Đề cương Ôn tập môn Vật Lý 8 Nâng cao

Nội dung text: Đề cương Ôn tập môn Vật Lý 8 Nâng cao

1. Chủ đề I. Các bài toán về chuyển động cơ học I. Kiến thức cơ bản 1. Chuyển động cơ học và tính tương đối của chuyển động - Sự thay đổi vị trí của một vật theo thời gian so với vị trí của vật khác được chọn làm mốc gọi là chuyển động cơ học . - Nếu vật không thay đổi vị trí so với vật khác theo thời gian thì vật đứng yên so với vật đó - Một vật có thể đứng yên so với vật này nhưng lại chuyển động so với vật khác được gọi là tính tương đối của chuyển động 2. Vận tốc : - Vận tốc của một vật là chỉ mức độ chuyển động nhanh hay chậm của vật đó - Độ lớn của vận tốc được xác định bằng quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian 3. Chuyển động đều và chuyển động không đều a. Chuyển động đều - Chuyển động đều là chuyển động mà vận tốc không thay đổi theo thời gian - Vận tốc của chuyển động đều được xác định bởi bằng quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian và được xác định bởi công thức : v : là vận tốc S v trong đó : s : Là quãng đường đi được t t : Thời gian chuyển động b. Chuyển động không đều và vận tốc của chuyển động không đều - Chuyển động đều là chuyển động mà vận tốc thay đổi theo thời gian - Công thức tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều : VTB : là vận tốc trung bình S v S : Là quãng đường đi được TB t T : là thơì gian II. Bài tập Dạng 1 : Bài 1 : Một người công nhân đạp xe đạp đều trong 20 phút đi được 3 Km . a. Tính vận tốc của người công nhân đó ra km/h ? b. Biết quãng đường từ nhà đến xí nghiệp là 3600 m . hỏi người công nhân đó đi từ nhà đến xí nghiệp hết bao nhiêu phút ? c. nếu đạp xe liền trong 2h thì người này từ nhà quê mình . hỏi quãng đường từ nhà đến quê dài bao nhiêu Km ? Bài 2 : Đường bay từ HN – HCM dài 1400Km . Một máy bay bay đều thì thời gian bay là 1h 45’. Tính vận tốc của máy bay trên cả đoạn đường ? Bài 3 : 1
2. Một người đi xe đạp xuống dốc dài 120 m . trong 12s đầu đi được 30m , đoạn dốc còn lại đi hết 18s . tính vận tốc trung bình : a. trên mỗi đoạn dốc b. trên cả đoạn dốc Bài 4 : Một ôtô khi lên dốc với vận tốc 40 Km/h . khi xuống dốc có vận tốc 60 km/h . Tính vận tốc trung bình của ôtô trong suốt quá trình chuyển động . HD : Gọi quãng đường dốc là S Khi đó ta có S S Thời gian ôtô khi leo dốc là : t1 = v1 40 S S Thời gian ôtô khi xuống dốc là : t2 = v2 60 Vận tốc trung bình trong suốt quá trính chuyển động là : S 2S 2S Vtb = 48Km / h t t S S 1 2 40 60 Bài 5 : Một người đi xe máy Từ A đến B cách nhau 400m . Nữa quãng đường đầu xe đi trên đường nhựa với vận tốc không đổi là V1 . Nữa quãng đường còn lại đi trên cát với vận tốc V2 = 1/2 V1 . Hãy xác định vận tốc V1 , V2 sao cho 1 phút người đó đến dược B . HD : Gọi quãng đường AB là S (m) Thời gian xe đi trên đường nhựa là A B S 400 200 t1 = S/2 S/2, t1 , V1 S/2 , t2 ,v2 2.v1 2v1 v1 Thời gian xe đi trên doạn đường cát là : S 400 200 200 t2 = 2.v 2v v 1 2 2 2 v 2 1 Theo bài ra : thời gian đi hết quãng đường AB là : 200 200 t = t1 + t2 = 60(s) v 1 1 v 2 1 600 => v1 = 10m / s 60 => v2 = 5m/s Bài 6 : Một người dự định đi bộ một quãng đường với vận tốc không đổi 5 Km/ h . Nhưng đi đến đúng nữa quãng đường thì nhờ được bạn đèo xe đạp đi tiếp với vận tốc không đổi 2
