Bạn đang xem bài viết Bài Tập Nâng Cao Vật Lý 9 được cập nhật mới nhất trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
Câu 1: Một bếp điện công suất P =1KW, đun lợng nớc có nhiệt độ ban đầu là 200C. Sau 5 phút thì nhiệt độ nớc lên đến 450C. Ngay sau đó bị mất điện trong 3 phút. Vì vậy nhiệt độ nớc giảm xuống, khi còn 400C bếp lại tiếp tục đun cho đến khi nớc sôi. Xác định: a. Khối lợng nớc cần đun. b. Thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun cho tới khi nớc sôi. Biết nhiệt lợng nớc toả ra môi trờng tỷ lệ thuận với thời gian; cho Cn = 4200J/kg.độ .Câu2:) Cho mạch điện nh hình vẽ. UAB = 9V, R0 = 6(. Đèn Đ thuộc loại 6V-6W, Rx là biến trở. Bỏ qua điện trở của Ampekế và dây nối. a. Con chạy của biến trở ở vị trí ứng với Rx = 2(. Tính số chỉ Ampekế. Độ sáng của đèn nh thế nào? Tìm công suất tiêu thụ của đèn khi đó. b. Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở về phía nào? Tính Rx để thoả mãn điều kiện đó. c. Khi đèn sáng bình thờng. Tính hiệu suất của mạch điện (coi điện năng làm sáng đèn là có ích). Câu 3: Cho mạch điện nh hình vẽ, UMN = 5V. Công suất tiêu thụ trên các đèn: P1=P4=4W, P2=P3=3W, P5=1W. Bỏ qua điện trở của dây nối. Tính điện trở các bóng đèn và cờng độ dòng điện qua mỗi đèn.
Bài 4 Cho mạch điện như hình 2 . Biết R1 = R3 = 30( ; R2 = 10( ; R4 là một biến trở. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB = 18V không đổi . Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế . a. Cho R4 = 10( . Tính điện trở tương đươngcủa đoạn mạch AB và cường độ dòng điện mạch chính khi đó ? b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằngbao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điệnchạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ? Hình 2Bài 5 ) Cho mạch điện như hình 3. Biết : R1 = 8( ; R2 = R3 = 4( ; R4 = 6( ; UAB = 6V không đổi . Điện trở của ampe kế , khóa K và các dây nốikhông đáng kể .1. Hãy tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế trong hai trường hợp : a. Khóa K mở .b. Khóa K đóng .2. Xét trường hợp khi K đóng :Thay khóa K bằng điện trở R5 . Tính R5 để cường độ dòng điện chạy qua điện trở R2 bằng không ?
Hình 3
Bài 6 Đặt một mẩu bút chì AB = 2 cm ( đầu B vót nhọn ) vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ , A nằm trên trục chính ( hình 4 ) . Nhìn qua thấu kính người ta thấy ảnh của bút chì cùng chiều với vật và cao gấp 5 lần vật .a. Vẽ ảnh của AB qua thấu kính . Dựa vào hình vẽ chứng minh công thức sau :
Hình 4Khi mẩu bút chì dịch chuyển dọc theo trục chính lại gần thấu kính thì ảnh ảo của nó dịch chuyển theo chiều nào ? Vì sao ? b. Bây giờ đặt mẩu bút chì nằm dọc theo trục chính của thấu kính , đầu A vẫn nằm ở vị trí cũ, đầu nhọn B của nó hướng thẳ
Tổng Hợp Các Bài Tập Vật Lý 10 Nâng Cao
I. Vật lý 10 nâng cao bài 1:
Một vật nặng 1kg rơi tự do từ độ cao h = 60m xuống đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g = 10m/s2.
a) Tính độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian 0,5 s kể từ khi thả vật.
b) Tìm vị trí tại đó động năng bằng thế năng.
Hướng dẫn giải
a) Vận tốc của vật sau 0,5s: v = gt = 5m/s
Động lượng của vật sau 0,5s: p = mv = 5kg.m/s
Độ biến thiên động lượng của vật: Δp = p – p0 = 5kg.m/s
b) Chọn mốc thế năng tại mặt đất
Cơ năng ban đầu của vật: W1 = Wt1 = mgz1
Cơ năng tại vị trí động năng bằng thế năng: W2 = Wt2 + Wd2 = 2W12 = 2mgz2
Áp dụng ĐLBT cơ năng: W2 = W1 ⇒ z2 = z1 : 2 = 30m
II. Vật lý 10 nâng cao bài 2:
Một quả bóng có dung tích không đổi 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 105Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 100cm3 không khí. Coi quả bóng trước khi bơ không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi. Tính áp suất của khối khí trong quả bóng sau 45 lần bơm
Hướng dẫn giải
Thể tích khí đưa vào quả bóng: V1 = N.ΔV = 45.0,1 = 4,5 l
Áp dụng Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ôt:
III. Vật lý 10 nâng cao bài 3:
Nêu định luật vạn vật hấp dẫn và viết biểu thức, giải thích các đại lượng?
