bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí THCS

đầy đủ các dạng bài tập trong vật lí THCS. Giúp bạn đọc tăng khả năng tư duy logic giải quyết vấn đề

Trang 1

F 2 h

BAỉI TAÄP CHUÛ ẹEÀ 3 HSG LễÙP 9

Câu 1:

Một động tử xuất phát từ A chuyển động trên đờng thẳng hớng về điểm B với vận tốc ban đầu

v 1 = 32m/s Biết rằng cứ sau mỗi giây vận tốc của động tử lại giảm đi một nửa và trong mỗi giây đó

động tử chuyển động đều.

a) Sau bao lâu động tử đến đợc điểm B, biết rằng khoảng cách AB = 60m

b) Ba giây sau kể từ lúc động tử xuất phát, một động tử khác cũng xuất phát từ A chuyển động

về B với vận tốc không đổi v 2 = 31m/s Hai động tử có gặp nhau không? Nếu có hãy xác định thời

điểm gặp nhau đó.

* H ớng dẫn câu 1 :

a) Thời gian chuyển động, vận tốc và quãng đờng đi đợc của động tử có thể biểu diễn bởi bảng sau :

Căn cứ vào bảng trên ta thấy : Sau 4s động tử đi đợc 60m và đến đợc điểm B

b) Cũng căn cứ vào bảng trên ta thấy hai động tử sẽ gặp nhau tại điểm cách A một khoảng là 62m

Để đợc quãng đờng này động tử thứ hai đi trong 2s: s 2 = v 2 t = 31.2 = 62(m)

Trong 2s đó động tử thứ nhất đi đợc s 1 = 4 + 2 = 6m (Quãng đờng đi đợc trong giây thứ 4 và 5) Vậy

để gặp nhau động tử thứ nhất đi trong 5 giây còn đông tử thứ hai đi trong 3s

Câu2:

Một thiết bị đóng vòi nớc tự động bố

trí nh hình vẽ Thanh cứng AB có thể quay

quanh một bản lề ở đầu A Đầu B gắn với

một phao là một hộp kim loại rỗng hình

trụ, diện tích đáy là 2dm 2 , trọng lợng 10N

Một nắp cao su đặt tại C, khi thanh AB

nằm ngang thì nắp đậy kín miệng vòi AC =

2

1

BC

áp lực cực đại của dòng nớc ở vòi lên nắp đậy là 20N Hỏi mực nớc lên đến đâu thì vòi nớc ngừng chảy Biết khoảng cách từ B đến đáy phao là 20cm Khối lợng thanh AB không đáng kể

Trọng lợng của phao là P, lực đẩy Acsimét

tác dụng lên phao là F 1 , ta có:

F 1 = V 1 D = S.hD

Với h là chiều cao của phần phao ngập nớc,

D là trọng lợng riêng của nớc.

Lực đẩy tổng cộng tác dụng lên đầu B là:

F = F 1 – P = S.hD – P (1)

áp lực cực đại của nớc trong vòi tác dụng

lên nắp là F 2 đẩy cần AB xuống dới Để nớc

ngừng chảy ta phải có tác dụng của lực F đối

với trục quay A lớn hơn tác dụng của lực F 2 đối

với A:

Thay F ở (1) vào (2): BA(S.hD – P) > F 2 CA

Biết CA =

3

1

BA Suy ra: S.hD – P >

3 2

F

A

Trang 2

 h >

SD

P

F

 3

2

 h >

10000

02 , 0

10 3

20



 0,8(3)m

Vậy mực nớc trong bể phải dâng lên đến khi phần phao ngập trong nớc vợt quá 8,4cm thì vòi nớc bị đóng kín.

