Đề cương ôn tập đội tuyển HSG Vật lí 9 - Chủ đề 3

BAØI TAÄP CHUÛ ÑEÀ 3 HSG LÔÙP 9 C©u 1: Mét ®éng tö xuÊt ph¸t tõ A chuyÓn ®éng trªn ®­êng th¼ng h­íng vÒ ®iÓm B víi vËn tèc ban ®Çu v1= 32m/s. BiÕt r»ng cø sau mçi gi©y vËn tèc cña ®éng tö l¹i gi¶m ®i mét nöa vµ trong mçi gi©y ®ã ®éng tö chuyÓn ®éng ®Òu. a) Sau bao l©u ®éng tö ®Õn ®­îc ®iÓm B, biÕt r»ng kho¶ng c¸ch AB = 60m b) Ba gi©y sau kÓ tõ lóc ®éng tö xuÊt ph¸t, mét ®éng tö kh¸c còng xuÊt ph¸t tõ A chuyÓn ®éng vÒ B víi vËn tèc kh«ng ®æi v2 = 31m/s. Hai ®éng tö cã gÆp nhau kh«ng? NÕu cã h·y x¸c ®Þnh thêi ®iÓm gÆp nhau ®ã. * H­íng dÉn c©u 1 : a) Thêi gian chuyÓn ®éng, vËn tèc vµ qu·ng ®­êng ®i ®­îc cña ®éng tö cã thÓ biÓu diÔn bëi b¶ng sau : Gi©y thø 1 2 3 4 5 6 VËn tèc (m/s) 32 16 8 4 2 1 Qu·ng ®­êng (m) 32 48 56 60 62 63 C¨n cø vµo b¶ng trªn ta thÊy : Sau 4s ®éng tö ®i ®­îc 60m vµ ®Õn ®­îc ®iÓm B b) Còng c¨n cø vµo b¶ng trªn ta thÊy hai ®éng tö sÏ gÆp nhau t¹i ®iÓm c¸ch A mét kho¶ng lµ 62m. §Ó ®­îc qu·ng ®­êng nµy ®éng tö thø hai ®i trong 2s: s2 = v2t = 31.2 = 62(m) Trong 2s ®ã ®éng tö thø nhÊt ®i ®­îc s1 = 4 + 2 = 6m (Qu·ng ®­êng ®i ®­îc trong gi©y thø 4 vµ 5). VËy ®Ó gÆp nhau ®éng tö thø nhÊt ®i trong 5 gi©y cßn ®«ng tö thø hai ®i trong 3s C©u2: Mét thiÕt bÞ ®ãng vßi n­íc tù ®éng bè trÝ nh­ h×nh vÏ. Thanh cøng AB cã thÓ C quay quanh mét b¶n lÒ ë ®Çu A. §Çu B g¾n B víi mét phao lµ mét hép kim lo¹i rçng A h×nh trô, diÖn tÝch ®¸y lµ 2dm2, träng l­îng 10N. Mét n¾p cao su ®Æt t¹i C, khi thanh AB n»m ngang th× n¾p ®Ëy kÝn miÖng vßi 1 AC = BC 2 ¸p lùc cùc ®¹i cña dßng n­íc ë vßi lªn n¾p ®Ëy lµ 20N. Hái mùc n­íc lªn ®Õn ®©u th× vßi n­íc ngõng ch¶y. BiÕt kho¶ng c¸ch tõ B ®Õn ®¸y phao lµ 20cm. Khèi l­îng thanh AB kh«ng ®¸ng kÓ * H­íng dÉn c©u 2 : Träng l­îng cña phao lµ P, lùc ®Èy AcsimÐt t¸c dông lªn phao lµ F , ta cã: 1 C F1 = V1D = S.hD B F Víi h lµ chiÒu cao cña phÇn phao ngËp A n­íc, D lµ träng l­îng riªng cña n­íc. F Lùc ®Èy tæng céng t¸c dông lªn ®Çu B lµ: 2 F = F1 – P = S.hD – P (1) ¸p lùc cùc ®¹i cña n­íc trong vßi t¸c dông h lªn n¾p lµ F2 ®Èy cÇn AB xuèng d­íi. §Ó n­íc ngõng ch¶y ta ph¶i cã t¸c dông cña lùc F ®èi víi trôc quay A lín h¬n t¸c dông cña lùc F2 ®èi víi A: F.BA > F2.CA (2) Thay F ë (1) vµo (2): BA(S.hD – P) > F2.CA 1 F BiÕt CA = BA. Suy ra: S.hD – P > 2 3 3 F 20 2 P 10 h > 3 h > 3 0,8(3)m SD 0,02.10000 VËy mùc n­íc trong bÓ ph¶i d©ng lªn ®Õn khi phÇn phao ngËp trong n­íc v­ît qu¸ 8,4cm th× vßi n­íc bÞ ®ãng kÝn. C©u 3: Hai qu¶ cÇu b»ng kim lo¹i cã khèi l­îng b»ng nhau ®­îc treo vµo hai ®Üa cña mét c©n ®ßn. 3 3 Hai qu¶ cÇu cã khèi l­îng riªng lÇn l­ît lµ D1 = 7,8g/cm ; D2 = 2,6g/cm . Nhóng qu¶ cÇu thø nhÊt vµo chÊt láng cã khèi l­îng riªng D3, qu¶ cÇu thø hai vµo chÊt láng cã khèi l­îng riªng D4 th× c©n mÊt th¨ng b»ng. §Ó c©n th¨ng b»ng trë l¹i ta ph¶i bá vµo ®Üa cã qu¶ cÇu thø hai mét khèi l­îng m1 = 17g. §æi vÞ trÝ hai