›
›
›

Tài liệu Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Trường THCS Trung Thạnh

doc 42 trang Đăng Bình 06/12/2023 1070
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Trường THCS Trung Thạnh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • doctai_lieu_boi_duong_hoc_sinh_gioi_mon_vat_ly_lop_9_truong_thc.doc

Nội dung text: Tài liệu Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Trường THCS Trung Thạnh

  1. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Ph©n phèi ch­¬ng tr×nh bdhs giái lý 9 Buæi Néi dung - kiÕn thøc C¸c d¹ng bµi tËp 1 Bµi tËp vÒ ®Þnh luËt Pascal - ¸p suÊt cña chÊt láng. ¸p suÊt cña chÊt láng vµ chÊt 2 Bµi tËp vÒ m¸y Ðp dïng chÊt láng, b×nh th«ng khÝ nhau 3 Bµi tËp vÒ lùc ®Èy Asimet 4 Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc C¸c m¸y c¬ ®¬n gi¶n Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc 5 6 D¹ng 1: §Þnh thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ gÆp nhau cña c¸c chuyÓn ®éng ChuyÓn ®éng c¬ häc D¹ng 2: Bµi to¸n vÒ tÝnh qu·ng ®­êng ®i cña chuyÓn ®éng D¹ng3 : X¸c ®Þnh vËn tèc cña chuyÓn ®éng 7 D¹ng 4: TÝnh vËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu 8 Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc 9 NhiÖt häc 10 Bµi tËp tæng hîp kiÕn thøc §o¹n m¹ch nèi tiÕp - m¹ch song song 11 §o¹n m¹ch hçn hîp 12 §iÖn trë - biÕn trë 13 §iÖn häc 14 C«ng vµ c«ng suÊt ®iÖn 15 §Þnh luËt Jun - Len x¬ 16 Quang häc G­¬ng THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 1
  2. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 17 ThÊu kÝnh 18 Lµm quen mét sè ®Ò tæng hîp 19 Lµm quen mét sè ®Ò tæng hîp A- ¸p suÊt cña chÊt láng vµ chÊt khÝ I - Tãm t¾t lý thuyÕt. 1/ §Þnh nghÜa ¸p suÊt: ¸p suÊt cã gi¸ trÞ b»ng ¸p lùc trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÞ Ðp. F P Trong ®ã: - F: ¸p lùc lµ lùc t¸c dông vu«ng gãc víi mÆt bÞ Ðp. S - S: DiÖn tÝch bÞ Ðp (m2 ) - P: ¸p suÊt (N/m2). 2/ §Þnh luËt Paxcan. ¸p suÊt t¸c dông lªn chÊt láng (hay khÝ) ®ùng trong b×nh kÝn ®­îc chÊt láng (hay khÝ) truyÒn ®i nguyªn vÑn theo mäi h­íng. F S 3/ M¸y dïng chÊt láng: f s - S,s: DiÖn tÝch cña Pit«ng lín, Pitt«ng nhá (m2) - f: Lùc t¸c dông lªn Pit«ng nhá. (N) - F: Lùc t¸c dông lªn Pit«ng lín (N) V× thÓ tÝch chÊt láng chuyÓn tõ Pit«ng nµy sang Pit«ng kia lµ nh­ nhau do ®ã: V = S.H = s.h (H,h: ®o¹n ®­êng di chuyÓn cña Pit«ng lín, Pit«ng nhá) F h Tõ ®ã suy ra: f H 4/ ¸p suÊt cña chÊt láng. a) ¸p suÊt do cét chÊt láng g©y ra t¹i mét ®iÓm c¸ch mÆt chÊt láng mét ®o¹n h. P = h.d = 10 .D . h 2 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  3. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Trong ®ã: h lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm tÝnh ¸p suÊt ®Õn mÆt chÊt láng (®¬n vÞ m) d, D träng l­îng riªng (N/m3); Khèi l­îng riªng (Kg/m3) cña chÊt láng P: ¸p suÊt do cét chÊt láng g©y ra (N/m2) b) ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm trong chÊt láng.P = P0 + d.h 2 Trong ®ã: P0: ¸p khÝ quyÓn (N/m ); d.h: ¸p suÊt do cét chÊt láng g©y ra; P: ¸p suÊt t¹i ®iÓm cÇn tÝnh) 5/ B×nh th«ng nhau. - B×nh th«ng nhau chøa cïng mét chÊt láng ®øng yªn, mùc chÊt láng ë hai nh¸nh lu«n lu«n b»ng nhau. - B×nh th«ng nhau chøa nhiÒu chÊt láng kh¸c nhau ®øng yªn, mùc mÆt tho¸ng kh«ng b»ng nhau nh­ng c¸c ®iÓm trªn cïng mÆt ngang (trong cïng mét chÊt láng) cã ¸p suÊt b»ng nhau. (h×nh bªn) PA P0 d1.h1 PB P0 d 2 .h2 PA PB 6/ Lùc ®Èy Acsimet. F = d.V - d: Träng l­îng riªng cña chÊt láng hoÆc chÊt khÝ (N/m3) - V: ThÓ tÝch phÇn ch×m trong chÊt láng hoÆc chÊt khÝ (m3) - F: lùc ®Èy Acsimet lu«n h­íng lªn trªn (N) F P vËt næi II- Bµi tËp: (I)- Bµi tËp vÒ ®Þnh luËt Pascal - ¸p suÊt cña chÊt láng. Ph­¬ng ph¸p gi¶i: XÐt ¸p suÊt t¹i cïng mét vÞ trÝ so víi mÆt tho¸ng chÊt láng hoÆc xÐt ¸p suÊt t¹i ®¸y b×nh. Bµi 1: Trong mét b×nh n­íc cã mét hép s¾t rçng næi, d­íi ®¸y hép cã mét d©y chØ treo 1 hßn bi thÐp, hßn bi kh«ng ch¹m ®¸y b×nh. §é cao cña mùc n­íc sÏ thay ®æi thÕ nµo nÕu d©y treo qu¶ cÇu bÞ ®øt. Gi¶i : Gäi H lµ ®é cao cña n­íc trong b×nh. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 3
  4. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Khi d©y ch­a ®øt ¸p lùc t¸c dông lªn ®¸y cèc lµ: F1 = d0.S.H Trong ®ã: S lµ diÖn tÝch ®¸y b×nh. d0 lµ träng l­îng riªng cña n­íc. Khi d©y ®øt lùc Ðp lªn ®¸y b×nh lµ: F2 = d0Sh + Fbi Víi h lµ ®é cao cña n­íc khi d©y ®øt. Träng l­îng cña hép + bi + n­íc kh«ng thay ®æi nªn F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi V× bi cã träng l­îng nªn Fbi > 0 =>d.S.h h mùc n­íc gi¶m. Bµi 2: Hai b×nh gièng nhau cã d¹ng h×nh A B nãn côt (h×nh vÏ) nèi th«ng ®¸y, cã chøa n­íc ë nhiÖt ®é th­êng. Khi kho¸ K më, mùc n­íc ë 2 bªn ngang nhau. Ng­êi ta ®ãng kho¸ K vµ ®un n­íc ë b×nh B. V× vËy mùc n­íc trong b×nh B ®­îc n©ng cao lªn 1 chót. HiÖn t­îng x¶y ra nh­ thÕ nµo nÕu sau khi ®un nãng n­íc ë b×nh B th× më kho¸ K ? Cho biÕt thÓ tÝch h×nh nãn côt tÝnh theo c«ng thøc V 1 = h ( s = sS + S ) 3 Gi¶i : XÐt ¸p suÊt ®¸y b×nh B. Tr­íc khi ®un nãng P = d . h Sau khi ®un nãng P1 = d1h1 .Trong ®ã h, h1 lµ mùc n­íc trong b×nh tr­íc vµ sau khi ®un. d,d1 lµ träng l­îng riªng cña n­íc tr­íc vµ sau khi ®un. P d h d h => 1 1 1 1 . 1 P dh d h d1 V V× träng l­îng cña n­íc tr­íc vµ sau khi ®un lµ nh­ nhau nªn : d 1.V1 = dV => d V1 (V,V1 lµ thÓ tÝch n­íc trong b×nh B tr­íc vµ sau khi ®un ) 1 h(s sS S) P V h h P s sS S Tõ ®ã suy ra: 1 . 1 3 . 1 => 1 P V h 1 h P s sS S 1 h (s sS S ) 1 1 3 1 1 1 V× S P > P1 VËy sù ®un nãng n­íc sÏ lµm gi¶m ¸p suÊt nªn nÕu khãa K më th× n­íc sÏ ch¶y tõ b×nh A sang b×nh B. Bµi 3 : Ng­êi ta lÊy mét èng xiph«ng bªn trong ®ùng ®Çy n­íc 4 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm N­íc DÇu
  5. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS nhóng mét ®Çu vµo chËu n­íc, ®Çu kia vµo chËu ®ùng dÇu. Møc chÊt láng trong 2 chËu ngang nhau. Hái n­íc trong èng cã ch¶y kh«ng, nÕu cã ch¶y th× ch¶y theo h­íng nµo ? Gi¶i : Gäi P0 lµ ¸p suÊt trong khÝ quyÓn, d1vµ d2 lÇn l­ît lµ träng l­îng riªng cña n­íc vµ dÇu, h lµ chiÒu cao cét chÊt láng tõ mÆt tho¸ng ®Õn miÖng èng. XÐt t¹i ®iÓm A (miÖng èng nhóng trong n­íc ) PA = P0 + d1h T¹i B ( miÖng èng nhóng trong dÇu PB = P0 + d2h V× d1 > d2 => PA> PB. Do ®ã n­íc ch¶y tõ A sang B vµ t¹o thµnh 1 líp n­íc d­íi ®¸y dÇu vµ n©ng líp dÇu lªn. N­íc ngõng ch¶y khi d1h1= d2 h2 . Bài 4: Hai h×nh trô A vµ B ®Æt th¼ng ®øng cã tiÕt diÖn lÇn l­ît lµ 100cm2 vµ 200cm2 ®­îc nèi th«ng ®¸y b»ng mét èng nhá qua kho¸ k nh­ h×nh vÏ. Lóc ®Çu kho¸ k ®Ó ng¨n c¸ch hai b×nh, sau ®ã ®æ 3 lÝt dÇu vµo b×nh A, ®æ 5,4 lÝt n­íc vµo b×nh B. Sau ®ã më B A kho¸ k ®Ó t¹o thµnh mét b×nh th«ng nhau. TÝnh ®é cao mùc chÊt láng ë mçi b×nh. Cho biÕt träng l­îng riªng cña dÇu vµ cña n­íc k 3 3 lÇn l­ît lµ: d1=8000N/m ; d2= 10 000N/m ; Giải: Gäi h1, h2 lµ ®é cao mùc n­íc ë b×nh A vµ b×nh B khi ®· c©n b»ng. SA.h1+SB.h2 =V2 3 3 100 .h1 + 200.h2 =5,4.10 (cm ) h1 + 2.h2= 54 cm (1) 3 V1 3.10 §é cao mùc dÇu ë b×nh B: h3 = 30(cm) . A S A 100 B ¸p suÊt ë ®¸y hai b×nh lµ b»ng nhau nªn. d2h1 + d1h3 = d2h2 k h2 10000.h1 + 8000.30 = 10000.h2 h1 h2 = h1 + 24 (2) Tõ (1) vµ (2) ta suy ra: h1+2(h1 +24 ) = 54 h1= 2 cm h2= 26 cm Bµi 5 : Mét chiÕc vßng b»ng hîp kim vµng vµ b¹c, khi c©n trong kh«ng khÝ cã träng l­îng P0= 3N. Khi c©n trong n­íc, vßng cã träng l­îng P = 2,74N. H·y x¸c ®Þnh khèi l­îng phÇn vµng vµ khèi l­îng phÇn b¹c trong chiÕc vßng nÕu xem r»ng thÓ tÝch V cña vßng ®óng b»ng tæng thÓ tÝch ban ®Çu V1 cña vµng vµ thÓ tÝch ban ®Çu V2 cña b¹c. Khèi l­îng riªng cña vµng lµ 19300kg/m3, cña b¹c 10500kg/m3. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 5
  6. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Giải: Gäi m1, V1, D1 ,lµ khèi l­îng, thÓ tÝch vµ khèi l­îng riªng cña vµng. Gäi m2, V2, D2 ,lµ khèi l­îng, thÓ tÝch vµ khèi l­îng riªng cña b¹c. - Khi c©n ngoµi kh«ng khÝ. P0 = ( m1 + m2 ).10 (1) - Khi c©n trong n­íc. m m D D 1 2 P = P0 - (V1 + V2).d = m1 m2 .D .10 = 10. m1 1 m2 1 (2) D1 D2 D1 D2 Tõ (1) vµ (2) ta ®­îc. 1 1 D 10m1.D. =P - P0. 1 vµ D2 D1 D2 1 1 D 10m2.D. =P - P0. 1 D1 D2 D1 Thay sè ta ®­îc m1=59,2g vµ m2= 240,8g. (II) . Bµi tËp vÒ m¸y Ðp dïng chÊt láng, b×nh th«ng nhau. Bµi 1: B×nh th«ng nhau gåm 2 nh¸nh h×nh trô cã tiÕt diÖn lÇn l­ît lµ S1, S2 vµ cã S1 chøa n­íc.Trªn mÆt n­íc cã ®Æt c¸c pit«ng máng, khèi l­îng m vµ m . Mùc n­íc 2 bªn 1 2 S chªnh nhau 1 ®o¹n h. h 2 A a) T×m khèi l­îng m cña qu¶ c©n ®Æt lªn B pit«ng lín ®Ó mùc n­íc ë 2 bªn ngang nhau. b) NÕu ®Æt qu¶ c©n trªn sang pit«ng nhá th× mùc n­íc lóc b©y giê sÏ chªnh nhau 1 ®o¹n h bao nhiªu. Gi¶i : Chän ®iÓm tÝnh ¸p suÊt ë mÆt d­íi cña pit«ng 2 m1 m2 Khi ch­a ®Æt qu¶ c©n th×: D0 h (1) ( D0 lµ khèi l­îng riªng cña n­íc ) S1 S2 m m m m m m Khi ®Æt vËt nÆng lªn pit«ng lín th× : 1 2 1 2 (2) S1 S 2 S1 S1 S 2 Trõ vÕ víi vÕ cña (1) cho (2) ta ®­îc : m D0 h m D0 S1h S1 b) NÕu ®Æt qu¶ c©n sang pit«ng nhá th× khi c©n b»ng ta cã: m1 m2 m D0 H (3) S1 S 2 S 2 6 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  7. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Trõ vÕ víi vÕ cña (1) cho (3) ta ®­îc : m m D0 S1h S1 D0h – D0H = - (H h)D0 2 (H h)D0 H (1 )h S 2 S S 2 S 2 Bµi 2: Cho 2 b×nh h×nh trô th«ng víi nhau b»ng mét èng nhá cã khãa thÓ tÝch kh«ng ®¸ng kÓ. B¸n kÝnh ®¸y cña b×nh A lµ r1 cña h2 b×nh B lµ r2= 0,5 r1 (Kho¸ K ®ãng). §æ vµo b×nh A mét l­îng n­íc ®Õn chiÒu cao h1= 18 cm, sau ®ã ®æ lªn trªn mÆt n­íc mét líp chÊt h1 K láng cao h2= 4 cm cã träng l­îng riªng d 2= h3 9000 N/m3 vµ ®æ vµo b×nh B chÊt láng thø 3 cã chiÒu cao h3= 6 cm, träng l­îng 3 3 riªng d3 = 8000 N/ m ( träng l­îng riªng cña n­íc lµ d 1=10.000 N/m , c¸c chÊt láng kh«ng hoµ lÉn vµo nhau). Më kho¸ K ®Ó hai b×nh th«ng nhau. H·y tÝnh: a) §é chªnh lÖch chiÒu cao cña mÆt tho¸ng chÊt láng ë 2 b×nh. b) TÝnh thÓ tÝch n­íc ch¶y qua kho¸ K. BiÕt diÖn tÝch ®¸y cña b×nh A lµ 12 cm2 Gi¶i: a) XÐt ®iÓm N trong èng B n»m t¹i mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ chÊt láng 3. §iÓm M trong A n»m trªn cïng mÆt ph¼ng ngang víi N. Ta cã: PN Pm d3h3 d 2 h2 d1 x ( Víi x lµ ®é dµy líp n­íc n»m trªn M) d h d h 8.103.0,06 9.103.0,04 3 3 2 2 A B => x = 4 1,2cm d1 10 VËy mÆt tho¸ng chÊt láng 3 trong B cao h¬n h mÆt tho¸ng chÊt láng 2 trong A lµ: (2) h2 (1) h3 h h3 (h2 x) 6 (4 1,2) 0,8cm x S1 12 2 M N b) V× r2 = 0,5 r1 nªn S2 = 3cm 22 4 (3) ThÓ tÝch n­íc V trong b×nh B chÝnh lµ thÓ tÝch n­íc ch¶y qua kho¸ K tõ A sang B: 3 VB =S2.H = 3.H (cm ) 3 ThÓ tÝch n­íc cßn l¹i ë b×nh A lµ: VA=S1(H+x) = 12 (H +1,2) cm 3 ThÓ tÝch n­íc khi ®æ vµo A lóc ®Çu lµ: V = S1h1 = 12.18 = 126 cm vËy ta cã: V = VA + VB => 216 = 12.(H + 1,2) + 3.H = 15.H + 14,4 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 7