Hướng dẫn giải
1) Định luật. Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
2) Hệ thức:
Trong đó:
m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm
r là khoảng cách giữa hai chất điểm (m)
G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn và không đổi đối với mọi vật.
IV. Vật lý 10 nâng cao bài 4
Dưới tác dụng của lực F = 2000N theo phương ngang. Một ô tô chuyển động thẳng đều trên đường nằm ngang. Hệ số ma sát lăn giữa xe và mặt đường là 0,04. Lấy g = 10 (m/s2). Tính khối lượng của xe ?
Hướng dẫn giải
Cho biết: F = 2000 (N), μ = 0,04, lấy g = 10 (m/s2), a = 0 Tìm m = ?
Giải: Áp dụng định luật II Niu Tơn:
Lực ma sát:
Thay (b) vào (a)
V. Vật lý 10 nâng cao bài 5:
Đặt một quả cầu khối lượng m = 2kg tựa trên hai mặt phẳng tạo với mặt nằm ngang các góc α1 = 30º, α1 = 60º như hình vẽ. Hãy xác định áp lực của mặt cầu lên hai mặt phẳng đỡ Bỏ qua ma sát và lấy g = 10m/s2.
Hướng dẫn giải
Cho biết: m = 2(kg), α1 = 30º, α1 = 60º
Lấy g = 10 (m/s2) Tính: Nx = ?; Ny = ?
Chọn trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
VI. Vật lý 10 nâng cao bài 6:
Em hãy viết biểu thức tính độ lớn lực đàn hồi của lò xo và giải thích ý nghĩa mỗi kí hiệu trong công thức ?
Hướng dẫn giải
k là độ cứng của lò xo
l0 là chiều dài tự nhiên của lò xo
l là chiều dài của lò xo tại vị trí cần tính lực đàn hồi của lò xo
VII. Vật lý 10 nâng cao bài 7:
Một vật có khối lượng m = 5kg trượt trên mặt phẳng nằm ngang nhờ lực kéo F như hình vẽ. Cho biết: độ lớn lực kéo F = 20N; g = 10m/s2.
Hướng dẫn giải
a) (2 điểm)
+ Vẽ hình, biểu diễn tất cả mọi lực tác dụng lên vật:
+ Viết phương trình định luật II Niu-tơn:
+ Chiếu pt (1) lên trục Ox ta được: F = m.a
b) (2 điểm)
+ Vẽ hình, biểu diễn tất cả mọi lực tác dụng lên vật
+ Viết phương trình định luật II Niu-tơn
+ Chiếu pt (2) lên trục Oy: N – P = 0
→ N = P = m.g = 5.10 = 50N
+ Độ lớn lực ma sát: Fms = μ.N = 0,2.50 = 10N
+ Chiếu pt (2) lên trục Ox: F – Fms = ma
a) Tính gia tốc của vật, khi bỏ qua mọi ma sát ?
b) Tính gia tốc của vật, khi hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng là μ = 0,2?
VIII. Vật lý 10 nâng cao bài 8:
Một lò xo có độ cứng k = 100 N/m có chiều dài tự nhiên là 50 cm. Treo vào đầu dưới của lò xo một vật có khối lượng 0,5 kg, lấy g = 10m/s2. Xác định chiều dài của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng.
Hướng dẫn giải
Tại VTCB ta có:
→ mg = k (l – l0)
↔ 0,5.10 = 100(l - 0,5)
→ l = 0,55(m) = 55(cm)
IX. Vật lý 10 nâng cao bài 9:
Một vật có khối lượng 20kg được treo vào một sợi dây chịu được lực căng đến 210N. Nếu cầm dây mà kéo vật chuyển động lên cao với gia tốc 0,25m/s2 thì dây có bị đứt không? Lấy g = 10m/s2
Hướng dẫn giải
Sử dụng định luật II Niutơn thu được kết quả : T = P + ma = m(g +a).
Thay số ta được: T = 20(10 + 0,25) = 205N.
Sức căng của dây khi vật chuyển động nhỏ hơn 210N nên dây không bị đứt.