Câu 3:

Hai quả cầu bằng kim loại có khối lợng bằng nhau đợc treo vào hai đĩa của một cân đòn Hai quả cầu có khối lợng riêng lần lợt là D 1 = 7,8g/cm 3 ; D 2 = 2,6g/cm 3 Nhúng quả cầu thứ nhất vào chất lỏng có khối lợng riêng D 3 , quả cầu thứ hai vào chất lỏng có khối lợng riêng D 4 thì cân mất thăng bằng Để cân thăng bằng trở lại ta phải bỏ vào đĩa có quả cầu thứ hai một khối lợng m 1 = 17g Đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau, để cân thăng bằng ta phải thêm m 2 = 27g cũng vào đĩa có quả cầu thứ hai Tìm tỉ số hai khối lợng riêng của hai chất lỏng.

Do hai quả cầu có khối lợng bằng nhau Gọi V 1 , V 2 là thể

tích của hai quả cầu, ta có

D 1 V 1 = D 2 V 2 hay 3

6 , 2

8 , 7 2

1 1

2



D

D V V

Gọi F 1 và F 2 là lực đẩy Acsimet tác dụng vào các

quả cầu Do cân bằng ta có:

(P 1 - F 1 ).OA = (P 2 +P ’ – F 2 ).OB

Với P 1 , P 2 , P ’ là trọng lợng của các quả cầu và quả cân;

OA = OB; P 1 = P 2 từ đó suy ra:

P ’ = F 2 – F 1 hay 10.m 1 = (D 4 V 2 - D 3 V 1 ).10

Thay V 2 = 3 V 1 vào ta đợc: m 1 = (3D 4 - D 3 ).V 1 (1)

Tơng tự cho lần thứ hai ta có;

(P 1 - F ’

1 ).OA = (P 2 +P ’’ – F ’

2 ).OB

 P ’’ = F ’

2 - F ’

1 hay 10.m 2 =(D 3 V 2 - D 4 V 1 ).10

 m 2 = (3D 3 - D 4 ).V 1 (2)

4 3

3 4 2

1

D -3D

)

2

(

)

1

(



m

 m 1 (3D 3 – D 4 ) = m 2 (3D 4 – D 3 )  ( 3.m 1 + m 2 ) D 3 = ( 3.m 2 + m 1 ) D 4



2 1

1 2 4

3 3

3

m m

m m D

D



Câu 4:

Rót nớc ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C vào một nhiệt lợng kế (Bình cách nhiệt) Thả trong nớc một cục nớc đá có khối lợng m 2 = 0,5kg và nhiệt độ t 2 = - 15 0 C Hãy tìm nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt đợc thiết lập Biết khối lợng nớc đổ vào m 1 = m 2 Cho nhiệt dung riêng của nớc C 1 = 4200J/Kgđộ; Của nớc đá C 2 = 2100J/Kgđộ; Nhiệt nóng chảy của nớc đá  = 3,4.10 5 J/kg.

Bỏ qua khối lợng của nhiệt lợng kế

Khi đợc làm lạnh tới 0 0 C, nớc toả ra một nhiệt lợng bằng:

Q 1 = m 1 C 1 (t – 0) = 0,5.4200.20 = 42 000J

Để làm “nóng” nớc đá tới 0 0 C cần tốn một nhiệt lợng:

Q 2 = m 2 C 2 (0 – t 2 ) = 0,5.2100.15 = 15 750J Bây giờ muốn làm cho toàn bộ nớc đá ở 0 0 C tan thành nớc cũng ở 0 0 C cần một nhiệt lợng là:

Q 3 = .m 2 = 3,4.10 5 0,5 = 170 000J

Nhận xét:

+ Q 1 > Q 2 : Nớc đá có thể nóng tới 0 0 C bằng cách nhận nhiệt lợng do nớc toả ra

+ Q 1 – Q 2 < Q 3 : Nớc đá không thể tan hoàn toàn mà chỉ tan một phần.