  8. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 216 14,4 => H = 13,44cm 15 VËy thÓ tÝch n­íc VB ch¶y qua kho¸ K lµ: 3 VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm (III) .Bµi tËp vÒ lùc ®Èy Asimet: Ph­¬ng ph¸p gi¶i: - Dùa vµo ®iÒu kiÖn c©n b»ng: “Khi vËt c©n b»ng trong chÊt láng th× P = FA” P: Lµ träng l­îng cña vËt, FA lµ lùc ®Èy acsimet t¸c dông lªn vËt (FA = d.V). Bµi 1: Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt tiÕt diÖn S = 40 cm2 cao h = 10 cm. Cã khèi l­îng m = 160 g a) Th¶ khèi gç vµo n­íc.T×m chiÒu cao cña phÇn gç næi trªn mÆt n­íc. Cho khèi l­îng 3 riªng cña n­íc lµ D0 = 1000 Kg/m b) B©y giê khèi gç ®­îc khoÐt mét lç h×nh trô ë gi÷a cã tiÕt diÖn S = 4 cm2, s©u h vµ lÊp 3 ®Çy ch× cã khèi l­îng riªng D 2 = 11 300 kg/m khi th¶ vµo trong n­íc ng­êi ta thÊy mùc n­íc b»ng víi mÆt trªn cña khèi gç. T×m ®é s©u h cña lç Gi¶i: x h S h h P P F A FA a) Khi khèi gç c©n b»ng trong n­íc th× träng l­îng cña khèi gç c©n b»ng víi lùc ®Èy Acsimet. Gäi x lµ phÇn khèi gç næi trªn mÆt n­íc, ta cã. m P = FA 10.m =10.D0.S.(h-x) x h - 6cm D0 .S b) Khèi gç sau khi khoÐt læ cã khèi l­îng lµ . m1 = m - m = D1.(S.h - S. h) m S. h Víi D1 lµ khèi l­îng riªng cña gç: D ) 1 S.h S.h Khèi l­îng m2 cña ch× lÊp vµo lµ: m2 D2 S. h Khèi l­îng tæng céng cña khèi gç vµ ch× lóc nµy lµ 8 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  9. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS m M = m1 + m2 = m + (D2 - ). S. h Sh V× khèi gç ngËp hoµn toµn trong n­íc nªn. D S.h m 10.M=10.D .S.h ==> h = 0 5,5cm 0 m (D ) S 2 S.h Bµi 2: Hai qu¶ cÇu ®Æc cã thÓ tÝch mçi qu¶ lµ V = 100m3 ®­îc nèi víi nhau b»ng mét sîi d©y nhÑ kh«ng co gi·n th¶ trong n­íc (h×nh vÏ). Khèi l­îng qu¶ cÇu bªn d­íi gÊp 4 lÇn khèi l­îng qu¶ cÇu bªn trªn. khi c©n b»ng th× 1/2 thÓ tÝch qu¶ cÇu bªn trªn bÞ ngËp trong n­íc. H·y tÝnh. a) Khèi l­îng riªng cña c¸c qu¶ cÇu b) Lùc c¨ng cña sîi d©y 3 Cho biÕt khèi l­îng cña n­íc lµ D0 = 1000kg/m Gi¶i a) V× 2 qu¶ cÇu cã cïng thÓ tÝch V, mµ P2 = 4 P1 => D2 = 4.D1 XÐt hÖ 2 qu¶ cÇu c©n b»ng trong n­íc. Khi ®ã ta cã: FA 3 P1 + P2 = FA + F’A => D D D (2) 1 2 2 0 3 Từ (1) và (2) suy ra: D1 = 3/10 D0 = 300kg/m 3 D2 = 4 D1 = 1200kg/m T B) XÐt tõng qu¶ cÇu: P1 - Khi qu¶ cÇu 1 ®øng c©n b»ng th×: FA = P1 + T - Khi qu¶ cÇu 2 ®øng c©n b»ng th×: F’A = P2 - T T Víi FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1 F’A F' A P1 T F'A => 2 => 5.T = F’A => T = 0,2 N 5 4P1 T F' A P2 Bµi 3: Trong b×nh h×nh trô tiÕt diÖn S0 chøa n­íc, mùc n­íc trong b×nh cã chiÒu cao H = 20 cm. Ng­êi ta th¶ vµo b×nh mét thanh ®ång chÊt, tiÕt diÖn ®Òu sao cho nã næi th¼ng ®øng trong b×nh th× mùc n­íc d©ng lªn mét ®o¹n h = 4 cm. a) NÕu nhÊn ch×m thanh trong n­íc hoµn toµn th× mùc n­íc sÏ d©ng cao bao nhiªu so víi ®¸y? Cho khèi l­¬ng riªng cña thanh vµ n­íc lÇn l­ît lµ D = 0,8 g/cm3, 3 D0 = 1 g/cm . b) T×m lùc t¸c dông vµo thanh khi thanh ch×m S hoµn toµn trong n­íc. Cho thÓ tÝch thanh lµ 50 cm3. Gi¶i: a) Gäi S vµ l lµ tiÕt diÖn vµ chiÒu dµi cña thanh. Träng l­îng cña thanh lµ P = 10.D.S.l. h Khi thanh n»m c©n b»ng, phÇn thÓ tÝch n­íc d©ng lªn còng chÝnh lµ phÇn thÓ tÝch V1 cña thanh ch×m H P FA THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 9 S0
  10. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS trong n­íc. Do ®ã V1 = S0. h. Do thanh c©n b»ng nªn P = FA D0 S0 hay 10.D.S.l = 10.D0.S0. h => l = . . h (1) D S Khi thanh ch×m hoµn toµn trong n­íc, n­íc d©ng lªn 1 l­îng b»ng thÓ tÝch cña thanh. Gäi H lµ phÇn n­íc d©ng lªn lóc nµy ta cã: S.l = S0. H (2). D Tõ (1) vµ (2) suy ra H = 0 . h D Vµ chiÒu cao cña cét n­íc trong b×nh lóc nµy lµ D H' H H H 0 . h 25 cm. D c) Lùc t¸c dông vµo thanh F = FA’ – P = 10. V.(D0 – D) F F = 10.50.10-6.(1000 - 800) = 0,1 N. H S H’ H P F’A S0 B - C¸c m¸y c¬ ®¬n gi¶n. I - Tãm t¾t lý thuyÕt 1/ Rßng räc cè ®Þnh: - Rßng räc cè ®Þnh chØ cã t¸c dông lµm thay ®æi h­íng cña lùc, kh«ng cã t¸c dông thay ®æi ®é lín cña lùc. 2/ Rßng räc ®éng - Dïng rßng räc ®éng ta ®­îc lîi hai lÇn vÒ lùc nh­ng thiÖt hai lÇn vÒ ®­êng ®i do ®ã kh«ng ®­îc lîi g× vÒ c«ng. 3/ §ßn bÈy. F l - §ßn bÈy c©n b»ng khi c¸c lùc t¸c dông tû lÖ nghÞch víi c¸nh tay ®ßn: 1 . P l2 Trong ®ã l1, l2 lµ c¸nh tay ®ßn cña P vµ F ( C¸nh tay ®ßn lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm tùa ®Õn ph­¬ng cña lùc). 4/ MÆt ph¼ng nghiªng: - NÕu ma s¸t kh«ng ®¸ng kÓ, dïng mÆt ph¼ng nghiªng ®­îc lîi bao nhiªu lÇn vÒ lùc th× thiÖt bÊy l F h 10 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm P
  11. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS nhiªu lÇn vÒ ®­êng ®i, kh«ng ®­îc lîi g× vÒ c«ng. F h . P l 5/ HiÖu suÊt A 1 0 H .100 0 trong ®ã A1 lµ c«ng cã Ých A A lµ c«ng toµn phÇn A = A1 + A2 (A2 lµ c«ng hao phÝ) II- Bµi tËp vÒ m¸y c¬ ®¬n gi¶n Bµi 1: TÝnh lùc kÐo F trong c¸c tr­êng hîp sau ®©y. BiÕt vËt nÆng cã träng l­îng P = 120 N (Bá qua ma s¸t, khèi l­îng cña c¸c rßng räc vµ d©y ). F F F F F F F F F F F F F F 2F 2F F F 4F 4F P P P Gi¶i: Theo s¬ ®å ph©n tÝch lùc nh­ h×nh vÏ: Khi hÖ thèng c©n b»ng ta cã - ë h×nh a) 6F = P => F = P/6 = 120/ 6 = 20 N - ë h×nh b) 8.F = P => F = P/8 = 120/ 8 = 15 N - ë h×nh c) 5.F = P => F = P/ 5 = 120/ 5 = 24 N Bµi 2: Mét ng­êi cã trong l­îng P = 600N ®øng trªn tÊm v¸n ®­îc treo vµo 2 rßng räc nh­ h×nh vÏ. §Ó hÖ thèng ®­îc c©n b»ng th× ng­êi ph¶i kÐo d©y, lóc ®ã lùc t¸c dông vµo trôc rßng räc cè ®Þnh lµ F = 720 N. TÝnh a) Lùc do ng­êi nÐn lªn tÊm v¸n b) Träng l­îng cña tÊm v¸n THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 11
  12. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bá qua ma s¸t vµ khèi l­îng cña c¸c rßng räc. Cã thÓ xem hÖ thèng trªn lµ mét vËt duy nhÊt. Gi¶i: a) Gäi T lµ lùc c¨ng d©y ë rßng räc ®éng. T’ lµ lùc c¨ng d©y ë rßng räc cè ®Þnh. Ta cã: T’ = 2.T; F = 2. T’ = 4 T  T = F/ 4 = 720/ 4 = 180 N. Gäi Q lµ lùc ng­êi nÐn lªn v¸n, ta cã: T T Q = P – T = 600N – 180 N = 420N ’ F ’ b) Gäi P’ lµ träng l­îng tÊm v¸n, coi hÖ thèng trªn lµ T T mét vËt duy nhÊt, vµ khi hÖ thèng c©n b»ng ta cã Q T’ + T = P’ + Q T P T => 3.T = P’ + Q => P’ = 3. T – Q ’ => P’ = 3. 180 – 420 = 120N P VËy lùc ng­êi nÐn lªn tÊm v¸n lµ 420N vµ tÊm v¸n cã ’ träng l­îng lµ 120N Bµi 3: Cho hÖ thèng nh­ h×nh vÏ: VËt 1 cã träng l­îng lµ P1, A C B VËt 2 cã träng l­îng lµ P2. Mçi rßng räc cã träng l­îng lµ 1 N. Bá qua ma s¸t, khèi l­îng cña thanh 2 AB vµ cña c¸c d©y treo 1 - Khi vËt 2 treo ë C víi AB = 3. CB th× hÖ thèng c©n b»ng - Khi vËt 2 treo ë D víi AD = DB th× muèn hÖ thèng c©n b»ng ph¶i treo nèi vµo vËt 1 mét vËt thø 3 cã träng l­îng P3 = 5N. TÝnh P1 vµ P2 F Gi¶i: Gäi P lµ träng l­îng cña rßng räc . F F A C B Trong tr­êng hîp thø nhÊt khi thanh AB F CB 1 c©n b»ng ta cã: P 2 P2 AB 3 1 MÆt kh¸c, rßng räc ®éng c©n b»ng P2 P1 ta cßn cã: 2.F = P + P1. 12 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  13. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS P P => F = 1 thay vµo trªn ta ®­îc: 2 P P1 1 3 (P + P1) = 2P2 (1) 2P2 3 T­¬ng tù cho tr­êng hîp thø hai khi P2 treo ë D, P1 vµ P3 treo ë rßng räc ®éng. F' DB 1 Lóc nµy ta cã . P2 AB 2 P P1 P3 MÆt kh¸c 2.F’ = P + P1 + P3 => F’ = 2 P P1 P3 1 Thay vµo trªn ta cã: => P + P1 + P3 = P2 (2). 2P2 2 Tõ (1) vµ (2) ta cã P1 = 9N, P2 = 15N. Bµi 4: Cho hÖ thèng nh­ h×nh vÏ. Gãc nghiªng = 300, d©y vµ rßng räc lµ lý t­ëng. X¸c ®Þnh khèi l­îng cña vËt M ®Ó hÖ thèng c©n b»ng. Cho khèi l­îng m = 1kg. Bá qua mäi ma s¸t. h h Gi¶i: Muèn M c©n b»ng th× F = P. víi = sin l l => F = P.sin 300 = P/2 (P lµ träng l­îng cña vËt M) 1 2 Lùc kÐo cña mçi d©y v¾t qua rßng räc 1 lµ: F h F P M l m F1 = 2 4 F1 P Lùc kÐo cña mçi d©y v¾t qua rßng räc 2 lµ: F2 = 2 8 Lùc kÐo do chÝnh träng l­îng P’ cña m g©y ra, tøc lµ : P’ = F2 = P/8 => m = M/8. Khèi l­îng M lµ: M = 8m = 8. 1 = 8 kg. A B Bµi 5: Hai qu¶ cÇu s¾t gièng hÖt nhau ®­îc treo vµo O 2 ®Çu A, B cña mét thanh kim lo¹i m¶nh, nhÑ. Thanh ®­îc gi÷ th¨ng b»ng nhê d©y m¾c t¹i ®iÓm O. BiÕt OA = OB = l = 20 cm. Nhóng qu¶ cÇu ë ®Çu B vµo trong chËu ®ùng chÊt láng ng­êi ta thÊy thanh AB mÊt th¨ng b»ng. §Ó thanh th¨ng b»ng trë l¹i ph¶i dÞch chuyÓn ®iÓm treo O vÒ phÝa A mét ®o¹n x = 1,08 cm. TÝnh khèi l­îng riªng cña chÊt 3 láng, biÕt khèi l­îng riªng cña s¾t lµ D0 = 7,8 g/cm . Gi¶i: Khi qu¶ cÇu treo ë B ®­îc nhóng trong chÊt láng A B th× ngoµi träng lùc, qu¶ cÇu cßn chÞu t¸c dông (l-x) O’ (l+x) FA THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 13 P P
