Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 1:(Chọn HSG NA năm 2008)Cho c¸c dông cô: Mét èng h×nh trô (kÝch th¬íc vµ chiÒu cao ®ñ lín), can lín ®ùng ®Çy dÇu nhít, c¸c viªn bi xe ®¹p nhá, th¬íc kÑp (Panme), th¬íc dµi, ®ång hå bÊm gi©y, c¸c vßng d©y ®µn håi. BiÕt khèi l¬îng riªng thÐp lµ vµ dÇu nhít lµ , gia tèc r¬i tù do g. Lùc c¶n lªn bi ®¬îc tÝnh bëi biÓu thøc fC = 6 Rv trong ®ã: lµ hÖ sè ma s¸t nhít, R lµ b¸n kÝnh viªn bi, v lµ vËn tèc viªn bi. Yªu cÇu vµ x©y dùng ph¬ng ¸n thÝ nghiÖm: Tr×nh bµy c¬ së lý thuyÕt. C¸ch bè trÝ thÝ nghiÖm. C¸ch tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ xö lý kÕt qu¶. Giải 1. C¬ së lÝ thuyÕt. +¸p dông ®Þnh luËt II Niut¬n ta cã ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña viªn bi: ma = Vg(r ro) 6 Rv.+Khi v ®¹t gi¸ trÞ ®ñ lín th×: Vg (r ro) 6 Rv » 0. Bi chuyÓn ®éng ®Òu . +Suy ra: = ()
BàI TậP PHƯƠNG áN THí NGHIệM 4.Các bớc thiết lập phơng án thí nghiệm Cơ sở lý thuyết: Vận dụng quy luật, định luật vật lý từ xây dựng đợc biểu thức đại lợng cần đo thông qua đại lợng khác Phơng án tiến hành thí nghiệm: a)Trình bày cách lắp ráp, bố trí thí nghiệm dựa vào tất dụng cụ cho b)Vẽ hình minh họa sơ đồ thí nghiệm c)Trình bày tin trỡnh thớ nghim ( cách đo đại lợng cần thiết) Xử lý số liệu: Đa đại lợng đo đợc vào biểu thức xây dựng bớc 1, nêu cách vẽ đồ thị, cách hồi quy tuyến tính để tìm đợc đại lợng vật lý mà đề yêu cầu Đánh giá sai số cách làm giảm sai số (nếu cần): Dùng công thức sai số, ớc lợng sai số nêu cách khắc phục để giảm thiểu sai số trình đo Trong cách xử lý số hiệu thu đợc, phơng pháp ngời ta thờng đa toán tuyến tính (hồi quy tuyến tính) để đơn giản giảm sai số Điểm mấu chốt phơng pháp ngời ta biến đổi phơng trình vật lý dạng: y = ax + b.Trong x biến số độc lập biểu diễn trục hoành y biến số phụ thuộc vào biến số độc lập biểu diễn trục tung a b đại lợng chứa biến số mà thí nghiệm cần xác định đại lợng thờng đợc tính thông qua hệ số góc đờng thẳng y = ax + b mà ta vẽ đợc từ số liệu x x1 x2 x3 xn y y1 y2 y3 yn Tg = a y Từ đồ thị suy ra: y0 = b a = tg Thông qua việc lấy Ln hai vế, phép đổi biến, phép lấy gần ta đa hàm số cho hàm bậc theo biến VD1: Cho hàm số: y = ae kx , đồ thị đờng cong ta tuyến tính hóa nh sau: y0 Lấy Ln hai vế biểu thức: Lny = lna kx Khi đồ thị với trục tung chia theo Lny, trục hoành chia theo x trở thành đờng thẳng y O x VD2: Cho hàm số: y = gt + v0t Đặt Y= , ta đợc t Y = gt + v0 , hàm bậc Có thể tuyến tính hóa gần đúng: Thí dụ cho hàm I V ốt: I = I S (eV 1) , eV tăng nhanh theo V, V đủ lớn thì: I I S eV Lấy Ln hai vế ta đợc: Y = LnI = LnIS + V Để phép tính xác hơn, ngời ta đa phơng pháp toán học xác định hệ số a b đờng thẳng y = ax + b: n x iy i x i y i y a.x i a= b= i 2 n n x i ( x i ) Các công thức đợc suy sở toán xác suất phơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm nhng thông thờng ta sử dụng công thức nh kết đợc công nhận II.Bài tập phơng án thí nghiệm Bi 1:(Chn HSG NA nm 2008)Cho dụng cụ: Một ống hình trụ (kích thớc chiều cao đủ lớn), can lớn đựng đầy dầu nhớt, viên bi xe đạp nhỏ, thớc kẹp (Panme), thớc dài, đồng hồ bấm giây, vòng dây đàn hồi Biết khối lợng riêng thép dầu nhớt , gia tốc rơi tự g Lực cản lên bi đợc tính biểu thức fC = Rv đó: hệ số ma sát nhớt, R bán kính viên bi, v vận tốc viên bi Yêu cầu xây dựng phơng án thí nghiệm: -Trình bày sở lý thuyết -Cách bố trí thí nghiệm -Cách tiến hành thí nghiệm xử lý kết Gii Cơ sở lí thuyết +áp dụng định luật II Niutơn ta có phơng trình chuyển động viên bi: ma = Vg( - o) - Rv.