Đang tải... (xem toàn văn)
Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế[r]
(1)ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 ĐMT@77 A LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ I Phép đo các đại lượng vật lý Hệ đơn vị SI Phép đo các đại lượng vật lý: Là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại qui ước làm đơn vị * Phép đo trực tiếp : là phép so sánh trực tiếp nhờ dụng cụ đo * Phép đo gián tiếp : là phép xác định đại lượng vật lý thông qua công thức liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp Đơn vị đo : Có đơn vị hệ SI (SGK vật lí 10 trang 40 NXB GD) II Sai số phép đo : Sai số hệ thống : Sai số dụng cụ đo Sai số ngẫu nhiên : Do người đo điều kiện đo A1 + A2 + + An n Cách xác định sai số phép đo : a) Sai số tuyệt đối ứng lần đo : ∆ A1 = | A -A1| ∆ A2 = | A -A2| ∆ An = | A -An| b) Sai số ngẫu nhiên : là sai số tuyệt đối trung bình n lần đo: ∆A1 + ∆A2 + ∆An ∆A = n b) Sai số tuyệt đối phép đo : ∆ A = ∆A + ∆ A’ ∆ A’: sai số dụng cụ, lấy 1/2 độ chia nhỏ Cách viết kết đo : A = A ± ∆A ∆A A= 100% Sai số tỉ đối : A Cách xác định sai số phép đo gián tiếp : + Sai số tổng hay hiệu tổng các sai số tuyệt đối các số hạng + Sai số tỉ đối tích hay thương tổng các sai số tỉ đối các thừa số * Ví dụ: Giả sử F là đại lượng đo gián tieeos, còn X, Y, Z là đại lượng đo trực tiếp Giá trị trung bình : A = - Nếu F = X + Y – Z thì ∆ F = ∆ X + ∆ Y + ∆ Z Y - Nếu F = X thì F = X + Y + Z Z * Lưu ý: - Nếu công thức vật lí xác định đại lượng đo gián tiếp có chứa các số (ví dụ: , e, ) thì số phải lấy gần đúng đến số lẻ thập phân cho sai số tỉ đối phép lấy gần đúng gây có thể bỏ qua, nghĩa là nó phải nhỏ tổng các sai số tỉ đối có mặt cùng 10 công thức tính: Tháng 5/2016 (2) ĐMT@77 ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 VD: Một HS xác định diện tích mặt tròn thông qua phép đo trực tiếp đường kính d2 d nó S = , biết d = 60,6 ± 0,1 mm Sai số tỉ đối phép đo đại lượng S tình bằng: ∆S 2∆d ∆ ∆ = + = 0, 4% + S d ∆ ∆ Trong trường hợp này, phải lấy = 3,142 < 0,04% đó bỏ qua đại lượng Kết quả: ∆S = 0,4% S B CÁC BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH I Vật lí 10: (Thước kẹp SGK vật lí 10 trang 218) Câu 1: Để đo đường kính vòng nhôm tròn (4) bạn kiên đã dùng thước kẹp có độ chính xác cao (có độ chia nhỏ đến 0,1 mm) Hình a Bộ phận quan trọng trên thước chính có thể đọc giá trị nhỏ là du xích D Trên D có phần thước phụ áp sát thước chính T Biết độ dài 10 vạch trên thước phụ độ dài vạch trên thước chính T Khi đo ta đẩy D kẹp chặt lấy (4) và kết đo hiển thị hình b Theo em kết mà bạn kiên đọc đúng đường kính vòng nhôm là: A 33,5 mm B 33,7 mm C 33,6 mm D 33,8 mm Hình a Hình b HD: Trên thước chính vạch O thước phụ nằm khoảng 33 mm và 34 mm, còn vạch số thước phụ trùng với vạch thước chính (mũi tên nét đứt – mũi tên này không xuất đề bài) Câu 2: - Học sinh thứ đo chiều dài cho giá trị trung bình là l1 = 24,457 cm, với sai số phép đo tính là: ∆ l1 = 0,025cm - Học sinh thứ hai đo chiều dài lớp