  14. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS cña lùc ®Èy Acsimet cña chÊt láng. Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng cña c¸c lùc ®èi víi ®iÓm treo O’ ta cã P. AO’ = ( P – FA ). BO’. Hay P. ( l – x) = ( P – FA )(l + x) Gäi V lµ thÓ tÝch cña mét qu¶ cÇu vµ D lµ khèi l­îng riªng cña chÊt láng. Ta cã P = 10.D0.V vµ FA = 10. D. V  10.D0.V ( l – x ) = 10 V ( D0 – D )( l + x ) 2x A  D = .D 0,8g / cm3 . l x 0 Bµi 6: Mét thanh ®ång chÊt, tiÕt diÖn ®Òu, mét ®Çu O nhóng vµo n­íc, ®Çu kia tùa vµo thµnh chËu t¹i O sao 1 cho OA = OB. Khi thanh n»m c©n b»ng, mùc n­íc 2 B ë chÝnh gi÷a thanh. T×m khèi l­îng riªng D cña thanh, 3 biÕt khèi l­îng riªng cña n­íc lµ D0 = 1000kg/m . Gi¶i: Thanh chÞu t¸c dông cña träng lùc P ®Æt t¹i trung ®iÓm M cña thanh AB vµ lùc ®Èy Acsimet ®Æt t¹i trung ®iÓm N cña MB. Thanh cã thÓ quay quanh O. ¸p dông quy t¾c c©n b»ng cña ®ßn bÈy ta cã: P. MH = F. NK (1). Gäi S lµ tiÕt diÖn vµ l lµ chiÒu dµi cña thanh ta cã: l A P = 10. D. S. l vµ F = 10. D0.S. 2 O NK Thay vµo (1) ta cã: D = .D (2). 2.MH 0 M H MÆt kh¸c OHM  OKN ta cã: FA KN ON l l 5l K Trong ®ã ON = OB – NB = N MH OM ' 3 4 12 P l l l B OM = AM – OA = 2 3 6 KN ON 5 5 3 => thay vµo (2) ta ®­îc D = .D0 = 1250 kg/m MH OM 2 4 C. ChuyÓn ®éng c¬ häc I. Tãm t¾t lý thuyÕt: 1. ChuyÓn ®éng ®Òu: - VËn tèc cña mét chuyÓn ®éng ®Òu ®­îc x¸c ®Þnh b»ng qu·ng ®­êng ®i ®­îc trong mét ®¬n vÞ thêi gian vµ kh«ng ®æi trªn mäi qu·ng ®­êng ®i S v víi s: Qu·ng ®­êng ®i t t: Thêi gian vËt ®i qu·ng ®­êng s v: VËn tèc 14 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  15. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS 2. ChuyÓn ®éng kh«ng ®Òu: - VËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu trªn mét qu·ng ®­êng nµo ®ã (t­¬ng øng víi thêi gian chuyÓn ®éng trªn qu·ng ®­êng ®ã) ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: S V víi s: Qu·ng ®­êng ®i TB t t: Thêi gian ®i hÕt qu·ng ®­êng S - VËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu cã thÓ thay ®æi theo qu·ng ®­êng ®i. II. Bµi tËp D¹ng 1: §Þnh thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ gÆp nhau cña c¸c chuyÓn ®éng Bµi 1: Hai «t« chuyÓn ®éng ®Òu ng­îc chiÒu nhau tõ 2 ®Þa ®iÓm c¸ch nhau 150km. Hái sau bao nhiªu l©u th× chóng gÆp nhau biÕt r»ng vËn tèc xe thø nhÊt lµ 60km/h vµ xe thø 2 lµ 40km/h. Gi¶i: Gi¶ sö sau thêi gian t(h) th× hai xe gÆp nhau Qu·ng ®­êng xe 1®i ®­îc lµ S1 v1.t 60.t Qu·ng ®­êng xe 2 ®i ®­îc lµ S2 v2.t 60.t V× 2 xe chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu nhau tõ 2 vÞ trÝ c¸ch nhau 150km nªn ta cã: 60.t + 40.t = 150 => t = 1,5h VËy thêi gian ®Ó 2 xe gÆp nhau lµ 1h30’ Bµi 2: Xe thø nhÊt khëi hµnh tõ A chuyÓn ®éng ®Òu ®Õn B víi vËn tèc 36km/h. Nöa giê sau xe thø 2 chuyÓn ®éng ®Òu tõ B ®Õn A víi vËn tèc 5m/s. BiÕt qu·ng ®­êng AB dµi 72km. Hái sau bao l©u kÓ tõ lóc xe 2 khëi hµnh th×: a. Hai xe gÆp nhau b. Hai xe c¸ch nhau 13,5km. Gi¶i: a. Gi¶i sö sau t (h) kÓ tõ lóc xe 2 khëi hµnh th× 2 xe gÆp nhau: Khi ®ã ta cã qu·ng ®­êng xe 1 ®i ®­îc lµ: S1 = v1(0,5 + t) = 36(0,5 +t) Qu·ng ®­êng xe 2 ®i ®­îc lµ: S2 = v2.t = 18.t V× qu·ng ®­êng AB dµi 72 km nªn ta cã: 36.(0,5 + t) + 18.t = 72 => t = 1(h) VËy sau 1h kÓ tõ khi xe hai khëi hµnh th× 2 xe gÆp nhau b) Tr­êng hîp 1: Hai xe ch­a gÆp nhau vµ c¸ch nhau 13,5 km Gäi thêi gian kÓ tõ khi xe 2 khëi hµnh ®Õn khi hai xe c¸ch nhau 13,5 km lµ t2 Qu·ng ®­êng xe 1 ®i ®­îc lµ: S1’ = v1(0,5 + t2) = 36.(0,5 + t2) Qu·ng ®­êng xe ®i ®­îc lµ: S2’ = v2t2 = 18.t2 Theo bµi ra ta cã: 36.(0,5 + t2) + 18.t +13,5 = 72 => t2 = 0,75(h) VËy sau 45’ kÓ tõ khi xe 2 khëi hµnh th× hai xe c¸ch nhau 13,5 km Tr­êng hîp 2: Hai xe gÆp nhau sau ®ã c¸ch nhau 13,5km V× sau 1h th× 2 xe gÆp nhau nªn thêi gian ®Ó 2 xe c¸ch nhau 13,5km kÓ tõ lóc gÆp nhau lµ t3. Khi ®ã ta cã: 18.t3 + 36.t3 = 13,5 => t3 = 0,25 h VËy sau 1h15’ th× 2 xe c¸ch nhau 13,5km sau khi ®· gÆp nhau. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 15
  16. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bµi 3: Mét ng­êi ®i xe ®¹p víi vËn tèc v1 = 8km/h vµ 1 ng­êi ®i bé víi vËn tèc v2 = 4km/h khëi hµnh cïng mét lóc ë cïng mét n¬i vµ chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu nhau. Sau khi ®i ®­îc 30’, ng­êi ®i xe ®¹p dõng l¹i, nghØ 30’ råi quay trë l¹i ®uæi theo ng­êi ®i bé víi vËn tèc nh­ cò. Hái kÓ tõ lóc khëi hµnh sau bao l©u ng­êi ®i xe ®¹p ®uæi kÞp ng­êi ®i bé? Gi¶i: Qu·ng ®­êng ng­êi ®i xe ®¹p ®i trong thêi gian t1 = 30’ lµ: s1 = v1.t1 = 4 km Qu·ng ®­êng ng­êi ®i bé ®i trong 1h (do ng­êi ®i xe ®¹p cã nghØ 30’) s2 = v2.t2 = 4 km Kho¶ng c¸ch hai ng­êi sau khi khëi hµnh 1h lµ: S = S1 + S2 = 8 km KÓ tõ lóc nµy xem nh­ hai chuyÓn ®éng cïng chiÒu ®uæi nhau. S Thêi gian kÓ tõ lóc quay l¹i cho ®Õn khi gÆp nhau lµ: t 2h v1 v2 VËy sau 3h kÓ tõ lóc khëi hµnh, ng­êi ®i xe ®¹p kÞp ng­êi ®i bé. D¹ng 2: Bµi to¸n vÒ tÝnh qu·ng ®­êng ®i cña chuyÓn ®éng Bµi 1: Mét ng­êi ®i xe ®¹p tõ A ®Õn B víi vËn tèc v1 = 12km/h nÕu ng­êi ®ã t¨ng vËn tèc lªn 3km/h th× ®Õn sím h¬n 1h. a. T×m qu·ng ®­êng AB vµ thêi gian dù ®Þnh ®i tõ A ®Õn B. b. Ban ®Çu ng­êi ®ã ®i víi vËn tèc v1 = 12km/h ®­îc qu·ng ®­êng s 1 th× xe bÞ h­ ph¶i söa ch÷a mÊt 15 phót. Do ®ã trong qu·ng ®­êng cßn l¹i ng­êi Êy ®i víi vËn tèc v 2 = 15km/h th× ®Õn n¬i vÉn sím h¬n dù ®Þnh 30’. T×m qu·ng ®­êng s1. Gi¶i: a. Gi¶ sö qu·ng ®­êng AB lµ s th× thêi gian dù ®Þnh ®i hÕt qu·ng ®­êng AB lµ s s (h) 12 v1 V× ng­êi ®ã t¨ng vËn tèc lªn 3km/h vµ ®Õn sím h¬n 1h nªn. S S S S 1 1 S 60km 3 12 15 v1 v1 S 60 Thêi gian dù ®Þnh ®i tõ A ®Õn B lµ:t 5h 12 12 S1 b. Gäi t1’ lµ thêi gian ®i qu·ng ®­êng s1: t'1 v1 1 Thêi gian söa xe: t 15' h 4 S S1 Thêi gian ®i qu·ng ®­êng cßn l¹i:t'2 v2 1 1 S1 1 S S1 1 Theo bµi ra ta cã: t1 (t'1 t'2 ) t1 (1) 4 2 v1 4 v2 2 16 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  17. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS S S 1 1 1 1 3 ( 2 ) S 1 2 4 4 v 1 v 2 v 1 v 2 1 1 3 1 Tõ (1) vµ (2) suy ra 1 S1 4 4 v1 v2 1 . 1 12.15 Hay v1 v2 . 15km S1 4 4 15 12 v2 v1 Bµi 3: Mét viªn bi ®­îc th¶ l¨n tõ ®Ønh dèc xuèng ch©n dèc. Bi ®i xuèng nhanh dÇn vµ qu·ng ®­êng mµ bi ®i ®­îc trong gi©y thø i lµ S1 4i 2 (m) víi i = 1; 2; ;n a. TÝnh qu·ng ®­êng mµ bi ®i ®­îc trong gi©y thø 2; sau 2 gi©y. b. Chøng minh r»ng qu·ng ®­êng tæng céng mµ bi ®i ®­îc sau n gi©y (i vµ n lµ c¸c sè tù nhiªn) lµ L(n) = 2 n2(m). Gi¶i: a. Qu·ng ®­êng mµ bi ®i ®­îc trong gi©y thø nhÊt lµ: S1 = 4-2 = 2 m. Qu·ng ®­êng mµ bi ®i ®­îc trong gi©y thø hai lµ: S2 = 8-2 = 6 m. Qu·ng ®­êng mµ bi ®i ®­îc sau hai gi©y lµ: S2’ = S1 + S2 = 6 + 2 = 8 m. b. V× qu·ng ®­êng ®i ®­îc trong gi©y thø i lµ S(i) = 4i – 2 nªn ta cã: S(i) = 2 S(2) = 6 = 2 + 4 S(3) = 10 = 2 + 8 = 2 + 4.2 S(4) = 14 = 2 +12 = 2 + 4.3 S(n) = 4n – 2 = 2 + 4(n-1) Qu·ng ®­êng tæng céng bi ®i ®­îc sau n gi©y lµ: L(n) = S(1) +S(2) + + S(n) = 2[n+2[1+2+3+ +(n-1)]] (n 1)n Mµ 1+2+3+ +(n-1) = nªn L(n) = 2n2 (m) 2 Bµi 4: Ng­êi thø nhÊt khëi hµnh tõ A ®Õn B víi vËn tèc 8km/h. Cïng lóc ®ã ng­êi thø 2 vµ thø 3 cïng khëi hµnh tõ B vÒ A víi vËn tèc lÇn l­ît lµ 4km/h vµ 15km/h khi ng­êi thø 3 gÆp ng­êi thø nhÊt th× lËp tøc quay l¹i chuyÓn ®éng vÒ phÝa ng­êi thø 2. Khi gÆp ng­êi thø 2 còng lËp tøc quay l¹i chuyÓn ®éng vÒ phÝa ng­êi thø nhÊt vµ qu¸ tr×nh cø thÕ tiÕp diÔn cho ®Õn lóc ba ng­êi ë cïng 1 n¬i. Hái kÓ tõ lóc khëi hµnh cho ®Õn khi 3 ng­êi ë cïng 1 n¬i th× ng­êi thø ba ®· ®i ®­îc qu·ng ®­êng b»ng bao nhiªu? BiÕt chiÒu dµi qu·ng ®­êng AB lµ 48km. Gi¶i: V× thêi gian ng­êi thø 3 ®i còng b»ng thêi gian ng­êi thø nhÊt vµ ng­êi thø 2 ®i lµ t vµ ta 48 cã: 8t + 4t = 48 t 4 h 12 V× ng­êi thø 3 ®i liªn tôc kh«ng nghØ nªn tæng qu·ng ®­êng ng­êi thø 3 ®i lµ S 3 = v3 .t = 15.4 = 60km. D¹ng 3: X¸c ®Þnh vËn tèc cña chuyÓn ®éng THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 17
  18. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bµi 1: Mét häc sinh ®i tõ nhµ ®Õn tr­êng, sau khi ®i ®­îc 1/4 qu·ng ®­êng th× chît nhí m×nh quªn mét quyÓn s¸ch nªn véi trë vÒ vµ ®i ngay ®Õn tr­êng th× trÔ mÊt 15’ a. TÝnh vËn tèc chuyÓn ®éng cña em häc sinh, biÕt qu·ng ®­êng tõ nhµ tíi tr­êng lµ s = 6km. Bá qua thêi gian lªn xuèng xe khi vÒ nhµ. b. §Ó ®Õn tr­êng ®óng thêi gian dù ®Þnh th× khi quay vÒ vµ ®i lÇn 2 em ph¶i ®i víi vËn tèc bao nhiªu? s Gi¶i: a. Gäi t1 lµ thêi gian dù ®Þnh ®i víi vËn tèc v, ta cã: (1) t 1 v Do cã sù cè ®Ó quªn s¸ch nªn thêi gian ®i lóc nµy lµ t2 vµ qu·ng ®­êng ®i lµ 1 3 3s s 2. s s (2) s2 4 2 t 2 2v 1 Theo ®Ò bµi: 15ph h t 2 t1 4 Tõ ®ã kÕt hîp víi (1) vµ (2) ta suy ra v = 12km/h s 6 1 b. Thêi gian dù ®Þnh h t1 v 12 2 1 5 Gäi v’ lµ vËn tèc ph¶i ®i trong qu·ng ®­êng trë vÒ nhµ vµ ®i trë l¹i tr­êng s' s s s 4 4 ' s' 3 §Ó ®Õn n¬i kÞp thêi gian nªn: t1 h t 2 v' t1 4 8 Hay v’ = 20km/h Bµi 2: Hai xe khëi hµnh tõ mét n¬i vµ cïng ®i qu·ng ®­êng 60km. Xe mét ®i víi vËn tèc 30km/h, ®i liªn tôc kh«ng nghØ vµ ®Õn n¬i sím h¬n xe 2 lµ 30 phót. Xe hai khëi hµnh sím h¬n 1h nh­ng nghØ gi÷a ®­êng 45 phót. Hái: a. VËn tèc cña hai xe. b. Muèn ®Õn n¬i cïng lóc víi xe 1, xe 2 ph¶i ®i víi vËn tèc bao nhiªu: Gi¶i: s 60 a.Thêi gian xe 1 ®i hÕt qu·ng ®­êng lµ: t1 2h v1 30 Thêi gian xe 2 ®i hÕt qu·ng ®­êng lµ: t2 t1 1 0,5 0,75 t2 2 1,5 0,75 2,75h s 60 VËn tèc cña xe hai lµ: v2 21,8km / h t2 2,75 b. §Ó ®Õn n¬i cïng lóc víi xe 1 tøc th× thêi gian xe hai ®i hÕt qu·ng ®­êng lµ: t2 ' t1 1 0,75 2,25h s 60 VËy vËn tèc lµ: v2 ' 26,7km / h t2 ' 2,25 Bµi 3: Ba ng­êi ®i xe ®¹p tõ A ®Õn B víi c¸c vËn tèc kh«ng ®æi. Ng­êi thø nhÊt vµ ng­êi thø 2 xuÊt ph¸t cïng mét lóc víi c¸c vËn tèc t­¬ng øng lµ v1 = 10km/h vµ v2 = 12km/h. Ng­êi thø ba xuÊt ph¸t sau hai ng­êi nãi trªn 30’, kho¶ng thêi gian gi÷a 2 lÇn gÆp cña ng­êi thø ba víi 2 ng­êi ®i tr­íc lµ t 1h . T×m vËn tèc cña ng­êi thø 3. 18 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  19. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Gi¶i: Khi ng­êi thø 3 xuÊt ph¸t th× ng­êi thø nhÊt c¸ch A 5km, ng­êi thø 2 c¸ch A lµ 6km. Gäi t1 vµ t2 lµ thêi gian tõ khi ng­êi thø 3 xuÊt ph¸t cho ®Õn khi gÆp ng­êi thø nhÊt vµ ng­êi thø 2. 5 5 10 v3 t1 t1 t1 10 Ta cã: v3 6 6 12 v3 t 2 t 2 t 2 12 v3 Theo ®Ò bµi t 1 nªn t 2 t1 6 5 2 1 23 120 0 12 10 v3 v3 v3 v3 23 232 480 23 7 15 km/h = v3 2 2 8km/h Gi¸ trÞ cña v3 ph¶i lín h¬n v1 vµ v2 nªn ta cã v3 = 15km/h. Bài 4. Mét ng­êi ®i xe ®¹p chuyÓn ®éng trªn nöa qu·ng ®­êng ®Çu víi vËn tèc 12km/h vµ nöa qu·ng ®­êng sau víi vËn tèc 20km/h . X¸c ®Þnh vËn tèc trung b×nh cña xe ®¹p trªn c¶ qu·ng ®­êng ? Tãm t¾t: Gäi qu·ng ®­êng xe ®i lµ 2S vËy nöa qu·ng V1 12km / h ®­êng lµ S ,thêi gian t­¬ng øng lµ t1;t2 V 20km / h 2 S Thêi gian chuyÓn ®éng trªn nöa qu·ng ®­êng ®Çu lµ : t1 V1 Vtb ? S Thêi gian chuyÓn ®éng trªn nöa qu·ng ®­êng sau lµ : t2 V2 VËn tèc trung b×nh trªn c¶ qu·ng ®­êng lµ S S 2S 2S V 1 2 tb t t S S 1 1 1 2 S V V 1 2 V1 V2 2 2 15km / h 1 1 1 1 V1 V2 12 20 D¹ng 4: TÝnh vËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu Bµi 1: Mét « t« v­ît qua mét ®o¹n ®­êng dèc gåm 2 ®o¹n: Lªn dèc vµ xuèng dèc, biÕt thêi gian lªn dèc b»ng nöa thêi gian xuèng dèc, vËn tèc trung b×nh khi xuèng dèc gÊp hai lÇn vËn tèc trung b×nh khi lªn dèc. TÝnh vËn tèc trung b×nh trªn c¶ ®o¹n ®­êng dèc cña « t«.BiÕt vËn tèc trung b×nh khi lªn dèc lµ 30km/h. Gi¶i: Gäi S1 vµ S2 lµ qu·ng ®­êng khi lªn dèc vµ xuèng dèc Ta cã: ; mµ 2 , 2 4 s1 v1 t1 s2 v2 t 2 v2 v1 t 2 t1 s2 s1 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 19
