Tài liệu Bồi dưỡng hsg vật lý 9 ( phần quang học)

Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) MỘT SỐ BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH NHIỆT HỌC Bài1: Nhiệt độ bình thường của thân thể người là 36,6 0C. Tuy nhiên ta không thấy lạnh khi nhiệt độ của không khí là 250C và cảm thấy rất nóng khi nhiệt độ không khí là 360C. Còn trong nước thì ngược lại, khi ở nhiệt độ 36 0C con người cảm thấy bình thường, còn khi ở 25 0C người ta cảm thấy lạnh. Giải thích nghịch lí này như thế nào? Bài 2: Sự truyền nhiệt chỉ thực hiện được từ một vật nóng hơn sang một vật lạnh hơn. Nhưng một chậu nước để trong phòng có nhiệt độ bằng nhiệt độ của không khí xung quanh, lẽ ra nó không thể bay hơi được vì không nhận được sự truyền nhiệt từ không khí vào nước. Tuy vậy, trên thực tế , nước vẫn cứ bay hơi. Hãy giải thích điều như là vô lí đó. Bài 3: Ai cũng biết rằng giấy rất dễ cháy.Nhưnng có thể đun sôi nước trong một cái cốc bằng giấy, nếu đưa cốc này vào ngọn lửa của bếp đèn dầu đang cháy. Hãy giải thích nghịch lí đó. Bài 4: Về mùa hè, ở nhiều xứ nóng người ta thường mặc quần áo dài hoặc quấn quanh người bằng những tấm vải lớn. Còn ở nước ta lại thường mặc quần áo mỏng, ngắn. Vì sao vậy? Bài 5: Tại sao trong tủ lạnh, ngăn làm đá được đặt trên cùng, còn trong các ấm điện, dây đun lại được đặt gần sát đáy? Bài 6: Một quả cầu kim loại được treo vào một lực kế nhạy và nhúng trong một cốc nước. Nếu đun nóng đều cốc nước và quả cầu thì số chỉ lực kế tăng hay giảm? Biết rằng khi nhiệt độ tăng như nhau thì nước nở nhiều hơn kim loại. GV: Đoàn Thúy Hòa 1 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) BÀI TẬP VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT Bai 1: Người ta thả vào 0,2kg nước ở nhiệt độ 20 0C một cục sắt có khối lượng 300g ở nhiệt độ 100C và một miếng đồng có khối lượng 400g ở 250C. Tính nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp và nêu rõ quá trình trao đổi nhiệt giữa các thành phần trong hỗn hợp đó. Bài 2: Để có M = 500g nước ở nhiệt độ t = 18 0C để pha thuốc rửa ảnh, người ta đẵ lấy nước cất ở t1= 600C trộn với nước cất đang ở nhiệt độ t2= 40C. Hoỉ đẵ dùng bao nhiêu nước nóng và bao nhiêu nước lạnh? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với vỏ bình. Bài 3: Để xác định nhiệt độ của một chiếc lò, người ta đốt trong nó một cục sắt có khối lượng m = 0,3kg rồi thả nhanh vàotrong bình chứa m 1 = 4kg nước có nhiệy độ ban đầu là t1 = 80C. Nhiệt độ cuối cùng trong bình là t2 = 160C. Hãy xác định nhiệt độ của lò. Bỏ qua trao đổi nhiệt với vỏ bình. Nhiệt dung riêng của sắt là c = 460J/kg.K. Bài 4: Một cục đồng khối lượng m1 = 0,5kg được nung nóng đến nhiệt độ t1 = 9170C rồi thả vào một chậu chứa m2 = 27,5kg nước đang ở nhiệt độ t2 = 15,50C. Khi cân bằng nhiệt độ thì nhiệt độ của cả chậu là t = 170C. Hãy xác định nhiệt dung riêng của đồng. Nhiệt dung riêng của nước c 2 = 4200J/kg.K. Bỏ qua trao đổi nhiệt với chậu nước. Bài 5: Để có thể làm sôi m = 2kg nước có nhiệt độ ban đầu t 1 = 100C chứa trong một chiếc nồi bằng nhôm có khối lượng m1 chưa biết, người ta đẵ cấp một nhiệt lượng Q = 779 760J. Hãy xác định khối lượng của nồi. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là c1 = 880J/Kg.K. Xem như không có nhiệt lượng hao phí. Bài 6: Một nhiệt lượng kế khối lượng m 1 = 100g, chứa m2 = 500g nước cùng ở nhiệt độ t1= 150C. Người ta thả vào đó m = 150g hỗn hợp bột nhôm và thiếc được nung nóng tới t2 = 1000C. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là t = 17 0C. Tính khối lượng nhôm và thiếc có trong hỗn hợp. Nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế, của nước, nhôm, thiếc lần lượt là : c1 = 460J/kg.K ; c2 = 4200J/kg.K ; c3 = 900J/kg.K ; c4 =230J/kg.K. GV: Đoàn Thúy Hòa 2 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Bài 7 : Có hai bình cách nhiệt. Bình 1 chứa m 1 = 2kg nước ở t1 = 400C. Bình 2 chứa m2 = 1kg nước ở t2 = 200C. Người ta trút một lượng nước m , từ bình 1 sang bình 2. Sau khi ở bình 2 nhiệt độ đẵ ổn định, lại trút lượng nước m , từ bình 2 trở lại bình 1. nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là t ,1 = 380C. Tính khối lượng nước m, trút trong mỗi lần và nhiệt độ cân bằng t,2 ở bình 2. Bài 8 : Có hai bình, mỗi bình đựng một chất lỏng nào đó. Một HS lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình 2 trút vào bình 1 và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng ở bình 1 sau mỗi lần trút : 200C, 350C, rồi bỏ sót mất 1 lần không ghi, rồi 500C. Hãy tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở lần bị bỏ sót không ghi, và nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 trút vào. Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 đều như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Bài 9 : a) Một hệ gồm có n vật có khối lượng m 1, m2,…..mn ở nhiệt độ ban đầu t1, t2, ….tn, làm bằng các chất có nhiệt dung riêng c 1, c2, …… cn, trao đổi nhiệt với nhau.Tính nhiệt độ chung của hệ khi có cân bằng nhiệt. b) Ap dụng : Thả 300g sắt ở nhiệt độ 100C và 400g đồng ở 250C vào 200g nước ở 200C. Tính nhiệt độ khi cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng của sắt, đồng, nước lần lượt là 460, 400 và 4200J/kg.K. Bài 5: Một thau nhôm có khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 200C. a) Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ở lò ra. Nước nóng đến 21,20C. tìm nhiệt độ của bếp lò? Biết NDR của nhôm, nước, đồng lần lượt là: c 1 = 880J/kg.K; c2 = 4200J/kg.K; c3 = 380J/kg.K. Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường b) Thực ra trong trường hợp này, nhiệt lượng tỏa ra môI trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò. 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 hoặc lượng nước đá còn sót lại nếu không tan hết. Biết NNC của nước đá là = 3,4.105J/kg. GV: Đoàn Thúy Hòa 3 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) BÀI TẬP VỀ NSTN CỦA NHIÊN LIỆU VÀ HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT Bài 1: Dùng bếp dầu đun sôi 2,2 lít nước ở 250C dựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu tỏa ra khi bị đốt cháy làm nóng ấm và nước trong ấm, NDR của nước và nhôm theo thứ tự lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K, NSTN của dầu hỏa là 44.10 6J/kg. Hãy tính lượng dầu cần dùng? Bài 2: Để có nước sôi các nhà thám hiểm đẵ phải đun nóng chảy 1kg băng có nhiệt độ ban đầu t1 = - 100C và đẵ dùng hết 4kg củi khô. Hãy tính hiệu suất của bếp, biết rằng NSTN của củi là q = 107J/kg. Bài 3:Một ôtô chạy với vận tốc v = 54km/h thì công suất máy phải sinh ra là P = 45kW. Hiệu suất của máy là H = 30%. Hỏi cứ đi 100km thì xe tiêu thụ hết bao nhiêu lít xăng? Xăng có khối lượng riêng D = 700kg/m3 và NSTN q = 4,6.107J/kg. Bài 4: Một động cơ nhiệt hiệu suất H = 16%, công suất trung bình P =15kW, mỗi ngày làm việc 6 h. Hỏi với số xăng dự trữ là 3500lít, động cơ làm việc được bao nhiêu ngày? Cho biết khối lượng riêng và NSTN của xăng ở bài trên. Bài 5: Một ôtô được trang bị một động cơ tuabin hơi có công suất 125 sức ngựa và hiệu suất 0,18. Hỏi cần bao nhiêu củi để ôtô đi được quãng đường 1km với vận tốc 18km/h, và với công suất tối đa của động cơ. NSTN của củi là 3.10 6cal/kg. 1 sức ngựa bằng 736W, còn 1cal = 4,186J. Bài 6: a) Tính lượng dầu cần để đun sôi 2 lít nước đựng trong một ấm bằng nhômcó khối lượng 200g. Biết NDR của nước và ấm nhôm là c 1=4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K, NSTN của dầu là q = 44.106J/kg và hiệu suất của bếp là 30%. b) Cần đun thêm bao lâu nữa thì nước hóa hơi hoàn toàn. Biết bếp dầu cung cấp nhiệt một cách đều đặn và kể từ lúc đun cho đến lúc sôi mất thời gian 15 phút. Biết nhiệt hóa hơi của nước L = 2,3.106J/kg. GV: Đoàn Thúy Hòa 4 