học cho giá trị trung bình là l2 = 10,354m, với sai số phép đo tính là ∆ l2 = 0,25cm Phép đo nào chính xác ? HD: So sánh sai số tỉ đối ∆A 100% + Vận dụng : A = A ∆l 0, 025 l1 = 100% = 100% ≈ 0,00102 l1 24, 475 Tháng 5/2016 (3) ĐMT@77 ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 ∆l 0, 0025 100% = 100% ≈ 0,00024 l2 10,354 => l1 < l2 => Phép đo thứ hai chính xác l2 = II Vật lí 11: (Bài tập thực tế) Câu 1: Để xác định vị trí chỗ bị chập dây đôi điện thoại dài 4km, người ta nối phía đầu dây với nguồn điện có hiệu điện 15V; ampe kế có điện trở không đáng kể mắc mạch phía nguồn điện thì thấy đầu dây bị tách thì ampe kế 1A, đầu dây bị nối tắt thì ampe kế 1,8A Cho biết điện trở đơn vị dài dây là 1,25Ω/Km Vị trí chỗ bị hỏng đến nguồn và điện trở phần dây bị chập là: A km; 10 Ω B km; Ω; C 2,5 km; 10 Ω D 2,5 km; Ω HD Giải: + Mô tả mạch tương đương Gọi L là chiều dài dây điện thoại , x là khoảng cách từ chỗ hỏng đến nguồn, R là điện trở phần cách điện chỗ bị hỏng + Khi đầu dây bị tách ( mạch điện tương đương với khóa k mở) ⇒ U = (2xα + R)I1 ⇒ 2,5x + R = 15 (1) + Khi đầu dây bị nối tắt (trong mạch điện tương đương với khóa k đóng ) x R.2 ( L − x ) ⇒ U = 2 x + I2 R + ( L − x ) A ⇒ 3,75x2 – 27,5x-R+50 = (2) R K + + Từ (1) & (2) 3,75x2 – 25x +35 = (3) + Giải (3) x = 2km (1) R = 10 Ω L Câu : Một đường dây tải điện hai điểm A và B cách 100 km Điện trở tổng cộng đường dây là 120 ôm Do đây cách điện không tốt nên điểm C nào đó trên đường dây có tượng rò điện Để phát vị trí điểm C người ta dùng nguồn điện có suất điện động E = 41 V, điện trở r = ôm Khi làm đoản mạch đầu B thì cường độ dòng điện qua nguồn là 1,025A Khi đầu B để hở thì cường độ dòng điện qua nguồn là 1A Điểm C cách đầu A đoạn: A 50 km B 30 km C 75 km D 60 km III Vật lí 12: Dao động cơ: Câu Một bạn học sinh dùng đồng hồ bấm giây để đo chu kì dao động lắc đơn cách xác định khoảng thời gian để lắc thực 10 dao độngtoàn phần Kếtquả lần đo liên tiếp bạn học sinh này là : 21,3s; 20,2s; 20,9s; 20,0s Biết sai số dùng đồng hồ này là 0,2s (bao gồm sai số chủ quan bấm và sai số dụng cụ) Theo kết trên thì cách viết giá trị chu kì T nào sau đây là đúng ? Tháng 5/2016 (4) ĐMT@77 ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 A T = 2,06 ± 0,2 s B T = 2,13 ± 0,02 s C T = 2,00 ± 0,02 s D T = 2,06 ± 0,02s Giải: Kết trung bình sau lần đo thời gian lắc thực 10 dao động thành phần là: 21,3 + 20,2 + 20,9 + 20,0 10T = = 20,6 (s) Do đó 10T = 20,6± 0,2 ⇒ T = 2,06 0,02 (s) Đáp án D Câu 2: Một học sinh dùng cân và đồng hồ đếm giây để đo độ cứng lò xo Dùng cân để cân vật nặng khối lượng m = 100g ± 2% Gắn vật vào lò xo và kích thích cho lắc dao động dùng đồng hồ đếm giây đo thời gian dao động cho kết T = 2s ±1% Bỏ qua sai số π Sai số tương đối phép đo là: A 1% B 3% C 2% D 4% m 4 m ⇒ k= Giải: Từ công thức T = 2π k T2 ∆k ∆m ∆T = +2 = 2% + 2.1% = 4% Đáp án D k m T Câu Trong bài thực hành gia tốc trọng trường trái Đất phòng thí nghiệm, học sinh đo chiều dài lắc đơn ℓ= (800 ±1) mm thì chu kì dao