  20. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Qu·ng ®­êng tæng céng lµ: S = 5S1 Thêi gian ®i tæng céng lµ: t 3 t1 t 2 t1 VËn tèc trung b×nh trªn c¶ dèc lµ: s 5S 5 v 1 50km/ h v1 t 3t1 3 1 2 Bµi 2: Mét ng­êi ®i tõ A ®Õn B. qu·ng ®­êng ®Çu ng­êi ®ã ®i víi vËn tèc v1, thêi gian 3 3 cßn l¹i ®i víi vËn tèc v2. Qu·ng ®­êng cuèi cïng ®i víi vËn tèc v3. tÝnh vËn tèc trung b×nh trªn c¶ qu·ng ®­êng. Gi¶i: 1 Gäi S1 lµ qu·ng ®­êng ®i víi vËn tèc v1, mÊt thêi gian t1 3 S2 lµ qu·ng ®­êng ®i víi vËn tèc v2, mÊt thêi gian t2 S3 lµ qu·ng ®­êng cuèi cïng ®i víi vËn tèc v3 trong thêi gian t3 S lµ qu·ng ®­êng AB. 1 s Theo bµi ra ta cã: s (1) s1 3 v1 t1 t1 3 v1 Vµ s2 ; s3 t 2 t 3 v2 v3 2s Do t = 2t nªn s2 2 s3 (2) (3) 2 3 s2 s3 v2 v3 3 2s 4s Tõ (2) vµ (3) suy ra s3 ; s2 t 3 3 2 t 2 3 2 v3 v2 v3 v2 v2 v3 VËn tèc trung b×nh trªn c¶ qu·ng ®­êng lµ: s 1 3 2 v1 v2 v3 . vTB 1 2 4 6 2 t1 t 2 t3 v1 v2 v3 3 3 2 3 2 v1 v2 v3 v2 v3 20 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  21. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS I. mét sè kiÕn thøc c¬ b¶n: 1. C«ng thøc tÝnh nhiÖt l­îng: Q= mc(t2 - t1) : T/h vËt thu nhiÖt Q= mc(t1 - t2) : T/h vËt táa nhiÖt 2.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: Q táa = Q thu Hay: mc(t1 - t2) = mc(t2 - t1) 3. N¨ng suÊt táa nhiÖt cña nhiªn liÖu: Q = q.m II. mét sè bµi tËp c¬ b¶n 0 Bài 1 : Dùng một ca múc nước ở thùng chứa nước A có nhiệt độ tA = 20 C và ở thùng chứa nước 0 B có nhiệt độ tB = 80 C rồi đổ vào thùng chứa nước C. Biết rằng trước khi đổ, trong thùng chứa 0 nước C đã có sẵn một lượng nước ở nhiệt độ tC = 40 C và bằng tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó. Tính số ca nước phải múc ở mỗi thùng A và B để có nhiệt độ nước ở thùng C là 50 0C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc nước H­íng dÉn gi¶i - Gọi : c là nhiệt dung riêng của nước ; m là khối lượng nước chứa trong một ca ; n1 và n2 lần lượt là số ca nước múc ở thùng A và thùng B ; (n1 + n2) là số ca nước có sẵn trong thùng C. - Nhiệt lượng do n1 ca nước ở thùng A khi đổ vào thùng C đã hấp thụ là : Q1 = n1.m.c(50 – 20) = 30cmn1 - Nhiệt lượng do n2 ca nước ở thùng B khi đổ vào thùng C đã toả ra là : Q2 = n2.m.c(80 – 50) = 30cmn2 - Nhiệt lượng do (n1 + n2) ca nước ở thùng C đã hấp thụ là : Q3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2) - Phương trình cân bằn nhiệt : Q1 + Q3 = Q2 30cmn1 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn2 2n1 = n2 - Vậy, khi múc n ca nước ở thùng A thì phải múc 2n ca nước ở thùng B và số nước đã có sẵn trong thùng C trước khi đổ thêm là 3n ca. Bài2: Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 200C. a) Thả vào thau nước một thỏi đồng khối lượng 200g lấy ra ở bếp lò. Nước nóng đến 21,2 0C. Tìm nhiệt độ của bếp lò. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là: c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. b) Thực ra, trong trường hợp này nhiệt lượng toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 21
  22. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS c) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước một thỏi nước đá có khối lượng 100g ở 0 0C. Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống . Biết để 1kg nước đá ở 0 0C nóng chảy hồn tồn cần cung cấp một nhiệt lượng là 3,4.105J. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. H­íng dÉn gi¶i a) Nhiệt độ của bếp lò: ( t0C cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng) 0 0 Nhiệt lượng của thau nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ t1= 20 C lên t2 = 21,2 C: Q1 = m1.c1(t2 - t1) 0 0 Nhiệt lượng của nước nhận được để tăng nhiệt độ từ t1= 20 C lên t2 = 21,2 C: Q2 = m2.c2(t2 - t1) 0 0 Nhiệt lượng của thỏi đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t C xuống t2 = 21,2 C: Q3 = m3.c3(t – t2) Vì không có sự toả nhiệt ra môi trường nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q1 + Q2 => m3.c3(t - t2) = m1.c1(t2 - t1) + m2.c2(t2 - t1) => t = [(m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) / m3.c3] + t2 thế số ta tính được t = 160,780C b) Nhiệt độ thực của bếp lò(t’): Theo giả thiết ta có: Q’3 - 10% ( Q1+ Q2 ) = ( Q1+ Q2 ) Q’ 3 = 1,1 ( Q1+ Q2 ) m 3.c3(t’ - t2) = 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1)  t’ = [ 1,1 (m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) ] / m3.c3 }+ t2 Thay số ta tính được t’ = 174,740C c) Nhiệt độ cuối cùng của hệ thống: + Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn ở 00C: Q = 3,4.105.0,1 = 34000(J) + Nhiệt lượng cả hệ thống (thau, nước, thỏi đồng) toả ra khi hạ 21,20C xuống 00C: 0 0 Q’ = (m1.c1+ m2.c2 + m3.c3 ) (21,2 C - 0 C) = 189019,2(J) + So sánh ta có: Q’ > Q nên nhiệt lượng toả ra Q’ một phần làm cho thỏi nước đá tan hồn tồn ở 00 C và phần còn lại (Q’-Q) làm cho cả hệ thống ( bao gồm cả nước đá đã tan) tăng nhiệt độ từ 00C lên nhiệt độ t”0C. + (Q’-Q) = [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] (t”- 0) => t” = (Q’-Q) / [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] thay số và tính được t” = 16,60C. Bµi 3: Người ta cho vòi nước nóng 700C và vòi nước lạnh 10 0C đồng thời chảy vào bể đã có sẳn 100kg nước ở nhiệt độ 60 0C. Hỏi phải mở hai vòi trong bao lâu thì thu được nước có nhiệt độ 450C. Cho biết lưu lượng của mỗi vòi là 20kg/phút. H­íng dÉn gi¶i Vì lưu lượng hai vòi chảy như nhau nên khối lượng hai loại nước xả vào bể bằng nhau. Gọi khối lượng mỗi loại nước là m(kg): Ta có: m.c(70 – 45) + 100.c(60 – 45) = m.c(45 – 10) 1500 25.m + 1500 = 35.m 10.m = 1500 m 150(kg) 10 150 Thời gian mở hai vòi là: t 7,5( phút) 20 22 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  23. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bµi 4: Muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 350C thì phải đổ bao nhiêu lít nước đang sôi vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 150C ? Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kgK. H­íng dÉn gi¶i Gọi x là khối lượng nước ở 150C; y là khối lượng nước đang sôi Ta có : x+y= 100g (1) Nhiệt lượng do ykg nước đang sôi tỏa ra :Q1= y.4190(100-15) 0 Nhiệt lượng do xkg nước ở 15 C toả ra :Q2 = x.4190(35-15) Phương trình cân bằng nhiệt:x.4190(35-15)=y.4190(100-15) (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) Ta được: x=76,5kg; y=23,5kg Vậy phải đổ 23,5 lít nước đang sôi vào 76,5 lít nước ở 150C. Bµi 5:Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng 300gam thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ? Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là C1 = 4200J/kg.K ; C2 = 880J/kg.K. Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn. H­íng dÉn gi¶i Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, Gọi m1, m2 là khối lương nước và ấm trong lần đun đầu. Ta có: Q1 = (m1.C1 + m2.C2) t Q2 = (2.m1.C1 + m2.C2) t Do nhiệt toả ra một cách đều đặn, nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn. Ta có thể đặt: Q1 = k.t1 ; Q2 = k.t2 (trong đó k là hệ số tỉ lệ nào đó) Suy ra: k.t1 = (m1.C1 + m2.C2) t k.t2 = (2.m1.C1 + m2.C2) t t (2m C m C ) m C Lập tỉ số ta được: 2 1 1 2 2 1 1 1 t1 (m1C1 m2C2 ) m1C1 m2C2 m1C1 4200 hay t2 1 .t1 1 .10 19,4 phút m1C1 m2C2 4200 0,3.880 Bµi 6:Thả đồng thời 300g sắt ở nhiệt độ 10 0C và 400g đồng ở nhiệt độ 25 0C vào một bình cách nhiệt trong đó có chứa 200g nước ở nhiệt độ 20 0C. Cho biết nhiệt dung riêng của sắt, đồng, nước lần lượt là 460J/kg.K, 400J/kg.K, 4200J/kg.K và sự hao phí nhiệt vì môi trường bên ngoài là không đáng kể. Hãy tính nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt được thiết lập. H­íng dÉn gi¶i: Gọi m 1, m2, m3 là khối lượng và t 1, t2, t3 lần lượt là nhiệt độ ban đầu của sắt, đồng, nước; t là nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt xảy ra. + Lập luận, chứng tỏ được rằng trước khi có cân bằng nhiệt thì sắt là vật thu nhiệt còn đồng và nước là vật tỏa nhiệt. + Từ kết quả của lập luận trên suy ra khi hệ có sự cân bằng nhiệt thì c 1m1(t – t1) = c2m2(t2 – t) + c3m3(t3 – t) + Thay số và tính được nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt xảy ra: t 19,50 C Bµi 7: Thả đồng thời 0,2kg sắt ở 15 0C và 450g đồng ở nhiệt độ 25 0C vào 150g nước ở nhệt độ 800C. Tính nhiệt độ của sắt khi có cân bằng nhiệt xảy ra biết rằng sự hao phí nhiệt vì môi trường THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 23