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) BÀI TẬP VỀ SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT Bài 1: Một bếp dầu dùng để đun nước. Khi đun 1kg nước ở 200C thì sau 10 phút nước sôi. Cho bếp dầu cung cấp nhiệt một cách đều đặn. a) Tìm thời gian cần thiết để đun lượng nước trên bay hơihoàn toàn. Cho NDR và NHH của nước là c = 4200J/kg.K; L = 2,3.10 6J/kg. Bỏ qua sự thu nhiệt của ấm nước. b) Giải lại câu a nếu tính đến ấm nhôm có khối lượng 200g có NDR 880J/kg.K. ĐS: a. 1h 18ph 27s b. 1h 15ph 42s 0 Bài 2: Để có 50 lít nước ở t = 25 C, người ta đổ m1kg nước ở t1 = 600C vào m2 kg nước đá ở t2 = - 50C. Tính m1 và m2. Nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 2100J/kg.K, Nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg. ĐS: 12,2kg và 37,8kg Bài 3: Trong một bình đồng khối lượng m 1 = 400g có chứa m2 = 500g nước cùng ở nhiệt độ t1 = 400C. Thả vào đó một mẩu nước đá ở t3 = -100C. Khi có cân bằng nhiệt ta thấy còn sót lại m, = 75g nước đá chưa tan. Xác định khối lượng ban đầu m3 của nước đá. Cho NDR của đồng là 400J/kg.K. ĐS: 0,32kg 0 Bài 4: Dẫn m1 = 0,5kg hơi nước ở t1 = 100 C vào một bình bằng đồng có khối lượng m2 = 0,3kg trong đó có chứa m3 = 2kg nước đá ở t2 = - 150C. Tính nhiệt độ chung và khối lượng nước có trong bình khi có cân bằng nhiệt. Cho NDR của đồng là 400J/kg.K. ĐS: 580C và 2,5kg Bài 5: Thực nghiệm cho thấy rằng nếu đun nóng hoặc làm lạnh nước mà áp dụng một số biện pháp đặc biệt thì có thể được nước trong trạng thái lỏng ở các nhiệt độ trên 1000C (gọi là nước nấu quá) và dưới 00C (gọi là nước cóng) Trong một nhiệt lượng kế chứa m 1 = 1kg nước cóng có nhiệt độ t 1 = -10 0C. Người ta đổ vào đó m2 = 100g nước đẵ được nấu quá đến t2 = +1200C. Hỏi nhiệt độ cuối cùng trong nhiệt lượng kế bằng bao nhiêu? Vỏ nhiệt lượng kế có khối lượng M = 425g và NDR c = 400J/kg.K. ĐS: 40C Bài 6: Khi bỏ một hạt nước nhỏ vào nước cóng thì nước lập tức bị đóng băng. Hãy xác định a) Có bao nhiêu nước đá được hình thành từ M = 1kg nước cóng ở nhiệt độ t1 = - 80C. b) Cần phải làm cóng nước đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để nó hoàn toàn biến thành nước đá. Bỏ qua sự phụ thuộc NDR và NNC của nước vào nhiệt độ. ĐS: a. 86g b. -1620C GV: Đoàn Thúy Hòa 5 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Chủ đề 1: Vẽ tia tới và tia phản xạ Bài 1: Một người có chiều cao H = 1,8m đứng soi trước 1 gương phẳng treo thẳng đứng. a) Hãy vẽ đường đi của tia sáng đi từ chân người đó tới gương rồi phản xạ tới mắt. b) Hỏi chiều cao tối thiểu của gương phải bằng bao nhiêu để người đó khi đứng yên có thể nhìn thấy hết chiều cao của mình trong gương? Khoảng cách từ sàn đến mép dưới của gương phải là bao nhiêu nếu tầm cao của mắt là H 1 = 1,68m? Bài 2: Hai gương phẳng G1, G2 làm với nhau một góc nhọn  như hình 3.12. S là một điểm sáng, M là vị trí đặt mắt. Hãy trình bày cách vẽ đường đi tia sáng từ S phản xạ lần lượt trên G1, rồi G2 và tới mắt. M  B à i 3: C á c g ư ơ n g p h ẳ n g A B , B C , C D đ ư ợ c s ắ p x ế p n h ư h ì n h v ẽ S O h S A a B Bài 4: Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song với mặt phản xạ quay vào nhau, cách nhau một đoạn d. Trên đường thẳng song song với hai gương có hai điểm S, O với các khoảng cách được cho trên hình vẽ a) Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S đến gương M1 tại I, phản xạ đến gương M2 tại J rồi phản xạ đến O. b) Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B. GV: Đoàn Thúy Hòa 6 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) GV: Đoàn Thúy Hòa . A B C D l à m ộ t h ì n h c h ữ n h ậ t c ó A B = a, B C = b; S l à m ộ t đ i ể m s á n g n ằ m tr ê n A D v à bi ế t S A 7 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) = b 1. a) Dựn g ti a s á n g đ i t ừ S, p h ả n x ạ l ầ n l ư ợ t tr ê n m ỗ i g ư ơ n g A B , B C , C D m ộ t l ầ n r ồ i tr ở GV: Đoàn Thúy Hòa 8 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) b) A B S D C Bµi 5: Hai mÈu g¬ng ph¼ng nhá n»m c¸ch nhau vµ c¸ch mét nguån ®iÓm nh÷ng kho¶ng nh nhau. Gãc  gi÷a hai g¬ng ph¶i b»ng bao nhiªu ®Ó sau hai lÇn ph¶n x¹ th× tia s¸ng a) híng th¼ng vÒ nguån b) quay ngîc trë l¹i nguån theo ®êng cò. GV: Đoàn Thúy Hòa .S G1 G2 9 l ạ i S. Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Chủ đề 2: Vận tốc chuyển động của ảnh qua Gương. Bài 6: Một người đứng trước một gương phẳng. Hỏi người đó thấy ảnh của mình trong gương chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu khi: a)Gương lùi ra xa theo phương vuông góc với mặt gương với vận tốc v = 0,5m/s. b)Người đó tiến lại gần gương với vận tốc v = 0,5m/s. Bài 7: Điểm sáng S đặt cách gương phẳng G một đoạn SI = d (hình vẽ). Anh của S qua gương sẽ dịch chuyển thế nào khi: a)Gương quay quanh một trục vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại S. b)Gương quay đi một góc  quanh một trục vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại I S G I Chñ ®Ò 3: T×m ¶nh cña nguån qua hÖ g¬ng Bµi 8: Hai g¬ng ph¼ng ®Æt vu«ng gãc víi nhau. ë kho¶ng tríc hai g¬ng cã mét nguån s¸ng S. Hái nÕu cã mét ngêi còng ®Æt m¾t tríc hai g¬ng th× cã thÓ thÊy ®îc mÊy ¶nh cña nguån trong hai g¬ng? Bµi 9: Hai chiÕc g¬ng ph¼ng quay mÆt ph¶n x¹ vµo nhau. Mét nguån s¸ng ®iÓm n»m ë kho¶ng gi÷a hai g¬ng. H·y x¸c ®Þnh gãc gi÷a hai g¬ng ®Ó nguån s¸ng vµ c¸c ¶nh S1 cña nã trong g¬ng G1 , ¶nh S2 cña nã trong g¬ng G2 n»m trªn ba ®Ønh cña mét tam gi¸c ®Òu. Bµi 10: Hai g¬ng ph¼ng hîp víi nhau mét gãc . Gi÷a chóng cã mét nguån s¸ng ®iÓm. Anh cña nguån trong g¬ng thø nhÊt c¸ch nguån mét kho¶ng a = 6cm, ¶nh trong g¬ng thø hai c¸ch nguån mét kho¶ng b = 8cm, kho¶ng c¸ch gi÷a hai ¶nh lµ c = 10 cm. T×m gãc  gi÷a hai g¬ng. Bµi tËp øng dông §L truyÒn th¼ng cña ¸nh s¸ng. Bµi 11: Mét ngêi cã chiÒu cao AB ®øng gÇn mét cét ®iÖn CD. Trªn ®Ønh cét cã mét bãng ®Ìn nhá. Bãng ngêi cã chiÒu dµi A’ B’. a) NÕu ngêi ®ã bíc ra xa cét thªm c = 1,5m, th× bãng dµi thªm d = 0,5m. Hái nÕu lóc ban ®Çu ngêi ®ã ®i vµo gÇn thªm c = 1m th× bãng ng¾n ®i bao nhiªu? b) ChiÒu cao cét ®iÖn lµ 6,4m.H·y tÝnh chiÒu cao cña ngêi? D B B’ A C BÀI TẬP VỀ MẠCH ĐIỆN NỐI TIẾP SONG SONG VÀ HỖN HỢP GV: Đoàn Thúy Hòa 10 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Bài 1: Có hai điện trở, Biết R1 =4R2. Lần lượt đặt vào hai đầu điện trở R 1 và R2 một hiệu điện thế U =16V thì cường độ dòng điện qua các điện trở lần lượt là I 1 và I2 =I1 +6. Tính R1,R2 và các dòng điện I1,I2. Bài 2: Đặt vào hai đầu điện trở R hiệu điện thế U 1 thì cường độ dòng điện qua điện trở là I1, nếu hiệu điện thế dặt vào hai đầu điện trở R tăng 3 lần thì cường độ dòng điện lúc này là I2 =I1 +12 (A). Hãy tính cường độ dòng điện I1. Bài 3: Từ hai loại điện trở R 1 = 1 Ω và R2 = 4 Ω. Cần chọn mỗi loại mấy chiếc để mắc thành một mạch điện nối tiếp mà điện trở tương đương của đoạn mạch là 9 . Có bao nhiêu cách mắc như thế? Bài 4: Mắc hai điện trở R1,R2 vào hai điểm A,B có hiệu điện thế 90V. Nếu mắc R1 và R2 nối tiếp thì dòng điện mạch chính là 1A. Nếu mắc R 1,R2 song song thì dòng điện mạch chính là 4,5A. Hãy xác định R1 và R2. R2 Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 C Trong đó R1 = 4 Ω, R2 = 10 Ω ,R3 = 15 Ω hiÖu R3 ®iÖn thÕ UCB =5,4V. A a) TÝnh ®iÖn trë t¬ng ®¬ng RAB cña ®o¹n m¹ch. K + b) TÝnh cêng ®é dßng ®iÖn qua mçi ®iÖn trë vµ sè chØ cña ampe kÕ A. Bài 6: Trên hình vẽ là một mạch điện có hai công tắc K1 và K2. Các điện trở R1 = 12,5 Ω, R2 = 4 Ω ,R3 = 6 Ω. Hiệu điện thế dặt hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V. a) K1 đóng,K2 ngắt. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. b) K1 ngắt,K2 đóng. Cường độ dòng điện qua R4 là 1A. Tính R4. c) K1 và K2 cùng đóng, tính điện trở tương đương của cả mạch, từ đó suy ra cường độ dòng điện mạch chính. Bài 7 : Một đoạn mạch điện gồm 5 điện trở mắc như trên sơ đồ hình vẽ. Cho biết R1 = 2,5Ω ; R2 = 6Ω ;R3 = 10Ω ; R4 = 1,25Ω ; R5 = 5 Ω . Ở hai ®Çu ®o¹n A m¹ch AB cã hiÖu ®iÖn thÕ 6V. TÝnh cêng ®é dßng ®iÖn ®i qua mçi ®iÖn trë. R1 R4 K2 P K1 R2 R3 M N R1 R4 C R2 D R3 E B R5 BÀI TẬP VỀ CÔNG THỨC ĐIỆN TRỞ,BIẾN TRỞ, KHÓA K GV: Đoàn Thúy Hòa 11 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Bài 1 : Hai dây dẫn có tiết diện như nhau. Dây bằng đồng ( pđ = 1,7.10-8 Ω m) có chiều dài bằng 15 lần dây bằng nikêlin( pn = 0,4.10-6 Ω m). Dây đồng có điện trở 25 Ω . Tính điện trở của dây nikêlin. (41 Ω) Bài2 : Đặt vào hai đầu đoạn dây làm bằng hợp kim có chiều dài l, tiết diện S1 = 0,2mm2 một hiệu điện thế 32V thì dòng điện qua dây là I 1 = 1,6A. Nếu cũng đặt một hiệu điện thế như vậy vào hai đầu đoạn dây thứ hai cũng làm bằng hợp kim như trên, cùng chiều dài l nhưng có tiết diện S2 thì dòng điện qua dây là I2 = 3.04A. Tính tiết diện S2 của đoạn dây thứ hai. 2 (0,38mm ) Bài 3 : Một bóng đèn 6V được mắc vào một nguồn điện qua một biến trở. Điện trở của bóng đèn bằng 3 Ω. Điện trở lớn nhất của Đ A biến trở là 20 Ω. Ampe kế chỉ 1,56A khi con chạy ở vị trí M. a) Tính hiệu điện thế của nguồn điện. (36V) b) Phải điều chỉnh biến trở thế nào để bóng đèn sáng bình thường ? §1 R C N B (Rb = 15 Ω) Bài 5: Một đoạn mạch được mắc như trên sơ đồ hình vẽ và nối với một nguồn điện 12V. Khi khóa K1 mở,K2 đóng vào B, ampe kế chỉ 1,2A. Khi khóa K1 đóng,K2 đóng vào A, ampe kế chỉ 5A. Tính R1 và R2. (6 Ω ; 4 Ω) A A M N R1 K1 R2 A B A K2 §2 E B M N §3 §4 Bài 4 : Một đoạn mạch như trên sơ đồ được mắc vào một nguồn điện 30V. Bốn bóng đèn D như nhau, mỗi bóng có điện trở 3 Ω và hiệu điện thế định mức 6V. Điện trở R = 3 Ω. Trên biến trở có ghi 15 Ω - 6A. 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) Cã thÓ ®Æt con ch¹y ë vÞ trÝ M kh«ng? GV: Đoàn Thúy Hòa 12 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) GV: Đoàn Thúy Hòa 13 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) BÀI TOÁN CHIA DÒNG Bài 1:Cho mạch điện như sơ đồ hình R1 vẽ: R2 a) Cho R1 =R3 = 2 Ω ; R2 = 3 Ω ; R4 = 6Ω ; RA = 0 Ω ,UAB = 5V. Tìm I1 , I2 A ,I3 ,I4 và số chỉ của Ampe kế b) Nếu R1 = R2 = 1 Ω ;R3 = 3Ω ; R4 = 4Ω ; RA = 0. Ampe kế chỉ 1A. Tìm I1 , I2 ,I3 ,I4 và UAB. Bài 2: Một đoạn mạch có 5 điện trở được mắc như hình vẽ. Cho biết R1 =5 Ω ; R2 = 12 A Ω ; R3 = 20 Ω ; R4 = 2,5Ω ; R5 = 10 Ω ,Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế UAB = 12V . Tìm cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở. Bài 3: Có mạch điện như hình vẽ. Cho R1 =20 Ω ; R2 = 6 Ω ; R3 = 20 Ω ; R4 = 2Ω . a) Tính điện trở của mạch CD khi khóa K mở và khóa K đóng. b) Nếu đóng K và UCD = 12V. Hỏi cường độ dòng điện qua R3 là bao nhiêu? Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó hiệu điện thế U = 12V, các điện trở có giá trị : R1 =8 Ω ; R2 = 12 Ω ; R3 = 12 Ω ; R4 là một biến trở, hai ampe kế A1, A2 có điện trở không đáng kể. a) Cho R4 = 18 Ω . Xác định số chỉ của các ampe kế. b) Cho R4 = 8 Ω . Xác định số chỉ của các ampe kế. A B R3 R4 R1 R2 R4 B R3 A R5 K R3 B R2 R1 R4 R1 R3 A1 R2 A2 R4 U Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  14 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó ba ampe kế A1, A2 A3 có cùng giá trị . Biết rằng ampe kế A1 chỉ 0,2A; ampe kế A2 chỉ 0,8A. Hỏi ampe kế A3 chỉ bao nhiêu? R1 R2 R4 A1 R3 R5 A2 R6 A3 BÀI TOÁN VỀ CÔNG, CÔNG SUẤT Bài 1: Có hai bóng đèn loại 110V – 100W và 110V – 25W. a) Tìm các định mức của mỗi bóng. b) So sánh độ sáng của mỗi bóng khi mắc chúng nối tiếp vào hai điểm có hiệu điện thế 220V và khi mắc chúng song song vào hai điểm có hiệu điện thế 110V. Bài 2: Hai bóng 110V – 100W và 110V – 25W được mắc vào hiệu điện thế 220V. Để các đèn sáng bình thường phải dùng 1 hoặc hai điện trở phụ ghép thêm vào bộ bóng. Hãy đề suất sơ đồ và tính các điện trở phụ. Cách ghép nào có hiệu suất