Skkn Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý 8 Nâng Cao Phần Nhiệt Học
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ 8 NÂNG CAO PHẦN NHIỆT HỌC`
Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ I. Lí do chọn đề tài Dạy học vật lí là nhiệm vụ then chốt trong mổi nhà trường, bởi vì kết quả học sinh đạt được kết quả cao hàng năm là một trong những tiêu chuẩn để xét thi đua cho mổi giáo viên và nó cũng là một trong những tiêu chuẩn để tạo danh tiếng cho trường, là thành quả để tạo lòng tin với phụ huynh và là cơ sở tốt để xã hội hoá giáo dục. Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các sự vật hiện tượng vật lý rất quen thuộc gần gũi với các em. Song việc tạo lòng say mê yêu thích và hứng thú tìm tòi kiến thức lại phụ thuộc rất nhiều vào nghiệp vụ sư phạm của người thầy. Qua giảng dạy và tìm hiểu tôi nhận thấy phần lớn các em chưa có thói quen vận dụng những kiến thức đã học vào giải bài tập vật lý một cách có hiệu quả. Nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức vật lí cơ bản được trang bị cho học sinh trung học cơ sở. Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập của phần này cũng không quá khó nhưng lại gặp thường xuyên trong các kì thi học sinh giỏi các cấp. Song vì các em ít được tiếp xúc với bài tập định lượng, số giờ bài tập ở lớp 8 lại không có nên việc định hướng giải bài tập nhiệt học rất khó khăn với các em và các em chưa có phương pháp giải. II. Mục đích nghiên cứu đúc rút kinh nghiệm Xuất phát từ những lý do trên tôi đã suy nghĩ, tìm tòi và đưa ra sang kiến: “Phương pháp giải một số dạng bài tập vật lí nâng cao phần nhiệt học” với mong muốn phần nào khắc phục được nhược điểm tìm cách giải bài tập vật lí nhiệt học của học sinh khối 8 và rèn luyện tính tự học cho học sinh khối 9 góp phần hoàn thành mục tiêu giáo dục III. Kết quả cần đạt + Đối với học sinh giỏi khối 8: Biết cách giải các dạng bài tập vật lí nhiệt học cơ bản và nâng cao + Đối với học sinh giỏi khối 9: Tự học và giải được các dạng bài tập vật lí nhiệt học nâng cao IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Học sinh giỏi khối 8, 9 năm học 2009 – 2010 tại trường ta
Phần II : NỘI DUNG I. Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu Giảng dạy bộ môn vật lí 8 nhằm để năng cao chất lượng học tập của học sinh là việc làm được sự chỉ đạo từ ban giám hiệu đến việc phân công giao trọng trách và chỉ tiêu cho từng đồng chí giáo viên đứng lớp. Nên kế hoạch bồi dưỡng học sinh giỏi cho từng giáo viên, kiểm tra đôn đốc giáo viên qua việc dự giờ thăm lớp rút kinh nghiệm cho từng giáo viên. Trong đó chỉ đạo đổi mới phương pháp nhằm phát huy tính tích cực, chủ động của người học là nhiệm vụ cấp bách. Dạy học vật lí là việc làm thường xuyên, liên tục và lâu dài. Nó đòi hỏi người giáo viên không phải chỉ có năng lực, kinh nghiệm mà phải có cả tâm huyết với nghề, yêu nghề, yêu trò, phát hiện và bồi dưỡng tạo điều kiện để cho những em có năng lực tự bộc lộ khả năng một cách tối đa. Theo ý kiến của nhiều học giả đều cho rằng mỗi học sinh đều có mặt mạnh 1
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc + Phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu + Nhiệt lượng toả ra của nhiên liệu: Q = m.q m: khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn(kg) q: năng suất toả nhiệt của nhiên liệu(J/kg) + nhiệt lượng cần thiết để một chất nóng chảy hay đông đặc hoàn toàn: Q = m m: khối lượng của chất bị nóng chảy(đông đặc) hoàn toàn(kg) : nhiệt nóng chảy của chất(J/kg) + Công thức tính hiệu suất là: H = Qi / QTP Qi: nhiệt lượng có ích(J) QTP: nhiệt lượng toàn phần(J) 2. Phương pháp giải các dang bài tập nâng cao phần nhiệt học Loại 1: Bài tập chỉ có một đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt nhưng ở nhiều thể: Bài tập: Tính nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước đá ở -150C hoá thành hơi hoàn toàn. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c 1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106J/kgc1 Phân tích bài: – Trong bài tập nước đá trải qua các giai đoạn sau: + Nước đá từ -150C lên 00C + Nước đá nóng chảy thành nước ở 00C + Nước từ 00C lên 1000C + Nước hoá thành hơi hoàn toàn ở 1000C – Từ sự phân tích trên ta có lời giải sau: + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá ở -150C tăng nên 00C là: Q1 = m. c1. t = 0,5.1800.15 = 13500J =0,135.105J + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá ở 00C nóng chảy hoàn toàn là: Q2 = m. = 0,5.3,4.105 = 1,7.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 00C tăng lên 1000C là: Q3 = m.c2. t = 0,5.4200.100 = 2,1.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 100 0C hoá thành hơi hoàn toàn là: Q4 = m.L = 0,5.2,3.106 = 11,5.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở -15 0C hoà thành hơi hoàn toàn là: Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 = 0,135.105J + 1,7.105J + 2,1.105J + 11,5.105J = 15,435.105J Cách giải: Bước 1: Phân tích đề bài tìm các giai đoạn thu nhiệt hoặc toả nhiệt của đối tượng. Bước 2: Tính nhiệt lượng của từng giai đoạn tương ứng. Bài tập tự giải: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g ở -100C. Tính nhiệt lượng cần thiết để thỏi nước đá hoá thành hoi hoàn toàn ở 1000C. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106J/kg Loại 2: Bài tập có nhiều đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt và ở nhiều thể.