  24. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS là không đáng kể và nhiệt dung riêng của sắt, đồng, nước lần lượt bằng 460J/kgK, 400J/kgK và 4200J/kgK. H­íng dÉn gi¶i: + Gọi t là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt xảy ra. + Lập luận để đưa ra: - Nhiệt lượng sắt hấp thụ: Q1 = m1c1(t – t1). Nhiệt lượng đồng hấp thụ: Q2 = m2c2(t – t2) - Nhiệt lượng do nước tỏa ra Q3 = m3c3(t3 – t) m c t m c t m c t - Lập công thức khi có cân bằng nhiệt xảy ra, từ đó suy ra: t 1 1 1 2 2 2 3 3 3 m1c1 m2c2 m3c3 + Tính được t = 62,40C. Bµi 8: Một ô tô chạy với vận tốc 54 km/h, lực kéo của động cơ là không đổi và bằng 700N. Ô tô chạy trong 2 giờ thì tiêu thụ hết 5 lít xăng. Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,4.10 7 J/kg và khối lượng riêng của xăng là 700kg/m3 . Tính hiệu suất của động cơ ô tô. H­íng dÉn gi¶i: 5 Công có ích: Aci F.s F.v.t 700.15.2.3600 75600000J 756.10 J 3 6 6 Công toàn phần (nhiên liệu tỏa ra): Atp m.q V.D.q 5.10 .700.44.10 154000000J 154.10 J 5 Aci 756.10 Hiệu suất của động cơ: H 6 0,49 =49% Atp 154.10 Chủ đề 1 ĐỊNH LUẬT ÔM. ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP, ĐOẠN MẠCH SONG SONG, MẠCH HỖN HỢP I. Một số kiến thức cơ bản * Định luật Ôm: Cường độ dòng điện trong dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Công thức : I = U R * Trong đoạn mạch mắc nối tiếp I = I1 = I2 = = In U = U1 + U2 + + Un R = R1 + R2 + + Rn Lưu ý: - Xét nhiều điện trở R1, R2 Rn mắc nối tiếp với nhau, với hiệu điện thế ở hai đầu các điện trở là U1 , U2 , Un. Vì cường độ dòng điện đi qua các điện trở là như nhau, do vậy: U U U 1 2 n R1 R2 Rn 24 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  25. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Nếu ta biết giá trị của tất cả các điện trở và của một hiệu điện thế, công thức trên cho phép tính ra các hiệu điện thế khác. Ngược lại, nếu ta biết giá trị của tất cả các hiệu điện thế và của một điện trở, công thức trên cho phép tính ra các hiệu điện thế còn lại. * Trong đoạn mạch mắc song song. U = U1 = U2 = = Un I = I1 + I2 + + In 1 1 1 1 R R1 R 2 R n Lưu ý: - Nếu có hai điện trở R1 , R2 mắc song song với nhau, cường độ các dòng điện đi qua các I1 R2 I1 R2 điện trở là I1 , I2. Do I1R1=I2R2 nên : hay I2 R1 I R1 R2 Khi biết hai điện trở R 1 , R2 và cường độ dòng điện đi qua một điện trở, công thức trên cho phép tính ra cường độ dòng điện đi qua điện trở kia và cường độ dòng điện đi trong mạch chính. II. Bài tập A. ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP Bài 1. Một đoạn mạch AB gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp với nhau. Hiệu điện thế ở hai đầu các điện trở là U1 và U2. Biết R1=25 , R2 = 40 và hiệu điện thế UAB ở hai đầu đoạn mạch là 26V. Tính U1 và U2. Đs: 10V; 16V GỢI Ý: Cách 1: - Tính cường độ dòng điện qua các điện trở theo U AB và RAB. Từ đó tính được U1, U2. Cách 2 : - Áp dụng tính chất tỉ lệ thức : U U U U U U 26 1 2 1 2 1 2 0,4 R1 R2 R1 R2 25 40 65 Từ đó tính được U1 , U2 Bài 2. Một đoạn mạch gồm 3 điện trở mắc nối tiếp R1 =4  ;R2 =3  ;R3=5 . Hiệu điện thế 2 đầu của R3 là 7,5V. Tính hiệu điện thế ở 2 đầu các điện trở R1; R2 và ở 2 đầu đoạn mạch Đs: 6V; 4,5V; 18V. GỢI Ý :Cách 1: Tính cường độ dòng điện qua 3 điện trở theo U 3, R3 Từ đó tính được U 1, U2 ,UAB Cách 2 : Đối với đoạn mạch nối tiếp ta có : U1 U2 U3 U1 U2 7,5 1,5 từ đó tính U1, U2, UAB. R1 R2 R3 4 3 5 Bài 3. Trên điện trở R1 có ghi 0,1k  – 2A, điện trở R2 có ghi 0,12k – 1,5A. a) Giải thích các số ghi trên hai điện trở. b) Mắc R1 nối tiếp R2 vào hai điểm A, B thì UAB tối đa bằng bao nhiêu để khi hoạt động cả hai điện trở đều không bị hỏng. Đs: 330V GỢI Ý: + Dựa vào Iđm1, Iđm2 xác định được cường độ dòng điện Imax qua 2 điện trở ; + Tính Umax dựa vào các giá trị IAB, R1, R2. B. ĐOẠN MẠCH SONG SONG THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 25
  26. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 1. Cho R1= 12  ,R2= 18 mắc song song vào hai điểm A và B, một Ampe kế đo cường độ dòng điện trong mạch chính, Ampe kế 1 và Ampe kế 2 đo cường độ dòng điện qua R1 ,R2. a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện. b) Ampe kế 1 và Ampe kế 2 chỉ giá trị là bao nhiêu? (theo 2 cách) biết Ampe kế chỉ 0,9A. c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu A và B. GỢI Ý: b) Tính số chỉ Ampe kế 1 và Ampe kế 2 dựa vào hệ thức về mối quan hệ giữa I1, I2 với R1 , R2. (HS tìm cách giải khác) c) Tính UAB. Cách 1: như câu a Cách 2: sau khi tính I1,I2 như câu a, tính UAB theo I2, R2. Đs: b) 0,54A; 0,36A; c) 6,48V. Bài 2. Cho R1 = 2R2 mắc song song vào hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế 30V. Tính điện trở R1và R2 (theo 2 cách) biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch là 1,2A. GỢI Ý: Tính I1, I2 dựa vào hệ thức về mối quan hệ giữa I1, I2 với R1 ,R2 để tính R1, R2 . Học sinh cũng có thể giải bằng cách khác. Đs: 75; 37,5. Bài 3. Có hai điện trở trên đó có ghi: R1(20  -1,5A) và R2 (30 -2A). a) Hãy nêu ý nghĩa các con số ghi trên R1, R2. b) Khi Mắc R1//R2 vào mạch thì hiệu điện thế, cường độ dòng điện của mạch tối đa phải là bao nhiêu để cả hai điện trở đều không bị hỏng ? GỢI Ý: Dựa vào các giá trị ghi trên mỗi điện trở để tính Uđm1,Uđm2 trên cơ sở đó xác định UAB tối đa. Tính RAB => Tính được Imax. Đs: a) R1 = 20; Cường độ dòng điện lớn nhất được phép qua R1 là 1,5A: b) Umax = 30V; Imax = 2,5A C. ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP R1 R3 Bài 1. Có ba bóng đèn được mắc theo sơ đồ ( hình 3.1) và A B R2 sáng bình thường. Nếu bóng Đ1 bị đứt dây tóc thì bóng Đ3 sáng mạnh hơn hay yếu hơn? Hình 3.1 GỢI Ý: Bình thường: I3= I1 + I2. Nếu bóng Đ1 bị đứt; I1= 0 dòng điện I3 giảm => Nhận xét độ sáng của đèn. Bài 2. Một đoạn mạch được mắc như sơ R2 đồ hình 3.2. Cho biết R1 =3 ; R2 =7,5  ; R1 B R3 =15 . Hiệu điện thế ở hai đầu AB là A M 4V. R3 aTính điện trở của đoạn mạch. bTính cường độ dòng điện đi qua mỗi Hình 3.2 26 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  27. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS điện trở. c) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở Đs: a) 8; b) 3A; 2A ; 1A. c) U1 = 9V; U2 = U3 = 15V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R1nt ( R2// R3). Tính R23 rồi tính RAB. b) Tính I1 theo UAB và RAB R1 R2 I2 R3 Tính I2, I3 dựa vào hệ thức: I R 3 2 A B c) Tính : U1, U2, U3. R3 R Bài 3. Có ba điện trở R 1= 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 12Ω; R1 3 được mắc vào giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 12V như (hình 3.3). Hình 3.3 a) Tính điện trở tương đương của mạch. b) Tính cường độ dòng điện đi qua mỗi điên trở c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 và R2. Đs: a) 4; b) I1 = I2 = 2A; I3 = 1A ; c) 4V; 8V. GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R3 // ( R1 nt R2). Tính R rồi tính R . 12 AB R1 C R4 b) Có R1 nt R2 => I1 ? I2; Tính I1 theo U và R12; Tính I theo U và R . 3 3 A R2 B c) Tính U1 theo I1 và R1; U2 theo I2 và R2; U3 ? U. D Bài 4. Một đoạn mạch điện gồm 5 điện trở mắc R3 R5 như sơ đồ hình 4.1. Cho biết R1= 2,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 10Ω; R4 = 1,2 Ω; E Hình 4.1 R5 = 5Ω. Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế 6V. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện R1 R4 trở? GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 A R2 D B + Tính RAD, RBD từ đó tính RAB. + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện thế ở R3 R5 hai đầu các điên trở R1, R2, R3 là như nhau: Tính U theo I và R từ đó tính được các AB AB AD Hình 4.2 dòng I1, I2, I3. + Tương tự ta cũng tính được các dòng I4, I5 của đoạn mạch DB. CHÚ Ý: 1. Khi giải các bài toán với những mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách vẽ một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những điểm có điện thế như nhau được gộp lại để làm rõ những bộ phận đơn giản hơn của đoạn mạch được ghép lại như thế nào để tạo thành đoạn mạch điện phức tạp. 2. Có thể kiểm tra nhanh kết quả của bài toán trên. Các đáp số phải thỏa mãn điều kiện: I 1+ I2+ I3= I4+ I5 = IAB = 2,4A. R R R Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A. C 3 Bài 5. 1 2 A B D THCS TRUNG THẠNH Nguồn:R4 Sưu tầm R 27 Hình 5 4.3
  28. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Một đoạn mạch điện mắc song song như trên sơ đồ hình 4.3 được nối vào một nguồn điện 36V. Cho biết: R1=18Ω; R2=5Ω; R3=7Ω; R4=14Ω; R5=6Ω a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi mạch rẽ. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D. Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V. GỢI Ý: a) Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ chứa R1, R2, R3 và R4 , R5 b) Gọi hiệu điện thế giữa hai điểm C và D là UCD. Ta tính được: UAC = I1.R1 = 21,6V ; UAD = I4.R4 = 25,2V Như thế điện thế ở C thấp hơn điện thế ở A: 21,6V; điện thế ở D thấp hơn điện thế ở A: 25,2V. Tóm lại: điện thế ở D thấp hơn điện thế ở C là: UCD = 25,2 – 21,6 = 3,6V. CHÚ Ý: + Có thể tính UCD bằng một cách khác: UAC+ UCD + UDB = UAB => UCD= UAB - UAC - UBD (*) UAB đã biết, tính UAC, UDB thay vào (*) được UCD = 3,6V. + UCD được tính trong trường hợp 2 điểm C, D không được nối với nhau bằng một dây dẫn hoặc một điện trở, giữa C,D không có dòng điện. Nếu C, D được nối với nhau sẽ có một dòng điện đi từ C tới D (vì điện thế điểm D thấp hơn điện thế điểm C). Mạch điện bị thay đổi và cường độ dòng điện đi qua các điện trở cũng thay đổi. Bài 6. Cho mạch điện như hình 4.4. Biết: R 1 = 15, R2 = 3, R3 = 7, R4 = 10. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 35V. a) Tính điện trở tương đương của toàn mạch. R R2 D 3 b) Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở. R1 GỢI Ý: (theo hình vẽ 4.4) A B C R4 a) Tính R23 và R234. Tính điện trở tương đương RAB=R1+R234 Hình 4.4 b) Tính IAB theo UAB,RAB=>I1 +) Tính UCB theo IAB,RCB. +) Ta có R23 = R4 I23 như thế nào so với I4; (I23=I2=I3) + Tính I23 theo UCB, R23. Đs: a) 20; b) I1 = I = 1,75A; I2 = I3 = I4 = 0,875A. III. Luyện tập R2 R3 Bài 1. D Cho mạch điện như hình 4.5. Biết R = R = R = 2 A R1 1 2 4 C B R3 = 40. R4 Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UAB = 64,8V. Tính các hiệu điện thế UAC và UAD. Đs: 48V; 67,2V. Hình 4.5 28 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  29. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 2. K Cho mạch điện như hình 4.6. 