chÊt láng cho nhau, ®Ó c©n th¨ng b»ng ta ph¶i thªm m2 = 27g còng vµo ®Üa cã qu¶ cÇu thø hai. T×m tØ sè hai khèi l­îng riªng cña hai chÊt láng. * H­íng dÉn c©u 3 : Do hai qu¶ cÇu cã khèi l­îng b»ng nhau. Gäi V1, V2 lµ thÓ tÝch cña hai qu¶ cÇu, ta cã V2 D1 7,8 D1. V1 = D2. V2 hay 3 V1 D2 2,6 Gäi F1 vµ F2 lµ lùc ®Èy Acsimet t¸c dông vµo c¸c qu¶ cÇu. Do c©n b»ng ta cã: ’ (P1- F1).OA = (P2+P – F2).OB ’ Víi P1, P2, P lµ träng l­îng cña c¸c qu¶ cÇu vµ qu¶ c©n; OA = OB; P1 = P2 tõ ®ã suy ra: ’ P = F2 – F1 hay 10.m1 = (D4.V2- D3.V1).10 Thay V2 = 3 V1 vµo ta ®­îc: m1 = (3D4- D3).V1 (1) T­¬ng tù cho lÇn thø hai ta cã; ’ ’’ ’ (P1- F 1).OA = (P2+P – F 2).OB ’’ ’ ’ P = F 2 - F 1 hay 10.m2=(D3.V2- D4.V1).10 m2= (3D3- D4).V1 (2) (1) m1 3D 4 - D3 m1.(3D3 – D4) = m2.(3D4 – D3) (2) m2 3D3 - D 4 ( 3.m1 + m2). D3 = ( 3.m2 + m1). D4 D 3m m 3 2 1 = 1,256 D4 3m1 m2 C©u 4: 0 Rãt n­íc ë nhiÖt ®é t1 = 20 C vµo mét nhiÖt l­îng kÕ (B×nh c¸ch nhiÖt). Th¶ trong n­íc mét 0 côc n­íc ®¸ cã khèi l­îng m2 = 0,5kg vµ nhiÖt ®é t2 = - 15 C. H·y t×m nhiÖt ®é cña hçn hîp sau khi c©n b»ng nhiÖt ®­îc thiÕt lËp. BiÕt khèi l­îng n­íc ®æ vµo m1 = m2. Cho nhiÖt dung riªng cña n­íc C1 = 4200J/Kg®é; Cña n­íc ®¸ C2 = 2100J/Kg®é; NhiÖt nãng ch¶y cña n­íc ®¸  = 3,4.105J/kg. Bá qua khèi l­îng cña nhiÖt l­îng kÕ * H­íng dÉn c©u 4 : Khi ®­îc lµm l¹nh tíi 00C, n­íc to¶ ra mét nhiÖt l­îng b»ng: Q1 = m1.C1(t – 0) = 0,5.4200.20 = 42 000J §Ó lµm “nãng” n­íc ®¸ tíi 00C cÇn tèn mét nhiÖt l­îng: Q2 = m2.C2(0 – t2) = 0,5.2100.15 = 15 750J B©y giê muèn lµm cho toµn bé n­íc ®¸ ë 00C tan thµnh n­íc còng ë 00C cÇn mét nhiÖt l­îng 5 lµ: Q3 = .m2 = 3,4.10 .0,5 = 170 000J NhËn xÐt: 0 + Q1 > Q2 : N­íc ®¸ cã thÓ nãng tíi 0 C b»ng c¸ch nhËn nhiÖt l­îng do n­íc to¶ ra + Q1 – Q2 < Q3 : N­íc ®¸ kh«ng thÓ tan hoµn toµn mµ chØ tan mét phÇn. VËy sau khi c©n b»ng nhiÖt ®­îc thiÕt lËp n­íc ®¸ kh«ng tan hoµn toµn vµ nhiÖt ®é cña hçn hîp lµ 00C Bài 5:Người ta nhúng vào trong thùng chất lỏng một ống nhẹ dài hình trụ đường kính d; ở phía dưới ống có dính chặt một cái đĩa hình trụ dày h, đường kính D, khối lượng riêng của vật liệu làm đĩa là . Khối lượng riêng của chất lỏng là L ( với > L). Người ta nhấc ống từ từ lên cao theo phương thẳng đứng. d Hãy xác định độ sâu H (tính từ miệng dưới của H ống lên đến mặt thoáng của chất lỏng) khi đĩa bắt đầu tách ra khỏi ống. h D * H­íng dÉn c©u 5 : F1 là áp lực của chất lỏng tác dụng vào mặt dưới của đĩa. F2 là áp lực của chất lỏng tác dụng lên phần nhô ra ngoài giới hạn của ống ở mặt trên của đĩa. F2 d P là trọng lượng của đĩa. H Đĩa bắt đầu tách ra khỏi ống khi: P + F2 = F1 (1) h D2 Với: F1 = p1S =10.(H+h). L .S = 10. (H+h). L 4 P 2 2 D d F1 F2 = p2S' =10.H. L.( - ) 4 4 D D2 P = 10. .V = 10. .h ...............................................................................1,5 đ 4 2 2 2 2 Thế tất cả vào (1) và rút gọn: D .h. + (D - d )H. L = D (H + h) L 2 2 2 D h D h L D L H 2 = h .................................................................... 