 = = Thời gian t = t1+t2 = s( +) vận tốc trung bình vH = = (1) Xét chuyển động Bình A v1 M v2 s1 = v1t1 ; s2 = v2t2 mà t1= t2 = và s = s1 + s2 => s= ( v1+v2) => t= vận tốc trung bình vB = = B B Bài toán 2: Một người trên quãng đường S chia thành n chặng không nhau, chiều dài các chặng đó là S1, S2, S3, Sn Thời gian người đó trên các chặng đường tương ứng là t 1, t2 t3 tn Tính vận tốc trung bình người đó trên toàn quảng đường S Chứng minh rằng:vận trung bình đó lớn vận tốc bé và nhỏ vận tốc lớn s  s  s  s Giải: Vận tốc trung bình người đó trên quãng đường S là: Vtb= t  t  t   t Gọi V1, V2 , V3 Vn là vận tốc trên các chặng đường tương ứng ta có: s s3 s s  n ; v  ; v  ; v3  t ; tn t t giả sử Vklớn và Vi là bé ( n  k >i  1)ta phải chứng minh Vk > Vtb > Vi.Thật vậy: v  v  v  v t t t t v1 v1 v1    vt v t vt vt v v v v t  t  t   t t  t  t   t Vtb= = vi Do vi ; vi vi >1 nên n 2 1 1 v v 2 1 t1 + i 3 n n v v i n i n 1 v v i n n i i n t2.+ tn> t1 +t2+ tn  Vi< Vtb (1) i v  v  v  v t t t t v v v v t  t  t   t = vk .Do v1 t1  v2 t  v3 t  .vn t n Tương tự ta có Vtb= <1 v v v v t t t   t n k n k v v n k k n v v v ;v 1 k k v v k k t + k t + k t < t +t + t  V > V nên n n k tb (2) ĐPCM Bài toán 3: Tính vận tốc trung bình ôtô trên quảng đường hai trường hợp : a, Nửa quãng đường đầu ôtô với vận tốc v , Nửa quãng đường còn lại ôtô với vận tốc v2 b, Nửa thời gian đầu ôtô với vận tốc v1 , Nửa thời gian sau ôtô với vận tốc v2 Giải Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 a, Gọi quảng đường ôtô đã là s s t1  v1 Thời gian để ôtô hết quảng đường đầu là : s t1  v1 Thời gian để ôtô hết quảng đường còn lại là : 2v v s s v tb    t  t s s v1  v 2 2 v1 v Vận tốc trung bình ôtô trên quảng đường: b,Gọi thời gian hết quảng đường là t s1  t.v1 Nữa thời gian đầu ôtô quảng đường là : s2  t.v 2 Nữa thời gian sau ôtô quảng đường là : 1 tv  tv s1  s2 2 v1  v v tb    t t Vận tốc trung bình ôtô trên quảng đường là : C/ Các bài toán chuyển động tròn Phương pháp: + Ứng dụng tính tương đối chuyển động + Số lần gặp các vật tính theo số vòng chuyển động vật coi là vật chuyển động BƯỚC :CHỌN VẬT LÀM MỐC VÀ THỜI GIAN ĐỂ VẬT CHUYỂN ĐỘNG NHANH HƠN ĐI HẾT VÒNG BƯỚC : TÌM ĐOẠN ĐƯỜNG ĐỂ VẬT CHUYỂN ĐỘNG CHẬM HƠN ĐI HẾT ĐƯỢC QUÃNG ĐƯỜNG LÀ BAO NHIÊU BƯỚC : TÍNH THỜI GIAN ĐUỔI KỊP LẤY KHOẢNG CÁCH CHIA CHO HIỆU VẬN TỐC BƯỚC :TÍNH SỐ VÒNG LÚC ĐUỔI KỊP VÀ CHỖ GẶP NHAU CÁCH ĐIỂM SUẤT PHÁT LÀ BAO NHIÊU(LẤY TỔNG QUÃNG ĐƯỜNG ĐI ĐƯỢC CHIA CHO CHU VI VÒNG TRÒN PHẦN DƯ RA LÀ QUÃNG ĐƯỜNG CÁCH ĐIỂM XUẤT PHÁT) Bài toán 1: Một người và vận động viên xe đạp cùng khởi hành địa điểm, và cùng chièu trên đường tròn chu vi C = 1800m vận tốc người xe đạp là v1= 22,5 km/h, người là v = 4,5 km/h Hỏi người đi vòng thì gặp người xe đạp lần Tính thời gian và địa điểm gặp nhau? Giải Thời gian để người đi hết vòng là: t = 1,8/4,5 = 0,4 h Coi người là đứng yên so với người xe đạp Vận tốc người xe đạp so với người là: V = v1 – v2 = 22,5 – 4,5 = 18 km/h Quãng đường người xe đạp so với người là: S = Vt = 0,4 18 = 7,2 km Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Số vòng người xe đạp so với người là: n = = 7,2/1,8 = (vòng) Vậy người xe đạp gặp người lần Khi hết vòng so với người thì người xe đạp gặp người lần cuối đoạn đường Thời gian người xe đạp hết vòng so với người là: t’ = = 1,8/18 = 0,1 h Vậy: Lần gặp thứ sau xuất phát thời gian là 0,1h cách vị trí đầu tiên là 0,1.4,5 = 0,45 km Lần gặp thứ hai sau xuất phát thời gian là 0,2h cách vị trí đầu tiên là 0,2.4,5 =0, km Lần gặp thứ ba sau xuất phát thời gian là 0,3h cách vị trí đầu tiên là 0,3.4,5 = 1,35 km Lần gặp thứ tư sau xuất phát thời gian là 0,4h cách vị trí đầu tiên là 0,4.4,5 = 1,8 km Các khoảng cách trên tính theo hướng chuyển động hai người Bài toán 2: Một người vào buổi sáng, kim và kim phút chồng lên và khoảng số và người quay nhà thì trời đã ngã chiều và nhìn thấy kim giờ, kim phút ngược chiều Nhìn kĩ người đó thấy kim nằm số và Tính xem người đã vắng mặt Giải Vận tốc kim phút là vòng/ Vận tốc kim là vòng/ 12 Coi kim là đứng yên so với kim phút Vận tốc kim phút so với kim là (1 – ) = vòng/giờ Thời gian để kim và kim phút gặp hai lần liên tiếp là: = (giờ) Khi đó kim đoạn so với vị trí gặp trước là: = vòng Khi đó kim phút đã vòng tính từ số 12 nên thời gian tương ứng là (1 + ) Khi gặp số và số thì kim phút đã vòng, nên thời điểm đó là + Tương tự lần hai kim đối liên tiếp có thời gian là Chọn thời điểm 6h kim phút và kim đối Thì tới vị trí kim nằm số và số thì thời gian là + Chọn mốc thời gian là 12h thì hai kim đối mà kim nằm số và số thì thời điểm đó là (6 + + ) Vậy thời gian người đó vắng nhà là (13 + ) – (7+ ) = Bài toán 3: Chiều dài đường đua hình tròn là 300m hai xe đạp chạy trên đường này hướng tới gặp với vận tốc V = 9m/s và V2 = 15m/s Hãy xác định khoảng thời gian nhỏ tính từ thời điểm họ gặp nơi nào đó trên đường đua đến thời điểm họ lại gặp chính nơi đó Giải Thời gian để xe chạy vòng là: t1= = (s) , t2 = = 20(s) Giả sử điểm gặp là M Để gặp M lần thì xe đã chạy x vòng và xe chạy y vòng Vì chúng gặp M nên: xt1 = yt2 nên: = X, y nguyên dương Nên ta chọn x, y nhỏ là x = 3, y = Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Khoảng thời gian nhỏ kể từ lúc hai xe gặp điểm đến thời điểm gặp điểm đó là t = xt1 = 100 (s) D/ Các bài toán công thức cộng vận tốc: Vì giới hạn chương trình lớp nên xét các vận tốc có phương tạo với góc có giá trị đặc biệt, các vận tốc có phương vuông góc với Cần viết biểu thức véc tơ biểu thị phép cộng các vận tốc vào biểu thức véc tơ để chuyển thành các biểu thức đại số Để chuyển công thức dạng véc tơ thành biểu thức đại số ta sử dụng định lý Pitago Hoặc sử dụng định lý hàm số cosin và các hệ thức lượng giác tam giác vuông Bài toán 1: Một ô tô chạy trên đường theo phương ngang với vận tốc v = 80 km/h trời mưa Người ngồi xe thấy các hạt mưa ngoài xe rơi theo phương xiên góc 300 so với phương thẳng đứng biết xe không chuyển động thì hạt mưa rơi theo phương thẳng đứng xác định vận tốc hạt mưa? Giải + Lập hệ véc tơ với vận tốc hạt mưa vuông góc với mặt đất vận tốc xe theo phương ngang Hợp các vận tốc: Vận tốc hạt mưa so với xe và vận tốc xe so với mặt đất chính là vận tốc hạt mưa so với mặt đất Từ đó tính độ lớn vận tốc hạt mưa: V = v.tan300 = 46,2 km/h Bài toán 2: Một đoàn tàu đứng yên, các giọt mưa tạo trên cửa sổ toa tàu vệt nghiêng góc =300 so với phương thẳng đứng Khi tàu chuyển động với vận tốc 18km/h thì các giọt mưa rơi thẳng đứng Dùng phép cộng các véc tơ dịch chuyển xác định vận tốc giọt mưa rơi gần mặt đất Giải Lập hệ véc tơ với phương vận tốc hạt mưa so với mặt đất tạo với phương thẳng đứng góc 300 Phương vận tốc tàu so với mặt đất là phương ngang cho tổng các véc tơ vận tốc: véc tơ vận tốc hạt mưa so với tàu và véc tơ vận tốc tàu so với mặt đất chính là véc tơ vận tốc hạt mưa so với đất Khi đó vận tốc hạt mưa V = v.cot300 = 31 km/h E/ Các bài toán đồ thị chuyển động: Phương pháp: Cần đọc đồ thị và liên hệ các đại lượng biểu thị trên đồ thị Tìm chất mối liên hệ và ý nghĩa các đoạn, các điểm biểu diễn trên đồ thị Có dạng là dựng đồ thị, giải đồ thị đường biểu diễn và giải đồ thị diện tích các hình biểu diễn trên đồ thị: Bài toán 1: Trên đoạn đường thẳng dài, các ô tô chuyển động với vận tốc không đổi v1(m/s) trên cầu chúng phải chạy với vận tốc không đổi v2 (m/s) Đồ thị bên biểu diễn phụ thuộc khoảng Cách L hai ô tô chạy Thời gian t tìm các vận tốc V1; V2 và chiều Dài cầu Giải Từ đồ thị ta thấy: trên đường, hai xe cách 400m Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Trên cầu chúng cách 200 m Thời gian xe thứ chạy trên cầu là T1 = 50 (s) Bắt đầu từ giây thứ 10, xe thứ lên cầu và đến giây thứ 30 thì xe thứ lên cầu Vậy hai xe xuất phát cách 20 (s) Vậy: V1T2 = 400  V1 = 20 (m/s) V2T2 = 200  V2 = 10 (m/s) Chiều dài cầu là l = V2T1 = 500 (m) Bài toán 2: Trên đường thẳng x/Ox xe chuyển động qua các giai đoạn có đồ thị biểu diễn toạ độ theo thời gian hình vẽ, biết đường cong MNP là phần parabol đỉnh M có phương trình dạng: x = at + c.Tìm vận tốc trung bình xe khoảng thời gian từ đến 6,4h và vận tốc ứng với giai đoạn PQ? Giải Dựa vào đồ thị ta thấy: Quãng đường xe được: S = 40 + 90 + 90 = 220 km S 220 Vậy: V TB = t = =34 , 375 km/h b/ Xét phương trình parabol: x = at2 + c Khi t = 0; x = - 40 Thay vào ta được: c = - 40 Khi t = 2; x = Thay vào ta được: a = 10 Vậy x = 10t2 – 40 Xét điểm P Khi đó t = h thay vào ta tìm x = 50 km Vậy độ dài quãng đường PQ là S’ = 90 – 50 = 40 km Thời gian xe chuyển động trên quãng đường này là: t’ = 4,5 – = 1,5 (h) Vận tốc trung bình xe trên quãng đường này S ' 40 80 ' là: V TB = t ' = 1,5 = km/h Bài toán 3: Một nhà du hành vũ trụ chuyển động dọc theo đường thẳng từ A đến B Đồ thị chuyển động biểu thị hình vẽ (V là vận tốc nhà du hành, x là khoảng cách từ vị trí nhà du hành tới vật mốc A ) tính thời gian người đó chuyển động từ A đến B (Ghi chú: v -1 = v ) Giải x Thời gian chuyển động xác định công thức: t = v = xv -1 Từ đồ thị ta thấy tích này chính là diện tích hình giới hạn đồ thị, hai trục toạ độ và đoạn thẳng MN.Diện tích này là 27,5 đơn vị diện tích Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Mỗi đơn vị diện tích này ứng với thời gian là giây Nên thời gian chuyển động nhà du hành là 27,5 giây CHUYÊN ĐỀ VỀ CAC MÁY CƠ Các bài toán điiều kiện cân vật rắn và máy đơn giản A Lý thuyết I Mụmen lực: Mụ men lực ( nằm mặt phẳng vuụng gúc với trục quay): M F.l(N.m) Trong đú: l là khoảng cỏch từ trục quay đến giỏ lực ( cũn gọi là tay đũn lực) II Điều kiện cõn vật cú trục quay cố định: Muốn cho vật cú trục quay cố định đứng cõn ( quay đều) thỡ tổng mụmen cỏc lực làm vật quay theo chiều kim đồng hồ tổng cỏc mụ men cỏc lực làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ l1 Vớ dụ: Với vật cú thể quay quanh trục cố định O (Hỡnh bờn) để đứng yờn cõn quanh O ( quay quanh O) thỡ mụmen lực F1 phải mụmen lực F2 Tức là: M = M ⇔ F1 l = F l Trong đú l1, l2 là tay đũn cỏc lực F1, F2 (Tay đũn lực là khoảng cỏch từ trục qua đến phương lực)   O  l2 III Quy tắc hợp lực Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy ( quy tắc hỡnh bỡnh hành) Hợp lực hai lực đồng quy ( cựng điểm đặt) cú phương trựng với đường chộo hình bình hành mà hai cạnh là hai lực đú, độ lớn hợp lực là độ dài đường chộo F12  F2  2F1.F2 cos F1 F2 F1 O P F F2 T Tổng hai lực song song cựng chiều: Hợp lực hai lực song song cựng chiều là lực cựng phương, độ lớn tổng hai lực thành phần, có gi chia khoảng cách hai giỏ hai lực thành phần thành đoạn thẳng tỉ F l F F1  F2 ;  F2 l1 lệ nghịch với hai lực F  l2h l1 P 1 l1 Tổng hợp hai lực song song ngược chiều: Hợp lực hai lực song song ngược chiều là lực cú phương cựng phương với lực lớn hơn, độ lớn hiệu