Bài tập phân tích dữ kiện, số liệu
Kỳ thi ĐGNL ĐHQG Hồ Chí Minh
Một học sinh đang làm một thí nghiệm liên quan đến lực, quãng đường, công và thời gian thực hiện công. Học sinh đưa ra bảng sau:
|
Lực (F) |
Quãng đường đi (s) |
Công (A) |
Thời gian (t) |
|
3 N |
1 m |
3 J |
10 s |
|
4 N |
10 m |
40 J |
20 s |
|
1,5 N |
7 m |
10,5 J |
1 s |
Bạn ấy cũng cho biết rằng:
Công suất \(P = \frac{A}{t}\). Công suất được đo bằng Oát (W).
Nếu công suất W bằng công suất cần thiết để thắp sáng bóng đèn được gắn vào thì bóng đèn sẽ sáng. Nếu công suất nhiều hơn W, một bóng đèn gắn liền sẽ cháy sáng hơn.
Theo bảng thì 1J bằng bao nhiêu?
Ta có: A = F.s
Đơn vị của: công A là J, lực F là N, đường đi s là m
Suy ra: 1J = 1N.1m = N.m
Một học sinh đang làm một thí nghiệm liên quan đến lực, quãng đường, công và thời gian thực hiện công. Học sinh đưa ra bảng sau:
|
Lực (F) |
Quãng đường đi (s) |
Công (A) |
Thời gian (t) |
|
3 N |
1 m |
3 J |
10 s |
|
4 N |
10 m |
40 J |
20 s |
|
1,5 N |
7 m |
10,5 J |
1 s |
Bạn ấy cũng cho biết rằng:
Công suất \(P = \frac{A}{t}\). Công suất được đo bằng Oát (W).
Nếu công suất W bằng công suất cần thiết để thắp sáng bóng đèn được gắn vào thì bóng đèn sẽ sáng. Nếu công suất nhiều hơn W, một bóng đèn gắn liền sẽ cháy sáng hơn.
Nếu học sinh đang cố gắng thắp sáng một bóng đèn 2W, trường hợp nào sau đây sẽ xảy ra?
Ta có:
Công suất \(P = \frac{A}{t}\). Vì bóng đèn có công suất 2 W nên nó cần công suất bằng 2 để thắp sáng nó.
Ta thấy ở cả 3 trường hợp đều có công suất bằng 2.
Một học sinh đang làm một thí nghiệm liên quan đến lực, quãng đường, công và thời gian thực hiện công. Học sinh đưa ra bảng sau:
|
Lực (F) |
Quãng đường đi (s) |
Công (A) |
Thời gian (t) |
|
3 N |
1 m |
3 J |
10 s |
|
4 N |
10 m |
40 J |
20 s |
|
1,5 N |
7 m |
10,5 J |
1 s |
Bạn ấy cũng cho biết rằng:
Công suất \(P = \frac{A}{t}\). Công suất được đo bằng Oát (W).
Nếu công suất W bằng công suất cần thiết để thắp sáng bóng đèn được gắn vào thì bóng đèn sẽ sáng. Nếu công suất nhiều hơn W, một bóng đèn gắn liền sẽ cháy sáng hơn.
Học sinh đã thử lại thí nghiệm, nhưng lần này bạn ấy đã di chuyển vật trên quãng đường 40m nhưng theo hình tròn nên cuối cùng lại trở về vị trí cũ. Học sinh nghĩ rằng khoảng cách sẽ là 0m vì bạn ấy không thay đổi vị trí, do đó không thể thắp sáng một bóng đèn vì không có nguồn điện nào được tạo ra.
Điều này có đúng không?
Thí nghiệm không đề cập đến quãng đường thực hiện vì điều đó không ảnh hưởng đến mức độ công việc đã diễn ra. Nếu điều đó đúng là không có công nào được thực hiện khi học sinh di chuyển trong một vòng tròn thì việc chạy trên đường chạy sẽ dễ hơn chạy trên đường thẳng, điều này không đúng. Câu trả lời đúng là câu trả lời duy nhất nói đúng rằng lý thuyết của học sinh là sai và đưa ra một câu trả lời hợp lý vì lực và khoảng cách là các yếu tố trong công thực hiện.