+Khi v đạt giá trị đủ lớn thì: Vg ( - o) - Rv Bi chuyển động +Suy ra: = Vg ( ) = R g ( ) (*) Rv v +Nếu dùng phép tính chi tiết ta có kết rõ ràng hơn: m dv = Vg( - ) - Rv o dt d (Vg ( ) 6à Rv) dt dv dt = = Vg ( ) 6à Rv m 6à R Vg ( ) 6à Rv m 6à R t Vg ( ) (1 e m ) 6à R Vg ( ) R g ( ) = +Khi t đủ lớn et v = 6à R Vg ( ) R g ( ) = = Rv v Bố trí thí nghiệm cách tiến hành: + Dựng ống thẳng đứng +Đổ dầu nhớt vào gần đầy ống +Dùng vòng dây lồng vào phần phần dới ống + Bớc 1: Dùng thớc kẹp đo đờng kính viên bi số lần, suy giỏ tr trung bỡnh bán kính viên bi Ghi lại kết đo + Bớc 2: - Thả thử viên bi để xác định tơng đối vị trí bắt đầu chuyển động đều, vòng dây vị trí (vạch số 1) Vạch gần đáy (cách khoảng - 10cm), vạch số Đo khoảng cách D1D2= l, ghi lại kết + Bấm đồng hồ bi t vạch số ti vch s 2, ta o đợc khoảng thời gian chuyển động bi t, ghi lại kết +Thay đổi vị trí D1 xuống gần D2 hơn, thả bi, đo lại l t nh trê +Thay đổi D1 số lần tiến hành nh trớc +Sau lần đo ta ghi tất kết tơng ứng vào giấy Xử lý số liệu +Ta thay giá trị R, l, t tơng ứng lần đo vào công thức (*) Đánh giá sai số nhận xét +Sau lần thay đổi l, t ta lại tìm đợc mt giá trị +Tính sai số v= Vạch số Vạch số +Kết luận hệ số ma sát nhớt : = + +Sai số : Đo kích thớc bi v xác định vị trí vạch số cha xác, bấm đồng hồ đo thời gian không kịp thời Bài 2:Trong quỏ trỡnh nghiờn cu ch to kớnh chng ng nc cho ngnh cụng nghip ụtụ ngi ta ó ph lờn b mt kớnh mt lp mng mng vt liu TiO2 chit sut n chiu dy c àm xỏc nh chiu dy ca lp mng vt liu TiO c ph trờn tm thu tinh mu ngi ta s dng cỏc thit b v dng c sau: - Giao thoa k Young (giao thoa k ny cú khong cỏch gia hai khe sỏng l a, khong cỏch t khe n mn l D v cho phộp xỏc nh v trớ cỏc võn giao thoa v khong võn chớnh xỏc); - Hai tm thu tinh mng ging ht nhau, mt tm cú ph thờm trờn b mt mt mng TiO sut Hóy trỡnh by: C s lý thuyt xỏc nh bc súng ỏnh sỏng dựng thớ nghim v chiu dy ca lp mng vt liu TiO2 Cỏch tin hnh thớ nghim, sai s mc phi Giải C s lý thuyt: Khong võn cha t tm kớnh sau hai ngun kt hp S1, S2 D = l i = (1) a D Bit giỏ tr khong võn ta cú th xỏc nh c bc súng dựng thớ nghim Trong trng hp nu t c hai tm kớnh ging ht sau khe sỏng S1 v S2 thỡ hiu quang l ca hai chựm tia n mn ging nh trng hp cha t tm kớnh H võn giao thoa s khụng b dch chuyn M S1 A O a S2 B D Khi t tm kớnh cha ph mng sau mt khe sỏng, cũn tm kớnh cú ph mng sau khe cũn li hiu quang l ca tia sỏng t S v S2 n mn s b thay i so vi cha t kớnh mt khong (n1)d Lỳc ny h võn giao thoa s dch chuyn mt khong ( n 1)dD ax x= d = (2) a (n 1) D Bng vic o khong dch chuyn chỳng ta xỏc nh c chiu dy lp mng ph thờm trờn tm kớnh Cỏch tin hnh thớ nghim, sai s mc phi - Xỏc nh cỏc thụng s khong cỏch hai khe sỏng a v khong cỏch khe n mn D - Bt ngun sỏng h giao thoa, xỏc nh v trớ võn trung tõm v khong võn i - Tớnh toỏn bc súng dựng thớ nghim theo (1) - t trc hai khe sỏng hai tm kớnh (tm cú ph mng v cha ph mng) - Xỏc nh v trớ võn trung tõm, so sỏnh vi trng hp cha t tm thu tinh xỏc nh khong dch võn x - Lp li thớ nghim vi ln tỡm giỏ tr trung bỡnh ca khongdch h võn - Xỏc nh chiu dy lp mng theo cụng thc (2) * Sai s phộp o: - Sai s cỏch t tm kớnh sau khe sỏng - Sai s dng c, cỏch xỏc nh khong võn v khong dch chuyn bàI 3:Xác định bán kính cong hai mặt thấu kính hội tụ chiết suất vật liệu dùng làm thấu kính Cho dụng cụ linh kiện: R1 - Một thấu kính hội tụ; - Một hệ giá đỡ dụng cụ quang học (có thể đặt t khác nhau); - Một nguồn Laser; - Một ảnh; - Một cốc thuỷ tinh đáy phẳng, mỏng, suốt, đờng kính đủ rộng; R2 f Một thớc đo chiều dài chia tới milimet; - Các vật liệu khác: kẹp, nớc (chiết suất nn = 4/3), Yêu cầu xây dựng phơng án thí nghiệm a Trình bày phơng án thí nghiệm xác định bán kính cong hai mặt thấu kính hội tụ chiết suất vật làm thấu kính b Xây dựng công thức liên quan c Nêu nguyên nhân gây sai số biện pháp khắc phục giải Trớc hết phơng pháp quen thuộc đo tiêu cự thấu kính hội tụ ta đợc: 1 =( n 1) + f R2 R (1) 2.