hai lực thành phần, l1 l1 l2 1 l1 Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 cú giỏ chia ngời khoảng cách hai giưx hai lực thành phần thành đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với hai lực F l F  F1  F2 ;  F2 l1 IV Cac may đơn giản Ròng rọc cố định: Dựng ròng rọc cố định khụng lợi đường đó không lợi gì công F P;s h gỡ lực,  F T Rũng rọc động  Với rũng rọc động: Dựng ròng rọc động lợi hai lần lực lại thiệt hai lần đường đú không lợi gì công P F  ;s 2h  Với hai ròng rọc động: Dựng ròng rọc động lợi lần lực lại thiệt lần đường đó không lợi gi công P F  ;s 4h  Tổng quát: Với hệ thống rũng rọc động thi ta có: P F  n ;s 2n h P Đũn bẩy: Dựng đòn bẩy đượclợi bao nhiêu lần lực thì thiệt nhiêu lần đường đó không lợi gì công F1.l1 F2 l2 ( Áp dụng điều kiện cõn vật cú trục quay cố định) Trong đú F1; F2 là các lực tác dụng lên đòn bẩy, l1; l2 là cỏc tay đòn lực hay khoảng cách từ giôc các lực đến trục quay F2 l2 B l1 O O l2 A F1 l1 A F2 B F1 I Cỏc bài tóan điều kiện cân vật rắn và mụ men lực: Phương phỏp: Cần xác định trục quay, xác định các vét tơ lực tác dụng lên vật Xác định chính xác cánh tay đòn lực Xác định các mô men lực làm vật quay theo chiều kim Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ sử dụng điều kiện cân vật rắn để lập phương trình Bài toán 1: Một thẳng AB đồng chất, tiết diện có rạnh O m2 dọc, khối lượng m = 200g, dài l = 90cm Tại A, B có đặt m1 B hòn bi tròn rónh mà khối lượng là m1 = 200g và m2 Đặt A thước (cựng hũn bi A, B) trờn mặt bàn nằm ngang vuông góc với mộp bàn cho phần OA nằm trờn mặt bàn có chiều dài l1 = 30cm, phần OB mộp ngoài bàn.Khi đó người ta thấy thước cõn nằm ngang (thanh tựa lên điểm O mặp bàn) a Tính khối lượng m2 b Cựng lỳc , đẩy nhẹ hũn bi m1 cho chuyển động trờn rónh với vận tốc v = 10cm/s phớa O và đẩy nhẹ hũn bi m2 cho chuyển động với vận tốc v2 dọc trờn rónh phớa O Tỡm v2 thước cõn nằm ngang trờn Giải a Trọng tõm là I chớnh Nờn cỏch điểm O là 0,15 m Mụ men trọng lượng bi m1: m1.OA Mụ men trọng lượng gõy ra: m.OI Mụ men bi m2 gõy là: m2OB Để đứng cõn bằng: m1OA = m.OI + m2.OB Thay cỏc giỏ trị ta tỡm m2 = 50 g b Xột thời điểm t kể từ lỳc hai viờn bi bắt đầu chuyển động Cỏnh tay đũn bi 1: (OA – V1t) nờn mụ men tương ứng là: m1(OA – v1t) Cỏnh tay đũn viờn bi 2: (OB – v2t) nờn mụ men là: m2(OB – V2t) Thước khụng thay đổi vị trớ nờn mụ men trọng lượng nú gõy là OI.m Để thước cõn bằng: m1(OA – v1t) = m2(OB – V2t) + OI.m Thay cỏc giỏ trị đó cho vào ta tỡm v2 = 4v1 = 40cm/s Bài toỏn 2: Một dài l = 1m cú trọng lượng P = 15N, O I đầu gắn vào trần nhà nhờ lề.Thanh giữ nằm nghiờng nhờ sợi dõy thẳng đứng buộc dầu tự G Hóy tỡm lực căng F dõy trọng tõm cỏch lề đoạn d = 0,4m A B Giải Mụ men gõy trọng lượng trọng tõm nú: P.OI Mụ men lực căng sợi dõy gõy ra: F.OA Vỡ cõn nờn: P.OI = F.OA Hay: F P=OI OA=OG OB=0 ⇔ F=0,4 P=0,4 15=6 N Bài toỏn 3: Một mảnh, đồng chất, phõn bố khối O Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 lượng cú thể quay quanh trục O phớa trờn Phần nhỳng nước, cõn nằm nghiờng hỡnh vẽ, nửa chiều dài nằm nước Hóy xỏc định khối lượng riờng chất làm đú Giải Khi cõn bằng, cỏc lực tỏc dụng lờn gồm: Trọng lực P tập trung điểm (trọng tõm thanh) và lực đẩy Acsimet FA tập trung trọng tõm phần nằm nước (Hỡnh bờn) Gọi l là chiều dài Bài toỏn 4: Một hình trụ khối lượng M đặt trờn đường ray, Mụ men lực ỏc si gõy ra:FAd1 Mụ men trọng lượng gõy ra: Pd2 Ta cú phương trỡnh cõn lực: l FA d 2    P d1 3 l (1) F A Gọi Dn và D là khối lượng riờng nước và chất làm M là khối lượng thanh, S là tiết diện ngang Lực đẩy Acsimet: FA = S Dn.10 d1 P d2 (2) Trọng lượng thanh: P = 10.m = 10.l.S.D Thay (2), (3) vào (1) suy ra: S.l.Dn.10 = (3) 2.10.l.S.D đường này nghiờng gúc α so với mặt phẳng nằm ngang Một trọng vật m buộc vào đầu sợi dõy quấn quanh hỡnh trụ phải cú khối lượng nhỏ là bao nhiờu để hỡnh trụ lăn lờn trờn ? Vật lăn khụng trượt, bỏ qua ma sỏt Giải Gọi R là bán kính khối trụ PM là trọng lượng khối trụ T là sức căng sợi dây Ta cú: PM = 10M Và T = 10m Khối trụ quay quanh điểm I là điểm tiếp xỳc khối trụ và đường ray Từ hình vẽ HI là cỏnh tay đũn lực PM và IK là cánh tay đòn lực T Ta cú: HI = Rsinα và IK = R - IH = R(1 - sinα) Điều kiện để khối trụ lăn lờn trờn là T.IK ≥ PM.IH Hay 10m.IK ≥ 10M IH hay m ≥ M Thay các biểu thức IH và IK vào ta được: m ≥ M Khối lượng nhỏ vật m để khối trụ lăn lờn trờn là: m = M Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Bài toỏn 5: Một đồng chất tiết diện đều, đặt trờn thành bỡnh đựng nước, đầu cú buộc cầu đồng chất bỏn kớnh R, cho cầu ngập hoàn toàn nước Hệ thống này cõn hỡnh vẽ Biết trọng lượng riờng cầu và nước là d và do, Tỉ số l1:l2 = a: b Tớnh trọng lượng đồng chất núi trờn Cú thể sảy trường hợp l1>l2 khụng? Giải thớch? Giải Gọi chiều dài là L và trọng tõm là O Thanh quay điểm tiếp xỳc N nú với thành cốc Vỡ thành đồng chất, tiết diện nên trọng tâm là trung điểm Vì l1:l2 = a:b nên l2 = b và l1 = a Gọi trọng lượng đồng chất là P0 thỡ cỏnh tay đũn P0 là l2 - = L Mụ Men nú là M1 = L P0 Trọng lượng cầu là P = dV , Lực ỏc si tỏc dụng lờn cầu là FA = d0V Lực tỏc dụng lờn đầu bờn phải là F = P - FA = (d - d0)V lực này cú cỏnh tay đũn là l1 và mụ men nú là M2 = a (d - d0)V Vỡ cõn nờn: M1 = M2 ị L P0 = a (d - d0)V Từ đú tỡm P0 = Thay V = pR3 ta trọng lượng đồng chất Trong trường hợp l1>l2 thỡ trọng tõm phớa l1 trọng lượng tạo mụ men quay theo chiều kim đồng hồ Để cõn thỡ hợp lực cầu và lực đẩy ỏc si phải tạo mụ men quay ngược chiều kim đồng hồ đú FA> P Vậy trường hợp này cú thể sảy độ lớn lực đẩy ỏc si lờn cầu lớn trọng lượng nú II Cỏc bài toỏn mỏy đơn giản: Phương phỏp: - Xỏc định cỏc lực tỏc dụng lờn cỏc phần vật Sử dụng điều kiện cõn vật để lập cỏc phương trỡnh Chỳ ý: - Nếu vật là vật rắn thỡ trọng lực tỏc dụng lờn vật cú điểm đặt khối tõm vật  Vật dạng cú tiết diện và khối lượng phõn bố trờn vật, thỡ trọng tõm vật là trung điểm Nếu vật cú hỡnh dạng tam giỏc cú khối lượng phõn bố trờn vật thỡ khối tõm chớnh là trọng tõm hỡnh học vật  Khi vật cõn thỡ trục quay qua khối tõm vật Bài toỏn 1: Tấm vỏn OB cú khối lượng khụng đỏng kể, đầu O đặt trờn dao cứng O, đầu B treo sợi dõy vắt qua rũng rọc cố định R (vỏn quay quanh O).Một người cú khối lượng 60kg đứng trờn vỏn a Lỳc đầu, người đú đứng điểm A cho OA = 23 OB (Hỡnh 1) b Tiếp theo thay rũng rọc cố định R palăng gồm rũng rọc cố định R và rũng rọc động R’ đồng thời di chuyển vị trớ đứng người đú điểm I cho OI = 12 OB (Hỡnh 2) c Sau cựng palăng cõu b mắc theo cỏch khỏc cú OI = 1/2 OB (Hỡnh 3) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Hỏi trường hợp a), b), c) người đú phải tỏc dụng vào dõy lực F bao nhiờu để vỏn nằm ngang thăng bằng?Tớnh lực F ’ vỏn tỏc dụng vào điểm tựa O trường hợp ( Bỏ qua ma sỏt cỏc rũng rọc và trọng lượng dõy, rũng rọc ) R F F O F A B P Hỡnh R R O I R / B P Hỡnh F O I R B P Hỡnh Giải: a Ta cú : (P - F).OA = F.OB suy : F = 240N Lực kộo vỏn tỏc dụng vào O: F/ = P - F - F = 120N b Ta cú FB = 2F và (P - F).OI = FB.OB suy : F = 120N Lực kộo vỏn tỏc dụng vào O: F/ = P - F - 2F = 240N c Ta cú FB = 3F và (P + F).OI = FB.OB suy : F = 120N Lực kộo vỏn tỏc dụng vào O: F/ = P + F - 3F = 360N Bài toỏn 2: Một người cú trọng lượng P1 đứng trờn vỏn cú trọng lượng P để kộo đầu sợi dõy vắt qua hệ rũng rọc ( Hỡnh vẽ ) Độ dài vỏn hai điểm treo dõy là l Bỏ qua trọng lượng rũng rọc, sợi dõy và ma sỏt a Người đú phải kộo dõy với lực là bao nhiờu và người đú đứng trờn vị trớ nào vỏn để trỡ vỏn trạng thỏi nằm ngang ? b Tớnh trọng lượng lớn vỏn để người đú cũn đố lờn vỏn Giải a Gọi T1 là lực căng dõy qua rũng rọc cố định T2 là lực căng dõy qua rũng rọc động, Q là ỏp lực người lờn vỏn Ta cú: Q = P1 - T2 và T1 = 2T2 (1) Để hệ cõn thỡ trọng lượng người và vỏn cõn với lực căng sợi dõy Vậy: T1 + 2T2 = P1 + P2 Từ (1) ta cú: 2T2 + 2T2 = P1 + P2 hay T2 = Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Vậy để trỡ trạng thỏi cõn thỡ người phải tỏc dụng lực lờn dõy cú độ lớn là F = T2 = Gọi B là vị trớ người hệ cõn bằng, khoảng cỏch từ B đến đầu A vỏn là l Chọn A làm điểm tựa để vỏn cõn theo phương ngang thỡ T2l0 + T2l = P1l0 + ị (T2 - 0,5P2)l = (P1 - T2)l0 Vậy: l0 = Thay giỏ trị T2 trờn và tớnh toỏn được: l0 = Vậy vị trớ người để trỡ vỏn trạng thỏi nằm ngang là cỏch đầu A khoảng l0 = b Để người đú cũn đố lờn vỏn thỡ Q  ị P1 - T2  ị P1 -  ⇔ 3P1  P2 Vậy trọng lượng lớn vỏn để người đú cũn đố lờn vỏn là: P2max = 3P1 Bài toỏn 3: Một miếng gỗ mỏng, đồng chất hỡnh tam giỏc vuụng cú chiều dài cạnh gúc vuụng AB = 27cm, AC = 36cm và khối lượng m = 0,81kg; đỉnh A miếng gỗ treo dõy mảnh, nhẹ vào điểm cố định a Hỏi phải treo vật khối lượng m nhỏ bao nhiờu điểm nào trờn cạnh huyển BC để cõn cạnh huyền BC nằm ngang ? b Bõy lấy vật khỏi điểm treo(ở cõu a)Tớnh gúc hợp cạnh huyền BC với phương ngang miếng gỗ cõn Giải: a Để hệ cõn ta cú: P.HB = P0.HK ⇔ m.HB = m0.HK Mà HB = AB BC = 272 45 = 16,2cm HK = 23 HI = 23 (BI - BH) = 23 (45/2 - 16,2) = 4,2cm ị m = 4,2/16,2 0,81 = 0,21kg Vậy để cạnh huyền BC nằm ngang thỡ vật m phải đặt B và cú độ lớn là 0,21kg b Khi bỏ vật, miếng gỗ cõn thỡ trung tuyến AI cú phương thẳng đứng Ta cú : Sin BIA AB /2 = BC /2 = 27 45 = 0,6 ị BIA = 73,740 Do BD //AI Suy DBC = BIA = 73,740 Gúc nghiờng cạnh huyền BC so với phương ngang  = 900 - DBC = 900 - 73,740 = 16,260 III Cỏc bài toỏn kết hợp mỏy đơn giản và lực đẩy ỏc si một: Bài toỏn 1: Hai cầu kim loại cú khối lượng treo vào hai đĩa cõn đũn Hai cầu cú khối lượng riờng là D1 = 7,8g/cm3; D2 = 2,6g/cm3 Nhỳng cầu thứ vào chất lỏng cú khối lượng riờng D3, cầu thứ hai vào chất lỏng cú khối lượng riờng D4 thỡ cõn thăng Để cõn thăng trở lại ta phải bỏ vào đĩa cú cầu thứ hai khối lượng m1 = 17g Đổi vị trớ hai chất lỏng cho nhau, để cõn thăng ta phải thờm m2 = 27g vào đĩa cú cầu thứ hai Tỡm tỉ số hai khối lượng riờng hai chất lỏng Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Giải Do hai cầu cú khối lượng Gọi V1, V2 là thể tớch hai cầu, ta cú: V2 D1 7,8   3 D1 V1 = D2 V2 hay V1 D2 2,6 Gọi F1 và F2 là lực đẩy Acsimet tỏc dụng vào cỏc cầu Do cõn ta cú: (P1- F1).OA = (P2+P’ – F2).OB Với P1, P2, P’ là trọng lượng cỏc cầu và cõn; OA = OB; P1 = P2 từ đú suy ra: P’ = F2 – F1 hay 10.m1 = (D4.V2- D3.V1).10 Thay V2 = V1 vào ta được: m1 = (3D4- D3).V1 (1) Tương tự cho lần thứ hai ta cú; (P1- F’1).OA = (P2+P’’ – F’2).OB ị P’’ = F’2 - F’1 hay 10.m2=(D3.V2- D4.V1).10 ị m2= (3D3- D4).V1 (2) (1) m1 3D - D   ( ) m 3D - D Lập tỉ số ị m1.(3D3 – D4) = m2.