động là T = (l,78± 0,02) s Lấy π = 3,14 Gia tốc trọng trường Trái Đất phòng thí nghiệm đó là A (9,75± 0,21) m/s2 B (l0,2 ± 0,24) m/s2 C (9,96± 0,21) m/s2 D (9,96 ± 0,24) m/s2 4 l l ⇒ g= Giải: Từ công thức T = 2π g T2 4 l 4.3,14 0,8 = = 9,9579 = 9,96 ( m/s2) 2 1,78 T ∆l ∆T ∆g 0,02 = +2 = + = 0,0237 = 0,024 l T 800 1,78 g ∆g ⇒ ∆g = g = 0,024,9,96 = 0,239 = 0,24 m/s2 g g = Do đó g = g g = ( 9,96 0,24) m/s2 Đáp án D Câu 4: Bố trí thí nghiệm dùng lắc đơn để xác định gia tốc trọng trường Các số liệu đo sau: Lần đo Chiều dài dây treo Chu kỳ dao động Gia tốc trường 1,2 2,19 9,8776 0,9 1,90 9,8423 1,3 2,29 9,7866 Kết quả: Gia tốc trọng trường là: A g = 9,86 m/s2 ± 0,045 m/s2 B g = 9,79 m/s2 ± 0,0576 m/s2 C g = 9,76 m/s2 ± 0,056 m/s2 D g = 9,84 m/s2 ± 0,045 m/s2 4 l l ⇒ g= Giải: Từ công thức T = 2π g T Lần đo l (m) Chu kỳ dao động (s) 1,2 2,19 0,9 1,90 Tháng 5/2016 Gia tốc trường (m/s2) 9,8776 9,8423 (5) ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 Giá trị TB 1,3 2,29 ĐMT@77 9,7866 9,8355 9,84 g1 + g + g 9,8776 + 9,8423 + 9,7866 = = 9,8355 9,84 m/s2 3 g max − g 9,8776 − 9,7866 Sai số ∆g = = = 0,0455 m/s2 2 Do đó: g = g g = (9,84 0,0455) m/s2 Đáp án D Giá trị trung bình g = Câu 5: Một học sinh dùng cân và đồng hồ đếm giây để đo độ cứng lò xo Dùng cân để cân vật nặng khối lượng m = 100g ± 2% Gắn vật vào lò xo và kích thích cho lắc dao động dùng đồng hồ đếm giây đo thời gian dao động cho kết T = 2s ± 1% Bỏ qua sai số π Sai số tương đối phép đo là: A 1% B 3% C 2% D 4% HD Giải: Bài toán yêu cầu đo độ cứng lò xo cách dùng cân để đo khối lượng m và dùng đồng hồ để đo chu kỳ T nên phép đo k là phép đo gián tiếp Sai số phép đo k phụ thuộc sai số phép đo trực tiếp khối lượng m và chu kỳ T Theo bài ta có sai số phép đo trực tiếp m và T là : ∆m 2%.0,1 ∆T 1%.2 = = 2%; = =1% T m 0,1 Công thức tính sai số tương đối phép đo tích hay thương tổng các sai số các đại lượng m ∆k ∆ ∆m ∆T m ⇒ k = 4π2 - Từ công thức T = 2π =2 + +2 T m T k k ∆k ∆m ∆T Ở đây bỏ qua sai số π nên = +2 = 4% Đáp án D m T k Sóng ánh sáng Câu : Một học sinh làm thí nghiệm đo bước song ánh sáng thí nghiệm giao thoa qua khe Iâng Kết đo ghi vào bảng số liệu sau: Lần đo Trung bình Khoảng cách hai khe a=0,15 ± 0,01mm D(m) L(mm) (Khoảng cách vân sáng liên tiếp) 0,40 9,12 0,43 9,21 0,42 9,20 0,41 9,01 0,43 9,07 Bỏ qua sai số dụng cụ Kết đo bước sóng học sinh đó là: A.0,68 ± 0,05 (µm)B.0,65 ± 0,06 (µm) C.0,68 ± 0,06 (µm)D.0,65 ± 0,05 (µm) aL L = (i= ) D 5D ∆ ∆a ∆D ∆L ∆a ∆D ∆i = + + = + + a D L a D i Tháng 5/2016 Giải: Áp dụng công thức: λ = (6) ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 Lần đo D (m) Trung bình 0,40 0,43 0,42 0,41 0,43 0,418 ĐMT@77 Khoảng cách hai khe a = 0,15 ± 0,01mm L i λ ∆D ∆L ∆i (mm) (mm) (µm) (m) (mm) (mm) 0,018 9,12 0,002 1,824 0,004 0,684 0,012 9,21 0,088 1,842 0,0176 0,643 9,20 0,078 1,84 0,0156 0,657 0,008 9,01 0,112 1,802 0,0244 0,659 0,012 9,07 0,052 1,814 0,0104 0,633 0,010 9,122 0,0664 1,8244 0,0144 0,6546 ∆λ (µm) 0,064 ∆Dn = |Dtb – Dn| ∆ ∆a ∆D ∆L ∆a ∆D ∆i 0,01 0,01 ,0144 + + = + + = + + = 0,0984 a D L a D i 0,15 0, 418 1,8244 ∆ λ = λ = 0,0984.0,6546 = 0,0644 = Do vậy: λ = 0,65 0,06 (m) Chọn đáp án B Câu : Một học sinh tiến hành thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa khe Yâng Học sinh đó đo khoảng cách hai khe a =1,20 ± 0,03 (mm); khoảng cách từ hai khe đến màn D = 1,60 ± 0,05 (m) và độ rộng 10 khoảng vân là L = 8,00 ± 0,16 (mm) Sai số tương đối phép đo là A.1,60% B.7,63% C.0,96% D.5,83% ∆a ∆D ∆i ∆a ∆D ∆L ⇒ δ = δa + δD + δi = + + = + + D a D i a D L L ∆L ∆i ∆L ⇒ Vì i = và đó ∆i = = 10 10 i L 0,16 0,03 0,05 ⇒ = + + = 0,7625 = 7,63 % Đáp số B 1, 1,6 Dòng điện xoay chiều Câu 8: Trong thực hành học sinh dùng vôn kế lí tưởng đo điện áp đầu R và tụ C đoạn mạch R, C nối tiếp Kết đo là : UR = 14 ± 1,0 (V); UC = 48 ± 1,0 (V) Điện áp hai đầu đoạn mạch là: A U = 50 ± 2,0 (V) B U = 50 ±1,0 (V) C U = 50 ± 1,2 (V) D U = 50 ± 1,4 (V) Giải: Từ công thức: λ = Giải: 2 Ta có: U2 = UR2 + UC2 ⇒ U = U R + UC = 50 (V) và 2U.∆U = 2UR.∆UR + 2UC.∆UC Vì (U + U)2 = (UR + UR )2 + (UC + UC )2 ⇒ U2 + 2U.U + (.U)2 = UR2 + 2UR UR + (.UR )2 + UC2 + 2UC.UC + (.UC )2 U2 = UR2 + UC2 và (U)2 = (UR )2 +( U)C2 nên 2U.U = 2UR.UR + 2UC.UC U U 14 48 ⇒ ∆U = R ∆UR + C ∆UC = 1,0 + 1,0 = 1,24 = 1,2 50 50 U U Do đó: U = 50 1,2 (V) Đáp án C Tháng 5/2016 (7) ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM 2016 ĐMT@77 Câu 9: (Bài tập thực tế ĐH 2011) Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tái định cư đường dây truyền tải pha Cho biết, điện áp đầu truyền tăng từ U lên 2U thì số hộ dân trạm cung cấp đủ điện tăng từ 120 lên 144 Cho chi tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện các hộ dân nhau, công suất trạm phát không đổi và hệ số công suất các trường hợp Nếu điện áp truyền là 4U thì trạm phát huy này cung cấp đủ điện cho: A 168 hộ dân B 150 hộ dân C 504 hộ dân D 192 hộ dân HD: P - ∆P = 120P1 (1) P - ∆P/4 = 144P1 (2) P - ∆P/16 = nP1 (3) - Từ (1) và (2) suy ra: ∆P = 32P1, P = 152P1 thay vào (3) suy ra: n = 150 Câu 10: (ĐH 2011) Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, dùng vôn kết xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp đúng dự định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp A 40 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 60 vòng dây HD: N2 = U2.N1/U1 Suy ra: N2 = 0,43N1; N2 + 24 = 0,45N1; N2 + 24 + n = 0,5N1 ⇒ N1 = 1200; N2 = 516; n = 60 vòng Câu 11: (Sử dụng TB - ĐH 2014) Các thao tác sử dụng đồng hồ đa số (hình vẽ) để đo điện áp xoay chiều cỡ 120 V gồm: a Nhấn nút ON OFF để bật nguồn đồng hồ b Cho hai đầu đo hai dây đo tiếp xúc với hai đầu đoạn mạch cần đo điện áp c Vặn đầu đánh dấu núm xoay tới chấm có ghi 200, vùng ACV d Cắm hai đầu nối hai dây đo vào hai ổ COM và VΩ e Chờ cho các chữ số ổn định, đọc trị số điện áp g Kết thúc các thao tác đo, nhấn nút ON OFF để tắt nguồn đồng hồ.Thứ tự đúng các thao tác là A d, a, b, c, e, g B d, b, a, c, e, g C a, b, d, c, e, g D c, d, a, b, e, g *&* - Tháng 5/2016 (8)