3. 12Km/h do đó đến sớm hơn dự định là 28 phút . Hỏi nếu người ấy đi bộ hết quãng đường thì mất bao lâu Hd : Gọi mỗi quãng đường là S s Thời gian người đó đi bộ hết quãng đường S là : t1 = 5 s Thời gian người đó đi xe đạp hết quãng đường s là : t2 = 12 28 s s 28 Theo bài ra : t1 – t2 = => - = 60 5 12 60 28 => S = 4(Km) 7 a. Thời gian người ấy đi bộ hết quãng đường AB là : 2S 8 t = 1,6h 5 5 b. Thời gian người ấy đi xe đạp hết quãng đường AB là : 2S 8 4 t’ = h 12 12 3 Dạng 2 : Bài 7 : Một ô tô chuyển động thẳng đều với vận tốc v1 = 54Km/h . Một tàu hoả chuyển động thẳng đều cùng phương với ô tô với vận tốc V 2 = 36Km/h tìm vận tốc tàu hoả trong hai trường hợp : a. Ôtô chuyển động ngược chiều với tàu hoả b. Ôtô chuyển động cùng chiều với tàu hoả Hướng dẫn : - Các vận tốc của ôtô và tàu hoả đều so với vật mốc là măt đất - Trong trường hợp đơn giản các vật chuyển động cùng phương , muốn tính vận tốc của vật này đối với vật kia ta dựa vào nhận xét sau : + nếu hai vật chuyển động ngược chiều với nhau thì sau mỗi giờ vật 1 và vật hai chuyển động lại gần nhau một đoạn là S1 + S2 = V1 + V2 . Do đó vận tốc của vật 1 so với vật 2 là : V1/2 = v1 + V2 + Nếu hai vật chuyển động cùng chiều đuổi nhau thì sau mỗi giờ vật 1 , vật 2 cùng chuyển động so với mặt đất một đoạn s1 =v1 , s2 = v2 . khi chọn vật 2 làm mốc thì mỗi giờ vật 1 chuyển động gần lại vật 2 một đoạn bằng v1 – v2 , nên vận tốc của vật 1 so với vật 2 là v1/2 = v1 – v2 Giải : A C D B S1 s2 a.theo bài ra ta có : sau mỗi giờ ôtô đi được quãng đường là s1 = 54km , tàu hoả s2 = 36Km 3
4. Khi ôtô chuyển động lại ngược chiều tới gặp tàu hoả thì sau mỗi giờ ôtô và tàu hoả lại gần nhau một đoạn là S = s1 + s2 = 54 + 36 = 90 km . Do đó vận tốc của ôtô so với tàu hoả là : V1/2 = v1 + v2 = 90km/h b. sau mỗi giờ ôtô và tàu hoả đi được quãng đường là : s1 =54 km , s2 = 36 Km vì ôtô phải đuổi theo tàu hoả nên mỗi giờ ôtô lại gần tàu hoả một đoạn là: s = 54 – 36 = 18 Dạng 3 : Xác định vị trí chuyển động của vật Bài 8 : Từ hai thành phố Avà B cách nhau 240km , Hai ôtô cùng khởi hành một lúc và chạy ngược chiều nhau . Xe đi từ A có vận tốc 40km/h . Xe đi từ B có vận tốc 80km/h. a. lập công thức xác định vị trí hai xe đối với thành phố A vào thời điểm t kể từ lúc hai xe khởi hành b.Tìm thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau c. tìm thời điểm và vị trí hai xe cách nhau 80km d. Vẽ đồ thị đường đi của hai xe theo thời gian e. vẽ đồ thị vị trí của hai xe khi chọn A làm mốc . HD : a. Lập công thức xác định vị trí của hai xe Gọi đường thẳng ABx là đường mà hai xe chuyển động . Chọn mốc chuyển động là tại thành phố A . Gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu chuyển động . A x1 A’ B’ B s1 s2 x2 Quãng đường mỗi xe đi được sau thời gian t là : Xe đi từ A là : S1 = v1. t = 40.t Xe đi từ B là : S2 = v2.t = 80t vị trí của mỗi xe so với thành phố A là : Xe đi từ A : x1 = s1 = 40.t (1) Xe đi từ B : x2 = S – s2 = 240 – 80t (2) b. Xác định vị trí hai xe gặp nhau : Lúc hai xe gặp nhau : x1 = x2 Từ (1) và (2) ta có : 40t = 240 – 80t 240 => t = 2(h) 120 Vị trí hai xe so với thành phố A là : x1 = 2.40 =80km c. Thời điểm và vị trí hai xe cách nhau 80Km 80km TH1 : x2 > x1 A x1 A’ B’ B x2 A’B’ = x2 – x1 = 80 => 240 – 80t – 40t = 80 4
5. 160 4 => t = h 120 3 vị trí của hai xe so với thành phố A : 4 160 x1 = 40. = = 53,3 km 3 3 4 x2 = 240 – 80. = 133,3 km 3 Bài 9 : Hai hành phố A , B cách nhau 300 km cùng một lúc , ôtô xuất phát từ A với vận tốc v1 = 55 Km , xe máy chuyển động từ B với vận tốc v2= 45 Km/h ngược chiều với ôtô a. Tìm thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau b. Tìm thời điểm và vị trí hai xe cách nhau 20km HD : Chọn mốc chuyển động là thành phố A . Gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu chuyển động Quãng đường mỗi xe đi được sau thời gian t là: Xe đi từ A : S1 = V1 . t Xe đi từ B : S2 = V2 . t vị trí cũa mỗi xe so với thành phố A : Xe đi từ thành phố A : x1 = s1 = V1. t (1) Xe đi từ thành phố B : x2 = AB – s2 = 300 - V2 . t (2) a. Vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau : x1 = x2 V1. t = 300 - V2 . t 55.t = 300 – 45.t 300 => t = 3 100 => vị trí hai cách thành phố A là x1 = 55. 3 =165 km b. Thời điểm và vị trí hai xe cách nhau 20 km TH1 : x2 > x1 : x2 – x1 =20 => 300 – 45. t - 55.t = 20 280 => t = 2.8 100 vị trí của mỗi xe so với thành phố A : Xe đi từ A : x1 = 55. 2,8 =154km Xe đi từ B : x2 = 300 – 45.2,8 =174km TH2: x2 x1 – x2 = 20 => 55t – (300 – 45t) = 20 => 100t = 320 320 => t = 3,2(h) 100 => Vị trí hai xe cách thành phố A: Xe đi từ A : x1 = 55. 3,2 = 176km Xe đi từ B : x2 = 300 – 45. 3,2 = 156km 5