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Dựa trên công thức được cung cấp trong đoạn văn và dữ liệu từ các thí nghiệm, nếu điện áp tăng, dòng điện……
Từ công thức V = I.R ta có thể thấy rằng điện áp tỉ lệ thuận với dòng điện => nếu điện áp tăng thì dòng điện cũng sẽ tăng.
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Trong thí nghiệm 1, cường độ dòng điện chạy qua mạch là bao nhiêu?
Từ bảng 1 ta thấy: Ở thí nghiệm 1 điện áp 10 V, điện trở \(2\Omega \).
Từ công thức V = I.R \( \Rightarrow I = \frac{V}{R} = \frac{{10}}{2} = 5{\rm{A}}\)
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Nếu học sinh đó không biết điện trở trong biến trở, bạn ấy có thể sử dụng công thức nào để tính gần đúng?
Từ công thức trong đoạn văn V = I.R ta suy ra \(R = \frac{V}{I}\) là một giá trị gần đúng vì chúng ta biết rằng không có nội trở trong hệ thống.
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Dựa vào bảng 1, nếu dùng pin 50V trong mạch thì cường độ dòng điện chạy qua mạch là bao nhiêu?
Từ công thức: \(V = I.R \Rightarrow I = \frac{V}{R} = \frac{{50}}{2} = 25{\rm{A}}\)
Tuy nhiên, ta thấy rằng, trong bảng 1 giá trị đo được không chính xác so với giá trị tính toán được. Nó thấp hơn một chút. => Ta cần tìm một con số gần 25A nhưng thấp hơn một chút do nội trở.
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Đoạn văn và bảng 1 trình bày kết quả với pin lý tưởng, không có bất kỳ điện trở bên trong nào. Nếu pin được sử dụng là pin thật có điện trở trong thì dòng điện đo được của hệ sẽ thay đổi như thế nào?
Nếu pin được sử dụng trong mạch phải có thêm điện trở thì điện trở chung của mạch sẽ tăng lên. Vì chúng ta biết rằng dòng điện và điện trở tỉ lệ nghịch với nhau bởi V = I.R hoặc \(I = \frac{V}{R}\) => Tăng điện trở sẽ làm giảm dòng điện (giả sử điện áp không đổi).
Một học sinh quan tâm đến việc xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, điện áp và điện trở trong mạch điện một chiều, chẳng hạn như mối quan hệ giữa pin được nối với bóng đèn. Học sinh đã xây dựng mạch điện như hình 1 bằng điện trở \(2\Omega \).
Dòng điện chạy qua mạch có thể được tính bằng phương trình \(V = I.R\) với V là điện áp của pin, I là dòng điện qua mạch, R là điện trở của biến trở.
Học sinh đã sử dụng một điện trở \(2\Omega \) và pin có nhiều điện áp khác nhau để thu được kết quả trong bảng 1. Các dòng điện trong bảng không được tính bằng công thức \(V = I.R\) nhưng thay vào đó được đo trực tiếp từ mạch bằng ampe kế. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện đo được sẽ chỉ chính xác bằng dòng điện tính toán nếu hệ thống không chứa điện trở trong.
|
Bảng 1 |
|||
|
Thí nghiệm |
Điện áp (V) |
Dòng điện (A) |
Công suất (W) |
|
1 |
10 |
? |
? |
|
2 |
20 |
9,99 |
199,8 |
|
3 |
30 |
14,48 |
434,4 |
|
4 |
40 |
18,79 |
751,6 |
Dựa vào kết quả trong bảng 1, công suất của thí nghiệm 1 có thể là?
