Chuyên đề bồi dưỡng HSG Vật Lý 8

Chuyên đề bồi dưỡng HSG Vật Lý 8 Phần Cơ học Phần chuyển động ( Đều Không Đều) Phần Áp suất ( Chất lỏng Lực đẩy Acsimet) Công Công SuấtTrong Chuyên đề còn một số bài tập áp dụng cho từng phần với mục tiêu hướng tới sự hoàn thiện về kỹ năng và kiến thức cho học sinh một cách tốt nhất

MÔN VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỢNG HỌC SINH GIỎI PHẦN I : CƠ HỌC CHỦ ĐỀ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU-VẬN TỐC I/- Lý thuyết : 1/- Chuyển động đứng yên : - Chuyển động học thay đổi vò trí vật so với vật khác chọn làm mốc - Nếu vật không thay đổi vò trí so với vật khác gọi đứng yên so với vật - Chuyển động đứng yên có tính tương đối (Tuỳ thuộc vào vật chọn làm mốc) 2/- Chuyển động thẳng : - Chuyển động thẳng chuyển động vật quãng đường khoảng thời gian - Vật chuyển động đường thẳng gọi chuyển động thẳng 3/- Vận tốc chuyển động : - Là đại lượng cho biết mức độ nhanh hay chậm chuyển động - Trong chuyển động thẳng vận tốc có giá trò không đổi(V =conts) - Vận tốc có tính tương đối Bởi : Cùng vật chuyển động nhanh vật chuyển động chậm vật khác ( cần nói rõ vật làm mốc ) V= S t Trong : V vận tốc Đơn vò : m/s vò : km/h S quãng đường Đơn m km t thời gian Đơn vò : s ( giây ), h ( ) II/- Phương pháp giải : 1/- Bài toán so sánh chuyển động nhanh hay chậm: a/Vật A chuyển động, vật B chuyển động, vật C làm mốc ( thường mặt đường ) MÔN VẬT LÝ - Căn vào vận tốc : Nếu vật có vận tốc lớn chuyển động nhanh Vật có vận tốc nhỏ chuyển động chậm Ví dụ : V1 = 3km/h V2 = 5km/h V1 < V2 - Nếu đề hỏi vận tốc lớn gấp lần ta lập tỉ số vận tốc b/- Vật A chuyển động, vật B chuyển động Tìm vận tốc vật A so với vật B ( vận tốc tương đối ) ( toán không gặp nhau) + Khi vật chuyển động chiều : V = Va - V b (V a > Vb ) - Vật A lại gần vật B V = Vb - Va (Va < Vb ) - Vaät B xa vật A + Khi hai vật ngược chiều : Nếu vật ngược chiều ta cộng vận tốc chúng lại với ( V = Va + Vb ) 2/- Tính vận tốc, thời gian, quãng đường : V= S t ; t= S V ; S = V t Nếu có vật chuyển động : V = S / t1 t1 = S1 / V1 ; S1 = V1 t1 V = S / t2 t2 = S2 / V2 ; S2 = V2 t2 3/- Baøi toán hai vật chuyển động gặp : a/- Nếu vật chuyển động ngược chiều : Khi gặp nhau, tổng quãng đường vật khoảng cách ban đầu vật Ta có : S1 quãng đường vật A tới G S2 quãng đường vật A tới G AB tổng quãng đường vật Gọi chung S = S1 + S2 Chú ý : Nếu vật xuất phát lúc thời gian chuyển động vật gặp : t = t1 = t2  Tổng quát lại ta coù : V = S / t1 S1 = V1 t1 ; t1 = S / V V = S / t2 S2 = V2 t2 ; t2 = S / V S = S + S2 MÔN VẬT LÝ (Ở S tổng quãng đường vật khoảng cách ban đầu vật) b/- Nếu vật chuyển động chiều : Khi gặp , hiệu quãng đường vật khoảng cách ban đầu vật : Ta có : S1 quãng đường vật A tới chỗ gặp G S2 quãng đường vật B tới chỗ gặp G S hiệu quãng đường vật khoảng cách ban đầu vật Tổng quát ta : V = S / t1 S1 = V1 t1 ; t1 = S1 / V1 V = S / t2 S2 = V2 t2 ; t2 = S2 / V2 S = S1 - S2 Neáu ( v1 > v2 ) S = S2 - S1 Nếu ( v2 > v1 ) Chú ý : Nếu vật xuất phát lúc thời gian chuyển động vật gặp : t = t1 = t2 Nếu không chuyển động lúc ta tìm t 1, t2 dựa vào thời điểm xuất phát lúc gặp BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài : Một vật chuyển động đoạn đường dài 3m, giây 1m, giây thứ 1m, giây thứ 1m Có thể kết luận vật chuyển động thẳng không ? Giải: Không thể kết luận vật chuyển động thẳng Vì lí : + Một chưa biết đoạn đường có thẳng hay không + Hai mét vật chuyển động có hay không Bài : Một ôtô phút đường phẳng với vận tốc 60km/h, sau lên dốc phút với vận tốc 40km/h Coi ôtô chuyển động Tính quãng đường ôtô giai đoạn Giải: Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian mà ôtô đường phẳng Gọi S 2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian mà ôtô đường dốc MÔN VẬT LÝ Gọi S quãng đường ôtô giai đoạn Tóm tắt : t1 = 5phút = làm: 5/60h v1 = 60km/h : t2 = phuùt = 3/60h v2 = 40km/h Bài Quãng đường mà ôtô ñaõ ñi S1 = V1 t1 = 60 x 5/60 = 5km Quãng đường dốc mà ôtô : S2 = V2 t2 = 40 x 3/60 = 2km Quãng đường ôtô giai đoạn S = S1 + S2 = + = km Bài : Để đo khoảng cách từ trái đất đến Mặt Trăng, người ta phóng lên Mặt Trăng tia lade Sau 2,66 giây máy thu nhận tia lade phản hồi mặt đất ( Tia la de bật trở lại sau đập vào Mặt Trăng ) Biết vận tốc tia lade 300.000km/s Tính khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng Giải: / Gọi S quãng đường tia lade Gọi S khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng, nên S = S//2 Tóm tắt : v= 300.000km/s t = 2,66s Tính S = ? km Trăng Bài làm: Quãng đường tia lade S/ = v t = 300.000 x 2,66 = 798.000km Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt S = S//2 = 798.000 / = 399.000 km Bài : Hai người xuất phát lúc từ điểm A B cách 60km Người thứ xe máy từ A đến B với vận tốc V1 = 30km/h Người thứ hai xe đạp MÔN VẬT LÝ từ B ngược A với vận tốc V = 10km/h Hỏi sau hai người gặp ? Xác đònh chỗ gặp ? ( Coi chuyển động hai xe ) Giải Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian xe máy từ A đến B Gọi S2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian xe đạp từ B A Gọi G điểm gặp Gọi S khoảng cách ban đầu xe Do xuất phát lúc nên gặp thời gian chuyển động t1 = t2 = t S = 60km Baøi laøm: t1 = t Ta coù : v1 = 30km/h S1 = V1 t1 S1 = 30t v2 = S2 = V2 t2 Hay S2 = 10t 10km/h Do hai xe chuyển động ngược chiều nên a/t = ? gặp thì: S = S1 + S2 S = 30t + 10t 60 = 30t + 10t suy t = 1,5h Vậy sau 1,5 h hai xe gặp Lúc : Quãng đường chỗ gặp cách A : S = 30t = 30.1,5 = 45km Quãng đường chỗ gặp cách B : S2 = 10t = 10.1,5 = 15km • Vậy vò trí gặp G cách A : 45km cách B : 15km Bài : Hai ôtô khởi hành lúc từ hai đòa điểm A B, chuyển động đòa điểm G Biết AG = 120km, BG = 96km Xe khởi hành từ A có vận tốc 50km/h Muốn hai xe đến G lúc xe khởi hành từ B phải chuyển động với vận tốc ? Giải Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian xe máy từ A