Đặt mặt thứ thấu kính lên kính phẳng cho giọt nớc (n=1,333) vào chỗ tiếp xúc thấu kính mặt phẳng Đo lại tiêu cự f1 hệ ta đợc: nớc: 1 = + fA tiêu cự thấu kính phân kỳ f1 f fA 1 =(1,333 1) fA R1 (2) Lặp lại bớc với mặt thấu kính, ta đợc: 1 = + fB tiêu cự thấu kính phân kỳ bằn nớc f2 f fB = (1,333 1) fB R2 4.Từ công thức (1), (2), (3) ta suy n, R1, R2 5.Nguyên nhân sai số cách khắc phục (3) 4: Đo độ ẩm tỷ đối không khí a Cho hai nhiệt kế giống nhau, có độ chia đến 0,1 0C Hãy đề xuất phơng án thí nghiệm dùng hai nhiệt kế số vật liệu thông thờng khác để nhận biết đợc thay đổi độ ẩm tỷ đối không khí phòng Nhiệt độ không khí coi nh không đổi b Biết áp suất bão hoà nớc tuân theo gần công thức Clapeyron-Clausius: dp bh L = dT T(v h v L ) L 2240J / g nhiệt hoá nớc; v h v L lần lợt thể tích 1g nớc bão hoà 1g nớc nhiệt độ T Hãy lập biểu thức tính độ ẩm tỷ đối không khí theo thông số đo đợc dụng cụ nói (coi áp suất thể tích nớc bão hoà tuân theo phơng trình trạng thái khí lí tởng) Lập bảng cho phép suy độ ẩm tỷ đối không khí (trong khoảng từ 80% đến 100%) theo số đo mà dụng cụ đo đợc Cho nhiệt độ phòng 270C c Nêu nguyên nhân sai số phép đo hớng khắc phục GIảI 1.Dụng cụ cấu tạo hai nhiệt kế I, II + Nhiệt kế I: để bình thờng, đo nhiệt độ không khí ta đợc T1 (Nhiệt kế khô) + Nhiệt kế II: bầu nhiệt kế bọc lớp (hoặc vải ) đẫm nớc Nhiệt kế nhiệt độ T2 (Nhiệt kế ẩm) T2 nhiệt độ cân nớc thấm lớp áp suất bão hoà nớc nhiệt độ T2 áp suất riêng phần nớc không khí; T1 T2 lớn không khí khô (độ ẩm tỷ đối nhỏ) 1.Độ ẩm tỷ đối không khí tính bằng: dp p (T ) p (T ) p bh (T2 ) = bh = bh 100% p bh (T1 ) p bh (T1 ) p Trong công thức Clapeyron v h >> v L , nên: dp bh L RT = với v h = dT Tv h 18 p bh dp bh 18L = dT p bh RT dp 18L =1 =1 dT =1 0, 05391.dT p RT 100% [1 0, 05391(T1 T2 ) ] Suy ra: với T1 300o K = 27 o C T1- T2 (0C) 0,2 100 98,9 (%) 2.Những nguyên nhân gây sai số biện pháp khắc phục 3,6 80,5 Bài 3: Thí nghiệm thấu kính Cho thấu kính hai mặt lồi đối xứng, gơng phẳng, cốc nớc; thớc đo, bút chì giá đỡ có kẹp Chỉ đợc dùng vật để làm thí nghiệm Xác định tiêu cự thấu kính với sai số tối đa l 1% Xác định chiết suất thuỷ tinh dùng làm thấu kính Chiết suất nớc nw = 1,33 Ta có công thức sau tiêu cự f thấu kính mỏng: = (n - 1) f 1 n chiết suất thấu kính; r r2 bán kính hai r1 r2 mặt cong Đối với thấu kính hai mặt lồi đối xứng r = -r2 = r Đối với thấu kính mặt lõm đối xứng r = -r2 = -r Phơng án: Đặt thấu kính lên gơng, hai đặt chân giá đỡ Kẹp nhẹ bút chì vào giá di chuyển mắt nhìn từ xuống thấy ảnh đầu bút chì trùng với vật (xê dịch mắt chút để kiểm tra thị sai) Đo khoảng cách P từ bút chì đến thấu kính, P tiêu cự thấu kính f Thật vậy, gơng làm ánh sáng qua thấu kính lần Độ tụ hiệu dụng lần độ tụ thấu kính fL f 1 = = + f f L P P' Vậy P = P = fL Phải xác định xác khoảng cách P: đo nhiều lần để lấy trung bình, phải trừ bớt nửa bề dày thấu kính đo từ mặt gơng Đổ nớc lên gơng đặt thấu kính lên nớc; ta tạo thấu kính phẳng - lõm nớc; có tiêu cực fw; liên hệ với bán kính r1 - r mặt cong (r2 = ) công thức = 1 = (nw - 1) fw r Để xác định fw; ta dùng phơng pháp phần để tìm tiêu cự f hệ thống hai thấu kính, thuỷ tinh nớc Ta có: = + f fL fw Từ tính fw r = -(nw - 1) fw Dùng công thức thấu kính, ta đợc chiết suất: n = r +1 2f L Bi 6: Hóy tỡm mt phng phỏp cho phộp xỏc nh c th tớch mt cn phũng nh mt si ch mnh v di, mt chic ng h v mt chic qu di Gii: Khi buc mt qu ri vo u mt si dõy, ta c mt lc cú chiu di l bng chiu cao ca phũng Khi lng ca si dõy nh khụng ỏng k nờn ta cú th xem õy l mt lc toỏn hc Khi ú ta cú th dựng cụng thc tớnh chu kỡ ca nú nh sau : T= l g Sau dựng ng h xỏc nh c T ( ch cn m s dao ng mt thi gian di, ri chia i lng th hai cho i lng th nht), ta tớnh c chiu di l ca lc theo cụng thc trờn, ú cng chớnh l chiu di ca phũng Cũn g cú th tỡm cỏc s tay tra cu ng vi khu vc a lớ ang lm thớ nghim, hoc n gin ly bng 9,8 m/s2 Bng cỏch tng t ta cú th xỏc nh c chiu di v chiu rng ca cn phũng Sau ú nhõn ba s tỡm c ta s cú th tớch ca phũng Nu lm nh trờn m chiu di lc quỏ di hoc nu vic xỏc nh chu kỡ lc khụng thun tin, ta cú th dựng mt na kớch thc bng cỏch gp ụi si dõy li Bài 19: Xác định khối lợng riêng dầu Cho ống nghiệm tiết diện khoảng tính từ miệng ống đến vạch đợc đánh dấu Một cốc to thủy tinh, có thớc Một can nớc có khối lợng riêng = 1g/cm2 Một chai dầu có khối lợng riêng Bằng dụng cụ thiết kế phơng án đo khối lợng riêng dầu Không đợc phép đổ nớc dầu lẫn vào Giải: + Cơ sở lý thuyết: - Để giải