3
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc Đây là dạng bài tập rất phong phú và có thể chia thành ba dạng sau: Dạng 1: Bài tập đã biết rõ thể Bài tập 1: Thả cục nước đá ở nhiệt độ t1= -500C vào một lượng nước ở nhiệt độ t2 = 600C người ta thu được 25kg nước ở nhiệt độ 250C. Tính khối lượng nước đá và nước? Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K. c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg Phân tích bài: – Bài tập này có hai đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt là: + Cục nước đá ở -500C + Nước ở 600C – Vì đề bài cho ta thu được 25kg nước ở nhiệt độ 250C nên ta suy luận được: + Cục nước đá trải qua các giai đoạn là: Từ -500C lên 00C Nóng chảy hoàn toàn ở 00C Từ 00C lên250C Nước chỉ có một giai đoạn là hạ nhiệt độ từ 600C xuống 250C ` Cục nước đá thu nhiệt, nước toả nhiệt – Từ sự phân tích trên ta có lời giải là: + Gọi khối lượng của cục nước đá ở -500C và nước ở 600C lần lượt là m1, m2 Vì ta thu được 25kg nước ở 250C nên ta có: m1 + m2 = 25 (1) + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá từ -500C tăng lên 00C là: Q1 = m1.c1. t = m1.1800.50 = 90000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá ở 00C nóng chảy hoàn toàn là: Q2 = m1 = m1.3,4.105 = 340000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để m1kg nước ở 00C tăng nên 250C là: Q3 = m1.c2. t = m1.4200.25 = 105000.m1 + Nhiệt lượng thu vào của cục nước đá là: Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 90000.m1 + 340000.m1 + 105000.m1 = 535000.m1 + Nhiệt lượng toả ra của m2 kg nước từ 600C hạ xuống 250C là: Qtoả = m2.c2. t = m2.4200.35 = 147000.m2 + Theo phương trình Cân bằng nhiệt ta được: Qtoả = Qthu 147000.m2 = 535000.m1 147.m2 = 535.m1 (2) Từ (1) m1 = 25 – m2 thay vào (2) ta được 147.m2 = 535.(25-m2) 147.m2 = 13375 – 535.m2 682.m2 = 13375 m2 = 19,6kg m1 = 25 – 19,6 = 5,4kg – Vậy khối lượng cục nước đá là: 5,4kg, khối lượng nước là: 19,6kg Cách giải: Bước 1: – Xác định các đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt – Xác định xem từng đối tượng trải qua mấy quá trình 4
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc – Xác định đối tượng toả nhiệt, đối tựơng thu nhiệt Bước 2: – Dùng công thức tính nhiệt lượng cho các quá trình – Tính Qtoả, Qthu – Dùng phương trình cân bằng nhiệt Qtoả = Qthu để tính đại lượng cần tìm Chú ý: ở bài tập trên có thể yêu cầu tính nhiệt độ ban đầu của nước đá hoặc nước. Ví dụ: Thả 400g nước đá vào 1kg nước ở 50C. Khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g. Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là C1= 1800J/kg.K, C2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg Minh hoạ cách giải: Bước 1: Bài toán có hai đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt là: – Nước đá ở t0C – Nước ở 50C – Vì khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g nên: Nước ở 0 5 C trải qua các quá trình là: + Hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C + Một phần nước ở 00C đông đặc thành nước đá (phần này có khối lượng bằng 10g) + Nước đá ở t0C chỉ có một quá trình là tăng nhiệt độ từ t0C đến 00C – Vậy nước ở 50C toả nhiệt, nước đá ở t0C thu nhiệt Bước 2: Giải bài toán: + Nhiệt lượng cần để 1kg nước hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C là: Q1 = m2.c2. t = 1. 4200 5 = 21000J + Nhiệt lượng cần để 10g nước ở 00c đông đặc hoàn toàn là: Q2 = m. = 0,01.3,4.105= 3400J + Nhiệt lượng toả ra của nước ở 50C là: Qtoả = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J + Nhiệt lượng thu vào của nước đá tăng từ t0c nên 00C là: Qthu = m1.c1. t = 0,4.1800.