Ta có: điện trở của biến trở là \(2\Omega \) và dòng điện có thể được tính bằng cách sử dụng công thức \(I = \frac{V}{R} = \frac{{10}}{2} = 5A\)
Công suất được tính bằng: P = I.V = 5. 10 = 50 W
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Có thể suy ra từ thí nghiệm rằng……
Tất cả các hạt trong mỗi thí nghiệm được đặt cách điện tích thử một khoảng bằng nhau và bằng 8m.
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Kết quả của thí nghiệm 1 và 2 cho thấy……
- Hạt A có độ lớn điện tích thấp hơn hạt B vì nó đã dịch chuyển điện tích thử nghiệm một lượng nhỏ hơn.
+ Trong thí nghiệm 1: điện tích thử nghiệm dịch chuyển từ +3m đến +7,5m => chênh lệch 4,5m.
+ Trong thí nghiệm 2: điện tích thí nghiệm dịch chuyển từ 0m đến -7,5m => chênh lệch 7,5m.
- Các thí nghiệm không cung cấp thông tin về mật độ điện tích.
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Nếu đặt đồng thời hạt C và D trên trục, cùng với kết quả của thí nghiệm thì điều gì có khả năng xảy ra?
Câu trả lời đúng nhất là chúng sẽ đẩy (đẩy lùi) nhau. Chúng ta biết từ tác động của một hạt dương lên một điện tích dương thử nghiệm giống như các dấu hiệu đẩy lùi và không giống dấu hiệu hút nhau.
Chúng ta biết hai hạt có cùng dấu (có thể có) vì chúng ảnh hưởng như thế nào đến điện tích trong các thí nghiệm.
Chúng ta không thể suy đoán về tác động tổng hợp của các điện tích tương đối của chúng sẽ dịch chuyển một điện tích thử nghiệm như thế nào nếu không biết vị trí chính xác của chúng trên trục.
Chúng ta biết rằng phải có một số phản ứng.
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Kết quả của thí nghiệm 3 và 4 cho thấy……
Chúng ta biết rằng các hạt D và C có cùng dấu khi chúng đẩy điện tích thử theo cùng một hướng.
Ta biết rằng D có độ lớn lớn hơn vì nó dịch chuyển điện tích thử từ +2,5m đến +7,5m => Chênh lệch 5m. Trong khi, C dịch chuyển điện tích thử từ +8m đến +10m => chênh lệch 2m.
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Biểu thức nào sau đây biểu thị thứ tự điện tích của bốn hạt, từ cao nhất đến thấp nhất?
Hạt B dịch chuyển điện tích thử nghiệm từ 0m đến -7,5m => khoảng cách 7,5m
Hạt D dịch chuyển điện tích thử nghiệm từ +2,5m đến +7,5m => khoảng cách 5m
Hạt A dịch chuyển điện tích thử nghiệm từ +3m đến -7,5m => khoảng cách 4,5m
Hạt C dịch chuyển điện tích thử nghiệm từ +8m đến +10m => khoảng cách 2m
=> Thứ tự điện tích của bốn hạt từ cao đến thấp là: B, D, A, C
Một nhà vật lý thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định độ lớn tương đối của điện tích trên bốn hạt. Một hạt đã cho được coi là có độ lớn điện tích hơn hạt khác nếu nó đẩy ra (hoặc hút vào) một điện tích dương xa hơn hạt kia.
Một hạt đẩy điện tích thử nghiệm có điệnt tích dương, trong khi một hạt kéo (hoặc hút vào) điện tích thử nghiệm có điện tích âm. Đây được gọi là dấu hiệu của phí. Độ lớn của điện tích không liên quan đến dấu.
Thí nghiệm được tiến hành trên một trục hoành có tổng số đo là 20m: từ -10m ở bên trái đến +10m ở bên phải, với số đo ở giữa là 0m.
Thí nghiệm 1:
Hạt A đặt ở vị trí -5m trên trục hoành. Điện tích thử có độ lớn điện tích riêng và nằm ở vị trí +3m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Thí nghiệm 2:
Hạt B được đặt ở vị trí -8m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí 0m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến -7,5m.