toán ta sử dụng định luật Archimede cho vật rắn chất lỏng `x - Với dụng cụ cho ta thực theo phơng pháp hồi quy tuyến tính - Ta thay đổi mực nớc ống lấy số liệu vẽ đồ thị xác định hệ số a, b tơng ứng + Phơng pháp tiến hành thí nghiệm: TN1: - Lúc đầu cho nớc vào ống phần để ống nghiệm cân cốc thuỷ tinh chứa nớc, ý không làm nớc tràn khỏi cốc - Dùng thớc đo chiều cao mặt thoáng nớc ống nghiệm cốc đến hết phần tiết diện ống nghiệm x y - Gọi tiết diện miệng ống nghiệm Sn diện tích miệng ống nghiệm S t; thể tích phần không Vn; thể tích phần không Vt; khối lợng ống nghiệm M - Từ điều kiện cân trọng lực lực đẩy Archimede ta có phơng trình: Mg + 0Vtg + 0xStg = 0Vng + 0ySng St M + (Vt Vn ) x + 0S n Sn St M + ( Vt Vn ) y = a1x + b Với a = ; b= 0S n Sn y = - TN2: Tiến hành giống nh thay nớc ống nghiệm dầu ta đợc phơng trình thứ 2: S t M + Vt Vn x+ S n 0S n S t M + Vt Vn y = a2x + b2 với a2 = x ; b2 = S n 0S n y= + Xử lý số liệu: Từ thí nghiệm thay đổi mực nớc ống lấy số liệu X Y (sử dụng khoảng số liệu) nh sau: TN1: Thay đổi lợng nớc, thay đổi x từ ta dùng đồ thị hồi quy tuyến tính đợc hệ số góc a1 = St Sn TN2: Dùng hồi quy tuyến tính vẽ đồ thị ta tính đợc hệ số góc a2 = a Biết a1, a2 ta suy đợc + Sai số: Sử dụng phép tính vi phân công thức tính sai số để tính hay Bớc quan trọng thực thí nghiệm thực tế Nhận xét: - Ta đa toán dạng tuyến tính với hệ số đơn giản - Hầu hết toán ta gặp cần xử lý hệ số góc a, không quan tâm đến hệ số tự b Do đại lợng không thay đổi toán thí nghiệm đợc đa vào thành phần hệ số b - Hối quy tuyến tính cho phép ta xử lý toán tởng chừng phức tạp với tình đặc biệt nh toán nêu ( chn T chõu nm 2003)Hóy xut phng ỏn thớ nghim nghiờn cu s ph thuc ca lc hỳt ca mt nam chõm vnh cu thng lờn mt viờn bi nh bng st non buc u mt si dõy theo khong cỏch t tõm viờn bi n b mt ca cc nam chõm (dc theo trc ca nam chõm) Dng c c s dng gm cỏc dng c thụng thng o chiu di, lng, gúc , thi gian v cỏc giỏ bng cỏc vt liu khụng cú t tớnh Ni dung bi lm cn cú cỏc phn sau: Nguyờn lý Cỏch b trớ thớ nghim c th Cỏc cụng thc tớnh toỏn cn thit Cỏch tin hnh thớ nghim E X lý s liu O K Bin lun v sai s v tớnh kh thi ca phng ỏn Gii1.Nguyờn tc ca thớ nghim: A Cho nam chõm hỳt mt ming st non, Rh lng m, trng lng mg, treo bng mt dõy mm v mt im c nh O, theo phng nm ngang (H.26.5) F M 2.M l mt viờn bi st, lng m, trng lng P = mg, c treo bng mt si dõy N P mm, vo mt im c nh O N l mt nam H.26.5 chõm in t nm ngang, hai cc ca cun dõy c mc vo mt b c quy E, qua ngt K v ampe k A Nam chõm phi dch chuyn c d dng, lừi st nm ngang, luụn luụn cựng cao vi M, v rt gn M (h.26.5) 3.Cho cng dũng in I nhng giỏ tr tng dn t 0,1A hoc 0,2A, dch chuyn nam chõm in, cho viờn bi st luụn luụn b hỳt sỏt vo lừi st, nhng khụng chm vo lừi, v cho dõy treo luụn cng o gúc ri tớnh F bng cụng thc F = mgtan 4.Lp bng cỏc tr s ca I, F, v v th F(I) 5.Cn trỏnh nh hng ca t d Ban u phi kh t cho lừi st (vớ d bng cỏch nung ti im Curie, hoc cho dũng in xoay chiu cng gim dn qua nam chõm) Khi o, ch cho I tng (Chn TQGNA nm hc 2007 2008)Cho lới rộng vô hạn đợc hàn từ kim loại khác điện trở tạo nên cạnh hình vuông bé khác (hình 3) Chỉ dùng Ôm kế dây nối (điện trở dây không đáng kể) Hãy xác định điện trở rx IK hình vẽ mà không đợc cắt .Dùng dây nối điểm A, B, C gần K với Lúc mạch điện trở thành (rx nối tiếp điện trở RKB ) // R .Trong R tổng điện trở tơng đơng điện trở lại B' điểm chập A, B K Mạch điện đợc vẽ lại nh hình bên .Tiến hành ba lần đo nh sau: I (H3) - Lần 1: Dùng dây nối K B' mắc rx I K K B R Ômkế vào I K Đọc số Ôm kế R1 Ta có: 1 = + R1 rx R (1) - Lần 2: Dùng dây nối I K mắc Ôm kế vào K B Đọc số Ôm kế R2 Ta có: 1 = + R R KB ' R (2) 1 = + R rx R KB ' (3) - Lần 3: Dùng dây nối I B', mắc Ôm kế vào I K Đọc số Ôm kế R3 Ta có: Từ (1), (2), (3) ta đợc: rx = 2R1R R R1R + R 2R R1R (4) Thay giá trị R1, R2, R3 biết lần đo vào (4) ta tìm đợc điện trở rx IK 4: Cho dụng cụ sau: Một hộp điện trở mẫu cho phép tuỳ chọn điện trở có trị số nguyên từ 10 đến vài M