(-t) = – 720.t + Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qtoả = Qthu . .24400 = -720.t t = 24400:(-720) = – 340C Vậy nhiệt độ ban đầu của nước đá là: -340C Bài 2: Dùng một bếp điện để đun nóng một nồi đựng 1kg nước đá (đã đập vụn) ở -200C sau 1 phút thì thì nước đá bắt đầu nóng chảy. a. Sau bao lâu thì nước đá nóng chảy hết? b. Sau bao lâu nước đá bắt đầu sôi? c. Tìm nhiệt lượng mà bếp tỏa ra từ đầu nước bắt đầu sôi, biết rằng hiệu suất đun nóng nồi là 60% Biết: Cnđ = 2100J/kg.K = 336000J/kg; Cn = 4200J/kg.K và quá trình thu nhiệt đều đặn. Phân tích bài toán: Bướ 1: Bài toán có ba giai đoạn nước đá thu nhiệt: + Nước đá từ: -200C 5
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc + Nước đá nóng chảy hết. + Nước bắt đầu sôi. – Vì quá trình troa đổi nhiệt ( thu hoạc tỏa nhiệt ) xãy ra đều đặn có nghĩa là:
không đổi. Ta có công thức là:
Trong đó Q(J) là nhiệt lượng ứng với thời
gian trao đổi nhiệt t (Giây, phút, giờ) Bước 2: Gải bài toán : a. Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ – 200C lên 00C là : Q1thu I = C1m1(tC1 – tđ) = 2 100 . 1[0- (20)] = 42 000 (J) Nhiệt lượng cần thiết để nước đá nóng chảy là: Q2thu II = m1 = 336 000 . 1 = 336 000 (J) Theo bài ra ra thì nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thuI Q 2thuII Q 2thuII 336000 t 2 t1 .1 8 phút t1 t2 Q1thuI 42000
Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 = 1 + 8 = 9 phút b. Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ 00C lên 1000C là: Q2thu III = C2 m1 .(tC2 – tđ2) = 42 000.1.(100 – 0) = 420 000 (J) Theo bài ra ra thì nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thuI Q 2thuIII Q 2thuIII 420000 t 2 t1 .1 10 phút t1 t2 Q1thuI 42000
Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 + t3 = 1 + 8 + 10 = 19 phút c. Theo bài ra hiệu suất đun của bếp là 60% nên ta có: H=
Nhiệt lượng có ít mà nước thu vào là: Q1thu I + Q1thu II + Q1thu III = 42 000 + 336 000 + 420 000 = 798 000 (J) Nhiệt lượng toàn phần của bếp tỏa ra là: Qtp =
= 1 330 000 (J)
Bài tập tự giải: Bài 1: Thả một quả cầu bằng thép có khối lượng m 1 = 2kg được nung nóng tới nhiệt độ 600 0C vào hỗn hợp nước và nước đá ở 00C. Hỗn hợp có khối lượng là m2 = 2kg. Tính khối lượng nước đá có trong hỗn hợp. Biết nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là 50 0C, nhiệt dung riêng của thép, của nước là C1 = 460J/kg.K, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg Dạng 2: Bài tập chưa biết rõ thể Bài tập 1 : Thả 1,6kg nước đá ở – 100C vào một nhiệt lượng kế đựng 1,6kg nước ở 800C. Bình nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 200g và có nhiệt dung riêng là 380J/kg.K a. Nướ đá có tan hết không? b. Tính nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế? Biết: Cnước = 2 100J/kg.K, Lnước = 336.103J/kg. 6
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
Bài tập 2: Trong một bình bằng đồng khối lượng 0,6kg có chứa 4kg nước đá ở -15 0C. Người ta cho dẫn vào 1kg nước ở 1000C. Xác định nhiệt độ chung và khối lượng nước có trong bình khi có cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của đồng, của nước đá, của nước là C 1 = 380J/kg.K, C2 = 1800J/kg.K, C3 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg Phân tích bài : Tương tự bài tập 1 bài này cũng chưa cho biết nhiệt độ cuối cùng khi có cân bằng nhiệt vì vậy ta chưa thể xác định được các đối tượng trải qua những giai đoạn nhiệt nào. Do đó với loại bài tập này trước tiên ta cần xác định trạng thái của các đối tượng bằng cách: + Ta xét xem bình và nước đá có tăng được thêm nhiệt độ nào hay không? + Nhiệt lượng cần thiết để bình đồng và nước đá tăng nhiệt độ từ -150C lên 00C + Nhiệt lượng cần thiết để 1kg nước hạ nhiệt độ từ 1000C xuống 00C + Ta xét tiếp xem nước đá ở 00C có nóng chảy hoàn toàn được không? + Nhiệt lượng cần thiết để m(kg) nước đá ở 00C nóng chảy hoàn toàn . – Từ sự phân tích trên ta có lời giải là: 7