(3D4 – D3) ị ( 3.m1 + m2) D3 = ( 3.m2 + m1) D4 D3 3m2  m1  D 3m1  m2 = 1,256 ị Bài toỏn 2: Hai cầu giống nối với sợi dõy nhẹ khụng dón vắt qua rũng rọc cố định Một nhỳng bỡnh nước (hỡnh vẽ) Tỡm vận tốc chuyển động cỏc cầu Biết thả riờng cầu vào bỡnh nước thỡ cầu chuyển động với vận tốc V0 Lực cản nước tỷ lệ với vận tốc cầu Cho khối lượng riờng nước và chất làm cầu là D0 và D Giải Gọi trọng lượng cầu là P, Lực đẩyÁc si lờn cầu là FA Khi nối hai cầu hỡnh vẽ thỡ cầu chuyển động từ lờn trờn FC1 và FC2 là lực cản nước lờn cầu hai trường hợp núi trờn.T là sức căng sợi dõy Ta cú: P + FC1 = T + FA ị FC1 = FA ( vỡ P = T) suy FC1 = V.10D0 Khi thả riờng cầu nước, cầu chuyển động từ trờn xuống nờn: P = FA - Fc2 ị Fc2 = P - FA = V.10(D - D0) Do lực cản nước tỷ lệ với vận tốc cầu nờn ta cú: = Nờn vận tốc cầu nước là: v = Bài toỏn 3: Hệ gồm ba vật đặc và ba rũng rọc bố trớ hỡnh vẽ Trọng vật bờn trỏi cú khối lượng m = 2kg và cỏc trọng vật hai Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 bờn làm nhụm cú khối lượng riờng D1 = 2700kg/m3 Trọng võt là cỏc khối tạo cỏc cú khối lượng riờng D2 = 1100kg/m2 Hệ trạng thỏi cõn Nhỳng ba vật vào nước, muốn hệ thỡ thể tớch cỏc phải gắn thờm hay bớt từ vật là bao nhiờu? Cho khối lượng riờng nước là D0 = 1000kg/m3 Bỏ qua ma sỏt Giải Vỡ bỏ qua ma sỏt và hệ vật cõn nờn khối lượng vật bờn phải m và khối lượng vật là 2m Vậy thể tớch vật là: V0 = = 3,63 dm3 Khi nhỳng cỏc vật vào nước thỡ chỳng chịu tỏc dụng lực đẩy Ác si Khi đú lực căngcủa sợ dõy treo hai bờn là: T = 10( m - D0) Để cõn lực thỡ lực sợi dõy treo chớnh là 2T Gọi thể tớch vật lỳc này là V thỡ: = 2T - 2.10m.( - ) ị V = = 25,18 dm3 Thể tích vật tăng thêm là: ∆V = V - V0 = 21,5 dm3 Chuyên đề : trao đổi nhiệt hai chất và nhiều chất chưa cú chuyển đổi chất I, Kiến thức 1.Nhiệt lượng vật thu vào( chưa cú chuyển đổi chất) Q m.c.(t2  t1 ) m : là khối lượng vật ( kg ) c : là nhiệt dung riờng ( J / Kg K ) t2 , t1 : là nhiệt độ lỳc sau và lỳc đầu vật ( oC ) Lưu ý t2  t1 2.Nhiệt lượng vật tỏa (chưa cú chuyển đổi chất) Q m.c.(t1  t2 ) m : là khối lượng vật ( kg ) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 c : là nhiệt dung riờng ( J / Kg K ) t2 , t1 : là nhiệt độ lỳc sau và lỳc đầu vật ( oC ) Lưu ý t1  t2 3.Phương trinh cân nhiệt QThu QToa QThu : là tổng nhiệt lượng thu vào QToa : là tổng nhiệt lượng tỏa 4.Nhiệt lượng cua m kg nhiờn liệu tỏa đốt chỏy hoàn toàn Q q.m m : là khối lượng nhiờn liệu (Kg) q : là suất tỏa nhiệt nhiờn liệu Q : là nhiệt lượng nhiờn liệu tỏa Hiệu suất động nhiệt ( việc sử dụng nhiệt) H Qcó ích 100% Qtoàn phân - Qcó ích : là nhiệt lượng vật nhận vào để tăng nhiệt độ - Qtoàn phân : là nhiệt lượng mà nguồn nhiệt cung cấp nhiờn liệu chỏy vật khỏc tỏa ) II,Phương pháp - Xỏc định cỏc chất thu nhiệt, cỏc chất tỏa nhiệt - Áp dụng phương trỡnh cõn nhiệt để thiết lập cỏc phương trỡnh cần thiết III.Bài Tập Bài 1: Người ta cho vũi nước núng 700C và vũi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào bể đó cú sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vũi bao lõu thỡ thu nước cú nhiệt độ 450C Cho biết lưu lượng vũi là 20kg/phỳt Bỏ qua mỏt lượng mụi trường Giải Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Vỡ lưu lượng hai vũi chảy nờn khối lượng hai loại nước xả vào bể nhau.Gọi khối lượng loại nước là m(kg): Ta cú: m.c(70 – 45) + 100.c(60 – 45) = m.c(45 – 10) ⇔ 25.m + 1500 = 35.m ⇔ 10.m = 1500 1500 15  m 150(kg ) t= =7,5(phút) 10 20 Thời gian mở hai vũi là: Bài 2: Một ca khụng cú vạch chia dựng để mỳc nước thựng chứa I và thựng chứa II đổ vào thựng chứa III Nhiệt độ nước thựng chứa I là t1 = 20 0C, thựng II là t2 = 80 0C Thựng chứa III đó cú sẵn lượng nước nhiệt độ t3 = 40 0C và tổng số ca nước vừa đổ thờm Cho khụng cú mỏt nhiệt lượng mụi trường xung quanh Hóy tớnh số ca nước cần mỳc thựng I và thựng II để nước thựng III cú nhiệt độ 50 0C ? Giải Gọi m là khối lượng ca nước, n1 là số ca nước thựng I, n2 là số ca nước thựng II Vậy số ca nước thựng III là n1+ n2, nhiệt độ cõn nước thựng III là 500C Ta cú : Nhiệt lượng thu vào số nước từ thựng I là : Q1 = m1.c.(50-20) = n1.m.c.30 (1) Nhiệt lượng tỏa số nước từ thựng II là : Q2 = m2.c.(80-50) = n2.m.c.30 (2) Nhiệt lượng thu vào số nước từ thựng III là : Q3 =(n1+n2).m.c.(50 - 40) = (n1+n2).m.c.10 (3) Do quỏ trỡnh là cõn nờn ta cú : Q1 + Q3 = Q2 (4) Thay hệ thức (1), (2), (3) vào hệ thức (4) ta được: 2n1= n2 Như mức thựng II: n ca thỡ phải mỳc thựng I: 2n ca và số nước cú sẵn thựng III là: 3n ca (n nguyờn dương ) Bài 3: Trong bỡnh nhiệt lượng kế chứa hai lớp nước Lớp nước lạnh và lớp nước núng trờn Tổng thể tớch hai khối nước này thay đổi nào chỳng sảy tượng cõn nhiệt? Bỏ qua trao đổi nhiệt với bỡnh và với mụi trường Giải Gọi V1; V2; V’1; V’2 là thể tớch nước núng, nước lạnh ban đầu và nước núng, nước lạnh nhiệt độ cõn độ nở co lại nước thay đổi 10C phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K thay đổi nhiệt độ lớp nước núng và nước lạnh là ∆t1 và ∆t2 V1 = V’1 + V’1K∆t1 và V2 = V’2 - V’2K∆t2 Ta cú V1 + V2 = V’1 + V’2 + K(V’1∆t1 - V’2∆t2) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Theo phương trỡnh cõn nhiệt thỡ: m1C∆t1 = m2C∆t2 với m1, m2 là khối lượng nước tương ứng điều kiện cõn nhiệt, vỡ cựng điều kiện nờn chỳng cú khối lượng riờng Nờn: V’1DC∆t1 = V’2DC∆t2 ị V’1∆t1 – V’2∆t2 = Vậy: V1 + V2 = V’1 + V’2 nờn tổng thể tớch cỏc khối nước khụng thay đổi Bài Người ta thả thỏi đồng nặng 0, 4kg nhiệt độ 800c vào 0, 25kg nước t o = 180c Hóy xỏc định nhiệt độ cõn Cho c ❑1 = 400 j/kgk c ❑2 = 4200 j/kgk Giải Gọi nhiệt độ cõn hỗn hợp là t Ta cú phương trỡnh cõn nhiệt hỗn hợp sau m1 c (80 − t)=m2 c (t − 18) Thay số vào ta cú t = 26,20C Bài Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng khụng cú tỏc dụng hoỏ học với cú khối lượng là: m1=1 kg , m2=2 kg , m3=3 kg Biết nhiệt dung riờng và nhiệt độ chỳng là c 1=2000 j/ kgk , t1 =100 c , c 2=4000 j/kgk ,t 2=100 c , c 3=3000 j/ kgk , t 3=50 c Hóy tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn Tương tự bài toỏn trờn ta tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn là t t= m1 c1 t +m2 t c2 +m c t m c 1+ m c 2+ m3 c3 thay số vào ta cú t = 20,50C Bài Một hỗn hợp gồm n chất lỏng cú khối lượng là m1 , m2 , mn và nhiệt dung riờng chỳng là c , c c n và nhiệt độ là t , t2 tn Được trộn lẩn vào Tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn nhiệt Tương tự bài toỏn trờn ta cú nhiệt độ cõn hỗn hợp cõn nhiệt là m1 c1 t +m2 t c2 +m c t + +mn t n c n m1 c +m2 c +m3 c 3+ + mn c n bài : cú bỡnh cỏch nhiệt.bỡnh chỳa m1 2 Kg nước nhiệt độ t1 20 C ,bỡnh chứa m2 4 Kg nước t2 600 C người ta rút lượng nước từ bỡnh sang bỡnh 2,sau cõn t= nhiệt,nguoif ta lại rút lượng nước m từ bỡnh sang binh 1.nhiệt độ cõn ' bỡnh lỳc này là t1 21.95 C a, Tớnh lượng nước m lần rút và nhiệt độ cõn bỡnh b,nếu tiếp tục thực lần 2,tỡm nhiệt độ cõn bỡnh Bài giải a, *Trường hợp 1: rút m (kg) nước từ bỡnh sang bỡnh ' - gọi t2 là nhiệt độ cõn bỡnh '0 - nhiệt lượng mà m (kg) thu vào để tăng nhiệt độ từ 20 C lờn đến t2 C là Q mc(t2'  t1 ) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 - nhiệt lượng mà m2 (Kg) nước bỡnh tỏa là Q2 m2c(t2  t2' ) - ỏp dụng phương trỡnh cõn nhiệt ta cú Q Q2 mc(t2'  t1 ) m2c (t2  t2' )  m.t2'  20m 240  4t2'  t2'  240  20m (1) m4 *Trường hợp rút m (kg) nước từ bỡnh sang bỡnh ' - gọi t1 là nhiệt độ cõn bỡnh '0 - nhiệt lượng mà m (kg) nước tỏa để giảm từ t2 C xuống đến 21,95 C là - Q3 m.c.(t2'  t1' ) 0 Nhiệt lượng mà ( (m1  m) kg nước bỡnh thu vào để tăng từ 20 C đến 21,95 C là Q3 (m1  m).c.(t1'  t1 ) Làm bài tập từ bài 2.7 đến 2.29 sách bài tập Chuyên đề : trao đổi nhiệt hai chất và nhiều chất chưa cú chuyển đổi chất I, Kiến thức 1.Nhiệt lượng vật thu vào( chưa cú chuyển đổi chất) Q m.c.(t2  t1 ) m : là khối lượng vật ( kg ) c : là nhiệt dung riờng ( J / Kg K ) t2 , t1 : là nhiệt độ lỳc sau và lỳc đầu vật ( oC ) Lưu ý t2  t1 2.Nhiệt lượng vật tỏa (chưa cú chuyển đổi chất) Q m.c.(t1  t2 ) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 m : là khối lượng vật ( kg ) c : là nhiệt dung riờng ( J / Kg K ) t2 , t1 : là nhiệt độ lỳc sau và lỳc đầu vật ( oC ) Lưu ý t1  t2 3.Phương trinh cõn nhiệt QThu QToa QThu : là tổng nhiệt lượng thu vào QToa : là tổng nhiệt lượng tỏa 4.Nhiệt lượng cua m kg nhiờn liệu tỏa đốt chỏy hoàn toàn Q q.m m : là khối lượng nhiờn liệu (Kg) q : là suất tỏa nhiệt nhiờn liệu Q : là nhiệt lượng nhiờn liệu tỏa Hiệu suất động nhiệt ( việc sử dụng nhiệt) H Qcó ích 100% Qtoàn phân - Qcó ích : là nhiệt lượng vật nhận vào để tăng nhiệt độ - Qtoàn phân : là nhiệt lượng mà nguồn nhiệt cung cấp nhiờn liệu chỏy vật khỏc tỏa ) II,Phương phỏp - Xỏc định cỏc chất thu nhiệt, cỏc chất tỏa nhiệt - Áp dụng phương trỡnh cõn nhiệt để thiết lập cỏc phương trỡnh cần thiết III.Bài Tập Bài 1: Người ta cho vũi nước núng 700C và vũi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào bể đó cú sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vũi bao lõu thỡ thu nước cú nhiệt độ 450C Cho biết lưu lượng vũi là 20kg/phỳt Bỏ qua mỏt lượng mụi trường Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Giải Vỡ lưu lượng hai vũi chảy nờn khối lượng hai loại nước xả vào bể nhau.Gọi khối lượng loại nước là m(kg): Ta cú: m.c(70 – 45) + 100.c(60 – 45) = m.c(45 – 10) ⇔ 25.m + 1500 = 35.m ⇔ 10.m = 1500 1500 15  m 150(kg ) t= =7,5(phút) 10 20 Thời gian mở hai vũi là: Bài 2: Một ca khụng cú vạch chia dựng để mỳc nước thựng chứa I và thựng chứa II đổ vào thựng chứa III Nhiệt độ nước thựng chứa I là t1 = 20 0C, thựng II là t2 = 80 0C Thựng chứa III đó cú sẵn lượng nước nhiệt độ t3 = 40 0C và tổng số ca nước vừa đổ thờm Cho khụng cú mỏt nhiệt lượng mụi trường xung quanh Hóy tớnh số ca nước cần mỳc thựng I và thựng II để nước thựng III cú nhiệt độ 50 0C ? Giải Gọi m là khối lượng ca nước, n1 là số ca nước thựng I, n2 là số ca nước thựng II Vậy số ca nước thựng III là n1+ n2, nhiệt độ cõn nước thựng III là 500C Ta cú : Nhiệt lượng thu vào số nước từ thựng I là : Q1 = m1.c.(50-20) = n1.m.c.30 (1) Nhiệt lượng tỏa số nước từ thựng II là : Q2 = m2.c.(80-50) = n2.m.c.30 (2) Nhiệt lượng thu vào số nước từ thựng III là : Q3 =(n1+n2).m.c.