Một nguồn điện xoay chiều có tần số f biết có hiệu điện hiệu dụng hai cực không đổi Một nguồn điện chiều Một máy đo điện cho phép đo đợc cờng độ dòng điện hiệu điện (một chiều, xoay chiều) y a x x x x x7 Các dây nối, ngắt điện có điện trở không đáng kể Một đồng hồ đo thời gian Hãy lập ba phơng án xác định điện dung tụ điện Yêu cầu nêu: nguyên tắc lí thuyết phép đo, cách bố trí thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, công thức tính toán, điều cần ý để giảm sai số phép đo GIảI: Nêu phơng án sau:Phơng án 1: Mắc tụ với nguồn chiều cho tích điện đầy cho phóng điện qua điện trở lớn Đo hiệu điện U0 nguồn hiệu điện tụ vôn kế, đo t đồng hồ đọc trị số R hộp điện trở Từ u = U0 e t RC ta tính đợc C Nếu chọn u =U0/e C = t/R Cần chọn R lớn ( cỡ M) để thời gian phóng điện đủ lớn ( cỡ s) Phơng án 2:Lắp mạch gồm tụ nối tiếp với hộp điện trở nối với nguồn Lần lợt đo hiệu điện UR điện trở, UC tụ ( điều chỉnh cho hai hiệu điện gần nhau), suy có: U UR RC2f = R ; C = UC R 2fU C Phơng án 3: Dùng máy đo vạn (Để nấc đo cờng độ ) mắc nối tiếp với tụ để đo I qua tụ, tính C = I 2fU A K C Phơng án 4: Mắc sơ đồ nh hình vẽ Dùng hộp điện trở nh biến trở điều chỉnh cho chuyển khoá K hai chốt kim ampe kế nh Lúc dung kháng tụ điện trở R.(Bỏ qua điện trởcủa R dụng cụ đo) Vậy C = R 2f Bài Mục đích thí nghiệm: Định luật Stockes lực cản môi trờng vật hình cầu chuyển động môi trờng nhớt cho biết: cờng độ lực cản phụ thuộc vào vận tốc chuyển động vật Đối với vật có hình dạng khác, chẳng hạn hình trụ, phụ thuộc nào? Cần phải làm thí nghiệm để tìm hiểu điều Thiết bị thí nghiệm: a) Một bình thuỷ tinh hình trụ có đờng kính 15 cm, cao 1m, thành bên có chia độ Bình đợc lắp vào giá đỡ chắn để giữ vị trí thẳng đứng b) Một số ống thuỷ tinh nhỏ hình trụ, rỗng, thành mỏng, có nút đậy Các ống có đờng kính 0,4 cm ; 0,5 cm 0,6 cm chiều cao cm, cm cm c) Một hộp viên chì nhỏ, cho vào ống thuỷ tinh d) Một cân xác e) Một thớc có chia độ đến milimét f) Một thiết bị đo thời gian gồm hai cổng quang điện nối với đồng hồ điện tử số Khi có vật chuyển động qua cổng quang điện thứ đồng hồ bắt đầu đếm thời gian ngừng đếm vật qua cổng quang điện thứ hai Số đồng hồ thời gian vật chuyển động quãng đ ờng hai cổng quang điện Các cổng quang điện lắp vị trí cao thấp khác bên thành bình thuỷ tinh nhờ giá đỡ g) Một can dầu ăn, đủ để đổ đầy bình thuỷ tinh Yêu cầu xây dựng phơng án thí nghiệm: a) Trình bày sở lý thuyết thí nghiệm Viết công thức phơng trình cần thiết b) Vẽ sơ đồ thí nghiệm c) Trình bày phơng án thí nghiệm nêu quy trình đo d) Trình bày cách xử lý số liệu thực nghiệm e) Dự kiến kết thí nghiệm giải a) Cơ sở lý thuyết thí nghiệm: Nếu cho vật có trọng lợng đủ lớn rơi theo phơng thẳng đứng chất lỏng nhớt tiên rơi nhanh dần trọng lực lớn lực cản Khi lực cản tăng lên gia tốc vật giảm dần Đến mức độ tổng hợp lực cản lực đẩy Archimède tác dụng lên vật cân với trọng lực vật chuyển động thẳng Lúc ta có: Fc + FA = P = mg Hay: Fc = mg - FA (1) Nếu ta thay đổi khối lợng vật mà không làm thay đổi hình dạng kích thớc lực đẩy Archimède mà chất lỏng tác dụng lên vật không thay đổi Hệ thức (1) cho ta lực cản hàm bậc khối lợng vật Mặt khác, ta lại biết lực cản môi trờng phụ thuộcrất mạnh vào hình dạng kích thớc vật chuyển động Do đó, để nghiên cứu riêng phụ thuộc lực cản vào vận tốc vật cần phải giữ nguyên hình dạng kích thớc vật Nếu lực cản lại tỷ lệ thuận với vậntốc vật chuyển động thì, theo hệ thức (1), vận tốc vật hàm bậc khối lợng vật Vì vậy, ta nghiên cứu dạng đồ thịv = f(m) để rút kết luận cần thiết b) Sơ đồ thí nghiệm hình bên: c) Phơng án thí nghiệm nh sau: Cho ống thuỷ tinh, đựng viên chì rơi bình đựng dầu ăn ống chuyển động đo vận tốc ống (bằng cách đo quãng đờng thời gian chuyển động) Phải làm vài lần để khẳng định chuyển động Đo khối lợng ống viên chì Thay đổi số viên chì làm lại thí nghiệm Quy trình thí nghiệm nh sau: Bớc 1: Chọn vật rơi: Phải chọn ống thuỷ tinh chứa đợc nhiều viên chì mà đạt đến trạng thái