1 R N Trong đó điện trở R2 = 10. Hiệu điện thế hai N R A đầu K 3 đoạn mạch là UMN =30V. R 2 Biết khi K đóng, K ngắt, ampe kế chỉ 1A. Còn 2 khi K 1 2 1 Hình 1 ngắt, K2 đóng thì ampe kế chỉ 2A. 4.6 Tìm cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và số chỉ của ampe kế A khi cả hai khóa K1 , K2 cùng đóng Bài 3. Cho đoạn mạch gồm ba bóng đèn mắc Đs: 2A, 3A, 1A, 7A. như Đ2 hình 4.7. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là UAB = 16,8V. Trên các bóng đèn: Đ1 có ghi 12V – 2A, Đ A Đ1 B 2 có ghi M 6V – 1,5A và Đ3 ghi 9V – 1,5A. a) Tính điện trở của mỗi bóng đèn. b) Nhận xét về độ sáng của mỗi bóng đèn so Hình 4.7 R2 với Đ3 khi chúng được sử dụng ở đúng hiệu điện thế R1 định mức. R3 Đs: a) 6, 4, 6. A C B b) Đ1 sáng bình thường, Đ2, Đ3 sáng yếu. R4 Bài 4. Cho mạch điện như hình 4.8. R 1=15., A R2 = R3 = 20, R4 =10. Ampe kế chỉ 5A. Tính điện trở tương đương của toàn mạch. Hình 4.8 Tìm các hiệu điện thế UAB và UAC. R1 R K Đs: a) 7,14; b) 50V, 30V. P 4 2 Bài 5.Một mạch điện gồm ba điện trở R 1, R2, R3 mắc nối tiếp nhau. Nếu đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế 110V K1 thì dòng điện qua mạch có cường độ 2A. Nếu chỉ nối tiếp R 1, R2 vào mạch thì cường độ qua mạch là 5,5A. Còn nếu mắc R , R R2 1 3 vào mạch thì cường độ dòng điện là 2,2A. Tính R 1, R2, R3 R3. U 110 GỢI Ý:Ta có R1+ R2 + R3 = 55 (1) I 2 M N 1 Hình 4.9 U 110 R1 + R2 = 20 (2) I 2 5,5 U 110 R1 + R3 = 50 (3) I3 2,2 Từ (1), (2) => R3 = 35 thay R3 vào (3) => R1 = 15 Thay R1 vào (2) => R2 = 5. Bài 6.Trên hình 4.9 là một mạch điện có hai công tắc K1, K2. Các điện trở R1 = 12,5, R2 = 4, R3 = 6. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V. a) K đóng, K ngắt. Tìm cường độ dòng điện qua các điện 1 2 + A trở. A A2 b) K ngắt, K đóng. Cường độ qua R là 1A. Tính R . 1 1 2 4 4 V c) K1, K2 cùng đóng. Tính điện trở tương đương của cả R R1 2 mạch, từ đó suy ra cường độ dòng điện trong mạch chính. - GỢI Ý: Hình 4.10 4444.104. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm104.104.1 29 0
  30. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS a) K1 đóng, K2 ngắt. Mạch điện gồm R 1 nt R2 . Tính dòng điện qua các điện trở theo U MN và R1, R2. b) K1 ngắt, K2 đóng. Mạch điện gồm R1, R4 và R3 mắc nối tiếp. + Tính điện trở tương đương R143. Từ đó => R4. _ c) K , K cùng đóng, mạch điện gồm R R // R ntR . + 1 2 1 nt 2 3 4  M N + Tính R34, R234; tính RMN theo R1 và R234. Hình 4.11 + Tính I theo UMN và RMN. R A Đs: a) I = I1 = I2 = 2,49A; b) 30; c) 16,1; 3A Bài 7.Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.10. Điện trở các ampe kế không đáng kể, P Q điện trở vôn kế rất lớn. Hãy xác định số chỉ R1 R2 của các máy đo A1, A2 và vôn kế V, biết ampe kế A1 chỉ 1,5A; R1 = 3; R2 = 5. GỢI Ý: R3 Theo sơ đồ ta có R1; R2 và vôn kế V mắc song song. + Tìm số chỉ của vôn kế V theo I1 và R1. + Tìm số chỉ của ampe kế A2 theo U và R2. + Tìm số chỉ của ampe kế A theo I1 và I2. Đs: 2,4A; 0,9A; 4,5A. Bài 8.Cho đoạn mạch điện như hình 4.11;R 1 = 10; R2 = 50.; R3 = 40. Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm MN được giữ không đổi. a) Cho điện trở của biến trở R X = 0 ta thấy ampe kế chỉ 1,0A. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai điểm MN? b) Cho điện trở của biến trở một giá trị nào đó ta thấy ampe kế chỉ 0,8A. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và qua biến trở? GỢI Ý: Để ý [ (R1 nt R2) // R3 ], ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính. + Tính R12, rồi tính RPQ. + Tính UPQ theo I và RPQ. a) Tính I3 theo UPQ và R3; I1 = I2 theo UPQ và R12. Tính UMN theo UPQ và UMP, ( R0 =0 Nên UMP =0) => UMN? UPQ b) Khi ( RX 0). Tính U’PQ theo I’ và RPQ. _ Tính I1 = I2 theo U’PQ và R12; I3 theo U’PQ và R3; IX theo I1 và + I3. Đs: a) 0,6A; 0,4A; 24V; b) 0,32A; 0,48A; 0,8A R3 A R B Bài 9. 1 Người ta mắc một mạch điện như hình 4.12 giữa hai điểm A R và B có hiệu điện thế 5V. Các điện trở thành phần của đoạn 2 mạch là R1 = 1; R2 = 2; R3 = 3; R4 = 4. R4 a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB. Hình 4.12 b) Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các mạch rẽ. 30 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  31. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS GỢI Ý: R1 B R2 a) Tính R12,R123 rồi tính RAB. b) Tính I theo U và R ; I theo U và R ; I theo U và R . + - AB AB 4 AB 4 3 AB 123 U Dựa vào hệ thức: A C I R I I I I I 1 2 2 2 1 2 1 2 3 1,36A Hình 4.13 = I1;I2 I2 R1 1 1 2 1 2 1 2 3 Bài 10.Cho mạch điện như hình vẽ bên, hiệu điện thế U = 24V không đổi. Một học sinh dùng một Vôn kế đo hiệu điện thế giữa các điểm A và B; B và C thì được các kết quả lần lượt là U 1= 6 V, U2= 12 V. Hỏi hiệu điện thế thực tế (khi không mắc vôn kế) giữa các điểm A và B; B và C là bao nhiêu ? * * ĐS: U1 8(V ) , U2 16(V ) Chủ đề 2: ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ I. Một số kiến thức cơ bản. * Điện trở của dây dẫn Ở một nhiệt độ không đổi, điện trở của dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài, tỷ lệ nghịch với tiết diện và phụ thuộc vào bản chất của dây Công thức R = . l S * Biến trở là một điện trở có thể thay đổi được giá trị khi dịch chuyển con chạy. * Lưu ý: Khi giải các bài tập về điện trở cần chú ý một số điểm sau: + Diện tích tiết diện thẳng của dây dẫn được tính theo bán kính và đường kính: d 2 S = r 2 = 4 + Khối lượng dây dẫn: m = D.V = D.S.l. + Đổi đơn vị và phép nâng lũy thừa: 1km = 1000m = 103m; 1m = 10dm; 1m = 100cm = 102cm; 1m = 1000mm = 103mm. 1m2 = 10dm2 =104cm2 =106mm2;; 1mm2 =10-6m2; 1cm2 = 10-4m2; 1cm2 = 10-4m2. 1k = 1000 = 103; 1M = 1000 000 n n n n q n.q n m n+m n m n.m a n m 1 n a a a a + a .a = a ; (a ) = a ; m a ; n a ; n ; n n.q a a b b b b II. Bài tập A. ĐIỆN TRỞ Bài 1. Một dây dẫn hình trụ làm bằng sắt có tiết diện đều 0,49mm2. Khi mắc vào hiệu điện thế 20V thì cường độ qua nó là 2,5A. Tính chiều dài của dây. Biết điện trở suất của sắt là 9,8.10-8m. Tính khối lượng dây. Biết khôi lượng riêng của sắt là 7,8 g/cm3. GỢI Ý: Tính chiều dài dây sắt. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 31
  32. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS + Tính R theo U và I. l + Tính l tử công thức : R = . . s Thay V = S.l vào m = D.V để tính khối lượng dây. Đs: 40m; 0,153kg. Bài 2. Người ta dùng dây hợp kim nicrôm có tiết diện 0,2 mm2 để làm một biến trở. Biết điện trở lớn nhất của biến trở là 40. a) Tính chiều dài của dây nicrôm cần dùng. Cho điện trở suất của dây hợp kim nicrôm là 1,1.10 - 6m b) Dây điện trở của biến trở được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính 1,5cm. Tính số vòng dây của biến trở này. l GỢI Ý: a) Tính chiều dài l từ : R = . . s b) Chiều dài l’ của một vòng dây bằng chu vi lõi sứ: l ’= .d => số vòng dây quấn quanh lõi sứ là: l' n= . l Đs: a) 7,27m; 154,3 vòng. Bài 3.Một dây dẫn bằng hợp kim dài 0,2km, tiết diện tròn, đường kính 0,4cm có điện trở 4. Tính điện trở của dây hợp kim này khi có chiều dài 500m và đường kính tiết diện là 2mm. Đs: R2 = 40. GỢI Ý: Tính điện trở của dây thứ hai. l R.S R1.S1 R2.S2 + Từ : R = . => ; vì cùng tiết diện nên ta có: => R2=? (*) s l l1 l2 2 2 2 d1 d2 S1 S1 d1 + Với S1=;S2 . Thiết lập tỉ số biến đổi ta được thay vào (*) ta tính 4 4 S2 S2 d2 được R2. B. BIẾN TRỞ Bài 4. Cho hai bóng đèn Đ1, Đ2: trên Đ1 có ghi ( 6V – 1A), trên Đ2 có ghi Đ2 ( 6V- 0,5A). a) Khi mắc hai bóng này vào hiệu điện thế 12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b) Muốn các đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm một biến trở có con chạy. Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó. GỢI Ý:a) Tính điện trở mỗi đèn; tính RAB khi mắc ( Đ1 nt Đ2); tính cường độ dòng điện đi qua hai đèn rồi so với Iđm của chúng => kết luận mắc được không? b) Có hai sơ đồ thỏa mãn điều kiện của đầu bài ( HS tự vẽ), sau đó tính Rb trong hai sơ đồ. Đs: a) Không. vì: Iđm2 < I2 nên đèn 2 sẽ cháy. b) Rb = 12. 32 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  33. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Bài 5. Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0,5A. Để sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế 12V thì phải mắc đèn với một biến trở có con chạy (tiết diện dây 0,5mm2, chiều dài 240m). a) Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn sáng bình thường. b) Khi đèn sáng bình thường điện trở của biến trở tham gia vào mạch lúc đó bằng bao nhiêu? (bỏ qua điện trở của dây nối). c) Dây biến trở làm bằng chất gì? Biết khi đèn sáng bình thường thì chỉ 2/3 biến trở tham gia vào mạch điện. GỢI Ý:UđmĐ = 12V mà UAB= 20V => mắc Đ như thế nào với Rb, vẽ sơ đồ cách mắc đó. Tính Rb khi Đ sáng bình thường. l Biết Rb chỉ bằng 2/3 Rmaxb=> tính Rmaxb; mặt khác Rmaxb= => ? tính . S Đs: a) Đèn nối tiếp với biến trở. Nếu mắc đèn song song với biến trở đèn sẽ cháy. b)16; c) 5,5.10-8m. Dây làm bằng Vônfram. Bài 6. Cho mạch điện như hình 6.1. Biến trở R có ghi x A R B 20 –1A.a) Biến trở làm bằng nikêlin có = 4.10- C 7m và S= 0,1mm2. Tính chiều dài của dây biến trở. M Rx N b) Khi con chạy ở vị trí M thì vôn kế chỉ 12V, khi ở vị V trí N thì vôn kế chỉ 7,2V. Tính điện trở R? Hình 6.1 l GỢI Ý:Rx max = 20, tính l từ Rx max = . S Khi con chạy C ở M thì Rx = ? => vôn kế chỉ UAB = ? Khi con chạy C ở N thì Rx = ? => vôn kế chỉ UR = ? Tính Ux theo UAB và UR; tính I theo Ux và Rx => Từ đó tính được R theo UR và I. Đs: a) 5m; b) 30. II. Luyện tâp Bài 1. Một đoạn mạch gồm hai bóng đèn Đ1, Đ2 và một biến trở, mắc như trên sơ đồ hình 6.2. Cho biết điện trở A M N B lớn nhất của biến trở là 12 Ω, điện trở của mỗi bóng đèn P là 3. Đoạn mạch được nối vào một nguồn điện là 24V. Đ1 Tính cường độ dòng điện qua Đ1và Đ2 khi: a) Con chạy ở vị trí M Đ2 b) Con chạy ở vị trí P, trung điểm của đoạn MN; Hình 6.2 c) Con chạy ở vị trí N. Đs: 4,4A và 3,5A; 2,2A và 1,5A; 1,6A và 0A Bài 2: Một đoạn mạch như sơ đồ hình 6.3 Đ Đ được mắc vào một nguồn điện 30V. Bốn bóng A R1 B đèn Đ như nhau, mỗi bóng có điện trở 3 và C E M N hiệu điện thế định mức 6V. Điện trở R3=3Ω. Trên biến trở có ghi 15Ω -6A. Hình 6.3 Đ Đ THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 33