(50 - 40) = (n1+n2).m.c.10 (3) Do quỏ trỡnh là cõn nờn ta cú : Q1 + Q3 = Q2 (4) Thay hệ thức (1), (2), (3) vào hệ thức (4) ta được: 2n1= n2 Như mức thựng II: n ca thỡ phải mỳc thựng I: 2n ca và số nước cú sẵn thựng III là: 3n ca (n nguyờn dương ) Bài 3: Trong bỡnh nhiệt lượng kế chứa hai lớp nước Lớp nước lạnh và lớp nước núng trờn Tổng thể tớch hai khối nước này thay đổi nào chỳng sảy tượng cõn nhiệt? Bỏ qua trao đổi nhiệt với bỡnh và với mụi trường Giải Gọi V1; V2; V’1; V’2 là thể tớch nước núng, nước lạnh ban đầu và nước núng, nước lạnh nhiệt độ cõn độ nở co lại nước thay đổi 10C phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K thay đổi nhiệt độ lớp nước núng và nước lạnh là ∆t1 và ∆t2 V1 = V’1 + V’1K∆t1 và V2 = V’2 - V’2K∆t2 Ta cú V1 + V2 = V’1 + V’2 + K(V’1∆t1 - V’2∆t2) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Theo phương trỡnh cõn nhiệt thỡ: m1C∆t1 = m2C∆t2 với m1, m2 là khối lượng nước tương ứng điều kiện cõn nhiệt, vỡ cựng điều kiện nờn chỳng cú khối lượng riờng Nờn: V’1DC∆t1 = V’2DC∆t2 ị V’1∆t1 – V’2∆t2 = Vậy: V1 + V2 = V’1 + V’2 nờn tổng thể tớch cỏc khối nước khụng thay đổi Bài Người ta thả thỏi đồng nặng 0, 4kg nhiệt độ 800c vào 0, 25kg nước t o = 180c Hóy xỏc định nhiệt độ cõn Cho c ❑1 = 400 j/kgk c ❑2 = 4200 j/kgk Giải Gọi nhiệt độ cõn hỗn hợp là t Ta cú phương trỡnh cõn nhiệt hỗn hợp sau m1 c (80 − t)=m2 c (t − 18) Thay số vào ta cú t = 26,20C Bài Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng khụng cú tỏc dụng hoỏ học với cú khối lượng là: m1=1 kg , m2=2 kg , m3=3 kg Biết nhiệt dung riờng và nhiệt độ chỳng là c 1=2000 j/ kgk , t1 =100 c , c 2=4000 j/kgk ,t 2=100 c , c 3=3000 j/ kgk , t 3=50 c Hóy tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn Tương tự bài toỏn trờn ta tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn là t t= m1 c1 t +m2 t c2 +m c t m c 1+ m c 2+ m3 c3 thay số vào ta cú t = 20,50C Bài Một hỗn hợp gồm n chất lỏng cú khối lượng là m1 , m2 , mn và nhiệt dung riờng chỳng là c , c c n và nhiệt độ là t , t2 tn Được trộn lẩn vào Tớnh nhiệt độ hỗn hợp cõn nhiệt Tương tự bài toỏn trờn ta cú nhiệt độ cõn hỗn hợp cõn nhiệt là m1 c1 t +m2 t c2 +m c t + +mn t n c n m1 c +m2 c +m3 c 3+ + mn c n bài : cú bỡnh cỏch nhiệt.bỡnh chỳa m1 2 Kg nước nhiệt độ t1 20 C ,bỡnh chứa m2 4 Kg nước t2 600 C người ta rút lượng nước từ bỡnh sang bỡnh 2,sau cõn t= nhiệt,nguoif ta lại rút lượng nước m từ bỡnh sang binh 1.nhiệt độ cõn ' bỡnh lỳc này là t1 21.95 C a, Tớnh lượng nước m lần rút và nhiệt độ cõn bỡnh b,nếu tiếp tục thực lần 2,tỡm nhiệt độ cõn bỡnh Bài giải a, *Trường hợp 1: rút m (kg) nước từ bỡnh sang bỡnh ' - gọi t2 là nhiệt độ cõn bỡnh '0 - nhiệt lượng mà m (kg) thu vào để tăng nhiệt độ từ 20 C lờn đến t2 C là Q mc(t2'  t1 ) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 - nhiệt lượng mà m2 (Kg) nước bỡnh tỏa là Q2 m2c(t2  t2' ) - ỏp dụng phương trỡnh cõn nhiệt ta cú Q Q2 mc(t2'  t1 ) m2c (t2  t2' )  m.t2'  20m 240  4t2'  t2'  240  20m (1) m4 *Trường hợp rút m (kg) nước từ bỡnh sang bỡnh ' - gọi t1 là nhiệt độ cõn bỡnh '0 - nhiệt lượng mà m (kg) nước tỏa để giảm từ t2 C xuống đến 21,95 C là - Q3 m.c.(t2'  t1' ) 0 Nhiệt lượng mà ( (m1  m) kg nước bỡnh thu vào để tăng từ 20 C đến 21,95 C là Q3 (m1  m).c.(t1'  t1 ) Làm bài tập từ bài 2.7 đến 2.29 sách bài tập QUANG HỌC I.Túm tắt lý thuyết: Định luật truyền thẳng ỏnh sỏng: Trong mụi trường suốt và đồng tớnh, ỏnh sỏng truyền theo dường thẳng Định luật phản xạ ỏnh sỏng: + Tia phản xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới và phỏp tuyến + Gúc phản xạ gúc tới: i’ = i Gương phẳng: a/ Định nghĩa: Những vật cú bề mặt nhẵn, phẳng , phản xạ tốt ỏnh sỏng chiếu tới nú gọi là gương phẳng b/ Đặc điểm ảnh tạo gương phẳng: - Aỷnh vật là ảnh ảo - Aỷnh cú kớch thước to vật - Aỷnh và vật đối xứng qua gương, Vật trước gương cũn ảnh sau gương - Aỷnh cựng chiều với vật vật đặt song song với gương c/ Cỏch vẽ ảnh vật qua gương: - Chọn từ đến điểm trờn vật - Chọn điểm đối xứng qua gương - Kẻ cỏc tia tới bất kỳ, cỏc tia phản xạ xem xuất phỏt từ ảnh điểm đú - Xỏc định vị trớ và độ lớn ảnh qua gương Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 II Phương phỏp giải bài tập: Bài Một điểm sng1 cỏch màn khoảng SH= 1m Tại M khoảng SH người ta đặt bỡa hỡnh trũn vuụng gúc với SH a/ Tớm bỏn kớnh vựng tối trờn màn bỏn kớnh bỡa là R=10cm b/ Thay điểm ỏng S nguồn sỏng hỡnh cầu cú bỏn kớnh r= 2cm Tớm bỏn kớnh vựng tối và vựng nửa tối Giải: Túm tắt: SH=1m=100cm SM=MH=SH/2= 50cm R=MI= 10cm a/ Tớnh PH: Xột hai tam giỏc đồng dạng SIM và SPH ta cú: I S P M IM PH IM SH 10 100 = => PH= = =20 cm SM SH SM 50 H Q b/ Tớnh PH và PQ: A’ Xột hai tam giỏc IA’A và IH’P A Ta cú: PH’ = AA’ S =>AA’ =SA’ – SA =MI – SA B PH = R –r = 10 – = 8cm và ta cú:PH = PH’ + H’H = PH’ + IM = PH’ + R = AA’ + R = 8+10 = 18cm Tương tự ta thấy hai tam giỏc IA’B và IHQ => A’B = H’Q = A’A +AB = A’A +2r = + 2.2 = 12cm => PQ = H’Q + H’P = 12-8= cm I M P H’ H Bài Cho hai gương phẳng M và M’ đặt song song cú mặt phản xạ quay vào va 2cỏch khoảng AB = d = 30cm Giữa hai gương cú điểm sỏng S trờn đường thẳng AB cỏch gương M là 10cm Một điểm sỏng S’ nằm trờn đường thẳng song song với hai gương, cỏch S 60cm a/ Trỡnh bày cỏch vẽ tia sỏng xuất phỏt từ S đến S’ hai trường hợp: + Đến gương M I phản xạ đến S’ + Phản xạ trờn gương M J đến gương M’ K truyền đến S’ b/ Tớnh khoảng cỏch từ I; J ; K đến AB Giải: a/ Vẽ tia sỏng: Lấy S đối xứng với S1 qua gương M Đường thẳng SS’ cắt gương M I SIS’ là tia cần vẽ Lấy S1 đối xứng với S’ qua M’.Nối S 1S2 cắt M J và cắt M’ K Tia SJKS’ là tia cần vẽ b/ Tớnh IA; JA và KB: M’ M Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Xột tam giỏc S’SS1 , ta cú II’ là đường trung S2 H A’ bỡnh tam giỏc S’SS1 nờn:  I’S’ = I’S = IA = SS’/2 = 60/2 = 30cm K Xột tam giỏc đồng dạng S1AJ và S1BK, ta cú: I’ S A 10 AJ = = = BK S B 40 S’ I => BK = AJ ( 1) J Xột hai tam giỏc đồng dạng S2HK và S2A’J, ta cú: S1 B S A S H HK 20 HK = <=> = => HK = A ' J (2) S2 A ' A ' J 50 A ' J 20 Maø ta coù: BK + HK = SS' <=> 4AJ + A ' J =SS' <=> AJ+ A ' J =SS' 5 18 2 18 <=> AJ+ AJ+ A ' J =SS ' <=> AJ+ ( AJ+ A ' J )=SS' 5 5 18 <=> AJ+ SS'=SS ' => AJ = 10cm 5 Thay AJ vào biểu thức (1) ta được: BK = 10cm = 40cm Hai gương phẳng cú mặt phản xạ hụp thành gúc α , chiếu tia sỏng Si đến gương S thứ phản xạ theo phương IJ đến gương thứ hai phản xạ phương JR Tỡm gúc β hợp hai tia SI và JR khi: a/ α là gúc nhọn b/ α là gúc tự I D N R β J α S N α a/ Khi α Giải: là gúc nhọn, theo hỡnh vẽ ta cú gúc ngoài I α R Δ INJ = α => α = I + I Xột Δ DIJ cú gúc ngoài là B D β b/ Khi B là góc tù theo hình vẽ ta thấy góc ngoài Δ INJ =α (Góc có cạnh thẳng góc)Ta có Câu4.(2,5điểm) G1 Hai gương phẳng G1 và G2 bố trí hợp với góc α hình vẽ Hai điểm sáng A và B đặt vào hai gương a/ Trình bày cách vẽ tia sáng suất phát từ A phản xạ lên gương G2 đến gương G1 đến B b/ Nếu ảnh A qua G1 cách A là A 12cm và ảnh A qua G2 cách A là 16cm G2 Bài 4/ (4 điểm) Hai gương phẳng G1 , G2 quay mặt Bphản xạ vào và tạo với góc 600 Một điểm S nằm khoảng hai gương  Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 a) Hãy nêu cách vẽ đường tia sáng phát từ S phản xạ qua G 1, G2 quay trở lại S ? b) Tính góc tạo tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ qua S ? Câu Một người tiến lại gần H A B I gương phẳng AB trên đường trùng 900 với đường trung trực đoạn thẳng AB Hỏi vị trí đầu tiên để người đó có thể nhìn thấy ảnh người N2 thứ hai đứng trước gương AB (hình (Người N1 vẽ) Biết AB = 2m, BH = 1m, HN2 = thứ hai) (Người 1m, N1 là vị trí bắt đầu xuất phát thứ nhất) người thứ nhất, N2 là vị trí người thứ hai Hai gương phẳng M1 , M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào Cách đoạn d Trên đường thẳng song song với hai gương có hai điểm S, O với các khoảng cách cho hình vẽ a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng từ S đến gương M1 I, phản xạ đến gương M2 J phản xạ đến O b) Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B Câu 3: Một người cao 1,65m đứng đối diện với gương phẳng hình chữ nhật treo thẳng đứng Mắt người đó cách đỉnh đầu 15cm a) Mép gương cách mặt đất ít là bao nhiêu để người đó nhìn thấy ảnh chân gương? b) Mép trên gương cách mặt đất nhiều bao nhiêu để người đó thấy ảnh đỉnh đầu gương? c) Tìm chiều cao tối thiểu gương để người đó nhìn thấy toàn thể ảnh mình gương d) Các kết trên có phụ thuộc vào khỏang cách từ người đó tới gương không? vì sao? Ba gương phẳng (G1), (G21), (G3) lắp thành lăng trụ đáy tam giác cân hình vẽ Trên gương (G1) có lỗ nhỏ S Người ta chiếu chùm tia sáng hẹp qua lỗ S vào bên theo phương vuông góc với (G1) Tia sáng sau phản xạ trên các gương lại ngoài qua lỗ S và không bị lệch so với phương tia chiếu vào Hãy xác định góc hợp các cặp gương với Câu 1: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Chiếu tia sáng hẹp vào gương phẳng Nếu cho gương quay góc  quanh trục bất kì nằm trên mặt gương và vuông góc với tia tới thì tia phản xạ quay góc bao nhiêu? Theo chiều nào? Câu 2: Hai gương phẳng M1 , M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào Cách đoạn d Trên đường thẳng song song với hai gương có hai điểm S, O với các khoảng cách cho hình vẽ a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng từ S đến gương M1 I, phản xạ đến gương M2 J phản xạ đến O b) Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B Câu 3: Một người cao 1,65m đứng đối diện với gương phẳng hình chữ nhật treo thẳng đứng Mắt người đó cách đỉnh đầu 15cm a) Mép gương cách mặt đất ít là bao nhiêu để người đó nhìn thấy ảnh chân gương? b) Mép trên gương cách mặt đất nhiều bao nhiêu để người đó thấy ảnh đỉnh đầu gương? c) Tìm chiều cao tối thiểu gương để người đó nhìn thấy toàn thể ảnh mình gương d) Các kết trên có phụ thuộc vào khỏang cách từ người đó tới gương không? vì sao? Câu 4: Người ta dự định đặt bốn bóng điện tròn bốn góc trần nhà hình vuông cạnh 4m và quạt trần chính trần nhà Quạt trần có sải cánh (Khoảng cách từ trục quay đến đầu cánh) là 0,8m Biết trần nhà cao 3,2m tính từ mặt sàn Em hãy tính toán thiết kế cách treo quạt để cho quạt quay Không có điểm nào trên mặt sàn bị sáng loang loáng Câu 5: Ba gương phẳng (G1), (G21), (G3) lắp thành lăng trụ đáy tam giác cân hình vẽ Trên gương (G1) có lỗ nhỏ S Người ta chiếu chùm tia sáng hẹp qua lỗ S vào bên theo phương vuông góc với (G1) Tia sáng sau phản xạ trên các gương lại ngoài qua lỗ S và không bị lệch so với phương tia chiếu vào Hãy xác định góc hợp các cặp gương với Hướng dẫn giải Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Câu 1: * Xét gương quay quanh trục O từ vị trí M1 đến vị trí M2 (Góc M1O M1 = ) lúc đó pháp tuyến quay góc N1KN2 =  (Góc có cạnh tương ứng vuông góc) * Xét IPJ có: Góc IJR2 = ∠ JIP +∠IPJ hay: 2i’ = 2i +    = 2(i’-i) (1) * Xét IJK có ∠IJN2 =∠JIK +∠IKJ hay i’ = i +    = 2(i’-i) (2) Từ (1) và (2) ta suy  = 2 Tóm lại: Khi gương quay góc  quanh trục bất kì thì tia phản xạ quay góc 2 theo chiều quay gương Câu a) Chọn S1 đối xứng S qua gương M1 ; Chọn O1 đối xứng O qua gương M2 , nối S1O1 cắt gương M1 I , gương M2 J Nối SIJO ta tia cần vẽ b) S1AI ~  S1BJ AI S1 A a  BJ = S B = a+ d a  AI = a+d BJ Xét S1AI ~  S1HO1 AI S1 A (1) a  HO = S H = d 1 a (a+ d) h  AI = d h thau vào (1) ta BJ = 2d Câu : a) Để mắt thấy ảnh chân thì mép gương cách mặt đất nhiều là đoạn IK Xét B’BO có IK là đường trung bình nên : IK = BO BA −OA , 65− , 15 = = =0 , 75 m 2 b) Để mắt thấy ảnh đỉnh đầu thì mép trên gương cách mặt đất ít là đoạn JK Xét O’OA có JH là đường trung bình nên : JH = OA , 15 = =7,5 cm=0 , 075 m 2 Mặt khác : JK = JH + HK = JH + OB Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967  JK = 0,075 + (1,65 – 0,15) = 1,575m c) Chiều cao tối thiểu gương để thấy toàn ảnh là đoạn IJ Ta có : IJ = JK – IK = 1,575 – 0,75 = 0,825m d) Các kết trên không phụ thuộc vào khoảng cách từ người đến gương các kết không phụ thuộc vào khoảng cách đó Nói cách khác, việc giải bài toán dù người soi gương vị trí nào thì các tam giác ta xét phần a, b thì IK, JK là đường trung bình nên phụ thuộc vào chiều cao người đó Câu : Để quạt quay, không điểm nào trên sàn bị sáng loang loáng thì bóng đầu mút quạt in trên tường và tối đa là đến chân tường C và D Vì nhà hình hộp vuông, ta xét trường hơph cho bóng, các bóng còn lại là tương tự (Xem hình vẽ bên) Gọi L là đường chéo trần nhà : L = √  5,7m Khoảng cách từ bóng đèn đến chân tường đối diện là : √ 2¿ S1 D = ¿ 3,2 ¿2 +¿ ¿ √ H + L2 = √ ¿ T là điểm treo quạt, O là tân quay cánh quạt A, B là các đầu mút cánh quạt quay Xét S1IS3 ta có : AB =OI ⇒OI=AB IT= S S2 IT R S1 S L H 2 0,8 = 5,7 3,2 =0 , 45 m Khoảng cách từ quạt đến điểm treo là : OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15m Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa là 1,15m Câu : Vì sau phản xạ trên các gương, tia phản xạ ló ngoài lỗ S trùng đúng với tia chiếu vào Điều đó cho thấy trên mặt phản xạ có trùng tia tới và tia ló Điều này xảy tia KR tới gương G3 theo hướng vuông góc với mặt gương Trên hình vẽ ta thấy : Tại I : ^I =I^ = ^A K 1= ^ K2 Tại K: ^ ^ Mặt khác K = ^I + ^I 2=2 ^A ^ ^ =C K 2= B Do KRBC ⇒ ^ ^ ^ A  B^ =C=2 ^ Trong ABC có ^A + ^B+ C=180 180 =360  ^A +2 ^A +2 ^A=5 ^A=1800 ⇒ ^A= Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 ^ C=2 ^ ^ B= A=72 Câu4.(2,5điểm) G1 Hai gương phẳng G1 và G2 bố trí hợp với góc α hình vẽ Hai điểm sáng A và B đặt vào hai gương a/ Trình bày cách vẽ tia sáng suất phát từ A phản xạ lên gương G2 đến gương G1 đến B b/ Nếu ảnh A qua G1 cách A là A 12cm và ảnh A qua G2 cách A là 16cm G2 B với A qua G2 a/-Vẽ A’ là ảnh A qua gương G2 cách lấy A’ đối xứng ’ ’ - Vẽ B là ảnh B qua gương G1 cách lấy B đối xứng với B qua G1 - Nối A’ với B’ cắt G2 I, cắt G1 J - Nối A với I, I với J, J với B ta đường tia sáng cần vẽ B’ G1  J  A G2 B I b/ Gọi A1 là ảnh A qua gương G1 A’ A2 là ảnh A qua gương G2 Theo giả thiết: AA1=12cm AA2=16cm, A1A2= 20cm Ta thấy: 202=122+162 Vậy tam giác AA1A2 là tam giác vuông A suy α =90 .A1 A  .A2 Hết Câu 3:Một chùm tia sáng chiếu lên mặt gương phẳng theo phương nằm ngang, muốn có chùm tia phản xạ chiếu xuống đáy giếng theo phơg thẳng đứng ta cần phải đặt gương nào? Câu 3: Tia tới SI có phương nằm ngang Tia phản xạ có phương thẳng đứng I Do đó : góc SIâR = 900 S Suy : SIââN=NIâR =450 Vậy ta phải đặt gương hợp với phương nằm ngang N góc 450, có mặt phản chiếu quay xuống hình vẽ Bài 1: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 ĐỊNH LUẬT ÔM A Mục tiờu: - ễn tập lại cho học sinh cỏc kiến thức định luật ễm tổng quỏt, định luật ễm ỏp dụng cho cỏc loại đoạn mach: nối tiếp, song song, hỗn hợp; đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dũng điện vào hiệu điện - Rốn luyện kỹ giải cỏc bài tập đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và đoạn mạch hỗn hợp - Rốn kỹ tớnh toỏn B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Sự phụ thuộc cường độ dũng điện vào hiệu điện thế: - Cường độ dũng điện chạy qua dõy dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dõy dẫn đú - Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dũng điện vào hiệu điện là đường thẳng qua gốc tọa độ Định luật ễm: - Định luật: Cường độ dũng điện chạy qua dõy dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dõy và tỉ lệ nghịch với điện trở dõy - Hệ thức định luật: I= Trong đú: I là cường độ dũng điện chạy qua dõy dẫn - đơn vị đo là Ampe (A) U là hiệu điện đặt vào hai đầu dõy - đơn vị đo là Vụn (V) R là điện trở dõy - Đơn vị đo là ễm () Đoạn mạch nối tiếp: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Được biểu diễn hỡnh vẽ: Hỡnh 1.1 Trong đú: R ; R là cỏc điện trở I1 R1 I2 R2 UAB là hiệu điện hai đầu đoạn mạch, U U U1 là hiệu điện hai đầu điện trở R1; IAB UAB U2 là hiệu điện hai đầu điện trở R2; I1, I2 là cường độ dũng điện qua điện A B trở R1 ,R Khi đú: Hỡnh 1.1 - Cường độ dũng điện đoạn mạch cú giỏ trị điểm: IAB = I1 = I - Hiệu điện hai đầu đoạn mạch tổng hiệu điện giữ hai đầu điện trở thành phần: UAB = U1 + U2 - Điện trở tương đương đoạn mạch mắc nối tiếp tổng cỏc điện trở thành phần: RAB = R1 + R2 + Đối với mạch điện gồm điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 Đoạn mạch song song: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn hỡnh vẽ: Hỡnh 1.2 Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2; UAB là hiệu điện hai đầu đoạn mạch, U là hiệu điện hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện hai đầu điện trở R2; I , I là cường độ dũng điện chạy qua cỏc điện trở R, R Thỡ: - Cường độ dũng điện mạch chớnh tổng cường độ dũng điện chạy qua cỏc đoạn mạch rẽ: I = I1 + I - Hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc song song hiệu điện hai đầu đoạn mạch thành phần: U = U = U2 - Nghịch đảo điện trở tương đương đoạn mạch mắc song song tổng nghịch đảo cỏc điện trở thành phần: I R 1 R1 R   R td R1 R => R = R1  R td I + Trong đoạn mạch điện gồm điện trở mắc song song: I = I1 + I2 + I3 I U = U = U2 = U3 1 1    R td R1 R R R A U B Hỡnh 1.2 Chỳ ý: - Từ cụng thức định luật ễm I = suy R = U = I.R theo toỏn học nhiờn khụng khẳng định R phụ thuộc vào U, I U phụ thuộc vào I và R - Ngoài đơn vị đo điện trở là ễm cũn cú đơn vị bội là Kilụễm (k) và Mờgaễm (M): k = 1000; M = 1000k = 1000000 = 10 II Bài tập võn dụng: R1 A Bài 1: Cho mạch điện cú sơ đồ hỡnh vẽ (Hỡnh 1.3): Điện trở R1 = 10; hiệu điện hai đầu đoạn mạch là M N K UMN = 12V Hỡnh 1.3 a) Tớnh cường độ dũng điện I1 chạy qua R1 b) Giữ nguyờn UMN = 12V, thay điện trở R1 điện trở R2, đú Ampe kế giỏ trị I2  I1 Tớnh điện trở R2 * Hướng dẫn: - Túm tắt bài toỏn Cho UMN = 12V; R1 = 10; Tớnh: a) I1 =? b) R2 =? I2  I1 - Lời giải: a) Vỡ điện trở ampe kếvụn cựng nhỏ nờn hiệu điện U MN chớnh là hiệu điện hai đầu điện trở R1 U 12  1, R 10 Cường độ dũng điện qua điện trở R1 là: I1= (A) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 I U 12 U R  MN  20 I2 0,6 R => () b) Từ cụng thức định luật ễm: (Cỏch khỏc: theo định luật ễm: cường độ dũng điện chạy qua điện trở tỉ lệ nghịch với độ lớn điện trở đú Khi thay điện trở R điện trở R2 thỡ cường độ dũng điện I2 chạy qua điện trở R giảm nửa, chứng tỏ R lớn gấp lần R 1, ta cú: R2 = 2R1=2.10 = 20 .) Bài 2: Vẽ sơ đồ dựng để đo điện trở dõy dẫn vụn kế và Ampe kế lý tưởng 1) Đỏnh dấu chốt dương và chốt õm vụn kế và ampe kế sơ đồ 2) Vụn kế cú giới hạn đo 10V và 50 vạch chia Ampe kế cú giới hạn đo 0,3A và 30 vạch chia Khi tiến hành thớ nghiệm người ta thu bảng kết sau: Lần đo lần lần lần lần lần Vạch chia vụn kế 30 35 38 40 45 Vạch chia ampe kế 12 14 15 16 18 a) Điền vào bảng đõy giỏ trị hiệu điện thế, cường độ dũng điện và điện trở dõy dẫn qua cỏc lần đo Lần đo lần Lần lần lần lần Hiệu điện (V) Cường độ dũng điện (A) Điện trở dõy dẫn ( Ω ) b) Tớnh giỏ trị trung bỡnh điện trở cần đo Hướng dẫn: R + Lời giải: A 1) Theo nguyờn tắc mắc ampe kế và vụn kế thỡ cực + V dương vụn kế, ampe kế luụn mắc với cực dương K + nguồn điện và cực õm vụn kế, ampe kế luụn M N mắc với cực õm nguồn điện.Vỡ mạch điện Hỡnh 1.4 mắc theo sơ đồ hỡnh 1.5 2) a Xỏc định giỏ trị hiệu điện thế, cường độ dũng điện và điện trở dõy dẫn: - Tớnh giỏ trị vạch chia tương ứng với giỏ trị đo vụn kế và ampe kế Vụn kế cú giới hạn đo 10V và chia thành 50 vạch, vỡ vạch chia vụn kế tương ứng với số đo vụn là: 10V/50vạch = 0,2V Ampe kế cú giới hạn đo 0,3A và chia thành 30 vạch, vỡ vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A/30 vạch = 0,01A - Tớnh giỏ trị hiệu điện và cường độ dũng điện tương ứng số vạch đọc trờn đồng hồ cỏc lần đo: U = số vạch trờn vụn kế x 0,2V; I = số vạch trờn ampe kế x 0,01A - Tớnh giỏ trị điện trở lần đo cụng thức định luật ễm: Ta cú bảng giỏ trị: Lần đo lần lần lần lần lần R U I Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Hiệu điện (V) 7,6 Cường độ dũng điện (A) 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 Điện trở dõy dẫn ( 50 50 50,7 50 50 Ω ) b Giỏ trị trung bỡnh cộng điện trở R: R R1  R  R  R  R 50  50  50,7  50  50  50,14 5 () Bài 3: Ba búng đốn giống cú hiệu điện định mức 12V Mắc chỳng nối tiếp với thành đoạn mạch và đặt hiệu điện thế 24V vào hai đầu đoạn mạch a Tỡm hiệu điện trờn hai đầu búng đốn Đ b Cỏc đốn sỏng nào? Tại sao? Đ Đ - Túm tắt bài toỏn X X Cho: Uđ = 12V; U = 24V X Tỡm: U1 = ?; U = ?; U3 = ? - Lời giải: K A B a Vỡ ba đốn cú hiệu điện định mức nờn điện trở chỳng U R1 = R2 = R3 = R Điện trở tương đương đoạn mạch đốn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R U U  Cường độ dũng điện chạy qua đoạn mạch tớnh theo định luật ễm: I = Rtd 3R U U 24 R1   3 = 8(V) Hiệu điện hai đầu búng đốn là: U1 = I.R1 = 3R U U 24 R2   3 = 8(V) Hiệu điện hai đầu búng đốn là: U2 = I.R2 = 3R U U 24 R3   3 = 8(V) Hiệu điện hai đầu búng đốn là: U3 = I.R3 = 3R Vậy hiệu điện trờn hai đầu cỏc búng đốn cú giỏ trị và hiệu điện trờn hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V b Cả ba búng đốn sỏng yếu bỡnh thường vỡ hiệu điện đặt vào cỏc búng đốn nhỏ hiệu điện định mức trờn búng đốn Cỏch giải khỏc: Vỡ điện trở giống mắc nối tiếp nờn hiệu điện trờn đầu đốn cú giỏ U 24   trị Ta cú: U1 = U2 = U3 = 3 8V Bài 4: Cho điện trở R1 = 30:R2 = 20 mắc song song với sơ đồ hỡnh 1.8 Hóy xỏc định : a) Điện trở tương đương R12 đoạn mạch AB A R1 R2 Hỡnh 1.8 B Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 b) Nếu mắc thờm vào điện trở R2 = 12 vào đoạn mạch hỡnh 1.9 thỡ điện trở tương đương R123 đoạn mạch AC là bao nhiờu? Hướng dẫn: R1 - Túm tắt đầu bài: Cho biết: R1 = 30: R2 = 20, R3 = 12 C R2 A Tớnh: a R1 // R2 => R12 = ? b R1 //R2 // R3 => R123 = ? R3 - Lời giải: Hỡnh 1.9 a Điện trở tương đương đoạn mạch AB là : R1.R 30.20  12 R12 = R1  R 30  20 () b Điện trở tương đương đoạn mạch AC là : 1 1 1 100 /1/R123 = R + R + R =30 +20 + 12 =600 = >R123 = ễM (Cỏch khỏc: Vỡ R12//R3 và R12 = R3 = 12 nờn R123 = R3 = 6 Bài 2: ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN – BIẾN TRỞ A Mục tiêu - Củng cố - ụn tập lại cỏc kiến thức phụ thuộc điện trở vào chiều dài dõy, tiết diện dõy và vật liệu làm dõy Hiểu cấu tạo, hoạt động, nguyờn tắc chế tạo biến trở và sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dũng điện mạch - Rốn luyện kỹ giải bài tập điện trở - biến trở: Tớnh cỏc thành phần cụng thức điện trở; sử dụng biến trở mạch; cỏc bài tập định luật ễm đú cú sử dụng biến trở… - Rốn kỹ tớnh toỏn B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Điện trở: - Điện trở dõy dẫn điện cú cựng tiết diện và làm từ cựng loại vật liệu thỡ R1 l1  R l2 tỉ lệ thuận với chiều dài dõy dẫn đú: - Điện trở dõy dẫn điện phụ thuộc cú cựng chiều dài và làm từ cựng R1 S  R loại vật liệu thỡ tỷ lệ nghịch với tiết diện dõy dẫn đú: S - Điện trở dõy dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dõy dẫn Cỏc vật liệu khỏc thỡ cú điện trở suất khỏc - Điện trở suất: Kớ hiệu: ρ , đọc là rụ; đơn vị: .m - Cụng thức điện trở R: điện trở dõy dẫn; đơn vị:  l : điện trở suất; đơn vị: .m R ρ S Trong đú: l: chiều dài dõy dẫn; đơn vị: m S: tiết diện dõy dẫn; đơn vị: m2 Biến trở - Là dõy dẫn hợp kim cú điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xỳc, hai điểm đú cú thể di chuyển trờn dõy Hoạt động: dịch Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 chuyển điểm tiếp xỳc trờn dõy, tức là chiều dài đoạn dõy thay đổi thỡ điện trở mạch thay đổi - Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dũng điện mạch I.Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai dõy dẫn đồng, cú cựng tiết diện, dõy thứ cú điện trở là 2 và cú chiều dài 10m, dõy thứ hai cú chiều dài 30m Tỡm điện trở dõy thứ hai? Hướng dẫn - Túm tắt bài toỏn Cho biết: R1 = 2, l1 = 10m, l2 = 30m, 1 = 2, S1= S2 Tớnh: R2 = ? R1 l1  - Sử dụng cụng thức: Đối với hai dõy dẫn đồng chất, tiết diện đều: R l R1 l1 R l2  - Lời giải: Vỡ hai dõy dẫn đồng chất tiết diện nờn: R l =>R = l 2 30 = 10 = 6 Bài 2: Khi đặt hiệu điện 12V vào hai đầu biến trở dõy quấn dũng điện chạy qua biến trở cú cường độ 1,5A Hỏi chiều dài dõy dẫn dựng để quấn biến trở này là bao nhiờu? Biết loại dõy dẫn này chiều dài 6m thỡ cú điện trở là 2 Hướng dẫn - Túm tắt bài toỏn Cho biết: U = 12V; I = 1,5A Tớnh: l = ? biết: R’ = 2, l ’ = 6m - Lời giải: Tớnh điện trở cuộn dõy: Từ cụng thức định luật ễm: I = U R U I 12 = 1,5 = 8() Vỡ dõy đồng chất cựng tiết diện nờn điện trở dõy dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài R l Rl ,  ' ' ' dõy dẫn: R l => l = R = => R = = 24(m) Vậy chiều dài cuộn dõy dựng để quấn biến trở là 24m Bài 3: Hai dõy đồng cú cựng chiều dài, dõy thứ cú tiết diện 10mm 2, dõy thứ hai cú tiết diện 30 mm2 Hóy so sỏnh điện trở hai dõy dẫn này + Hướng dẫn: - Túm tắt bài toỏn Cho biết: S1 = 10mm2 ; S2 = 30mm2; l1 = l2 R1 ? Cần tỡm: R - Lời giải: Vỡ hai dõy dẫn đồng chất cựng chiều dài: 1 =  ; l1 = l2; S1 S2 Cho nờn, điện R1 S2 R1 30   R S R 2 10 =3 hay R1 = trở hai dõy dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện chỳng: => 3R2 Vậy điện trở dõy dẫn thứ gấp ba lần điện trở dõy dẫn thứ Bài 4: Hai dõy nhụm cú cựng chiều dài Dõy thứ cú tiết diện 2,5mm và cú điện trở R1= 330 Hỏi dõy thứ hai cú tiết diện 12,5mm2 thỡ cú điện trở R2 là bao nhiờu? - Túm tắt bài toỏn Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Cho biết: S1 = 2,5mm2; S2 = 12,5mm2; l1 = l2; R1= 330 Cần tỡm: R2 =? R S2  R S1 - Cụng thức cần sử dụng: - Lời giải: R2  R S1 330.2,5  66 S2 12,5 Điện trở dõy dẫn thứ hai là: Bài 5: Một dõy túc búng đốn làm vonfram nhiệt độ phũng cú điện trở 50, cú tiết diện trũn đường kớnh 0,02mm Hóy tớnh chiều dài sợi dõy túc búng đốn, biết điện trở suất Vonfram  = 5,5.10-8 .m + Hướng dẫn: - Túm tắt bài toỏn Cho biết: R = 50; d = 0,02mm = 0,02.10-3 m;  = 5,5.10-8 .m Tớnh: l = ? - Lời giải: Tiết diện dõy dẫn vonfram là:  d  3,14  0, 02.10 p   S =p r =   = 3  = 3,14.10-10 m2 Từ cụng thức tớnh điện trở dõy dẫn: R.S 50.3,14.10 l l R   = 5,5.10 S suy ra:  10  28,545.10-2m = 28,545 cm Vậy chiều dài sợi vonfram làm dõy túc búng đốn là 28,545cm Bài 6: Một dõy dẫn nikờlin cú tiết diện trũn, điện trở suất  = 0,4.10-6 .m.Đặt hiệu điện 220V vào hai đầu dõy dẫn ta đo cường độ dũng điện 2A chạy qua Tớnh điện trở dõy và tiết diện dõy dẫn biết dõy dẫn cú chiều dài 5,5m + Hướng dẫn: - Túm tắt bài toỏn Cho biết:  = 0,4.10-6 .m; U = 220V; I = 2A; l= 5,5m Tớnh: R = ?; S = ? - Lời giải: Áp dụng định luật ễm ta cú: U 220  110 R= I ; Từ cụng thức tớnh điện trở dõy dẫn: R  l l 5,5.0,4.10  S  2.10  m S suy ra: R 110 Vậy điện trở dõy dẫn nikờlin 110 và cú tiết diện 2.10-8m2 Bài 7: Vỏ biến trở cú ghi 47 - 0,5A a) Con số 47 - 0,5A cho biết điều gỡ? b) Biến trở này chịu hiệu điện tối đa là bao nhiờu? Hướng dẫn: + Số 47 ghi trờn biến trở cho biết giỏ trị điện trở lớn biến trở: Rmax= 47 + Số 0,5A ghi trờn biến trở cho biết giỏ trị lớn cường độ dũng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Hiệu điện tối đa cú thể đặt vào hai đầu biến trở: Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V) Bài 8: Một búng đốn cú hiệu điện định mức 12V và cường độ dũng điện định mức là 0.5A Để sử dụng nguồn điện cú hiệu điện là 20V thỡ phải mắc đốn với biến trở chạy cú tiết diện dõy làm biến trở là 0.55mm, chiều dài dõy 240m a Vẽ sơ đồ mạch điện cho đốn cú thể sỏng bỡnh thường b Khi đốn sỏng bỡnh thường thỡ điện trở phần biến trở tham gia vào mạch điện cú điện trở là bao nhiờu? c Dõy làm biến trở chất gỡ biết đốn sỏng bỡnh thường cú biến trở tham gia vào mạch điện Bài 9: Cho hai búng đốn trờn cú ghi: 6V - 1A và 6V - 0.5A a Khi mắc hai đốn đú nối tiếp vào mạch điện cú hiệu điện thế12V thỡ cỏc đốn cú sỏng bỡnh thường khụng? Tại sao? b Muốn đốn sáng bình thường thường ta phải dựng thờm biến trở chạy Hóy vẽ sơ đồ mạch điện cú thể cú và tớnh điện trở biến trở tham gia vào mạch đú A Bài 10: Cho mạch điện cú sơ đồ hỡnh vẽ: X R Biết U = 16.5V Hỏi giỏ trị cực đại A B biến trở là bao nhiêu? Biết đốn sỏng bỡnh R thường hiệu điện và điện trở đốn là 6V và 12, cường độ dũng điện qua R là 0.2A Bài: CÔNG SUẤT ĐIỆN – ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN A Mục tiêu: Củng cố và hệ thống lại kiến thức cụng suất điện- điện năng, cụng dũng điện Rốn luyện kỹ vận dụng kiến thức cụng suất và cụng dũng điện để làm bài tập Học sinh cú thỏi độ yờu thớch mụn học B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Số ghi trên dụng cụ điện cho biết cụng suất định mức dụng cụ đú (cụng suất điện dụng cụ nú hoạt động bỡnh thường) - Cụng thức tớnh cụng suất điện: P = U.I = I R = U2 R Năng lượng dũng điện gọi là điện - Cụng dũng điện sản trờn đoạn mạch (hay dụng cụ) là số đo lượng điện mà đoạn mạch đú tiờu thụ để chuyển húa thành cỏc dạng lượng khỏc - Cụng thức: A = P t = U.I.t - Dụng cụ đo điện thực tế: Cụng tơ điện - Một số trờn cụng tơ điện là 1kW.h 1kWh = 3,6 106J II Bài tập vận dụng: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Bài 1: Một búng đốn cú ghi 12V – 6W a Nờu ý nghĩa cỏc số ghi trờn búng đốn b Tớnh cường độ dũng điện định mức và điện trở đốn Túm tắt: Đ: (12V- 6W) a) í nghĩa số 12V- 6W a) I = ? R = ? Giải a) 12V là hiệu điện định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường Khi đú đốn tiờu thụ cụng suất là 6W b) Cường độ dũng điện định mức đốn là P Từ cụng thức: P = U.I  I = U =12 =0,5( A) Điện trở đốn là: U2 U 122 → R= = =24 Ω R P Đỏp số: I = 0,5A ; R = 24 Ω Từ cụng thức: P = Bài 2: Trờn bàn là cú ghi 110V – 550W, trờn đốn ghi 110V – 100W a Nếu mắc bàn là nối tiếp với đốn vào mạch điện cú hiệu điện 220V thỡ đốn và bàn là cú hoạt động bỡnh thường khụng? Tại sao? b Muốn đốn và bàn là hoạt động bỡnh thường ta phải mắc thờm biến trở Hóy vẽ sơ đồ mạch điện và tớnh giỏ trị điện trở biến trở đú Giải a Nếu mắc đốn và bàn là nối tiếp và mắc vào mạch điện cú HĐT 220V thỡ đốn và bàn là hoạt động khụng bỡnh thường, đốn hỏng cũn bàn là ngừng hoạt động vỡ mạch hở Bởi vỡ: Khi đú R = R + R = + = 143 () I = I = =  1,528A Mà cường độ dũng điện định mức đốn và bàn là là: I =  0,91 (A); I = = (A) Vậy: I > I nờn đốn hỏng; I < I mặc dự bàn là khụng hỏng đốn hỏng nờn làm cho mạch hở, dũng điện khụng qua đốn nờn bàn là ngừng hoạt động b Sơ đồ mạch điện hỡnh sau: Giỏ trị biến trở: B Bàn là Đ R= = A X  R =  27 () Bài 3: Một gia đỡnh dựng điện dựng búng đốn loại 220V - 30W, búng đốn loại 220V 100W, nồi cơm điện loại 220V - 1kW, ấm điện R loại 220V - 1kW, TV loại 220V 60W, bàn là loại 220V - 1000W Hóy tớnh tiền điện gia đỡnh cần phải trả thỏng (30 ngày), biết ngày thời gian dựng điện của: đốn là 4h, nồi cơm điện là 1h, ấm điện là 30 phỳt, TV là 6h, bàn là là 1h Mạng điện gia đỡnh đú sử dụng cú HĐT là 220V, giỏ tiền 1kW.h là 600đ số điện dựng khụng quỏ 100kW.h và 1000đ số điện dựng trờn 100kW.h và khụng quỏ 150kW.h Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Giải Điện tiờu thụ gia đỡnh đú thỏng là: A=A+A+A+A+A= = P t + P t + P t + P t + P t + P t = = 0,03 + 0,1 + + 0,5 + 0,06 + = 3,62(kW.h) A = 30 A = 30 3,62 = 108,6(kW.h) Vậy số tiền điện phải trả là: T = 100 600 + 8,6 1000 = 68600 Bài 3: Trờn búng đốn cú ghi: 220V - 100W a Tớnh điện trở đốn b Khi sử dụng mạch điện cú hiệu điện 200V thỡ độ sỏng đốn nào? Tớnh cụng suất đốn đú c Tnhs điện mà đốn sử dụng 10h (Trong trường hợp cõu b.) Giải a Điện trở đốn: R = = = 484 () b Cụng suất đốn dựng với HĐT 200V: P = =  82,6(W) c Điện mà đốn tiờu thụ 10h là: A = P t = 82,6 36000 = 2973600 (J) Bài 4: Giữa hai điểm A và B cú hiệu điện 120V, người ta mắc song song hai dõy kim loại Cường độ dũng điện qua dõy thứ là 4A, qua dõy thứ hai là 2A a Tớnh cường độ dũng điện mạch chớnh b Tớnh điện trở dõy và điện trở tương đương mạch c Tớnh cụng suất điện mạch và điện tiờu thụ 5h d Để cú cụng suất đoạn mạch là 800W người ta phải cắt bớt đoạn đoạn dõy thứ hai mắc song song với đoạn dõy thứ vào hiệu điện núi trờn Hóy tớnh điện trở đoạn dõy bị cắt đú Giải a Cường độ dũng điện qua mạch chớnh là: I = + = (A) b Điện trở dõy và điện trở tương đương mạch là: R = = 3(); R = = 60 (); R = = 20 () c Cụng suất điện mạch và điện tiờu thụ 5h: P = 120.6 = 720W A = 720.5.3600 = 12960000(J) = 12960(kJ) d Điện trở đoạn dõy bị cắt: I = = = (A)  R = = = 18 () Mà R =  18(30 + R) = 30 R  R = 45 () Vậy R = R - R = 60 - 45 = 15 () Bài 4: ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ A Mục tiêu: - luyễn tập, củng cố lại các kiến thức định luật Jun - Lenxơ - Rốn luyện kỹ vận dụng định luật Jun - Lenxơ để giải các bài toán vật lý lien quan, là các bài toán giải thớch tượng và bài toánnấu nước B Nội dung: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 I Một số kiến thức lý thuyết: Định luật: - Định luật: Nhiệt lượng tỏa dõy dẫn cú dũng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bỡnh phương cường độ dũng điện, với điện trở dõy dẫn và thời gian dũng diện chạy qua dõy dẫn - Cụng thức định luật: Q = IRt Trong đú: - I là cường độ dũng điện chạy qua dõy dẫn - Đơn vị là Ampe (A); - R là điện trở dõy dẫn - Đơn vị đo là ễm (); - t là thời gian dũng điện chạy qua dõy dẫn - Đơn vị đo là giõy (s); - Q là nhiệt lượng tỏa trờn dõy dẫn thời gian t -Đơn vị đo là Jun (J) Mối quan hệ đơn vị Jun(J) và đơn vị calo(cal): 1Jun = 0.24calo; 1calo = 4.18Jun I.Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bếp điện hoạt động hiệu điện 220V a Tớnh thời gian tỏa dõy dẫn bếp thời gian 25 phỳt theo đơn vị Jun và đơn vị calo Biết điện trở nú là 50 b Nếu dựng nhiệt lượng đú để dun sụi bao nhiờu lớt nước từ 20C Biết nhiệt dung riờng và khối lượng riờng nước là 4200J/kg.K và 1000kg/m (Bỏ qua cỏc mỏt nhiệt) Giải a Nhiệt lượng tỏa dõy dẫn 25 phỳt là: Q = IRt = t = 25.60 = 1452000 (J) = 348480 (cal) b Lượng nước đun sụi nhệt lượng trờn là: Q = mct - mc(t - t)  m = =  4.32 (kg)  Thể tớch nước V = 4.32 lớt Bài 2: Người ta đun sụi lớt nước ấm điện nhụm cú khối lượng 250g 40 phỳt Tớnh hiệu suất ấm, biết trờn ấm cú ghi 220V - 1000W, hiệu điện nguồn là 220V Cho nhiệt dung riờng nước và nhụm là 4200J/kg.K và 880J/kg.K Giải Nhiệt lượng ấm và nước thu: Q = (m c + m c) (100 - 20) = (5.4200 + 0.25.880) 80 = 1697600 (J) Nhiệt lượng ấm điện tỏa ra: Q = P.t = 1000.40.60 = 2400000 (J) Vậy hiệu suất bếp là: H = =  71% Bài 3: Cú hai điện trở: R = 20 và R = 60 Tớnh nhiệt lượng tỏa trờn điện trở và hai điện trở thời gian khi: a R mắc nối tiếp với R vào nguồn điện cú hiệu điện 220V b R mắc song song với R và mắc vào nguồn điện cú hiệu điện là 220V c Cú nhận xột gỡ hai kết trờn? Giải a Nhiệt lượng tỏa trờn R, R và hai điện trở mắc nối tiếp: Q =3 Q Cường độ dũng điện: I = I = I = = = 2,75 (A) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Q = IRt = 2,75.20.3600 = 544500 (J); Q = 3Q = 3.544500 = 1633500 (J); Q = Q + Q = 544500 + 1633500 = 2178000 (J) Hay Q = t = 3600 = 2178000 (J) b Nhiệt lượng tỏa trờn R, R và hai điện trở mắc song song :  Q’ = 3Q’; Q’ = t = 3600 = 2904000 (J) ;  Q’ = 3Q’ = 2904000 = 8712000 (J) ;  Q = Q’ + Q’ = 8712000 + 2904000 = 11616000 (J) Hay Q = = = 11616000 (J) c Khi hai điện trở mắc nối tiếp, điện trở này lớn gấp bao nhiờu lần điện trở thỡ nhiệt lượng tỏa trờn điện trở này lớn gấp nhiờu lần nhiệt lượng tỏa trờn điện trở Khi hai điện trở mắc song song, điện trở này gấp bao nhiờu lần điện trở thỡ nhiệt lượng tỏa trờn điện trở này lại nhỏ gấp nhiờu lần nhiệt lượng tỏa trờn điện trở Khi hai điện trở mắc nối tiếp thỡ nhiệt lượng tỏa trờn chỳng nhỏ hai điện trở đú mắc song song (với hiệu điện khụng đổi) Bài 4: Dựng bếp điện cú hai dõy điện trở R và R để đun sụi lượng nước Nếu dựng dõy thứ thỡ sau 25 phỳt nước sụi; dựng dõy thứ hai thỡ sau 10 phỳt nước sụi Hỏi sau bao lõu lượng nước đú sụi dựng hai dõy khi: a Mắc R nối tiếp với R b Mắc R song song với R Coi hiệu điện nguồn là khụng đổi Giải Nhiệt lượng để đun sụi nước là: Khi dựng R: Q = t  t = (1) Khi dựng R:Q = t  t = (2) Từ (1) và (2) suy ra: =  R = 2,5R a Thời gian đun sụi nước dựng R nối tiếp R là: Q= t= tt= (3) Từ (2) và (3) suy ra: t = 3,5.t = 3,5.10 = 35 (phỳt) b Thời gian đun sụi nước dựng R song song R là: Q = t = t  t = (4) Từ (2) và (4) suy ra: t = 1,4.t  t  (phỳt) Bỡa 5: Trờn dõy điện trở dựng để đun nước cú ghi 220V - 484W Người ta dựng dõy điện trở trờn hiệu điện 200V để đun sụi lớt nước từ 30C đựng nhiệt lượng kế a Tớnh cường độ dũng điện qua điện trở đú b Sau 25 phỳt nước nhiệt lượng kờ đó sụi chưa? c Tớnh lượng nước nhiệt lượng kế để sau 25 phỳt thỡ nước sụi Biết nhiệt dung riờng nước là 4200J/kg.K, bỏ qua mỏt nhiệt Giải a Cường độ dũng điện qua điện trở đú là: Điện trở R = = 100 ()  I = = (A) b Nhiệt lượng tỏa trờn điện trở 25 phỳt là: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Q = t = 25.60 = 600000 (J); Nhiệt lượng cần thiết để đun sụi nước nhiệt lượng kế là: Q = m.c(100 - 30) = 4.4200.70 = 1176000 (J) Ta thấy Q < Q nờn nước nhiệt lượng kế chưa sụi c Lượng nước nhiệt lượng kế cú thể sụi 25 phỳt là: M =  (kg)  V = lớt Bài 5: NAM CHÂM - TỪ TRƯỜNG A Mục tiờu: - Củng cố lại cỏc kiến thức nam chõm, từ trường nam chõm; đường sức từ; quy tắc xỏc định chiều đường sức từ; quy tắc nắm tay phải; lực điện từ; quy tắc bàn tay trỏi - Vận dụng cỏc kiến thức để giải số bài tập nam chõm - Từ trường B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Nam chõm vĩnh cửu * Đặc điểm: - Hỳt sắt bị sắt hỳt (ngoài cũn hỳt niken, coban…) - Luụn cú hai cực, cực Bắc (N) sơn đỏ và cực Nam (S) sơn xanh trắng - Nếu để hai nam chõm lại gần thỡ cỏc cực cựng tờn đẩy nhau, cỏc cực khỏc tờn hỳt * Kim nam chõm: Luụn hướng Bắc-Nam địa lý (la bàn) * Ứng dụng: Kim nam chõm, labàn, Đi-na-mụ xe đạp, Loa điện (loa điện cú hai loại nam chõm), động điện đơn giản, mỏy phỏt điện đơn giản… 2: Tỏc dụng từ dũng điện – Từ trường * Thớ nghiệm Ơxtet: Đặt dõy dẫn song song với kim nam chõm Cho dũng điện chạy qua dõy dẫn, kim nam chõm bị lệch khỏi vị trớ ban đầu  cú lực tỏc dụng lờn kim nam chõm (lực từ) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 * Kết luận: Dũng điện chạy qua dõy dẫn thẳng hay dõy dẫn cú hỡnh dạng bất kỡ gõy tỏc dụng lực (lực từ) lờn kim NC đặt gần nú Ta núi dũng điện cú tỏc dụng từ * Từ trường: là khụng gian xung quanh NC, xung quanh dũng điện cú khả tỏc dụng lực từ lờn kim NC đặt nú * Cỏch nhận biết từ trường: Nơi nào khụng gian cú lực từ tỏc dụng lờn kim NC (làm kim nam chõm lệch khỏi hướng Bắc-Nam) thỡ nơi đú cú từ trường 3) Từ phổ - đường sức từ a Từ phổ: là hỡnh ảnh cụ thể cỏc đường sức từ, cú thể thu từ phổ rắc mạt sắt lờn nhựa đặt từ trường và gừ nhẹ b Đường sức từ (ĐST): - Mỗi ĐST cú chiều xỏc định Bờn ngoài NC, cỏc ĐSTcú chiều từ cực Bắc (N), vào cực Nam (S) NC - Nơi nào từ trường càng mạnh thỡ ĐST dày, nơi nào từ trường càng yếu thỡ ĐST thưa Từ trường ống dõy cú dũng điện chạy qua a Từ phổ, Đường sức từ ống dõy cú dũng điện chạy qua: - Từ phổ bờn ngoài ống dõy cú dũng điện chạy qua và bờn ngoài NC là giống - Trong lũng ống dõy cú cỏc đường mạt sắt xếp gần song song với b Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, đặt cho bốn ngún tay hướng theo chiều dũng điện chạy qua cỏc vũng dõy thỡ ngún tay cỏi choói chiều ĐST lũng ống dõy Sự nhiễm từ sắt, thộp – Nam chõm điện a Sự nhiễm từ sắt thộp: * Sắt, thộp, niken, cụban và cỏc vật liệu từ khỏc đặt từ trường, bị nhiễm từ * Sau bị đó bị nhiễm từ, sắt non khụng giữ từ tớnh lõu dài, cũn thộp thỡ giữ từ tớnh lõu dài b Nam chõm điện: - Cấu tạo: Cuộn dõy dẫn, lừi sắt non - Cỏc cỏch làm tăng lực từ nam chõm điện: + Tăng cường độ dũng điện chạy qua cỏc vũng dõy + Tăng số vũng dõy cuộn dõy Ứng dụng NC điện: Ampe kế, rơle điện từ, rơle dũng, loa điện (loa điện cú hai loại nam chõm), mỏy phỏt điện kĩ thuật, động điện kĩ thuật, cần cẩu, thiết bị ghi õm, chuụng điện… a Loa điện: - Cấu tạo: Bộ phận chớnh loa điện : Ống dõy L, nam chõm chữ E, màng loa M Ống dõy cú thể dao động dọc theo khe nhỏ hai từ cực NC - Hoạt động: Trong loa điện, dũng điện cú cường độ thay đổi truyền từ micrụ qua phận tăng õm đến ống dõy thỡ ống dõy dao động.Phỏt õm Biến dao động điện thành õm b Rơle điện từ: - Rơle điện từ là thiết bị tự động đúng, ngắt mạch điện, bảo vệ và điều khiển làm việc mạch điện - Bộ phận chủ yếu rơle gồm nam chõm điện) và sắt non c Rơ le dũng Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 - Rơle dũng là thiết bị tự động ngắt mạch điện bảo vệ động cơ, thường mắc nối tiếp với động Lực điện từ a .Tỏc dụng từ trường lờn dõy dẫn cú dũng điện: - Dõy dẫn cú dũng điện chạy qua đặt từ trường, khụng song song với ĐST thỡ chịu tỏc dụng lực điện từ b Quy tắc bàn tay trỏi - Đặt bàn tay trỏi cho cỏc ĐST hướng vào lũng bàn tay, chiều từ cổ tay đến tay hướng theo chiều dũng điện thỡ ngún tay cỏi choói 900 chiều lực điện từ 8: Động điện chiều a Cấu tạo động điện chiều đơn giản - ĐCĐ cú hai phận chớnh là NC tạo từ trường (Bộ phận đứng yờn – Stato) và khung dõy dẫn cho dũng điện chạy qua (Bộ phận quay – Rụto) - Chuyển húa lượng: Điện -> b Động điện chiều KT: - Trong ĐCĐ kĩ thuật, phận tạo từ trường là NC điện (Stato) - Bộ phận quay (Rụto) ĐCĐ kĩ thuật gồm nhiều cuộn dõy đặt lệch và song song với trục khối trụ làm cỏc lỏ thộp kĩ thuật ghộp lại S N II Bài tập vận dụng: Bài 1: Biết định hướng kim nam chõm đặt Bờn cạnh ống dõy vẽ bờn Hóy xỏc định cực ống dõy và chiều dũng điện chạy qua cỏc vũng dõy Bài 2: Khung dõy dẫn ABCD quay quanh trục OO’ cú dũng điện chiều cường độ I chạy qua, đặt từ trường hai cực nam chõm Vẽ chiều lực điện từ tỏc dụng lờn cạnh AB, CD cỏc trường hợp đõy Khung dõy ABCD vị trớ hỡnh quay nào? Muốn cho khung quay trũn thỡ phải làm gỡ? A D + A S O N S O O N S N + A + D D Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Bài 6: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ ỨNG DỤNG A Mục tiờu: - Củng cố cỏc kiến thức về: tượng cảm ứng điện từ; dũng điện xoay chiều; ứng dụng mỏy phỏt điện; mỏy biến thế; truyền tải điện xa - Rốn luyện kỹ giải số bài tập mỏy phỏt điện, mỏy biến và truyền tải điện xa B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Hiện tượng cảm ứng điện từ: a Cấu tạo và hoạt động đinamụ xe đạp - Cấu tao: Nam chõm và cuộn dõy dẫn - Hoạt động: Khi nỳm quay thỡ nam chõm quay theo, xuất dũng điện cuộn dõy làm đốn sỏng b Dựng NC để tạo dũng điện: - Dựng NC vĩnh cửu: Dũng điện xuất cuộn dõy dẫn kớn ta đưa cực nam chõm lại gần hay xa đầu cuộn dõy đú ngược lại - Dựng NC điện: Dũng điện xuất cuộn dõy dẫn kớn thời gian đúng ngắt mạch điện NC điện, nghĩa là thời gian dũng điện NC điện biến thiờn Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 c Hiện tượng cảm ứng điện từ: - Khi số đường sức từ xuyờn qua tiết diện S cuộn dõy biến thiờn, cuộn dõy xuất dũng điện Dũng điện đú gọi là dũng điện cảm ứng Hiện tượng xuất dũng điện cảm ứng gọi là tượng cảm ứng điện từ - Cú thể dựng đốn LED mắc song song ngược chiều vào đầu cuộn dõy để phỏt đổi chiều dũng điện cảm ứng, vỡ đốn LED sỏng dũng điện chạy qua đốn theo chiều xỏc định Dũng điện xoay chiều: - Dũng điện cảm ứng cuộn dõy dẫn kớn đổi chiều số đường sức từ xuyờn qua tiết diện S cuộn dõy tăng mà chuyển sang giảm ngược lại giảm chuyển sang tăng Dũng điện luõn phiờn đổi chiều gọi là dũng điện xoay chiều - Khi cho cuộn dõy dẫn kớn quay từ trường nam chõm hay cho nam chõm quay trước cuộn dõy dẫn thỡ cuộn dõy xuất dũng điện cảm ứng xoay chiều Mỏy phỏt điện xoay chiều: - Mỏy phỏt điện xoay chiều cú hai phận chớnh là nam chõm và cuộn dõy dẫn Một hai phận đú đứng yờn gọi là stato, phận cũn lại quay gọi là rụto - Cú hai loại mỏy phỏt điện xoay chiều:  Loại 1: Khung dõy quay (Rụto) thỡ cú thờm gúp (hai vành khuyờn nối với hai đầu dõy, hai vành khuyờn tỡ lờn hai quột, khung dõy quay thỡ vành khuyờn quay cũn quột đứng yờn) Loại này khỏc động điện chiều gúp (cổ gúp) Ở mỏy phỏt điện chiều là hai bỏn khuyờn tỡ lờn hai quột  Loại 2: Nam chõm quay (nam chõm này là nam chõm điện)_Rụto - Khi rụto mỏy phỏt điện xoay chiều quay 1vũng thỡ dũng điện mỏy sinh đổi chiều lần Dũng điện khụng thay đổi đổi chiều quay rụto - Mỏy phỏt điện quay càng nhanh thỡ HĐT đầu