6. Bài 10 : Một động tử xuất phát từ A chuyển động thẳng đều về B cách A 120 m với vận tốc 8m/s. cùng lúc đó , một động tử khác chuyển động thẳng đều từ B về A . Sau 10s hai động tử gặp nhau . Tính vận tốc của động tử thứ hai và vị trí hai động tử gặp nhau . HD : Chọn mốc tính chuyển động là vị trí A , Gốc thời gian là lúc hai vật bắt đầu chuyển động Quãng đường mỗi đồng tử đi được sau thời gian t : Động tử thứ nhất : s1 = v1 . t Động tử thứ hai : s2 = v2 . t Vị trí của mỗi động tử cách vị trí A một đoạn là : Động tử thứ nhất : x1 = s1 = 8.t (1) Động tử thứ hai : x2 = AB – s2 = 120 – v2.t Theo bài ra sau 10s hai động tử gặp nhau : x1 = x2 (t = 10) => 8.10 = 120 – 10v2 => v2 = 4 m/s Vị trí hai động tử gặp nhau cách thành phố A : X = 8 .10 =80 m Bài 11 : lúc 5h một đoàn tàu chuyển động từ thành phố Avới vận tốc 40km/h . Đến 6h 30’ cũng từ A một ôtô chuyến động với vận tốc không đổi 60km/h đuổi theo đoàn tàu . a. Lập công thức xác định vị trí của đoàn tàu , ôtô , b. tìm thời điểm và vị trí lúc ôtô đuổi kịp đoàn tàu c. Vẽ đồ thị chuyển động của tàu và ô tô HD : a. Chọn gốc thời gian là lúc 5h ( . Mốc chuyển động là ở thành phố A : Quãng đường của tàu và ôtô đi được sau khoảng thời gian t : Tàu hoả: s1 = 40t Ôtô : s2 = 60.( t- 1,5 ) Vị trí của tàu và ôtô cách thành phố A : Tàu hoả : x1 = s1 = 40t (t01 = 0 ) A ôtô : x2 = 60. (t-1,5) (t02 = 6,5 -5 =1,5 ) S1 b. Vị trí ôtô đuổi kịp tàu hoả : x1 = x2 S2 40t = 60.(t-1,5) t = 4,5 h => Thời gian ôtô duổi kịp tàu hoả : 9h30’ Vị trí ôtô đuổi kịp tàu hoả so với thành phố A : X = x1 = 40.4,5 = 180km Bài 12 : Lúc 7h một người đi xe đạp duổi theo một người đi bộ cách anh ta 10Km . cả hai chuyển động đều với các vận tốc 12km/h và 4 km/h . tìm vị trí và thời gian người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ ? HD : 6
7. Chọn gốc thời gian là 7 giờ . mốc tính chuyển động là lúc bắt đầu người đi xe đạp đuổi theo người đi bộ . Quãng đường người đi xe đạp đi được sau khoảng thời gian t : S1 = v1t = 12.t Quãng đường người đi bộ đi được sau khoảng thời gian t : S2 = v2t = 4.t Vị trí của hai người so với mốc tính chuyển động x1 x2 Người đi xe đạp : x1 = s1 => x1 =12t Người đi bộ : x2 = 10 + 4t (s1 , t) 10km (s2 ,t) Thời điểm hai xe gặp nhau : x1 = x2 5 12t = 10 + 4t => t= h 4 5 => x1 = .12 15 km/h 4 Bài 13 : Một ôtô tải xuất phát từ thành phố A chuyển động thẳng đều về phía thành phố B với tốc độ 60 Km/h . Khi đến thành phố C cách thành phố 60 Km xe nghỉ giải lao trong1h .Sau đó tiếp tục chuyển động đều về thành phố B với vận tốc 40km /h . khoảng cách từ thành phố A đến thành phố B dài 100Km. a. Lập công thức xác định vị trí của ôtô trên đoạn đường AC và đoạn đường CB b. Xác định thời điểm mà xe ôtô đi đến B c. Vẽ đồ thị chuyển của ôtô trên hệ trục (x,t ) HD: A S1 C S2 B O xoc x x0B x2 Quãng đường ôtô đi từ thành phố A đến thành phố C và từ C tới B lần lượt là : A -> C : S1 = V1 . t1 C -> B : S2 = V2 . t2 = 40 . t2 a. Chọn gốc toạ độ tại thành phố A , gốc thời gian là lúc ôtô xuất phát ở thành phố A , chiều dương trùng với chiều chuyển động khi đó ta có phương trình chuyển động của ô tô là : Từ A -> C : x0A = 0 , t0A = 0 x1 = s1 = v1.t1 = 60.t ( t ≤ 1h ) x Từ C - > B : xoB = 60 , t0B = 2h 100 X2 = S1 + V2 ( t – 2 ) = 60 + 40. (t-2) ( t ≥ 2h) 80 b. Thời điểmÔ tô đi đến B (x2 = 100Km ) là : 60 60 + 40. (t-2) = 100 40 => t = 3h 20 O 1 2 3 4 7