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
Dạng 3: Bài tập trao đổi nhiệt : Bài tập 1: Người ta vớt một cục sắt đang ngâm trong nước sôi rồi thả vào một cốc chứa nước ở nhiệt độ 200C. Biết cục sắt có khối lượng lớn gấp ba lần khối lượng của nước trong cốc. Hãy tính nhiệt độ của nước sau khi thả cục sắt. Cho biết nhiệt dung riêng của sắt là c1 của nước là c2. Nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh coi như không đáng kể. Phân tích bài: – Thả một cục sắt vào một cóc nước : + Cóc nước thu nhiệt + Cục sắt toả nhiệt – Cục sắt vớt từ trong nướ sôi ra chúng tỏ cục sắt có nhiệt độ 1000C: + Sau khi thả cục sắt vào lại nước thì nhiệt độ cân bằng của cục sắt và nước là t x0 . Nhiệt độ cân bằng lúc này phải là: 200C tx0 1000C. 8
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc – Từ sự phân tích đó ta có lời giải sau: + Nước sôi ở 1000C, vì vậy cục sắt trước khi thả vào cốc nước có nhiệt độ : t1= 1000C. + Nhiệt độ ban đầu của nước trong cốc là : t2= 200C. + Sau khi thả cục sắt vào nước đã cân bằng, nhiệt độ của nước là: tx0 200C tx0 1000C + Để hạ nhiệt độ từ 1000C đến tx0 sắt toả ra nhiệt lượng : Q1 = m1c1(100 – tx0) + Để tăng nhiệt độ từ 200C đến tx0C nước hấp thụ nhiệt lượng : Q2= m2c2(tx0 – 20) + Theo đ/k cân bằng nhiệt ta có: Q1 = Q2 hay m1c1(100 – tx0) = m2c2(tx0 – 20 – Thay m1 = 3m2 – Tính được :
t0 x =
300c1 20c 2 3c1 c 2
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
10
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc cân bằng nhiệt người ta lại rót một lượng nước m(kg) như thế từ bình hai trở lại bình một thì nhiệt độ cân bằng của bình một là t1 = 220C. a, Tính lượng nước m và nhiệt độ cân bằng t2 của bình hai b, Nếu tiếp tục thực hiện rót lần hai như thế thì nhiệt độ cân bằng của mỗi bình là bao nhiêu? IV. Kết quả thực hiện: Qua việc định hướng cho học sinh bằng các cách giải một số bài tập theo phương pháp trên tôi có ra cho HS hai loại bài tập như sau: Bài 1: Trong bình một có cục nước đá khối lượng 60g và 150g nước ở trạng thái cân bằng nhiệt. Bình hai chứa 450g nước ở nhiệt độ 800C. Rót một lượng nước từ bình 1 sang bình 2, sau khi nước ở bình 2 đạt cân bằng nhiệt, lại rót nước từ bình 2 trở lại bình 1 cho đến khi nước ở bình hai đạt mức ban đầu của nó. Nhiệt độ cuối cùng của nước trong bình một là 20 0C. Hỏi lượng nước đã rót từ bình nọ sang bình kia. Cho rằng nước ở bình không trao đổi nhiệt với môi trường và với bình. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là :336000J/kg. Kết quả lời giải của HS là: + Gọi lượng nước rót từ bình một sang bình hai là m. + Khi rót nước từ bình một sang bình hai thì nước từ bình một thu nhiệt, nước ở bình hai toả nhiệt. Gọi nhiệt độ của bình hai khi có cân bằng nhiệt là t2. + Nhiệt lượng cần thiết để m(kg) nước từ 00C tăng nên t2 là: Q1 = m.c. t = m.4200.t2 + Nhiệt lượng cần thiết để450g nước ở bình hai hạ nhiệt độ từ 800c xuống t2 là: Q2 = 0.45.4200.(80 – t2) = 1890.(80 – t2) + Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q1 = Q2 4200m.t2 = 0,45.4200.(80 – t2) m.t2 = 0,45.(80 – t2) (1) + Khi rót m(kg) nước từ bình hai trở lại bình một thì nước từ bình hai toả nhiệt, lượng nhiệt này cung cấp ch bình một để nước đá nóng chảy hoàn toàn thành nước ở 0 0C và làm cho toàn bộ nước ở 00C trong bình một tăng nhiệt độ nên đến 200C. + Vậy ta có nhiệt lượng cần thiết để m(kg) nước toả nhiệt từ t2 xuống 200C là: Q3 = m.c. t = m.4200.