1,0 đ d L d L Bài 6: U Có 3 điện trở giá trị lần lượt bằng R; 2R; 3R mắc nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế U không đổi. Dùng một vôn-kế (điện trở RV) để đo lần lượt hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở R và 2R thì được các trị số U1 = V 40,6 V và U2 = 72,5 V. Nếu mắc vôn-kế này vào 2 đầu điện trở 3R thì vôn-kế này chỉ bao nhiêu? R 2 R 3 R * H­íng dÉn c©u 6 : Gọi I1 là cường độ dòng điện trong mạch chính ở lần đo thứ nhất. Ta có: U U = U1 + I1(2R + 3R) (1)................... 0.5 đ U1 U1 Với I1 = . Thay vào (1): R R V U1 U1 V U = U1 + ( )(2R + 3R) R R V R R 2 R 3 R U = 6U1 + 5U1 (2)................... 1,0 đ R V Làm tương tự với lần đo thứ hai: U = U2 + I2(R + 3R) U2 U2 R Với I2 = => U = 3U2 + 4U2 (3) .......................................... 1,0 đ 2R R V R V U3 U3 Với lần đo thứ ba: U = U3 + I3(R + 2R). Trong đó: I3 = 3R R V R Thế vào ta được: U = 2U3 + 3U3 (4) .......................................... 0,5 đ R V R R Từ (2) và (3) ta có: 6U1 + 5U1 = 3U2 + 4U2 .........................................0,5 đ R V R V 6U 3U 26,1 => R = 1 2 0,3 (5) .......................................... 0,5 đ 4U 5U 87 R V 2 1 => U = 304,5(V) . Thay vào (4) => U3 = 105 (V) ............................................1,0 đ Bài 7: Cho các sơ đồ mắc biến trở sau (hình a; b). Giá trị tối đa của biến trở và của điện trở đều bằng R. Đối với mỗi sơ đồ, hãy khảo sát sự biến thiên của điện trở toàn mạch theo x (x là phần điện trở nằm bên phải của biến trở). Vẽ các đường biểu diễn trên cùng một hệ toạ độ (trục tung : điện trở toàn phần; trục hoành : x). A A C C x B x B Hình b Hình a 6 4 y * H­íng dÉn c©u 7 : Gọi ya và yb lần lượt là điện trở toàn phần của mạch điện trong sơ đồ hình a và hình b. Rx R Ta có: ya = (1) ........1,0đ R/22 R x R 1 x (R x)x 1 2 R/4 và yb = x x (2) ........1,0đ (R x) x R Lập bảng giá trị sau: .............................. 1,5 đ x x 0 R/4-5 R/2 3R/4 R 0 R/2 R 5 10 ya 0 R/5 R/3 3R/7 R/2 yb 0 3R/16 R/4 3R/16 0 Bài 8: -2 Có một hộp kín với 2 đầu dây dẫn ló ra ngoài, bên trong hộp có chứa ba điện trở loại 1; 2 và 3 . Với một ắcquy 2V; một ampe-kế (giới hạn đo thích hợp) và các dây dẫn, hãy xác định bằng thực nghiệm để tìm sơ đồ thực của mạch điện trong hộp. * H­íng dÉn c©u 8 : Ba điện trở này có thể mắc với nhau theo các sơ đồ sau: (vẽ-4 và tính R .......... 