8. Phần II : Lực A. Kiến thức cơ bản I. lực . Biểu diễn lực - Lực là nguyên nhân làm thay đổi vận tốc của vật hoặc làm vật bị biến dạng - Lực là một đại lượng có hướng : + Mỗi lực được xác định bởi ba yếu tố : Điểm đặt , hướng ( phương , chiều )và cường độ ( độ lớn ) của lực + Lực được biểu diễn bằng mũi tên gọi là véc tơ lực F - Véc tơ lực F có ba yếu tố : + Điểm gốc của mũi tên chỉ điểm đặt lực Hướng của mũi tên chỉ hướng của lực + Chiều dài của mũi tên vẽ theo tỷ xích đã chọn chỉ cường độ của lực . - Cường độ của lực đo bằng đơn vị lực . trong hệ đơn vị hợp pháp , đơn vị đo lực là Niwton (N) II. Sự cân bằng lực . quán tính 1. Hai lực cân bằng - Hai lực cân bằng cùng phương , ngược chiều , cùng độ lớn và cùng tác dụng lên một vật - Một vật chịu tác dụng của hai lực cân bằng nếu vật đang đứng yên thì sẽ đứng yên mãi mãi , nếu vật đang chuyển động thì sẽ chuyển động đều mãi 2. áp suất của chất lỏng và chất khí a. áp suất - áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép - áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích F p S Trong đó : P: là áp suất F : là áp lực tác dụng lên mặt bị ép có diện tích là S b. áp suất chất lỏng – Bình thông nhau - Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên đáy bình , thành bình và các vật ở trong lòng nó - Công thức tính áp suất chất lỏng : P = d.h d : trọng lượng riên của chất lỏng h : Độ cao của cột chất lỏng tính từ điểm tính áp suất tới mặt thoáng chất lỏng - trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên , các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh khác nhau đều ở cùng một độ cao . c. áp suất khí quyển - Do không khí tạo thành khí quyển có trọng lượng nên Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển - Độ lớn của áp suất khí quyển bằng áp súat của cột thuỷ ngân trong ống Tô_ri – xe – li. Do đó người ta dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí quyển ( Hg là kí hiệu hoá học của thuỷ ngân ) d. Lực đẩy ác - Si - Mét - Một vật nhúng chìm trong lòng chất lỏng đẩy thẳng đứng từ dưới lên với lực có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ . Lực này gọi là lực đẩy Ac - si - mét. 8
9. - Độ lớn của lực đẩy Ac – si – mét F = d.V d : Trọng lượng riêng của chất lỏng Trong đó : V: Thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ 5. sự nỗi : Một vật có trọng lượng P được nhúng vào trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ac-si- mét F : - Vật chìm : P > F - Vật nỗi lên : P < F - Vật lơ lửng : P = F B. Bài tập Bài 1 : Một vật có khối lượng m = 4kg đặt trên một mặt sàn nằm ngang . Diện tích mặt tiếp xúc của vật với mặt bàn là S = 60cm2 . tính áp suất tác dụng lên mặt bàn ? HD : Biết : m = 4 kg S = 60cm2 = 0,6 m2 Tính p = ? Giải : áp suất của vật tác dụng lên mặt bàn là : F P 40 p 66,667N / m 2 d d 0,6 Bài 2 : đặt một hộp gỗ lên mặt phẳng nằm ngang thì áp suất do mặt gỗ tác dụng xuống mặt bàn là 560N/m2 . a. tính khối lượng của hộp gỗ , biết diện tích mặt tiếp xúc của hộp gỗ với mặt bàn là 0,3m2 b. nếu nghiêng mặt bàn đi một chút so với phương nằm ngang , áp suất do hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn có thay đổi không ? nếu có , áp suất này tăng hay giảm ? HD : Biết : p = 560 N/m2 S = 0,3 m2 a. Tính m = ? b. nếu nghiêng mặt bàn đi một chút so với phương nằm ngang , áp suất do hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn có thay đổi không ? nếu có , áp suất này tăng hay giảm ? Giải : F P 10m áp suất do mặt gỗ tác dụng xuống mặt bàn là : p = S S S 9