  34. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS a) Đặt con chạy ở vị trí N. Các bóng đèn có sáng bình thường không? b) Muốn cho các bóng đèn sáng bình thường, phải đặt con chạy ở vị trí nào? c) Có thể đặt con chạy ở vị trí M không? Đs: a) không; b) CM =1/10 MN; c) không Chủ đề 3 CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN I . Một số kiến thức cơ bản * Công suất của dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện. Công thức: P = A / t Vì ( A = U I t ) P = U I 2 (Ta có P = U.I = I2.R = U ) R * Số đo phần điện năng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác trong một mạch điện gọi là công của dòng điện sản ra trong mạch điện đó. Công thức:A = UI t 2 (Ta có A = P.t = U.I.t = I2.R.t = U .t ) R * Ngoài đơn vị ( J ) ta còn dùng ( Wh ; kWh ) 1 kWh = 1 000 Wh = 3 600 000 J * Lưu ý: Mạch điện gồm có những vật tiêu thụ điện, nguồn điện và dây dẫn. Công thức A = UIt, cho biết điện năng A (công) mà đoạn mạch tiêu thụ và chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Nếu dây dẫn có điện trở rất nhỏ (coi bằng 0). Khi đó giữa các điểm trên một đoạn dây dân coi như không có hiệu điện thế (hiệu điện thế bằng 0). Chính vì vậy mà trên một đoạn dây dẫn có thể có dòng điện khá lớn đi qua, mà nó vẫn không tiêu thụ điện năng, không bị nóng lên. Nhưng nếu mắc thẳng một dây dẫn vào hai cực của một nguồn điện (trường hợp đoản mạch). Do nguồn điện có điện trở rất nhỏ nên điện trở của mạch (cả dây dẫn) cũng rất nhỏ. Cường độ dòng điện của mạch khi đó rất lớn, có thể làm hỏng nguồn điện. II. Bài tập Bài 1. Cho một đoạn mạch mắc như trên sơ đồ hình 7.1. Trên đèn Đ1 có ghi: 6V- 12W. Điện trở R có giá trị 6. Khi mắc đoạn mạch vào một nguồn điện thì hai đèn Đ1,Đ2 sáng bình thường và vôn kế chỉ 12V. V a. Tính hiệu điện thế của nguồn điện. A R B b. Tính cường độ dòng điện chạy qua R, Đ1, Đ2. c. Tính công suất của Đ2. C Đ2 Tính cômg suất tiêu thụ trên toàn mạch. GỢI Ý: Đ a) Do các đèn sáng bình thường nên xác định 1 Hình 7.1 được U1, U2. Từ đó tính được UAB. b) Tính I1 theo Pđm1, Uđm1. - Tính IR theo U1, R. => Tính I2 theo I1 và IR. 34 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  35. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS c) Tính P2 theo U2 và I2. d) Tính P theo P1, P2, PR. (Hoặc có thể tính P theo UAB và I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W. Bài 2. Một xã có 450 hộ. Mỗi ngày các hộ dùng điện 6 giờ, với công suất thụ trung bình mỗi hộ là 120W. a) Tính tiền điện phải trả của mỗi hộ và của cả xã trong một tháng theo đơn giá 700đ/ kWh. b) Tính trung bình công suất điện mà xã nhận được bằng bao nhiêu? c) Điện năng được truyền tải đến từ trạm điện cách đó 1km. Cho biết hiệu suất truyền tải năng lượng bằng 68% và hiệu điện thế tại nơi sử dụng là 150V. Tìm hiệu điện thế phát đi từ trạm điện và điện trở đường dây tải. - d) Dây tải bằng đồng có điện trở suất = 1,7.10 8m. Tính tiết diện dây. Đs: a) 21,6 kWh, thành tiền: 15120 đồng/mỗi hộ; 6804000 đồng/450 hộ. b) 54 kW; c) 220V, R = 0,194; d) 175mm2. dây A U0 R B Hình7. GỢI Ý: (theo hình vẽ 7.2) 2 Tính điện năng tiêu thụ của mỗi hộ ( A= P.t); tính thành tiền mỗi hộ; tính số tiền cả xã (450 hộ). Biết PTB mỗi hộ và số hộ cả xã, tính được công suất điện P xã nhận được. a) Mạng điện của xã được kí hiệu là R, giữa hai điểm A,B (như hình 7.2) + Dòng điện chạy trên dây tải và dòng điện qua công tơ xã bằng nhau có giá trị là I= P . U Gọi U’ là hiệu điện thế “sụt” trên dây tải; công suất mất mát trên dây là: P’= U’.I; Công suất sử dụng của xã là : P = U.I. Theo đề bài hiệu xuất truyền tải năng lượng là 68%, có nghĩa công suất mất mát là 32%. P' 32 U ' Chia => U’. P 68 150 + Hiệu điện thế phát đi từ trạm dây bằng : U’+ U. U ' + Điện trở đường dây tải : Rd = I l +) Tính tiết diện thẳng của dây từ công thức: Rd = . S Bài 3.Trên một bóng đèn có ghi: 220V- 100W. Tính điện trở của đèn. (giả sử điện trở của đèn không phụ thuộc nhiệt độ). a) Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Khi đó công suất điện của đèn là bao nhiêu? Tính điện năng mà đèn sử dụng trong 10giờ. GỢI Ý: a) Tính RĐ. b) Tính PĐ khi dùng ở UAB=200V; so với Pđm=> độ sáng của đèn. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 35
  36. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS c) Tính điện năng đèn sử dụng trong 10giờ. Đs: a) 484; b) 82,6W; c) 2973600J. Bài 4. Có hai bóng đèn loại 12V- 0,6A và 12V- 0,3A. Có thể mắc hai bóng đó nối tiếp với nhau rồi mắc vào hai điểm có hiệu điện thế 24V được không? Vì sao? Để các bóng sáng bình thường, cần phải mắc như thế nào? GỢI Ý: Tính R1, R2. U1 R1 U1 R1 + Khi mắc hai bóng nối tiếp, ta có: U1,U2 ; U2 R2 U1 U2 R1 R2 + So sánh U1 với Uđm1, U2 với Uđm2 để nhận xét độ sáng của hai đèn. Từ kết quả trên đưa ra cách mắc hai đèn. Đs: a) Không vì: U1 Đèn 1 sáng mờ; U2 > Uđm2 => Đèn 2 có thể cháy. b) Phải mắc (Đ1 // Đ2) vào UAB = 12V Bài 5. Có 3 bóng đèn: Đ1 (6V- 6W); Đ2 ( 6V- 3,6W) và Đ3 ( 6V- 2,4W). Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn. Phải mắc cả ba bóng đèn nói trên như thế nào vào hiệu điện thế U = 12V để cả ba bóng đèn đều sáng bình thường. Giải thích? GỢI Ý: b) Dựa vào kết quả (câu a) đưa ra cách mắc ba đèn vào UAB= 12V để chúng sáng bình thường. Giải thích? Vẽ sơ đồ cách mắc đó. 6 6 6 Đs: a) 6; 10;15; I1 = A; I2 = A; I3 = A; 6 10 15 U b) Mắc Đ1 nt (Đ2 // Đ3) Vì khi đó U1 = U23 = = 6V = Uđm. 2 Bài 6. Cho mạch điện như hình 8.1, trong đó U=12V và U R R = 4. 1 R3 3 A A Khóa K mở: Ampe kế chỉ 1,2A. Tính điện trở R1. B R2 Khóa K đóng: Ampe kế chỉ 1,0A. Xác định R2 và công suất tiêu thụ của các điện trở R1, R2, R3. Hình 8.1 GỢI Ý: (Theo hình vẽ 8.1) Đ K mở: tính RAB=> R1. Đ 2 B K đóng: tính U1=> U3, rồi tính R2.Dựa vào công thức: P= U.I A 1 để tính P1,P2,P3 Đs: a) 6; b) 12; 6W; 3W; 9W. a) III. Luyện tâp Đ Bài 1. 3 Đ Đ5 4 A B 36 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm b) Đ Hình 8.2 6
  37. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS Có sáu bóng đèn giống nhau, được mắc theo hai sơ đồ( hình 8.2a,b). Hiệu điện thế đặt vào hai điểm A và B trong hai sơ đồ bằng nhau. Hãy cho biết đèn nào sáng nhất, đèn nào tối nhất? Hãy xếp các đèn theo thứ tự công suất tiêu thụ giảm dần. Giải thích. Đs: P6 > P1 > P4, P5 > P2, P3; nghĩa là Đ6 sáng nhất, đèn Đ2 và Đ3 tối nhất. Bài 2.Một người đọc trên chiếc quạt trần nhà mình, thấy ghi 220V nhưng không thấy ghi oát. Người ấy tắt hết mọi dụng cụ dùng điện trong nhà, thấy công tơ chỉ 837,2kWh và cho quạt quay lúc 11giờ. Khi công tơ chỉ 837,4kWh thì đồng hồ chỉ 1giờ 30 phút. Em hãy tính công suất của quạt. Đs: 80W. Bài 3.Trên bàn là có ghi 110V – 550W, trên đèn có ghi 110V – 100W. Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là hoạt động có bình thường không? Tại sao? Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường thì ta phải mắc thêm một điện trở. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở đó? Đs: a) Iđ > Iđmđ => Đèn sẽ cháy hỏng. Ibl Mặc dù bàn là không bị hỏng nhưng do đèn hỏng nên làm cho mạch bị hở, dòng điện không qua đèn nên bàn là ngừng hoạt động. b) Sơ đồ mạch điện:[(Đ // R) nt Rbl]. Học sinh tự vẽ sơ đồ; Kết quả R = 27. Bài 4.Một gia đình dùng 3 bóng đèn loại 220V – 30W, một bóng đèn loại 220V – 100W, một nồi cơm điện loại 220V – 1kW, một ấm điện loại 220V – 1kW, một ti vi loại 220V – 60W, một bàn là loại 220V – 1000W. Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng(30 ngày, mỗi ngày thời gian dùng điện của: Đèn là 4 giờ, nồi cơm điện là 1 giờ, ấm điện là 30 phút, ti vi là 6 giờ, bàn là là 1 giờ). Biết mạng điện thành phố có hiệu điện thế 220V, giá tiền là 600 đ/kWh (nếu số điện dùng dưới hoặc bằng 100 kWh), 1000đ/kWh, nếu số điện dùng trên 100 kWh và dưới 150 kWh. GỢI Ý:+ Điện năng tiêu thụ của gia đình trong 1 tháng: A1 ngày = Ađ + Anc + Aấm + Ati vi + Abl. A1 tháng = 30. A1 ngày. + Dựa vào kết quả điện năng tiêu thụ trong 1 tháng tùy theo đơn giá và giá tiền phải trả theo quy định để tính ra số tiền phải trả. Đs: 68 600 đồng. Bài 5.Hai bóng đèn có ghi Đ1: 6V – 3W; Đ2: 6V -6W. So sánh điện trở của chúng khi chúng sáng bình thường. Để chúng sáng bình thường khi mắc vào hiệu điện thế 12V. Ta phải mắc thêm điện trở R X nối tiếp với bộ hai bóng đèn. Tính RX. GỢI Ý: a) Tính Rđ1, Rđ2 dựa vào Uđm và Pđm của mỗi đèn, rồi so sánh Rđ1, Rđ2. b) Để hai đèn sang bình thường phải mắc [ (Đ1 // Đ2 ) nt Rb ]. Hs tự vẽ sơ đồ mạch điện. + Tính Iđm1, Iđm2 dựa vào Uđm và Pđm của chúng. + Tính cường độ mach chính I theo Iđm1, Iđm2. THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 37