(t2 – 20) + Nhiệt lượng cần để 60g nước đá ở 00c nóng chảy hoàn toàn là: Q4 = 0,06.3,36.105 = 20160J + Nhiệt lượng cần thiết để toàn bộ nước có trong bình một tăng từ 00C nên 200C là: Q5 = M.c. t = (0,15 – m + 0,06).4200.20 J + Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q4 + Q5 4200.m.(t2 – 20) = 20160 + (0,15 – m + 0,06).4200.20 (2) m.(t2 – 20) = (0,15 – m + 0,06).20 + 4,8 m.t2 = 0,21.20 + 4,8 m.t2 = 9 (2) Thay (1) vào (2) ta được 0,45.(80 – t2) = 9 80 – t2 = 20 t2 = 60(0c) m = 9:t2 = 9:60 = 0,15(kg) = 150g Vậy lượng nước đã rót là: 150g Bài 2 11
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc 1kg nước ở nhiệt độ 400C. Thả vào đó một thỏi nước đá ở nhiệt độ -10 0C. Khi có cân bằng nhiệt thấy sót lại 200g nước đá chưa tan. Hãy xác định khối lượng của thỏi nước đá thả vào bình. Biết nhiệt dung riêng của dồng, của nước, của nước đá lần lượt là c 1 = 380J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 1800J/kg.K, nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg nước đá ở 00c là 3,4.105J/kg. Sự toả nhiệt ra môi trường chiếm 5%. Kết quả lời giải của HS là: + Vì khi cân bằng nhiệt thấy còn sót lại 200g nước đá chưa tan nên nhiệt độ cân bằng của hệ thống là 00C . + Vậy nhiệt lượng toả ra của bình đồng để hạ nhiệt độ từ 400C xuống 00C là: Q1 = m1.c1. t = 0,8.380.40 = 12160J + Nhiệt lượng toả ra của 1kg nước hạ nhiệt độ từ 400C xuống 00C là: Q2 = m2.c2. t = 1.4200.40 = 168000J Khi đó Q = Q1 + Q2 = 12160 + 168000 = 180160J + Vì sự toả nhiệt ra môi trường chiếm 5% nên nhiệt lượng toả ra là: Qtoả = 180160.95% = 171152J + Gọi khối lượng của thỏi nước đá khi thả vào bình là mkg. + Nhiệt lượng cần thiết để mkg nước đá tăng từ -100C nên 00C là: Q3 = m.c3. t = m.1800.10 = 18000.m + Vì còn sót lại 200g nước đá chưa tan nên lượng nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 0 0 C là ( m – 0,2)kg. + Nhiệt lượng cần thiết để (m – 0,2)kg nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 00c là: Q4 = (m – 0,2).3,4.105 = (m – 0,2).340000 Khi đó Qthu = Q3 + Q4 = 18000.m + 340000.(m – 0,2) + Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qtoả = Qthu 171152 = 18000.m + 340000.(m – 0,2) 171152 = 358000.m – 68000 358000.m = 239152 m = 0,668(kg) = 668(g) Vậy khối lượng của thỏi nước đá thả vào bình là 668g Các em học sinh giỏi giải được các bài tập nhiệt học như vậy là đã đạt được mục tiêu mà tôi đặt ra khi viết sáng kiến này.
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc Qua thực tế cho thấy, người thầy luôn sợ học sinh của mình không biết, không thể làm được nên không giám giao công việc để học sinh về nhà làm. Chúng ta nên mạnh dạn đầu tư, suy nghĩ tìm ra những việc làm vừa sức có thể giao cho các em về nhà làm sua mỗi tiết học(nếu có thể) để kích thích sự tò mò, lòng say mê yêu thích môn học. Ví dụ: Có thể giao cho các em làm những thí nghiệm đơn giản mà có thể tìm được dụng cụ như rắc các hạt mạt sắt nên trên tấm bìa, đặt nam châm ở dưới và gõ nhẹ vào tấm bìa rồi quan sát sự sắp sếp của các hạt mạt sắt. Hoặc làm thí nghiệm kiểm chứng lực đẩy Acximet FA = P = d.V bằng các dụng cụ ca, cốc, và vật rắn không thấm nước em tự tìm(giao việc sau bài học lực đẩy Acximet)… II. Một số kiến nghị: Về sách giáo khoa vật lí lớp 8: Nên có những tiết bài tập ở trên lớp để giáo viên có thêm thời gian củng cố, khắc sâu kiến thức cho các em, hướng dẫn các em giải bài tập đặc biệt là phần nhiệt học Về nhà trường: Nên tổ chức học tự chọn bám sát và phụ đạo thêm môn vật lí cho các em Về phương pháp: Giáo viên giảng dạy bộ môn nên phân rõ dạng bài tập và định hướng cách giải để các em có thể xác định được hướng giải các bài tập vật lí.