4đ, mỗi sơ đồ đúng cho 0,5 đ) a) R1= 6 b) R2=11/3 c) R3=11/4 d) R4=11/5 -6 e) R5=3/2 f) R6= 4/3 g) R7=5/6 h) R8=6/11 Mắc hộp kín vào mạch điện theo sơ đồ bên Với U = 2V. Đọc số chỉ của A-kế là I. U =2V => Rn = U/I = 2/I. So sánh giá trị của Rn với giá trị ở các sơ đồ trên suy ra mạch điện trong hộp. H￿p kín A Bài 9 : Hãy trình bày một phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng L không có phản ứng hoá học với các chất khi tiếp xúc. Dụng cụ gồm : 01 nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng là CK, nước có nhiệt dung riêng là C N, 01 nhiệt kế, 01 chiếc cân Rô-bec-van không có bộ quả cân, hai chiếc cốc giống hệt nhau (cốc có thể chứa khối lượng nước hoặc khối lượng chất lỏng L lớn hơn khối lượng của nhiệt lượng kế), bình đun và bếp đun. * H­íng dÉn c©u 9: Bước 1: Dùng cân để lấy ra một lượng nước và một lượng chất lỏng L có cùng khối lượng bằng khối lượng của NLK. Thực hiện như sau: - Lần 1 : Trên đĩa cân 1 đặt NLK và cốc 1, trên đĩa cân 2 đặt cốc 2. Rót nước vào cốc 2 cho đến khi cân bằng, ta có mN = mK. - Lần 2 : Bỏ NLK ra khỏi đĩa 1, rót chất lỏng L vào cốc 1 cho đến khi thiết lập cân bằng. Ta có: mL = mN = mK Bước 2 : Thiết lập cân bằng nhiệt mới cho mL, mN và mK. - Đổ khối lượng chất lỏng mL ở cốc 1 vào NLK, đo nhiệt độ t1 trong NLK. - Đổ khối lượng nước mN vào bình, đun đến nhiệt độ t2. - Rót khối lượng nước mN ở nhiệt độ t2 vào NLK, khuấy đều. Nhiệt độ cân bằng là t3. Bước 3 : Lập phương trình cân bằng nhiệt : mNcN (t2 - t3 ) = (mLcL + mKcK )(t3 - t1) cN (t2 - t3 ) Từ đó ta tìm được : cL = - cK t3 - t1 Bài 10: Trong bình hình trụ,tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm .Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. a)Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu ?(Biết khối lượng 3 3 riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm ; D2 = 0,8g/cm b)Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2. * H­íng dÉn c©u 10 : a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l. Ta có trọng lượng của thanh: P = 10.D2.S’.l Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước : V = ( S – S’).h Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F1 = 10.D1(S – S’).h S Do thanh cân bằng nên: P = F1 ’ l 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h D S S' h l 1 . .h (*) (0,5đ) P D2 S' H Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên F1 một lượng bằng thể tích thanh. Gọi V là thể tích thanh. Ta có : V = S’.l o o S Thay (*) vào ta được: ’ D F V 1 .(S S').h 0 h D2 l Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn h ( so với khi chưa thả thanh vào) P H V0 D1 F2 h .h S S' D2 D Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H + h =H + 1 .h D2 H’ = 25 cm (0,5đ) b) Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên : F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N (0,5đ) Từ pt(*) suy ra : D2 l 2 S . 1 .S' 3.S' 30cm D1 h Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn: V V x y S S' 2S' 2 Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu: D1 x h h 1 .h 2cm nghĩa là : 2 x 4 D2 2 x 3x 8 Vậy thanh đợc di chuyển thêm một đoạn: x + 4 x cm . (0,5đ) 2 2 3 Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được: 1 1 8 A F.x .0,4. .10 2 5,33.10 3 J (0,5) 2 2 3