Vậy sau khi cân bằng nhiệt đợc thiết lập nớc đá không tan hoàn toàn và nhiệt độ của hỗn hợp

là 0 0 C

Trang 3

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

Hãy xác định độ sâu H (tính từ miệng dưới của

ống lên đến mặt thoáng của chất lỏng) khi đĩa bắt đầu

tách ra khỏi ống

* H íng 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

P là trọng lượng của đĩa

Đĩa bắt đầu tách ra khỏi ống khi: P + F2 = F1 (1)

Với: F1 = p1S =10.(H+h) L .S = 10

4

D2

 (H+h)  L

F2 = p2S' =10.H L.(

4

D2

 -

4

d2

 )

P = 10  V = 10  h

4

D2

 .1,5 đ

Thế tất cả vào (1) và rút gọn: D2.h  + (D2 - d2)H L = D2 (H + h) L

2

L L

H

d





2

L L

D h d

 





 

 

  1,0 đ

D

d H

h

F1 P F2

D

d H

h

Trang 4

Bài 6:

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 =

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?

Gọi I1 là cường độ dòng điện trong mạch chính ở

lần đo thứ nhất Ta có:

U = U1 + I1(2R + 3R) (1) 0.5 đ

Với I1 =

V

1 1

R

U R

U

 Thay vào (1):

U = U1 + (

V

1 1 R

U R

U

 )(2R + 3R)

U = 6U1 + 5U1RV

R

(2) 1,0 đ Làm tương tự với lần đo thứ hai: U = U2 + I2(R + 3R)

Với I2 = V

2 2

R

U R

2

U

 => U = 3U2 + 4U2RV

R

(3) 1,0 đ

Với lần đo thứ ba: U = U3 + I3(R + 2R) Trong đó: I3 =

V

3 3 R

U R 3

U



Thế vào ta được: U = 2U3 + 3U3RV

R

(4) 0,5 đ Từ (2) và (3) ta có: 6U1 + 5U1RV

R = 3U2 + 4U2RV

R .0,5 đ

=> RV

R

=

3 , 0 87

1 , 26 U

5 U 4

U 3 U 6

1 2

2



(5) 0,5 đ

=> 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)

U

V

x x

Hình b Hình a

B C

A B

C A

U

V

Trang 5

Gọi ya và yb lần lượt là điện trở toàn phần của mạch

điện trong sơ đồ hình a và hình b

Ta có: ya =

x

R 1

R x R

x R





 (1) 1,0đ

và yb = (R(R xx))xx  R1x2x





(2) 1,0đ Lập bảng giá trị sau: 1,5 đ

Bài 8:

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

Ba điện trở này có thể mắc với nhau theo các sơ đồ sau: (vẽ và tính R 4đ, mỗi sơ đồ đúng cho 0,5 đ)

Mắc hộp kín vào mạch điện theo sơ đồ bên

Với U = 2V Đọc số chỉ của A-kế là I

=> 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

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 CN, 01 nhiệt kế, 01 chiếc cân Rô-bec-van không có

y

R/2

R/4

2

H p kín ộp kín A

U =2V

Trang 6

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

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 m L , m N và m K

- 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 :

m c (t - t ) = (m c + m c )(t - t )

Từ đó ta tìm được : N 2 3

3 1

c (t - t )

t - t

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 riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3

b)Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có

chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2

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

H

h

l P

F1

S

’

H

h P

F2

S

’ F l

Do thanh cân bằng nên: P = F1

 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h

S

S S D

D

'

' 2

 (*) (0,5đ))

Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên

một lượng bằng thể tích thanh

Gọi Vo là thể tích thanh Ta có : Vo = S’.l

Thay (*) vào ta được:

h S S D

D

2

1

Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn h ( so với khi chưa

thả thanh vào)

D

D S S

V

1 0









Trang 7

Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +h =H + h

D

2 1

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 :

2 1

2 1 S' 3 S' 30cm h

l D

D















Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn:

2 ' 2 '

x S

V S S

V







Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu:

cm h D

D h

2

1





















x

Vậy thanh đợc di chuyển thêm một đoạn: x +x x x cm

3

8 4

2

3

2     (0,5đ))

Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được:

J x

F

A 10 2 5 , 33 10 3

3

8 4 , 0 2

1 2



Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	729 KB