đến G MÔN VẬT LÝ Gọi S2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian xe đạp từ B G Gọi G điểm gặp Khi xe khởi hành lúc, chuyển động không nghỉ, muốn đến G lúc t1 = t2 = t S1 = 120km G,S2 = 96km v1 = 50km/h A B Bài làm : S1 = 120km Thời gian xe từ A đến G S2 = 96km t1 = S / V t1 = t = 120 / 50 = 2,4h v1 = 50km/h Thời gian xe từ B đến G t1 = t2 = 2,4h V2 = ? Vận tốc xe từ B v2 = ? V = S / t2 = 96 / 2,4 = 40km/h Bài : Một xuồng máy chạy từ bến sông A đến bến sông B cách A 120km Vận tốc xuồng nước yên lặng 30km/h Sau xuồng đến B Nếu : a/-Nước sông không chảy b/- Nước sông chảy từ A đến B với vận tốc 5km/h Kiến thức cần nắm Chú ý : Khi nước chảy vận tốc thực xuồng, canô, thuyền… lúc xuôi dòng : v = vxuồng + vnước Khi nước chảy vận tốc thực xuồng, canô, thuyền… lúc ngược dòng v = vxuồng - vnước Khi nước yên lặng vnước = Giải Gọi S quãng đường xuồng từ A đến B Gọi Vx vận tốc xuồng máy nước yên lặng Gọi Vn vận tốc nước chảy MÔN VẬT LÝ Gọi V vận tốc thực xuồng máy nước chảy Bài làm S1 = 120km Vận tốc thực xuồng máy Vn = 5km/h nước yên lặng Vx = 30km/h v = vxuồng + vnước -= 30 + = a/- t1 = ? Vn = 30km/h b/t2 = ? Vn = Thời gian xuồng từ A nước 5km/h không chảy : t1 = S / V = 120 / 30 = 4h Vaän tốc thực xuồng máy nước chảy từ A đến B v = vxuồng + vnước = 30 + = 35km/h Thời gian xuồng từ A nước chảy từ A đến B t1 = S / V = 120 / 35 = 3,42h Bài 7: Để đo độ sâu vùng biển Thái Bình Dương, người ta phóng luồng siêu âm ( loại âm đặc biệt ) hướng thẳng đứng xuống đáy biển Sau thời gian 46 giây máy thu nhận siêu âm trở lại Tính độ sâu vùng biển Biết rằn vận tốc siêu âm nước 300m/s Giải Bài : vật xuất phát từ A chuyển động B cách A 240m với vận tốc 10m/s lúc đó, vật khác chuyển động từ B A Sau 15s hai vật gặp Tính vận tốc vật thức hai vò trí hai vật gặp Giải Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian vật từ A đến B MÔN VẬT LÝ Gọi S2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian vật từ B A Gọi G điểm gặp Gọi S khoảng cách ban đầu hai vật Do xuất phát lúc nên gặp thời gian chuyển động : t1 = t2 = 15s S = 240m S1 Vật A G ///////////////////////////////////////////////////////// S2 Bài làm: S = 240m t1 = t = t = a/- Ta coù : S1 = V1 t (1 ) 15s S2 = V2 t v1 = 10m/s gặp : a/- v2 = ?m/s b/- S1 Vật B (2) Do chuyển động ngược chiều, S = S1 + S2 = 240 (3 ) Thay (1), (2) vaøo (3) ta : V1t + V2t = 240 10.15 + v2.15 = 240 V2 = 6m/s b/- Quãng đường vật từ A : S = V1.t = 10.15 = 150m Quãng đường vật từ B : S = V2.t = 6.15 = 90m Vậy vò trí gặp G cách A : 150m cách B : 90m Bài : Hai vật xuất phát từ A B cách 400m chuyển động chiều theo hướng từ A đến B Vật thứ chuyển động từ A với vận tốc 36km/h Vật thứ hai chuyển động từ B với vận tốc 18km/h Sau hai vật gặp ? Gặp chỗ ? Giải Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian vật từ A MÔN VẬT LÝ Gọi S2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian vật từ B Gọi G điểm gặp Gọi S khoảng