  38. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS + Tính điện trở tương đương của mạch: Rtđ theo U và I. Mặt khác Rtđ = Rđ12 + Rx => Tính Rx. Đs: a) Rđ1 = 2 Rđ2; b) Rx = 4. Bài 6. Cho mạch điện như hình 8.3. Trong đó: R 1 là một biến trở; R 2 = 20Ω, Đ là đèn loại 24V – 5,76W. Hiệu điện thế UAB luôn không đổi; điện trở các dây nối không đáng kể; vôn kế có điện trở rất lớn. 1. Điều chỉnh để R1 = 5Ω, khi đó đèn Đ sáng bình thường. R1 R2 a) Tính: Điện trở của đèn Đ, điện trở đoạn mạch AB, cường độ dòng điện, số chỉ của vôn kế và hiệu điện thế UAB. b) So sánh công suất nhiệt giữa: R và R ; R và đèn Đ. A Đ B 2 1 2 2. Điều chỉnh biến trở R để công suất tiêu thụ điện 1 V trên R1 lớn nhất. Hãy tính R1 và công suất tiêu thụ điện trên đoạn mạch AB khi đó. (coi điện trở của đèn là Hình8.3 không đổi). 88.388. Chủ đề 4: ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ 38.3 I. Một số kiến thức cơ bản: Nhiệt lượng toả ra trong dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỷ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua . Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt II. Bài tập Bài 1. Một bàn là có khối lượng 0,8kg tiêu thụ công suất 1000W dưới hiệu điện thế 220V. Tính: Cường độ dòng điện qua bàn là Điện trở của bàn là. Tính thời gian để nhiệt độ của bàn là tăng từ 20 0C đến 90 0C. Cho biết hiệu suất của bàn là H= 80%. Cho nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kg.K. GỢI Ý: 0 c) Tính nhiệt lượng Q1 để nâng nhiệt độ của bàn là lên 70 C. + Tính nhiệt lượng cần cung cấp Q theo Q1 và H. + Từ Q= I2.R.t=> tính t. Đs : a) 4,54A ; b) 84,4 ; c) 32s Bài 2. Một bếp điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V. a) Tính nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn trong thời gian 25phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo. Biết điện trở của nó là 50. b) Nếu dùng nhiệt lượng đó thì đun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20 0C.Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/m3. Bỏ qua sự mất mát nhiệt. GỢI Ý: a) Tính nhiệt lượng Q tỏa ra trên dây dẫn theo U,R,t. b) Tính lượng nước được đun sôi bởi nhiệt lượng nói trên. + Tính m từ Q= C.m. t. + Biết m, D tính V. Đs: a) 1452000 J = 348480 Cal; b) 4,32 lít. Bài 3.Người ta đun sôi 5l nước từ 200C trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40phút. Tính hiệu suất của ấm. Biết trên ấm có ghi 220V- 1000W, hiệu điện thế nguồn là 220V. cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K 38 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  39. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS GỢI Ý: + Tính nhiệt lượng ấm nhôm và nước thu vào: Qthu (theo C1,C2, m1, m2 và t) + Tính nhiệt lượng do dây điện trở ấm tỏa ra trong 40phút: Qtỏa theo P,t. + Tính hiệu suất của ấm. Đs: 71%. Bài 4.Người ta mắc hai điện trở R1= R2=50 lần lượt bằng hai cách nối tiếp và song song rồi nối vào mạch điện có hiệu điện thế U= 100V. a) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trong mỗi trường hợp. b) Xác định nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở trong hai trường hợp trong thời gian 30phút. Có nhận xét gì về kết quả tìm được. GỢI Ý: a) Khi (R1 nt R2): tính I1, I2. ’ ’ +) Khi (R1// R2): tính I1 , I2 . b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở khi (R1 nt R2); (R1// R2). Lưu ý: R1= R2 Q1?Q2. Q' Q ' Lập tỉ số: 1 2 tính ra kết quả rồi đưa ra nhận xét. Q1 Q2 ’ ’ Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) thì I1 = I2 = 1A. + Khi (R1// R2) thì I1 = I2 = 2A. b) 9000J. Bài 5.Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai. Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A. a) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. b) Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch. c) Tính công suất điện của mạch và điện năng sử dụng trong 5giờ. d) Để có công suất của cả đoạn là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi mắc song song lại với dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên. Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó. GỢI Ý:a) Tính IAB theo 2 dòng mạch rẽ. U b.+ Dựa vào công thức R= để tính R1 , R2. I + Tính RAB c, Tính P theo U, I. + Tính A theo P,t. ' a) Gọi R 2 là điện trở của đoạn dây bị cắt. ’ ’ + Tính I qua đoạn mạch (R1//R2) theo P ,U. ’ ’ + Tính R ABtheo U,I . ' ’ ’ R1.R2 + Tính R 2 Từ R AB= ' R1 R2 ’ + Tính điện trở của đoạn dây cắt : RC= R2 - R 2. Đs: a) 6A; b) 30; 60; 20; c) 720W; 12 960 000J = 12 960 kJ; d) 15 Bài 6.Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới 1 gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng tiết diện 0,5mm2.Hiệu điện thế cuối đường dây(tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 39
  40. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-8m. a) Tính điện trở của toàn bộ dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình. b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong 30 ngày ra đơn vị kW.h. GỢI Ý: a) Tính điện trở R của toàn bộ đường dây theo ,l,S. b) Tính cường độ dòng điện I qua dây dẫn theo P,U. + Tính nhiệt lượng Q tỏa ra trên đường dây theo I,R,t ra đơn vị kW.h. Đs: a) 1,36; b) 247 860J = 0,069kWh. III. Luyện tập. Bài 1. Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R =120 và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là 2,4A. a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 25 giây. b) Dùng bếp trên để đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu là 25 0C thì thời gian đun nước là 14 phút. Tính hiệu suất của bếp, coi rằng nhiệt lượng cần đun sôi nước là có ích, cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/ kg.K. Đs: a) 17280J. b) 54,25%. Bài 2. Dây xoắn của một bếp điện dài 12m, tiết diện 0,2mm2 và điện trở suất là 1,1.10-6m. a) Tính điện trở của dây xoắn và nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian 10 phút, khi mắc bếp điện này vào hiệu điện thế 220V. b) Trong thời gian 10 phút bếp này có thể đun sôi bao nhiêu lít nước từ nhiệt độ 24 0C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kg.K. Bỏ qua mọi sự mất mát nhiệt. Đs: a) 60, 440000J; b) 1,4l nước. Bài 3. Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R1 và R2 để đun một lượng nước. Nếu chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sôi. Nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sôi. Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi: a) Mắc R1 nối tiếp với R2. b) Mắc R1 song song với R2. Coi hiệu điện thế U của nguồn là không đổi. Đs: a) 35 phút; b) 7 phút. Bài 4.Trên một điện trở dùng để đun nước có ghi 220V – 484W. Người ta dùng dây điện trở trên ở hiệu điện thế 200V để đun sôi 4 lít nước từ 300C đựng trong một nhiệt lượng kế. a) Tính cường độ dòng điện qua điện trở lúc đó. b) Sau 25 phút, nước trong nhiệt lượng kế đã sôi chưa? c) Tính lượng nước trong nhiệt lượng kế để sau 25 phút thì nước sôi. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt. Đs: a) 2A ; b) Chưa sôi được; c) 2 lít. Bài 5.Có hai dây dẫn tiết diện như nhau S = 0,1 mm 2, một dây bằng đồng có điện trở suất là -8 -6 1,7.10 m, một dây bằng nicrôm có điện trở suất là 1,1. 10 m. Dây nicrôm có chiều dài ln = 80cm. a) Tính điện trở của dây nicrôm. Muốn dây đồng cũng có điện trở như vậy thì chiều dài ld của nó phải bằng bao nhiêu? 40 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm
  41. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS b) Người ta mắc nối tiếp hai dây dẫn(có chiều dài l n và ld ), rồi mắc chúng vào hiệu điện thế 110V. Tính nhiệt lượng mỗi dây dẫn tỏa ra chung 1 phút. c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trong 1 phút trên mỗi cm của từng dây dẫn. Trong thực tế người ta thấy một dây dẫn vẫn nguội và một dây rất nóng. Hãy giải thích tại sao? Đs: a) 52 m; b) 20 625J; c) Ql = 25 781J; Qd = 396J. Nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi cm của dây nicrôm lớn gấp 65,1 lần nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi cm của dây đồng. Nhiệt từ dây đồng tỏa ra không khí nhanh hơn từ dây nicrôm ra không khí. Vì vậy dây đồng vẫn mát trong khi dây nicrôm rất nóng. Bài 6.Có ba điện trở được mắc như sơ đồ hình bên. Trong cùng khoảng thời gian, khi có dòng điện chạy qua thì điện trở nào tỏa nhiệt lượng nhỏ nhất, lớn nhất? Giải thích tại sao? 100 Đs: 68 600 đồng. A B GỢI Ý: + Gọi I là cường độ dòng điện qua điện trở 100, khi đó cường độ dòng điện qua điện trở 20 va 30 là so 20 30 với I như thế nào? + Dựa vào công thức Q = RI2t để tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở. Đs: Q3 > Q1 > Q2. ( Điện trở 30 tỏa ra nhiệtlượng lớn nhất, điện trở 20 tỏa ra nhiệt lượng nhỏ nhất). Bài 7.Một bếp điện gồm hai điện trở R 1 và R2. Với cùng một hiệu điện thế và cùng một ấm nước, nếu dùng điện trở R 1 thì nước trong ấm sôi sau thời gian t 1 = 30 phút, nếu dùng điện trở R 2 thì nước trong ấm sôi sau thời gian t2 = 20 phút. Coi điện trở thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ, nhiệt năng tỏa ra môi trường tỉ lệ với điện năng cung cấp cho bếp. Hỏi sau bao lâu nước trong ấm sẽ sôi nếu dùng cả hai điện trở trong hai trường hợp sau: a) Hai điện trở mắc nối tiếp. b) Hai điện trở mắc song song. ĐS : a) 50 phút.b) 12 phút. Chñ ®Ò 5 M¹ch ®iÖn t­¬ng ®­¬ng I.Lý thuyÕt Ta th­¬ng gÆp hai tr­êng hîp sau: *Tr­êng hîp 1: M¹ch ®iÖn gåm mét sè ®iÖn trë x¸c ®Þnh nh­ng ta thay ®æi hai nót ra vµo cña dßng m¹ch chÝnh th× ta ®­îc c¸c s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng kh¸c nhau * Tr­êng hép 2: M¹ch ®iÖn cã ®iÖn trë nót ra vµo x¸c ®Þnh nh­ng khi c¸c kho¸ k thay nhau ®ãng ng¾t ta còng ®­îc c¸c s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng kh¸c nhau. §Ó cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng ta lµm nh­ sau: - NÕu kho¸ k nµo ®ã hë th× ta bá h¼n tÊt c¶ c¸c thứ nèi tiÕp víi k vÒ c¶ hai phÝa. - NÕu kho¸ k ®ãng ta chËp hai nót bªn kho¸ k l¹i víi nhau thµnh mét ®iÓm - X¸c ®Þnh xem trong m¹ch cã mÊy ®iÓm ®iÖn thÕ. -T×m c¸c phÇn m¾c song song víi nhau. c¸c phÇn nèi tiÕp víi nhau vµ vÏ s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng. II.Bµi tËp ¸p dông Bµi 1. Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ. H·y vÏ s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng ®Ó tÝnh a, RAB R1 R2 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm 41
  42. TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - BẬC THCS b, RAC A B C c, RBC R3 R4 D Bµi gi¶i a. Ta chËp hai ®iÓm C vµ D l¹i. Khi ®ã m¹ch ®iÖn cßn ba §iÓm ®iÖn thÕ A, B, C S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng Trong ®ã:(R1 nt R2 //R4 )//R3 R1 R2 R4 R3 Bµi 2: Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ k1 H·y vÏ s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng ®Ó tÝnh ®iÖn trë R R R khi kho¸ 1 2 3 A B k2 42 THCS TRUNG THẠNH Nguồn: Sưu tầm