cuộn dõy mỏy càng lớn Tần số quay mỏy phỏt điện nước ta là 50Hz Cỏc tỏc dụng dũng điện xoay chiều – Đo cường độ dũng điện và hiệu điện xoay chiều - Dũng điện xoay chiều cú tỏc dụng dũng điện chiều: tỏc dụng nhiệt, tỏc dụng phỏt sỏng, tỏc dụng từ … - Lực điện từ (tỏc dụng từ) đổi chiều dũng điện đổi chiều - Dựng ampe kế và vụn kế xoay chiều cú kớ hiệu AC (hay ~) để đo giỏ trị hiệu dụng CĐDĐ và HĐT xoay chiều Khi mắc ampe kế và vụn kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều khụng cần phõn biệt chốt (+) hay (-) - Cỏc cụng thức dũng điện chiều cú thể ỏp dụng cho cỏc giỏ trị hiệu dụng cường độ và HĐT dũng điện xoay chiều Truyền tải điện xa: - Khi truyền tải điện xa đường dõy dẫn cú phần điện hao phớ tượng tỏa nhiệt trờn đường dõy - Cụng suất hao phớ tỏa nhiệt trờn đường dõy dẫn tỉ lệ nghịch với bỡnh phương hiệu điện đặt vào hai đầu dõy dẫn P2 R Php  U2 - Để giảm hao phớ trờn đường dõy truyền tải điện xa ta cú cỏc phương ỏn sau: + Tăng tiết diện dõy dẫn (tốn kộm) + Chọn dõy cú điện trở suất nhỏ (tốn kộm) Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 + Tăng hiệu điện (thường dựng) - Khi truyền tải điện xa phương ỏn làm giảm hao phớ hữu hiệu là tăng hiệu điện đặt vào hai đầu dõy dẫn cỏc mỏy biến Mỏy biến - Khi đặt hiệu điện xoay chiều vào hai đầu cuộn dõy sơ cấp mỏy biến thỡ hai đầu cuộn dõy thứ cấp xuất hiệu điện xoay chiều - Khụng thể dựng dũng điện chiều khụng đổi (dũng điện chiều) để chạy mỏy biến - Tỉ số hiệu điện hai đầu cỏc cuộn dõy mỏy biến tỉ số số vũng U1 n1  U2 n cỏc cuộn dõy đú - Nếu số vũng dõy cuộn sơ cấp (đầu vào) lớn số vũng dõy cuộn thứ cấp (đầu ra) mỏy gọi là mỏy hạ Nếu số vũng dõy cuộn sơ cấp nhỏ số vũng dõy cuộn thứ cấp thỡ gọi là mỏy tăng - Ở đầu đường dõy tải điện phớa nhà mỏy điện đặt mỏy tăng để giảm hao phớ nhiệt trờn đường dõy tải, nơi tiờu thụ đặt mỏy hạ xuống HĐT định mức cỏc dụng cụ tiệu thụ điện II Bài tập vận dụng: Bài 1: a) Người ta cú thể dung mỏy biến để tăng hay giảm dũng điện khụng đổi hay khụng? Tại sao? b) Trong nhà cú mỏy biến tăng từ 110V lờn 220V Cú thể dung mỏy này để hạ từ 220V xuống 110V khụng? Vỡ sao? Bài 2: Cuộn sơ cấp mỏy biến cú số vũng là 12 000 vũng Muốn dung để hạ từ 6kV xuống 220V thỡ cuộn thứ cấp phải cú số vũng là bao nhiờu? Bài 3: Người ta cần truyền tải 100kW xa 90km, với điều kiện hao phớ điện tỏa nhiệt trờn đường dõy khụng vượt quỏ 2% cụng suất điện cần truyền Người ta dung dõy dẫn đồng cú điện trở suất và khối lượng riờng là 1,7.10m và 8800kg/m Tớnh khối lượng dõy dẫn truyền điện hiệu điện U = 6kV Bài 7: HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - THẤU KÍNH HỘI TỤ A Mục tiờu: - Củng cố lại cỏc kiến thức tượng khỳc xạ ỏnh sỏng và cỏc kiến thức thấu kớnh hội tụ: Hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng, đặc điểm tia sỏng truyền từ nước sang khụng khớ và ngược lại; đặc điểm thấu kớnh hội tụ, đặc điểm cỏc tia sỏng truyền qua TKHT, đặc điểm ảnh vật tạo TKHT … - Củng cố cỏch vẽ cỏc tia sỏng qua thấu kớnh và vẽ ảng vật tạo TKHT - Củng cố cỏch tớnh độ cao ảnh và khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh kiến thức hỡnh học B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: 1- Hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng - Hiện tượng khỳc xạ là tượng tia sỏng truyền từ mụi trường suốt này sang mụi trường suốt khỏc bị góy khỳc mặt phõn cỏch hai mụi trường Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Trong hỡnh vẽ: - SI là tia tới - IK là tia khỳc xạ - PQ là mặt phõn cỏch - NN’ là phỏp tuyến  - SIN =i là gúc tới  - KIN ' =r là gúc khỳc xạ - Khi tia sỏng truyền từ khụng khớ sang cỏc mụi trường suốt rắn, lỏng khỏc thỡ gúc khỳc xạ nhỏ gúc tới Ngược lại, tia sỏng truyền từ cỏc mụi trường suốt khỏc sang khụng khớ thỡ gúc khỳc xạ lớn gúc tới 2- Thấu kớnh hội tụ: a) Đặc điểm thấu kớnh hội tụ: - Thấu kớnh hội tụ cú phần rỡa mỏng phần kớ hiệu hỡnh vẽ: - Một chựm tia tới song song với trục chớnh thấu kớnh hội tụ cho chựm tia lú hội tụ tiờu điểm thấu kớnh - Dựng thấu kớnh hội tụ quan sỏt dũng chữ thấy lớn so với nhỡn bỡnh thường - Trong đú:  là trục chớnh F, F’ là hai tiờu điểm O là quang tõm OF=OF’ = f gọi là tiờu cự thấu kớnh b) Đường truyền ba tia sỏng đặc biệt qua thấu kớnh hội tụ: (1): Tia tới qua quang tõm thỡ tia lú tiếp tục thẳng (khụng bị khỳc xạ) theo phương tia tới (2): Tia tới song song với trục chớnh thỡ tia lú qua tiờu điểm (3): Tia tới qua tiờu điểm thỡ tia lú song song với trục chớnh c) Ảnh vật tạo thấu kớnh hội tụ: - Nếu d<f cho ảnh ảo, cựng chiều với vật và lớn vật - Nếu d=f khụng cho ảnh - Nờu f<d<2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và lớn vật - Nếu d=2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và vật - Nếu d>2f cho ảnh thật ngược chiều với vật và nhỏ vật d) Dựng ảnh tạo thấu kớnh hội tụ: - Muốn dựng ảnh A’B’ AB qua thấu kớnh (AB vuụng gúc với trục chớnh, A nằm trờn trục chớnh), cần dựng ảnh B’ B cỏch vẽ đường truyền hai ba tia sỏng đặc biệt, sau đú từ B’ hạ vuụng gúc xuống trục chớnh là ta cú ảnh A’ A e) Cụng thức thấu kớnh hội tụ - Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: h d  h' d' Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 1   f d d' 1   f d d' - Quan hệ d, d’ và f: là ảnh ảo thỡ - Trong đú: d là khoảng cỏch từ vật đến thấu kớnh d’ là khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh f là tiờu cự thấu kớnh M h là chiều cao vật h’ là chiều cao ảnh II Bài tập vận dụng: Bài 1: Một người đặt mắt điểm M quan sỏt đỏy bể nước hỡnh bờn Khi đổ nước đầy bể thỡ nhỡn thấy hũn đỏ N đỏy bỡnh; xả bể thỡ khụng nhỡn thấy hũn đỏ Em hóy giải thớch sao? Bài 2: Đặt vật sỏng AB = 1cm cú dạng mũi tờn trờn trục chớnh và vuụng gúc với trục chớnh TKHT cú tiờu cự f = 12cm (A nằm trờn N trục chớnh) Dựng ảnh A’B’ AB tạo thấu kớnh; tớnh độ cao ảnh và khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh cỏc trường hợp: a Vật AB nằm cỏch thấu kớnh khoảng OA = 8cm; b Vật AB nằm cỏch thấu kớnh khoảng OA = 16cm; c Vật AB nằm cỏch thấu kớnh khoảng OA = 28cm; Bài 3: Vật AB đặt trờn trục chớnh và vuụng gúc với trục chớnh TKHT cho ảnh A’B’ hỡnh vẽ a Thấu kớnh là thấu kớnh loại gỡ? Vỡ sao? b Bắng cỏch vẽ hóy xỏc định quang tõm, cỏc tiờu điểm thấu kớnh B’ B () A’ A Bài 4: Đặt điểm sỏng A nằm trờn trục chớnh và ngoài khoảng tiờu cự TKHTH Hóy dựng ảnh A’ A và cho biết A’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Bài 5: Cho SI là tia tới và IK là tia lú qua thấu kớnh, xx’ là trục chớnh thấu kớnh Bằng cỏch vẽ hóy xỏc định cỏc tiờu điểm thấu kớnh I x x’ S O K Bài 8: THẤU KÍNH PHÂN KỲ A Mục tiờu: - Củng cố lại cỏc kiến thức đặc điểm thấu kớnh hội tụ, đặc điểm cỏc tia sỏng truyền qua TKHT, đặc điểm ảnh vật tạo TKPK … - Củng cố cỏch vẽ cỏc tia sỏng qua thấu kớnh và vẽ ảng vật tạo TKPK - Củng cố cỏch tớnh độ cao ảnh và khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh kiến thức hỡnh học B Nội dung: I Một số kiến thức lý thuyết: Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 1) Đặc điểm thấu kớnh phõn kỡ: - Thấu kớnh phõn kỡ cú phần rỡa dày phần kớ hiệu vẽ hỡnh: - Chựm tia tới song song với trục chớnh thấu kớnh phõn kỡ cho chựm tia lú phõn kỡ - Dựng thấu kớnh phõn kỡ quan sỏt dũng chữ thấy nhỏ so với nhỡn bỡnh thường - Trong đú:  là trục chớnh F, F’ là hai tiờu điểm O là quang tõm OF=OF’ = f gọi là tiờu cự thấu kớnh 2) Đường truyền hai tia sỏng đặc biệt qua thấu kớnh phõn kỡ: (1): Tia tới song song với trục chớnh thỡ tia lú kộo dài qua tiờu điểm (2): Tia tới đến quang tõm thỡ tia lú tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới (3): Tia tới qua tiờu điểm thỡ tia lú song song với trục chớnh (tia này đặc biệt khỏc với thấu kớnh hội tụ) 3) Ảnh vật tạo thấu kớnh phõn kỡ: - Vật sỏng đặt vị trớ trước thấu kớnh phõn kỡ luụn cho ảnh ảo, cựng chiều, nhỏ vật và luụn nằm khoảng tiờu cự thấu kớnh - Vật đặt xa thấu kớnh, ảnh ảo vật cú vị trớ cỏch thấu kớnh khoảng tiờu cự - Nếu đưa vật xa thấu kớnh theo phương song song với trục chớnh thỡ ảnh nhỏ dần và xa thấu kớnh dần - Vật đặt sỏt thấu kớnh cho ảnh ảo vật 4) Dựng ảnh tạo thấu kớnh phõn kỡ: Tương tự dựng ảnh tạo thấu kớnh hội tụ 5) Cụng thức thấu kớnh phõn kỡ h d  d' - Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: h ' f   d' d - Quan hệ d, d’ và f: - Trong đú: d là khoảng cỏch từ vật đến thấu kớnh d’ là khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh f là tiờu cự thấu kớnh h là chiều cao vật h’ là chiều cao ảnh Chứng minh: Giả sử vật sỏng AB cú dạng mũi tờn đặt trờn trục chớnh và vuụng gúc với trục chớnh TKPK cho ảnh A’B’ hỡnh vẽ Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 B A F B’ A’ I .F’ O () Ký hiệu cỏc điểm hỡnh vẽ Ta cú: A’B’O ∽ ABO  = (1); A’B’F ∽ OIF  = (2); Mà AB = OI (3) Từ (1), (2), (3) suy ra: = hay = suy ra: = - Chia hai vế cho A’O ta được: = - Đặt AO = d; A’O = d’; OF = f, ta cú: = + (đpcm) II Bài tập võn dụng: Bài 1: Cho SI là tia tố và IK là tia lú qua thấu kớnh, xx’ là trục chớnh TKPK Bằng cỏch vẽ, hóy xỏc định cỏc tiờu điểm thấu kớnh K S x I x’ O Bài 2: Cho vật sỏng S đặt trước TKPK cú trục chớnh  và cỏc tiờu điểm nú Hóy dựng ảnh S’ S tạo thấu kớnh cỏc trường hợp S nằm trờn trục chớnh và S nằm ngoài trục chớnh thấu kớnh và cỏc trường hợp đú hóy nờu tớnh chất ảnh Bài 3: Trờn hỡnh vẽ sau biết  là trục chớnh thấu kớnh, A’B’ là ảnh vật sỏng AB tạo thấu kớnh (AB vuụng gúc với trục chớnh) a A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Thấu kớnh là thấu kớnh loại gỡ? Tại sao? b Bằng cỏch vẽ hóy xỏc định quang tõm và cỏc tiờu điểm thấu kớnh B B’ A () Bài 4: Cho thấu kớnh phõn kỳ cú A’trục chớnh (), quang tõm O và cỏc tiờu điểm F và F’ Đặt vật sỏng AB trước thấu kớnh hỡnh vẽ a Hóy dựng ảnh A’B’ AB qua thấu kớnh và nờu tớnh chất ảnh b Hóy tớnh độ cao ảnh và khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh biết khoảng cỏch từ vật đến quang tõm O là 6cm, tiờu cự thấu kớnh f = 3cm và độ cao ảnh A’B’ = 2,7cm Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 B A F O F’ () Người biên soạn : Phạm Văn Cảnh : Số điên Thoại : 0963072967 Khung chương trình Kế hoạch bồi dượng học sinh giỏi – VẬT Lí Năm học: 2013 – 2014 (Mỗi buổi dạy tớnh tiết) TT Buổi Nội dung Ghi chỳ Phần I: KIẾN THỨC CHUNG 10 11 12 10 11 12 Định luật ễm Điện trở dõy dẫn – Biến trở Cụng suất điện – Điện sử dụng Định luật Jun – Len xơ Nam chõm – Từ trường Lực điện từ - Động điện chiều Hiện tượng cảm ứng điện từ và ứng dụng Truyền tải điện xa – Mỏy biến Hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng – Thấu kớnh hội tụ Thấu kớnh phõn kỳ Mỏy ảnh – Mắt – Kớnh lỳp Ánh sỏng trắng và ỏnh sỏng màu Phần II: LUYỆN ĐỀ 13 14 15 13 14 15 Luyện đề thi Luyện đề thi Luyện đề thi Phần III: THI THỬ ) Phong Thịnh Ngày 20/08/2013 Giáo Viên : Phạm Văn Cảnh