10. P.S 560.0,3 => Khối lượng của khúc gỗ là : m = 16,8Kg 10 10 b. Khi đặt nghiêng mặt bàn đi thì áp lực tác dụng lên mặt bàn giảm còn diện tích tiếp xúcgiữa mặt bàn và vật không thay đổi nên áp suất do hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn cũng giảm theo Bài 3 : Một vật hình chữ nhật có kích thước 20cm x 10cm x 5cm đặt trên mặt bàn nằm ngang . Biết trọng lượng riêng của chất làm vật là d = 18400 N/m3 . Tính áp suất lớn nhất và nhỏ nhất trên mặt bàn ? HD : F Theo công thức tính áp suất : p ta có : trọng lượng của vật không thay đổi thì áp suất lớn S nhất khi diện tích tiếp xúc là nhỏ nhất và ngược lại : F P d.V d h.S - áp suất gây ra lớn nhất là : p d.h S S S S => p = 18400 . 2.10-1 = 3680 N/m2 - áp suất gây ra nhỏ nhất là : p = d.h = 18400. 5.10-2 = 920 N/m2 Bài 4 : Một vật có dạng hình hộp chữ nhật . Kích thước lần lượt là 5cm x 6cm x 7cm . Lần lượt đặt ba mặt liên tiếp của vật đó lên mặt sàn nằm ngang . Biết khối lượng của vật đó là 0,84Kg . Tính áp lực và áp suất mà vật đó tác dụng lên mặt sàn trong ba trường hợp HD : Trọng lượng củat vật là : P = m . 10 = 0,84 . 10 = 8,4 N Diện tích tiếp xúc lần lượt đặt trong ba trường hợp là : -4 -3 2 S1 = 5 x 6 .10 =3.10 m -4 -4 2 S2 = 6 x 7 . 10 = 42.10 m -4 -4 2 S3 = 5 x 7 .10 = 35.10 m Vì trọng lượng của vật không thay đổi nên áp lực gây ra trong ba trường hợp là như nhau . áp suất gây ra trong ba trường hợp lần lượt là : F 8,4 3 2 P1 = 3 2,8.10 N / m S1 3.10 F 8,4 3 2 P2 = 4 2.10 N / m S 2 42.10 F 8,4 2 2 P3 = 3 2,4.10 N / m S3 35.10 Bài 5 : Một vật ở ngoài không khí có trọng lượng 2,1 N . Khi nhúng vật đó vào nước thì nó nhẹ 3 hơn ngoài không khí 0,2N . Hỏi vật đó làm bằng chất gì ? cho dnước = 10.000N/m HD : Khi nhúng vật vào trong nước thì lực đẩy Ac-Si -mét có độ lớn đúng bằng phần trọng hơn ngoài không khí : FA = P 0,2 Thể tích của vật là: 10
11. FA 0,2 5 3 FA = d. V => V = => V = 2.10 m d 10000 => Trọng lượng riêng của vật : P 2,1 D= 1,05.105 105000N / m3 V 2.10 5 Vậy vật đó được làm bằng Bạc Bài 6 : Cho bình thông nhau như hình vẽ . Nhánh lớn có tiết diện gấp đôi nhánh nhỏ . Khi chưa rút chốt T người ta đo được chiều cao cột nước ở nhánh lớn là 30 cm . Tìm chiều cao cột nước ở hai nhánh sau khi rút chốt T và nước ở trạng thái đứng yên . ( coi rằng thể tích của phần nối giữa hai nhánh là không đáng kể . T HD : - Gọi tiết diện của nhánh lớn là S ( cm2 ) ta có thể tích nước trong bình là : V = S . h = 30 .S - Gọi chiều cao cột nước khi rút chốt T và nước ở trạng thái đứng yên là h’ . khi đó ta có thể tích nước ở nhánh lón và nhánh nhỏ lần lượt : S V1 = h’. S ; V2 = h’. 2 S Theo bài ra ta có : V1 + V2 = V => h’. S + h’ . = 30.S 2 => h’ = 20 cm Bài 7 : Một viên bi sắt bị rỗng ở giữa . Khi nhúng vào nước nó nhẹ hơn khi để ngoài không khí 0,15N . Tìm trọng lượng của viên bi đó khi nó ở ngoài không khí . Biết dnước = 10.000N , 3 3 Dsắt = 78000 N/m ; Thể tích phần rỗng của viên bi Vrỗng = 5cm . HD : Lực đẩy Ac – Si – mét tác dụng vào viên bi chính bằng phần trọng lượng bị giảm khi ngúng vào trong nước : F = P’ = 0,15 N . F 0,15 Ta có : F = d.V => V = 15.10 4 m3 d 10000 Viên bi bị rỗng nên thể tích phần đặc của viên bi là : 5 5 4 3 Vđ = V - Vrỗng = 15.10 5.10 10 m Trọng lượng của viên bi là : 3 -4 P = dsắt . Vđ = 78.10 . 10 = 0,78 N Bài 8 : Một chiếc thùng đựng đầy dầu hoả cao 15dm . thả vào bình một chiếc hộp nhỏ ,rỗng . Hộp có bị bẹp không nếu thả nó ở vị trí cách đáy thùng 30cm ? Biết áp suất tối đa mà hộp chịu được 1500N/m2 , Khối lượng riêng của dầu hoả là 800Kg/m3 11