chuyển động phạm vi bình đựng dầu Đồng thời vận tốc chuyển động lại đo đợc Bớc 2: Cân khối lợng vật rơi Bớc 3: Cho vật rơi đo vận tốc vật giai đoạn chuyển động thẳng Phải đo số quãng đờng khác để xác nhận chuyển động thẳng Bớc 4: Thay đổi số bi chì lặp lại thí nghiệm nh Phải lấy nhiều số liệu để vẽ đồ thị d) Lập bảng biến thiên xác định sai số: Vẽ đồ thị v = f(m) rút kết luận cần thiết Cần xem, phạm vi sai số, điểm biểu diễn có nằm đờng thẳng hay không? e) Dự đoán kết quả: Có lẽ Fc tỷ lệ thuận với v đồ thị thu đợc đoạn thẳng Bài 6: Cho dụng cụ: - Bộ dụng cụ điện phân (bình đựng dung dịch CuSO 4) hai điện cực đồng dòng điện không đổi - Cân nhạy có cân - Ampe kế (A) - Đồng hồ bấm giây - Biến trở Nêu phơng án thí nghiệm xác định qe Giải Cơ sở lý thuyết: Muối CuSO4 dung dịch phân ly thành Cu2+ SO 24 có dòng điện chạy qua bình điện phân Ion Cu2+ chạy điện cực katốt (-) bám vào đó; SO 24 chạy điện cực anốt Khi bám vào anốt, SO 24 liên kết với nguyên tử Cu loại bỏ electron (2e) để tạo thành muối CuSO4 Từ dẫn đến nồng độ muối CuSO4 không đổi đồng âm tăng lên Mỗi ion Cu2+ bám vào katốt nhận lấy 2e- để trung hoà điện cực tìm đợc số nguyên tử đồng bám vào ta tìm đợc Katốt anốt điện lợng q chuyển qua mạch K Đo đợc cờng độ dòng điện thời gian t ta xác định đợc từ rút e Tiến hành thí nghiệm Bố trí nh hình vẽ - Tiến hành: Cu2+ SO42Bớc 1: Cân khối lợng katốt (m1) A Bớc 2: Cố định biến trở R Đóng k, đọc thời gian (bấm đồng hồ) (t1), đọc số (A), (I) Bớc 3: Chờ đợi sau thời gian t I (30 phút < t < 50 phút) ngắt k, đọc số đồng hồ (t2) Đem katốt sấy khô cân lên đợc m2 Bớc 4: Nhúng katốt vào lắp lại nh khoảng lần với thời gian cách 10 phút R Bớc 5: Thay đổi giá trị R; lặp lại bớc nh (khoảng đến lần) (Tất số liệu cân đô đếm phải ghi vào giấy) Xử lý số liệu - Điện lợng truyền qua tiết diện dây: q = It = I(t2 - t1) - Khối lợng đồng bám thêm vào: m = (m2 - m1) - Số nguyên tử đồng bám vào katốt: n = m N A (NA = 6,02.1023 hạt/ mol số Avôgađrô) M - Mỗi ion Cu2+ bám vào nhận 2e nguyên tử Cu n ion Cu2+ nhận 2ne để trung hoà thành nguyên tử Cu Mặt khác 2nqe điện lợng gửi qua dây q = 2nqe. It = 2nqe = qe = m NA.qe M MIt 2mN A Đánh giá sai số: Tìm qe sau lần thay đổi t, m, I để tính q e , tính sai số Kết thí nghiệm qe q e qe Trọng trờng kế dụng cụ dùng để xác định độ cao nơi so với mặt biển dựa vào việc xác định độ biến thiên gia tốc trọng trờng Muốn cho sai số độ cao cần xác định m độ xác g gia tốc trọng trờng phải bao nhiêu? Lấy g0 = 9,8 m/s2 bán kính Trái Đất R = 6400 km Có thể dùng lắc đơn làm trọng trờng kế đợc không? Tại sao? Hình bên sơ đồ trọng trờng kế dùng nặng, dùng để xác định độ cao với sai số 5m Ba OB, OC, OD có chiều dài l, trọng lợng không đáng kể, đợc gắn với thành khung cứng; ba điểm B, O, D thẳng hàng; OC vuông góc với BD Điểm B đợc gắn vào đầu đinh vít A giá máy C m nhờ lò xo có độ cứng k đầu C D có gắn nặng có khối lợng lần lợt m M Khung BCD đợc đặt nằm mặt phẳng thẳng đứng quay không ma sát quanh trục qua O vuông góc với mặt phẳng khung Góc l quay BOD xác định xác đến 0,50 a Nêu nguyên tắc hoạt động trọng trờng kế D l B l b Cho l = 20 cm; m = 100 g Tìm hệ thức M k Giải: (Trọng trờng kế) O M mM d mM d k ; m ( g g ) = G mg = G 2 R ( R + h) A g g R ữ g 2h = = ; ; ; ữ ữ g0 g + 2h R R + h 1+ h ữ R R 2hg 2.5.9,8 g = = ; 1,53.10 m / s2 R 6400.103 g 1,53 ; 10 ; 1,56.10 g 9,8 T = l ln T = ln + 0,5ln l 0,5ln g g T l g g l T = = T 2l g g l T l nhỏ vào 10-4; Vậy xa đạt yêu cầu câu l a mặt biển, điều chỉnh đinh vít A cho BD nằm ngang Lên cao trọng lợng Mg giảm, lực đàn hồi thế, BOD lệch phía B Tuy trọng l ợng Mg giảm chút ít, nhng có mômen phụ trọng lợng mg nên quay mạnh Đến vị trị cân mới, vào góc quay , ta tính đợc g 10 b Mgl cos = mgl sin + Fl sin Mg cos = mg sin + F sin F = k [ L L ] = k [ L l sin L ] = k [ L L ] kl sin F = k [ L L ] = Mg F = Mg kl sin = 1, cos 1; sin Mg ; mg + F = mg + Mg kl M ( g g ) = ( mg kl ) Mg = ( mg kl ) = m ( g g ) kl Mg = mg ( mg + kl ) Thay số vào ta có: M = ( 1,14k 5, ) 10 BàI 7: Hãy xây dựng phơng án đo cảm ứng từ lòng ống dây dài điện kế xung kích Điện kế xung kích điện kế khung quay mà khung điện kế có momen quán tính lớn Góc quay cực đại khung có dòng điện tức thời chạy qua khung tỉ lệ với điện lợng phóng qua khung 1) Trình bày phơng án đo 2) Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết đo 3) Nêu thiết bị bổ trợ cần dùng phép đo 4) Cho biết sai số tỉ đối phép đo điện tích, phép đo điện trở, phép đo bán kính 1% Hãy ớc lợng sai số tỉ đối phép đo cảm ứng từ phơng pháp GIảI 1.Dùng cuộn dây bẹt có N vòng, có điện trở R, hai đầu đợc nối với điện kế xung kích G Lồng cuộn dây bẹt ống dây điện dài điểm Gọi B cảm ứng từ lòng ống dây điện dài mà ta cần xác định Từ thông qua ống dây bẹt: = BS với S tiết diện ống dây Đột nhiên mở khoá K, suất điện động cảm ứng xuất ống dây bẹt c = N d dB = NS dt dt Dòng điện cảm ứng tức thời chạy qua điện kế xung kích : ic = dB = R R i c dt = dq NS NS dB = B R NS c NS dB = R R dt q dq Suy ra: B= Rq NS Biết R, N, S đo đợc q ta tính đợc B Phải dùng thêm cuộn dây bẹt có số vòng N điện trở R biết ngắt điện K a) Phải đo tiết diện S ống dây cách dung thớc kẹp để đo đờng kính ống dây điện dài b) Phải đếm số vòng dây N ống dây bẹt c) Phải đo điện trở R ống dây bẹt mạch cầu điện trở B q R S S 2r = + + Coi nh N sai số, ta có: Từ S = r , ta có = B q R S S r Biết sai số tỉ đối phép đo đờng kính ống, phép đo điện tích phép đo điện trở 1% B 4% B Bài 10 Cho: - Hai điện trở R1, R2 (không rõ trị số) - Một biến trở R - Một tụ xoay C (đọc đợc trị số) - Một ampe kế xoay chiều A - Một cuộn dây - Các dây nối - Một nguồn điện xoay chiều pha (biết tần số) Ta có Hãy trình bày phơng án thí nghiệm (trong có sử dụng ba pha) để xác định hệ số tự cảm L cuộn dây Vẽ sơ đồ thí nghiệm tìm biểu thức tính L 11 giải: Phơng án xác định hệ số tự cảm L Dùng dòng điện pha mắc nh Hình Ampe kế mắc dây trung hoà Điều chỉnh đồng thời tụ xoay biến trở ampe kế số Khi đó: U0 I 01 +I 02 +I 03 =0 Ta có tg3 = Z L Z C1 (1), C1 điện dung tụ xoay I02 R +r Đổi chỗ hai pha (1) (2) điều chỉnh tụ xoay ampe kế lại số Z ZC2 Khi tg'3 = L (2), C2 điện dung tụ xoay R +r Do 3' = - nên (ZL-ZC2) = - (ZL-ZC1) ZL = Z C1 +Z C 2 L= ZC1 + ZC 4f I012 I03 U01 I01 ( thi chn HSG QG lp 12 THPT nm 2002) 1.Bit s Avụgaụ N = 6,023.1023mol-1, em mun t mỡnh xỏc nh li U03 giỏ tr ca in tớch nguyờn t e bng phng phỏp in phõn Trong tay em ch cú: Mt ớt dõy ng v dõy in tr bng mayso (dựng bp in) Mt ng h nng ch th bng kim (vụn- ampe ụm k) khụng bit rừ cỏc thụng s ca mỏy Mt acquy xe mỏy ó d axit v np in (cú th ly mt ớt axit dựng) Mt bm tiờm (loi 5cm3, cú chia n 0,1cm3) cú th dựng o th tớch khớ Cỏc in tr than (thng dựng lp mch in t, sai s 2,5%) cú cỏc giỏ tr 10 , 100 ; 1000 ; 5000 ; 20000 mi loi vi chic Vi chic pin khụ ó hng (m em phỏ ly vt liu) Mt s dng c thụng thng khỏc nh: ng h bm giõy, nhit k, thc chia ti milimet, cc ong ) Hóy trỡnh by phng ỏn thớ nghim ca em 2.Khi bt tay lm thớ nghim, em phỏt hin thang o dũng in khụng hot ng c Em phi chuyn thang o hiu in th (t n 1V) thnh thang o cng dũng in (t n 1A) Hóy xut phng ỏn chuyn thang o ca em 3. thc hin phng ỏn ca mỡnh, em phi lm mt in tr bng dõy mayso cú giỏ tr tớnh trc, nhng thang o in tr ca ng h nng khụng dựng o in tr nh c Hóy xut mt phng ỏn lm c in tr nh ý mun Lu ý:Phng ỏn thớ nghim cn trỡnh by theo trỡnh t sau: Nguyờn lý thớ nghim, cỏc i lng cn o v cụng thc tớnh giỏ tr ca i lng phi xỏc nh S ca thớ nghim, cỏch b trớ thớ nghm c th v cỏch lm thớ nghim Phng phỏp x lý s liu (nu cn thit) c tớnh sai s t i ca kt qu thớ nghim m em nh lm (nu cn thit) Gii a)Nguyờn lý: Dựng hin tng in phõn Ta o th tớnh V ca khớ H2 bay õm cc, ỏp sut p v nhit T ca khớ, v in lng q = It chy qua bỡnh in phõn m m Gi n l s nguyờn t hiụ, ta cú: q = 2ne = It T pV = RT v n = NA, suy à N pV q ItRT n= A e= = RT 2n pVN A b)Dựng ngun in l acquy Cht in phõn l dung dch axit ly acquy (pha loóng) o th tớch khớ hiro: Dựng bm tiờm p sut p = 1atm - gh ph; ph