cao hơn? Bài 3: Một phòng học có 10 bóng đèn loại 220V – 60W được mắc vào mạng điện 220V. Nếu dây dẫn bằng đồng có tiết diện 0,5mm 2 thì có đảm bảo an toàn không? Biết rằng dây dẫn có tiết diện 1,5mm2 chịu được dòng điện tối đa là 10A. Bài 4: Một bóng đèn 6V được mắc vào một nguồn điện qua một biến trở như hình vẽ. Điện trở của bóng đèn là 3Ω . Điện trở lớn nhất của biến trở là 20 Ω. Ampe kế chỉ 1,56A khi con chạy ở vị trí M. a) Tính hiệu điện thế của nguồn điện. b) Phải điều chỉnh biến trở như thế C nào để bóng đèn sáng bình A B thường? M N Bài 5: Giữa hai điểm của một mạch điện có hai điện trở R 1 và R2 mắc song song rồi nối tiếp với điện trở R3 = 6 Ω . Điện trở R1 nhỏ hơn R2 và có giá trị R1 = 6 Ω . Biết công suất tiêu thụ trên R2 là 12W. Tính R2, biết hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là 30V. Bài 6: Có 4 bóng đèn loại 110V, công suất 25W, 40W, 60W,75W. a) Tính điện trở của mỗi bóng đèn và cường độ dòng điện đi qua nó khi nó được mắc đúng hiệu điện thế định mức. b) Có thể mắc 4 bóng đèn đó vào lưới điện 220V như thế nào để chúng vẫn sáng bính thường? c) Các bóng đèn được mắc như câu b, bóng đèn 25W bị cháy. Các bóng đèn khác sáng như thế nào? Bµi 7: Phßng lµm viÖc cña mét ban biªn tËp cã 6 m¸y vi tÝnh, mçi m¸y cã c«ng suÊt 150W,12 bãng ®Ìn, mçi bãng 40W vµ mét m¸y ®iÒu hßa nhiÖt ®é cã c«ng suÊt 1200W ho¹t ®éng liªn tôc trong 8 giê. Hái trong mét th¸ng(30 ngµy) phßng lµm viÖc cña Ban tèn bao nhiªu tiÒn ®iÖn biÕt r»ng 1kWh cã gi¸ 500 ®ång. Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  15 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Bài 8: Trong bộ bóng lắp ở hình vẽ, M các bóng có cùng điện trở R. Cho biết công suất bóng thứ tư là P4 = Đ1 1W. Tìm công suất của các bóng còn lại. N Đ2 A Đ4 Đ3 B Đ5 Bài 9: Trong sơ đồ mạch điện ở bài 8 nếu các bóng có cùng công suất. Cho R 4 = 1 Ω . Hãy tính R1 ; R2;R3; R5 Bài 10: Một bếp điện có ghi 220V – 1000W được dùng ở hiệu điện thế 220V. a) Vẽ đồ thị công suất của bếp điện theo thời gian t = 5 phút b) Do bị sụt thế nên hiệu điện thế chỉ còn 200V. Tính công suất của bếp điện khi đó. Bài 11: Có mạch điện như hình vẽ. Cho biết Đ1 (220V – 100W) ; Đ2 (220V – 60W) Đ3 (220V – 40W); Đ4 (220V – 25W); U = 240V. a) Đèn nào sáng nhất? b) Tính điện năng tiêu thụ trong 1 giờ của cả 4 bóng. c) Các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? U Đ1 Đ3 Đ2 Đ4 Bài 12: Dùng một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 5,5V để thắp sáng bình thường hai bóng đèn 3V – 3W và 2,5V – 0,5W. Hãy nêu sơ đồ, tính điện trở phụ để cả hai bóng sáng bình thường. Chọn sơ đồ nào có lợi nhất? Bài 13: Có 4 bóng đèn cùng hiệu điện thế 110V, nhưng công suất lần lượt là 60W, 50W, 50W và 40W. có cách nào mắc chúng vào mạch 220V để cho các đèn sáng bình thường? a) Dựa vào lí luận về công suất. b) Thử lại bằng định luật Ôm. Bài 14: Trong mạch điện ở hình vẽ cho biết các đèn Đ 1 (6V – 6W) ; Đ2 (12V – 6W). Khi mắc hai điểm A và B vào một hiệu điện thế U0 thì các đèn sáng bình thường. A Hãy xác định: a) Hiệu điện thế định mức của các đèn Đ3; Đ4 ;Đ5 b) Công suất tiêu thụ của cả mạch, biết công suất tiêu thụ của đèn Đ3 là 1,5W và tỉ số công suất định mức của hai đèn cuối cùng là 5/3. Đ1 C Đ2 B Đ3 Đ4 D Đ5 Bài 15: Có 3 bóng đèn Đ1 (6V – 6W) ; Đ2 (6V – 3,6W) và Đ3 (6V – 2,4W). a) Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn. Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  16 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) b) Phải mắc 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? Bài 16: Hai bóng đèn Đ1 (6V–3W) và Đ2 (6V– W) cùng biến trở Rx được mắc vào hiệu điện thế U như hình vẽ. a-Khóa K mở, đèn Đ1 sáng bình thường. Xác định hiệu điện thế U và tính công suất tiêu thụ của đèn Đ2. Rx a- Khóa K đóng. + Độ sáng các đèn thay đổi như thế nào so với trước? Giải thích? + Muốn đèn Đ2 sáng bình thường thì biến trở phải có trị số bao nhiêu? K Đ2 Đ1 U TÌM ĐỊNH MỨC BỘ ĐÈN Bài 1 : Cho 3 bóng đèn có định mưc như sau : Bóng 1: 3V – 3W Bóng 2: 3V – 1W Bóng 3: 2,5V – 1,25W 1) Ghép 3 bóng nối tiếp. a) Tìm hiệu điện thế định mức của bộ. b) Khi đó công suất định mức của mỗi bóng là bao nhiêu? 