12. HD : áp suất do dầu hoả tác dụng vào hộp ở độ cao 30cm là : P = d . h =10. 800. (1,5 – 0,3 ) =9600 (N/m2 ) => Hộp bị bẹp h 1, 5m 0,3m Bài 9 : Một quả cầu bằng nhôm , ở ngoài không khí có trọng lượng 1,458N . Hỏi phải khoét lõi của quả cầu một phần có thể tích bao nhiêu để khi thả vào nước quả cầu nằm lơ lửng trong 3 3 nước ? Biết : dnhôm = 27000N/m ; dnước = 10.000N/m HD : Gọi V là thể tích của quả cầu đặc còn V’ là thể tích quả cầu sau khi đã bị khoét P 1,458 3 Thể tích của quả cầu đặc là : V = 0,000054m d 27000 Lực đẩy Ac – si - mét tác dụng lên quả cầu khi nhúng vào trong nước : FA = d .V =10000. 0,000054 =0,54 N Để quả cầu nằm lơ lửng trong nước khi lực đẩy FA nằm cân bằng với trọng lượng của quả cầu sau khi bị khoét : 0,54 3 FA = P’ dnhôm . V’ = 0,54 => V’ = 0,00002m 27000 => Thể tích của phần bị khoét : V V V ' 0,000054 0,00002 0,0000034m3 Bài 10 : Một cái kích dùng chất lỏng . Giả sử để có một áp lực bằng 1500N được tạo ra trên pittông lớn thì phải tác dụng lên pít tông nhỏ một lực có độ lớn là bao nhiêu ? Biết diện tích píttông lớn gấp 10 lần diện tích píttông nhỏ HD : F S F.s 1500 Theo công thức f 150N f s S 10 Bài 11 : Một thợ lặn lặn xuống độ sâu 36m so với mặt nước biển . Cho trọng lượng riêng trung bình của nước biển là 10300 N/m3 . a. Tính áp suất ở độ sâu này b. Cửa chiếu sáng của áo thợ lặn có diện tích 0,016 m2 . Tính áp lực của nước tác dụng lên phần này ? c. Biết áp suất lớn nhất mà người thợ lặn còn có thể chịu được là 473800N/m2 Hỏi người thợ lặn đó chỉ nên lặn xuống độ sâu nào để có thể an toàn ? HD : a. áp suất ở độ sâu 36 m : P d.h 10300 36 370800N / m 12
13. b. áp lực của nước biển tác dụng lên cửa chiếu sáng của áo lặn F = P.S = 370800. 0,016 =5932,8N c. Độ sâu tối đa mà người thợ lặn có thể đạt tới mà vãn an toàn : p 473800 h 46m d 10300 Phần III : Nhiệt học A. Kiến thức cơ bản : I. Thuyết động học phân tử về cấu tạo chất : 1. Cấu tạo của các chất - Các chất được cấu tạo bởi các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử , phân tử - Giữa các nguyên tử , phân tử luôn có khoảng cách - Các phân tử , nguyên tử luôn luôn chuyển động hỗn độn và không ngừng - Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử , phân tử chuyển động càng nhanh 2. Nhiệt năng : - Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật - Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách : truyền nhiệt và thực hiện công 3. Sự truyền nhiệt : - Nhiệt năng của một vật có thể truyền từ phần này sang phần khác . từ vật này sang vật khác - Có 3 hình thức truyền nhiệt : *Dẫn nhiệt : là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn + Chất rắn dẫn nhiệt tốt . trong chất rắn kim loại dẫn nhiệt tốt nhất + Chất lỏng dẫn nhiệt kém . Chất khí dẫn nhiệt còn kém hơn chất lỏng * Đối lưu : hình thức truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí + Đố lưu là hình thức truyền nhiệt chủ yếu ở chất lỏng và chất khí + Chất rắn không truyền nhiệt được bằng đối lưu * Bức xạ nhiệt : + Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt + Bức xạ nhiệt có thể xảy ra ngay cả trong chân không +Bất kì một vật nóng nào cũng bức xạ nhiệt . + những vật có bề mặt càng xù xì và màu càng sẫm thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều II. Nhiệt lượng , nhiệt rung riêng , năng suất tảo nhiệt 1. Định nghĩa : - Nhiệt lượng : là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt . Nhiệt lượng được kí hiệu bằng chữ Q . đơn vị là Jun (J). - Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1Kg chất đó tăng thêm 10C . Nhiệt dung riêng được kí hiệu bằng chữ ( c ) có đơn vị J / kg.K - Năng suất toả nhiệt : Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu cho biết nhiệt lượng toả ra khi Kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn . Năng suất toả nhiệt được kí hiệu bằng chữ q và có đơn vị là J/kg 2. Công thức tính nhiệt lượng 13