l ỏp sut hi bóo hũa 12 (Lm thớ nghim khộo thỡ cú th t c h rt nh, cú th b qua Khi tớnh cú th b qua ỏp sut ca hi nóo hũa) c)Sai s ch yu vic o th tớch 2.Mc song song vụn k vi mt in tr nh RS (sn) cho in tr ca c cm l RA = 1,00 Mun vy, cn phi xỏc nh in tr ni RV ca vụn k o sut in ng E ca acquy Mc ni tip ln lt acquy vi vụn k v cỏc in tr than Ri ó cho c s ch Ui ca vụn k v lp bng: R R1 R2 R3 R4 U U1 U2 U3 U4 X lý s liu Ui 1 Ri R = + V th biu din Theo nh lut ễm: E = Ui + Ri theo i th l mt RV U i E RV E Ui E ng thng cú h s gúc (Cú th dựng cụng thc hi quy tuyn tớnh) Bit RV suy RS RV 3.Ly ba in tr than 10 lp ba nhỏnh ca cu Uytx tow, dựng cu y to mt on dõy may so cú in tr bng 10 o chiu di L ca on dõy y on dõy dựng lm RS cú chiu di LS R LS = L s 10 Dựng acquy lm ngun in, vụn k mc ng chộo ca cu Thay i chiu di ca L cho ti cu cõn bng thỡ ct ly chiu di L y T ú to on dõy cú chiu di LS cn thit 13 [...]... B 4% B Bài 10 Cho: - Hai điện trở thuần R1, R2 (không rõ trị số) - Một biến trở R - Một tụ xoay C (đọc đợc trị số) - Một ampe kế xoay chiều A - Một cuộn dây - Các dây nối - Một nguồn điện xoay chiều 3 pha (biết tần số) Ta có Hãy trình bày một phơng án thí nghiệm (trong đó có sử dụng cả ba pha) để xác định hệ số tự cảm L của cuộn dây Vẽ sơ đồ thí nghiệm và tìm biểu thức tính L 11 giải: Phơng án xác... ) Thay số vào ta có: M = ( 1,14k 5, 6 ) 10 2 BàI 7: Hãy xây dựng phơng án đo cảm ứng từ trong lòng một ống dây dài bằng điện kế xung kích Điện kế xung kích là một điện kế khung quay mà khung của điện kế có momen quán tính lớn Góc quay cực đại của khung khi có một dòng điện tức thời chạy qua khung tỉ lệ với điện lợng phóng qua khung 1) Trình bày phơng án đo 2) Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết... in tr nh ý mun Lu ý:Phng ỏn thớ nghim cn trỡnh by theo trỡnh t sau: Nguyờn lý thớ nghim, cỏc i lng cn o v cụng thc tớnh giỏ tr ca i lng phi xỏc nh S ca thớ nghim, cỏch b trớ thớ nghm c th v cỏch lm thớ nghim Phng phỏp x lý s liu (nu cn thit) c tớnh sai s t i ca kt qu trong thớ nghim m em nh lm (nu cn thit) Gii 1 a)Nguyờn lý: Dựng hin tng in phõn Ta o th tớnh V ca khớ H2 bay ra õm cc, ỏp sut p... 1) Trình bày phơng án đo 2) Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết quả đo 3) Nêu các thiết bị bổ trợ cần dùng trong phép đo 4) Cho biết sai số tỉ đối của phép đo điện tích, phép đo điện trở, phép đo bán kính đều là 1% Hãy ớc lợng sai số tỉ đối của phép đo cảm ứng từ bằng phơng pháp này GIảI 1.Dùng một cuộn dây bẹt có N vòng, có điện trở R, hai đầu đợc nối với điện kế xung kích G Lồng cuộn dây bẹt ra... bẹt c = N d dB = NS dt dt Dòng điện cảm ứng tức thời chạy qua điện kế xung kích : ic = vậy dB = R R i c dt = dq NS NS 0 dB = B R NS c NS dB = R R dt q dq Suy ra: 0 B= Rq NS Biết R, N, S và đo đợc q thì ta tính đợc B 2 Phải dùng thêm một cuộn dây bẹt có số vòng N và điện trở R đã biết và một ngắt điện K 3 a) Phải đo tiết diện S của ống dây bằng cách dung thớc kẹp để đo đờng kính trong của ống dây... c cm l RA = 1,00 Mun vy, cn phi xỏc nh in tr ni RV ca vụn k o sut in ng E ca acquy Mc ni tip ln lt acquy vi vụn k v cỏc in tr than Ri ó cho c s ch Ui ca vụn k v lp bng: R R1 R2 R3 R4 U U1 U2 U3 U4 X lý s liu Ui 1 1 1 Ri 1 R = + V th biu din Theo nh lut ễm: E = Ui + Ri theo i th l mt RV U i E RV E Ui E 1 ng thng cú h s gúc (Cú th dựng cụng thc hi quy tuyn tớnh) Bit RV suy ra RS RV 3.Ly ba in ... milimét f) Một thi t bị đo thời gian gồm hai cổng quang điện nối với đồng hồ điện tử số Khi có vật chuyển động qua cổng quang điện thứ đồng hồ bắt đầu đếm thời gian ngừng đếm vật qua cổng quang điện... thứ hai Số đồng hồ thời gian vật chuyển động quãng đ ờng hai cổng quang điện Các cổng quang điện lắp vị trí cao thấp khác bên thành bình thuỷ tinh nhờ giá đỡ g) Một can dầu ăn, đủ để đổ đầy bình... tay lm thớ nghim, em phỏt hin thang o dũng in khụng hot ng c Em phi chuyn thang o hiu in th (t n 1V) thnh thang o cng dũng in (t n 1A) Hóy xut phng ỏn chuyn thang o ca em 3. thc hin phng ỏn