2) Hỏi như câu 1 nếu cả 3 bóng trên ghép song song? Bài 2: Cho 3 bóng đèn. Bóng 1: 110V – 100W ; Bóng 2: 110V – 25W; Bóng 3: 220V – 60W. Tìm hiệu điện thế định mức của bộ bóng khi chúng được ghép như sau: a) Ghép song song. b) Ghép nối tiếp. c) Bóng 1 ghép song song với bộ hai bóng kia ghép nối tiếp nhau. d) Bóng 1 nối tiếp với bộ song song của bóng 2 và bóng 3. Bài 3: Tìm định mức của bộ bóng sau: 1) Bóng 220V–60W ghép song song với bộ 2 bóng 110V–100W và 110V–25W nối tiếp. 2) Bóng 220V – 60W nối tiếp với bộ song song hai bóng trên. Bài 4: Cho các dụng cụ sau: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 12V, hai bóng đèn Đ1 (6V – 0,4A) và đèn Đ2 (6V – 0,1A) và một biến trở Rx. a) Có thể mắc chúng như thế nào để hai đèn sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở Rx ứng với mỗi cách mắc. b) Tính công suất tiêu thụ của biến trở Rx ứng với mỗi sơ đồ, từ đó suy ra nên dùng sơ đồ nào? Bài 5: Có hai bóng đèn loại 120V – 60W và 120V – 45W. a) Tính điện trở dây tóc và cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng khi chúng sáng bình thường. Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  17 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) b) Mắc hai bóng vào hiệu điện thế U = 240V theo hai cách như hình vẽ. Tính R 1 và R2 để hai bóng sáng bình thường. §1 §2 Đ1 R1 R2 U Đ3 U Bµi 6: Ba bãng ®Ìn §1; §2; §3 gièng nhau cã ghi (12V – 7,2W) ®îc m¾c theo s¬ ®å nh h×nh vÏ. UAB = 24V. a) C¸c ®Ìn cã s¸ng b×nh thêng kh«ng? TÝnh §2 c«ng suÊt tiªu thô cña mçi bãng ®Ìn. §1 B b) §Ó c¸c ®Ìn s¸ng b×nh thêng ph¶i m¾c thªm A vµo m¹ch mét ®iÖn trë Rx b»ng bao nhiªu vµ §3 m¾c nh thÕ nµo? TOÁN ĐỊNH MỨC Bài 1: Dùng nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U 0 = 32V thắp sáng bình thường một bóng đèn cùng loại (2,5V – 1,25W). Dây nối trong bộ bóng không đáng kể. Dây nối từ bộ bóng có điện trở không đáng kể. Dây nối từ bộ bóng đến nguồn có điện trở là R = 1 (2,5V – 1,25W). . a) Tìm công suất tối đa mà bộ bóng có thể tiêu thụ. b) Tìm cách ghép bóng để chúng sáng bình thường. Bài 2: Trong hình vẽ 4.21, nếu U0 = 15V, điện trở dây nối Rd = 5/3 Ω , bộ bóng loại (2,5V – 1,25W). a) Công suất lớn nhất mà nguồn hiệu điện thế này có thể cung cấp cho bộ bóng là bao nhiêu? b) Nếu có 15 bóng thì ghép như thế nào để chúng sáng bình thường? c) Nếu chưa biết số bóng thì phải dùng bao nhiêu bóng và ghép như thế nào để chúng sáng bình thường và có hiệu suất cao nhất? M N Rd Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  18 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) A B Bài 3: (Tìm loại bóng, số bóng và cách ghép để bóng sáng bình thường) Người ta dùng một nguồn hiệu điện thế không đổi U 0 = 12V để thắp sáng các bóng đèn có hiệu điện thế định mức Uđ = 6V, có công suất được chọn trong khoảng từ 1,5W đến 3W. Dãy nối các điện trở R d = 2 Ω . Biết rằng chỉ dùng một loại bóng có công suất xác định. Hỏi phải dùng loại nào bao nhiêu bóng và ghép như thế nào để chúng sáng bình thường? (Chú ý rằng bóng phải ghép đối xứng, ta chỉ xét bộ bóng gồm m dãy song song, mỗi dãy có n bóng nối tiếp) Bài 4: Trong hình vẽ ở bài 2 , nếu U0 = 12V, Rd = 2 Ω , các bóng có Uđm = 3V, công suất định mức có thể tự chọn trong khoảng 1,5 đến 3W. Hãy tìm số bóng, loại bóng và cách ghép để các bóng cùng sáng bình thường. ( Chỉ dùng cùng một loại công suất). Bài 5: Mạch điện gồm hai loại bóng đèn có ghi (6V – 3W) và (3V – 1W) được mắc thành 5 dãy song song, rồi mắc nối tiếp với một điện trở R. Điện trở R là một cuộn dây gồm 125 vòng quấn thành một lớp trên lõi hình trụ bằng sứ, có đường kính tiết diện là 2cm. Dây làm bằng chất có điện trở suất là 3.10-7 Ωm. và có đường kính tiết diện là 1mm. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện không đổi và bằng 12V. a) Hãy xác định số lượng bóng đèn đẵ sử dụng theo từng loại, khi các bóng đèn đều sáng bình thường. b) Nếu không có điện trở R thì ta có thể mắc các bóng đèn theo những cách nào để tất cả các đèn đều sáng bình thường, khi hiệu điện thế hai đầu mạch vẫn là 12V. Biết rằng điện trở các dâu nối không đáng kể, điện trở các bóng đèn luôn luôn không đổi. ( Đề thi TSC Vật lí, năm học 1986 – 1987) TÁC DỤNG NHIỆT CỦA DÒNG ĐIỆN Bài 1: Giải và biện luận bài toán sau đây: Người ta cho vào nhiệt lượng kế một hỗn hợp m 1 kg nước đá ở nhiệt độ t1 và m2 kg nước ở nhiệt độ t2, bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường và nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế. Hãy xác định nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp. Bài 2: Người ta dùng một bếp điện loại 800W – 220V hoạt động dưới lưới điện có hiệu điện thế 165V, để đun 1kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu t1 = -200C. 1. Tính công suất toàn phần của bếp điện. 2. Tính công suất có ích của bếp nếu hiệu suất H = 80%. 3. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của nhiệt lượng kế, sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh. Xác định nhiệt độ cuối cùng của nước đá nếu thời gian đun là : a. t = 100s b. t = 200s c. t = 20 phút Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  19 Bồi dưỡng HSG Vật lý 9 ( phần Quang học) Cho nhiệt dung riêng của nước đá là 2100J/kg.K, của nước là 4200J/kg.K Bài 3 : Để đun sôi một ấm nước người ta dùng hai dây dẫn R1, R2. Nếu chỉ dùng R1 thì sau 10 phút nước sôi, chỉ dùng R2 thì sau 15 phút nước sôi, Hỏi thời gian đun sẽ là bao nhiêu nếu: a) Dùng hai dây trên ghép song song. b) Dùng hai dây trên ghép nối tiếp. Biết rằng hiệu điện thế của nguồn điện không đổi, bỏ qua sự tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường. Bài 4 : Trong bài 3 nếu khi ta dùng hai điện trở nối tiếp thời gian đun là 15 phút, khi hai điện trở ghép song song thời gian đun là 3 phút 20 giây. Hỏi thời gian đun là bao nhiêu khi ta chỉ dùng một trong hai điện trở ? Bài 5 : Dùng một bếp điện loại 200V – 1000W hoạt động ở hiệu điện thế U = 150V để đun sôi ấm nước. Bếp có hiệu suất là 80%. Sự tỏa nhiệt từ ấm ra không khí như sau : Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5 0C. Ấm có m1 = 100g, c1 = 600J/kg.K, nước có m2 = 500g, c2 = 4200J/kg.K, nhiệt độ ban đầu là 200 C. Tìm thời gian cần thiết để đun sôi. Bài 6 : Người ta đun sôi một ấm nước bằng một bếp điện. Ấm tỏa nhiệt ra không khí trong đó nhiệt lượng hao phí tỉ lệ với thời gian đun. Khi hiệu điện thế U 1= 200V thì sau 5 phút nước sôi, khi hiệu điện thế U2= 100V thì sau 25 phút nước sôi. Hỏi nếu khi hiệu điện thế U3= 150V thì sau bao lâu nước sôi ? Bài 7 : Một ấm đun nước bằng điện có ghi 220V – 1,1kW và có dung tích 1,6l. Nhiệt độ đầu của nước là 200C. a) Bỏ qua sự mất nhiệt và nhiệt dung của ấm, hãy tính thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước, điện trở dây nung và giá tiền đện phải tră cho 1 lít nước sôi. b) Giả sử người dùng ấm để quên, 2 phút sau khhi nước sôi mới cắt điện. Hỏi lúc ấy còn được bao nhiêu nước ? Cho biết : Nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 2,3.106J/kg. Giá tiền 1kWh điện là 800đ. BÀI TẬP VỀ TỪ TRƯỜNG 1. Chứng minh rằng : Hai dòng điện thẳng song song cùng chiều thì hút nhau, ngược chiều thì đẩy nhau. 2. Hai dòng điện thẳng song song ngược chiều nhau nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Xác định chiều của đường sức từ do hai dòng điện này gây ra. ▬3.Khung d©y nhá ABCD cã dßng ®iÖn I ®Æt trong tõ trêng cña dßng ®iÖn I0 nh h×nh vÏ. A B Trên con đường dẫn đến thành công không có dấu chân của người lười biếng  20