Thí nghiệm 3:
Hạt C đặt ở vị trí 0m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +8m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +10m.
Thí nghiệm 4:
Hạt D được đặt ở vị trí -5,5m trên trục hoành. Điện tích thí nghiệm có cùng độ lớn điện tích với lần thí nghiệm trước và nằm ở vị trí +2,5m trên cùng trục đó. Kết quả của thí nghiệm là điện tích thí nghiệm dịch chuyển đến +7,5m.
Hạt nào mang điện tích âm?
Tất cả các hạt ban đầu được đặt ở bên trái của điện tích thử nghiệm. Hạt B là hạt duy nhất “hút” điện tích thử về bên trái, từ 0m đến -7,5m (ban đầu chúng ta được biết rầng trục chạy từ -10m ở bên trái đến 10m ở bên phải, với 0m ở giữa).
Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.
Trong thời gian một tiết học (45 phút), số chu kì dao động con lắc đồng hồ trên thực hiện là:
Đổi 45 phút = 2700 giây
Số chu kì dao động con lắc đồng hồ thực hiện được trong 45 phút là:
\(N = \frac{t}{T} = \frac{{2700}}{2} = 1350\)
Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.
Đơn vị của mômen quán tính I trong hệ thống đo lường chuẩn quốc tế (SI) là:
Theo đề bài ta có: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \Rightarrow I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}}\)
Suy ra đơn vị của I là:
\(kg.\frac{m}{{{s^2}}}.m.{s^2} = kg.{m^2}\)
Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.
Do có ma sát với không khí cũng như ở trục quay nên khi ở chế độ hoạt động bình thường (chạy đúng giờ), cơ năng của con lắc bị tiêu hao \(0,{965.10^{ - 3}}J\) trong mỗi chu kì dao động. Năng lượng cần bổ sung cho con lắc trong một tháng (30 ngày) xấp xỉ bằng:
Năng lượng cần bổ sung cho con lắc trong 30 ngày là:
\(A = \frac{t}{T}.{A_0} = \frac{{30.24.60.60}}{2}.0,{965.10^{ - 3}} = 1250,64\left( J \right)\)
Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.
Con lắc được chế tạo có thông số kỹ thuật là tích Md bằng 0,02 kg.m và có chu kì là 2s. Momen quán tính của con lắc đối với trục quay tính theo đơn vị trong hệ thống đo lường chuẩn quốc tế (SI) xấp xỉ là:
Theo đề bài ta có: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \Rightarrow I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}}\)
Mômen quán tính của con lắc đối với trục quay là:
\(I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}} = \frac{{0,02.9,{{8.2}^2}}}{{4{\pi ^2}}} \approx 0,02\)
Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.
Cách bổ sung năng lượng để duy trì dao động của con lắc đồng hồ là sử dụng pin (loại nhỏ, thường là pin tiểu AA). Một pin AA có điện áp 1,5V cung cấp một điện lượng vào khoảng 1000 mAh (mili-ampe giờ). Năng lượng do pin cung cấp được tính bằng tích số của hai thông số này. Giả sử ngày lắp pin loại trên là ngày 1 tháng 1. Pin này sẽ cạn năng lượng (và do đó cần phải thay pin mới để đồng hồ hoạt động bình thường) vào khoảng:
Năng lượng pin cung cấp cho đồng hồ là:
\(A = Uq = 1,{5.1000.10^{ - 3}}.3600 = 5400\left( J \right)\)
Thời gian pin hoạt động bình thường là:
\(\begin{array}{l}t = \frac{A}{{{A_0}}}.T = \frac{{5400}}{{0,{{965.10}^{ - 3}}}}.2 = 11,{2.10^6}\left( s \right)\\ \approx 129,6\left( {ngay} \right) \approx 4,3\left( {thang} \right)\end{array}\)
Vậy pin này sẽ cạn năng lượng vào khoảng tháng 5.