14. - Gọi t1và t2 lần lượt là nhiệt độ lúc đầu và lúc sau, m là khối lượng của vật ta có : + Nhiệt lượng thu vào của vật ( t2 > t1 ) : Q = m.c.(t2 – t1) + Nhiệt lượng toả ra của vật ( t1 > t2 ) : Q =m.c.(t1 – t2) + Nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra : Q = mq 3. Nguyên lí truyền nhiệt Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau : - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn - Sự truyền nhiệt chỉ xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại - Nhiệt lượng do vật toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào : Qtoả ra = Qthu vào 4. Định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng : - năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi . Nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác. 5. Động cơ nhiệt : - Động cơ nhiệt là động cơ trong đó một phàn năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển hoá thành cơ năng - Hiệu suất của động cơ nhiệt : A H = Q B. Bài tập : Bài 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 800g nước trên mặt đất từ 200C .biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J / kg.K Giải : Nhiệt lượng thu vào của 800g nước từ 200C -> 1000C : Q = m.c.(t2 – t1 ) = 0,8 . 4200 .80 = 268800 J = 268,8 KJ Bài 2 : Một quả cầu đặc bằng đồng có nhiệt dung riêng là 380 J/Kg . K . Để đun nóng quả cầu đó từ 200C -> 2000C thì phải cung cấp nhiệt lượng là 12175,2kJ . Biết khối lượng riêng của đồng là 8900Kg/m3 Giải : Theo công thức Q = m.c(t2 – t1 ) ta có : Khối lượng của quả cầu là : Q 12175,2 m = 0,178kg c. t 380.180 m 0,178 => Thể tích của quả cầu là : V 0,00002m3 20cm3 D 8900 Bài 3 : Một ấm nước bằng đồng có khối lượng 300g chứa 1 lít nước . Tính nhiệt lượng cần thiết để nước trong ấm từ 150C đến 1000C ? HD : Nhiệt lượng ấm đồng thu vào từ 150C -> 1000C : Q1 = m1.c1.(t2 – t1 ) = 0,3. 380. 85 =9690J Nhiệt lượng của nước thu vào từ 150C -> 1000C Q2 = m2.c2.(t2 – t1 ) = 1. 4200. 85 =357000J 14
15. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi ấm nước là : Q = Q1 + Q2 = 9690 +357000 =367KJ Bài 4 : Một miếng chì có khối lượng 100g và một miếng đồng có khối lượng 50 g cùng được đun nóng tới 850C rồi thả vào một chậu nước . Nhiệt độ khi bắt đàu cân bằng là 250C. Tính nhiệt lượng thu vào của nước ? HD : Nhiệt lượng do chì toả ra từ 850C -> 250C : Q1 = m1.c1.(t2 – t1 ) = 0,1 . 130 . 60 = 780J Nhiệt lượng do đồng toả ra ; Q2 = m2.c2.(t2 – t1 ) = 380 . 0,05 . 60 = 1140 J Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có nhiệt lượng thu vào của nước : Q3 = Q1 + Q2 = 1140 + 780 = 1920J Bài 5 : Người ta đổ 1kg nước sôi vào 2kg nước lạnh ở nhiệt độ 250C . Sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của nước là 450C . Tính nhiệt lượng mà nước đã toả ra môi trường ngoài . HD : Gọi t0 là nhiệt độ sau khi cân bằng Nhiệt lượng của 1kg nước nóng toả ra : Q1 = m1 .c . (100 – t0 ) = 4200 . (100 – t0 ) Nhiệt lượng do 2kg nước thu vào : Q2 = m2 .c .( t0 – 25 ) = 2 . 4200 . (t0 – 25) Ta có phương trình cân bằng nhiệt : Q1 = Q2 => 100 – t0 = 2t0 – 50 0 => t0 =50 C Độ chênh lệch nhiệt độ so với thực tế là t = 50 – 45 = 50C 50 là nhiệt độ đã thoát ra ngoài môi trường . Vậy nhiệt lượng toả ra ngoài môi trường là Q = c . (m1 + m2 ) .5 = 4200 . 3 . 5 = 63000J Bài 6 : Một Hs thả 300g chì ở nhệt độ 1000C vào 250g nước ở nhiệt độ 58,5 0C làm cho nước nóng lên 600C. a. Tính nhiệt độ của chì ngay khi có cân bằng nhiệt b. Tính nhiệt lượng của nước thu vào ? c. Tính nhiệt dung riêng của chì ? d. So sánh nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra bảng và giải thích tại sao có sự chênh lệch . lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/Kg.K HD : a. Nhiệt độ của chì và của nước đều ở 600C b. Nhiệt lượng của nước thu vào : Q1 = m1. c1.( 60 -58,5) = 0,25 . 4200 .1,5 = 1575 J 15