13
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
SKKN: Phöông phaùp giaûi baøi taäp naâng cao vaät lí 8 phaàn nhieät hoïc
14
Ngöôøi thöïc hieän: Buøi Vaên Khaùnh
Hướng Dẫn Giải Bài Tập Vật Lý 10 Nâng Cao Trang 163 Sách Giáo Khoa
1. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao Bài 1 trang 163 SGK
Một ô tô tải khối lượng 5 tấn và một ô tô con khối lượng 1300kg chuyển động cùng chiều trên đường, chiếc trước chiếc sau với cùng vận tốc không đổi 54km/h. Tính:
a) Động năng của mỗi ô tô.
b) Động năng của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải.
Lời giải:
Động năng ô tô tải:
Ô tô con có: m 2 = 1300kg, v 2 = 54 km/h = 15 m/s.
Động năng ô tô con:
b) Vận tốc của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải bằng không nên động năng bằng không nên động năng của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải bằng không.
2. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao – Bài 2 trang 163 SGK
Một ô tô tăng tốc trong hai trường hợp: từ 10km/h lên 20km/h và từ 50km/h lên 60km/h trong cùng một khoảng thời gian như nhau. Nếu bỏ qua ma sát, hãy so sánh xem lực tác dụng và công do lực thực hiện trong hai trường hợp có bằng nhau không. Tại sao?
Lời giải:
– Trường hợp 1:
Gia tốc của ô tô trong trường hợp này là:
Quãng đường ô tô đi được là:
– Trường hợp 2:
Gia tốc của ô tô trong trường hợp này là:
Quãng đường ô tô đi được là:
Ta thấy a 1 = a 2 nên F 1 = m.a 1 = F 2 = m.a 2.
3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao: Bài 3 trang 163 SGK
Lời giải:
4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao: Bài 4 trang 163 SGK
Lời giải:
a) F 1= 10N; F 2= 0 nên vật chuyển động theo chiều của lực .
Ban đầu v0 = 0 nên W đ0 = 0. Định lý biến thiên động năng → W đ – 0 = A 1 = 20 J → W đ = 20 J.
b) F 1= 0; F 2= 5N nên vật chuyển động theo hướng của lực
Định lý biến thiên động năng → W đ – 0 = A 2 = 10 J → W đ = 10 J.
Hợp lực tác dụng lên vật: có độ lớn là:
Vật chuyển động theo hướng của hợp lực F→nên:
A F = F.s = 5√2 . 2 = 10√2 J.
Định lí động năng:W đ – 0 = A F →W đ = 10√2 J.
5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý nâng cao 10: Bài 5 trang 163 SGK
Một chiếc xe được kéo từ trạng thái nghỉ trên một đoạn thẳng nằm ngang dài 20m với một lực có độ lớn không đổi 300N và có phương hợp với độ dời một góc 30 o. Lực cản do ma sát cũng được coi là không đổi và bằng 200N. Tính công của mỗi lực. Động năng của xe ở cuối đoạn đường là bao nhiêu?
Lời giải:
Với lực tác dụng không đổi, công của lực được tính bằng công thức:
A = F.s.cosα
Công của lực kéo:
Công của lực ma sát: A 2 = F ms.s.cos180 o = 200.20.(-1) = -4000 J.
Định lí biến thiên động năng:
W đ2 – 0 = A 1 + A 2 = 5196,2 + (-4000) = 1196,2 J.
Động năng của xe ở cuối đoạn đường là W đ2 = 1196,2 J.
6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý nâng cao 10: Bài 6 trang 163 SGK
Một ô tô có khối lượng 1600kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì người lái nhìn thấy một vật cản trước mặt cách một khoảng 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp. Giả sử lực hãm ô tô là không đổi và bằng 1,2.10 4 N. Hỏi xe có kịp dừng tránh đâm vào vật cản không?
Lời giải:
Trong đó:
do khi dừng xe thì v 2 = 0.
A = -F h.s = -1,2.10 4.s (vì lực hãm F h ngược chiều với vectơ đường đi s)
⇒ -W đ1 = -1,2.10 4.s ⇒ s = 12,86m < 15m
Vậy ô tô kịp dừng trước vật cản.
Cập nhật thông tin chi tiết về Bài Tập Nâng Cao Vật Lý 9 trên website Ictu-hanoi.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!