16. c. Nhiệt lượng trên cũng là nhiệt lượng do chì toả ra : Q2 = 1575 J 1575 => Nhiệt dung riên của chì là : c2 = 131,25 J/kg.K 0,3.40 Bài 7 : Người ta thả một miếng đồng có khối lượng 600g ở nhiệt độ 1000C vào 2,5Kg nước . Nhiệt độ khi có sự cân bằng là 300C . Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình đựng nước và môi trường bên ngoài . HD : Vật 1 : Miếng đồng Nhiệt lượng do miếng đồng toả ra m1 = 600g =0,6 kg Q1 = m1.c1 .(t1 – t0 ) 0 t1 = 100 = 0,6 . 380.(100 – 30 ) = 15960J 0 t0 = 30 C Nhiệt lượng do nước thu vào Vật 2 : nước Q2 = m2.c2 .(t0 – t2 ) m2 = 2,5kg Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có 0 t0 = 30 Q1 = Q2 Hỏi : Nước nóng lên thêm bao nhiêu độ m2.c2 .(t0 – t2 ) = 15960 Vậy nhiệt độ của nước tăng lên thêm : 15960 (t0 – t2 ) = 1,52 2,5.4200 Bài 8 : Trong một bình nhôm khối lượng m1 = 200g . có chứa m2 =500g nước ở cùng nhiệt 0 0 độ t1 = 30 C. Thả vào trong ấm một mẫu nước đá ở t3 = -10 C. Khi có cân bằng nhiệt người ta còn thấy sót lại m =100g nước đá chưa tan . Xác định khối lượng ban đầu m3 của nước đá . Biết nhiệt dung riêng của nhôm c1 = 880J/kg . K ; nước c2 = 4200J/kg.K ; nước đá c3 = 2100J/kg.K . Nhiệt nóng chảy của nước đá  3,4.105 J / kg ( Đề thi HSG cấp huyện 08 – 09 ) HD : Vì sau khi cân bằng còn sót lại 100g nước đá chưa tan hết nên nhiệt độ sau khi cân bằng là t0= 00C. Nhiệt lượng toả ra của ấm nhôm là : Q1 = m1 .c1.( 30 - 0) =0,2.880.30 =5280J. Nhiệt lượng toả ra của nước : Q2 = m2 .c2 .( 30 - 0 ) = 0,5 . 4200 . 30 =63000J Nhiệt lượng toả ra của ấm nhôm và của nước : Qtoả ra = Q1 + Q2 = 5280 + 63000 = 68280J Nhiệt lượng thu vào của nước đá dể nóng chảy : Q3 =( m3 – 0,1).  Nhiệt lượng thu vào của nước đá : Qthu vào = m3. c3 . ( 0 – (-10) ) +( m3 – 0,1).  Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có : Qthu vào = Qtoả ra m3. c3 . ( 0 – (-10) ) +( m3 – 0,1).  = 68280 5 5 => m3.c3.10 + 3,4.10 . m3 - 0,34. 10 = 68280 5 5 => 21000.m3 + 3,4.10 .m3 = 68280 + 0,34.10 => m3 = 0,283kg = 283g Bài 9 : Đổ 738 g nước ở nhiệt độ 150C vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100g , rồi thả vào đó một miếng đồng có khối lượng 200g ở nhiệt độ 1000C , Nhiệt độ khi bắt đầu 16
17. cân bằng là 170C . Biết nhiệt dung riêng của nước là 41865J/kg.K ; Tính nhiệt dung riêng của đồng . ( Đề thi HSG Phú yên 08 – 09 ) Nhiệt lượng thu vào của nước và của nhiệt lượng kế Qthu vào = 0,738. 4200. (17 – 15 ) + 0,1 . c . (17 – 15 ) = 6199,2 + 0,2. c Nhiệt lượng toả ra của miếng đồng Qtoả ra = 0,2 . c . (100 – 17 ) = 16,6.c Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có : Qthu vào = Qtoả ra 16,6c = 6199,2 + 0,2 c => c = 378 J/kg.K Bài 10 : Một ấm nhôm có khối lượng m1 = 0,5kg chứa 2,5 kg nước ở cùng một nhiệt độ ban 0 đầu t1 = 20 C . Biết nhiệt dung riêng của nhôm c1 = 880 J/kg.K ; c2 = 4200J/kg.K a. Hỏi phải cần bao nhiêu nhiệt lượng để cho ấm nước sôi b. Tính nhiệt lượng dầu hoả để đun sôi ấm nước trên . Biết hiệu suất của bếp dầu khi đun nước là 30% và năng suất toả nhiệt của dầu là q = 44.106J/kg (Ngọc lặc : 07 – 08 ) HD : a. Nhiệt lượng thu vào của ấm nhôm và của nước : Qthu vào = ( m1 .c1 + m2.c2 ). (100 – 20 ) = ( 0,5 . 880 + 2,5 . 4200 ) . 80 = 875200 J Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho nước sôi 875200 J b. Vì hiệu suất của bếp chỉ đạt 30% nên ta có Q 100.Q 875200.100 H thu .100 30 => Q = thu 2917333,3J Q 30 30 => Lượng dầu cần thiết để đun sôi ấm nước là : 2917333,3 M = 0,0663Kg 44.106 Bài 11 : 17