cách ban đầu hai vật Do xuất phát lúc nên gặp thời gian chuyển động : t1 = t2 = t Baøi laøm S = 400m t1 = t = t a/-Ta coù : S1 = V1 t S1 = v1 = 36km/h = 10.t (1 ) S = V2 t 10m/s S2 = 5.t (2) v2 = 18km/h =  Do chuyển động chiều nên 5m/s : - gaëp S = S1 – S2 = 400 (3) a/- t = ?s Thay (1), (2) vào (3) ta : t = 80s Vậy sau 80s hai vật gặp b/- Quãng đường vật từ A : S = v1.t = 10.80 = 800m Quãng đường vật từ B : S = v2.t = 5.80 = 400m Vậy vò trí gặp G cách A : 800m cách B : 400m Bài 10 : Hai xe khởi hành lúc 8h từ hai đòa điểm A B cách 100km Xe thứ từ A phía B với vận tốc 60km/h Xe thứ hai từ B với vận tốc 40km/h theo hướng ngược với xe thứ Xác đònh thời điểm vò trí hai xe gặp ? Giải Gọi S1, v1, t1 quãng đường, vận tốc , thời gian xe từ A Gọi S2, v2, t2 quãng đường, vận tốc , thời gian xe từ B Gọi G điểm gặp Gọi S khoảng cách ban đầu hai xe Do xuất phát lúc nên gặp thời gian S = 100km chuyển động : t1 = t2 = t t1 = t = t Baøi laøm v1 = 60km/h v2 = 40km/h a/- t = ?h b/- S1 S2 = ? MÔN VẬT LÝ a/-Ta có : (1 ) S2 = 40.t S1 = V1 t S1 = 60.t S = V2 t (2) Do chuyển động ngược chiều gặp : S = S1 + S2 = 100 (3 ) Thay (1), (2) vào (3) ta : Thời gian chuyển động : t = 1h Vì lúc khởi hành 8h chuyển động 1h nên gặp lúc 8h + 1h = 9h b/- Quãng đường vật từ A : S = v1.t = 60.1 = 60km Quãng đường vật từ B : S = v2.t = 40.1 = 40km Vậy vò trí gặp G cách A : 60m cách B : 40m Baøi 11: Một người xe máy chuyển động theo ba giai đoạn : GĐ1: Chuyển động thẳng với vận tốc v1 = 15 km/h km GĐ2: Chuyển động biến đổi 45 phút với vận tốc trung bình v2 = 25 km/h GĐ3: Chuyển động đoạn đường km thời gian 10 phút a) Tính độ dài qng đường ? b) Tính vận tốc trung bình quãng đường Tóm tắt GIẢI : v1 = 15 km/h a)Độ dài quãng đường giai đoạn : S1 = km S2 = v2 t2 = 25 = 25 0,75 = 18,75 (km) v2 = 25 km/h t2 = 45 = h = 0,75h / S3 = km t3 = 10 = h = 0,17h / S= ?; Vtb = ? 10 Độ dài quãng đường : S = S1 + S2 + S3 = + 18,75 + = 26,75 (km) b) Thời gian hết quãng đường giai đoạn : t1= S t 1 Vận tốc trung bình quãng đường : Vtb = s +s +s t +t +t 2 3 = + 18,75 + 26,75 = ≈ 23,88( km / h ) 0,2 + 0,75 + 0,17 1,12 = = 0,2 (h) 15 MOÂN VẬT LÝ p suất tác dụng lên ray: p= F/S = 480000 / 0,0036 = 133333333,3 N/m2 b) Aùp suất toa tàu tác dụng lên mặt đất: p '= F 480000 = 200000 N / m S' 2, 7) Tiết diện pittơng nhỏ kích dùng dầu 1,35cm2 , pittơng lớn 170 cm2 Người ta dùng kích để nâng vật có trọng lượng 42000N Hỏi phải tác dụng lên pittông nhỏ lực bao nhiêu? Giải: F S p dụng công thức máy dùng chất lỏng: f = s s S Lực tác dụng lên pittông nhỏ: f = F = 1,35 42000 = 333,5 N 170 8) Đường kính pittơng nhỏ máy dầu dùng chất lỏng 2cm.Hỏi diện tích tối thiểu pittơng lớn để tác dụng lực 120N lên pittơng nhỏ nâng tơ có trọng lượng 24000N Giải: Diện tích pittông nhỏ: s = π F d2 22 = 3,14 = 3,14 cm 4 S Từ công thức: f = s ⇒ diện tích tối thiểu pittông lớn là: S= F 24000 s= 3,14 = 628cm f 120 9) Một cốc bình chứa nước, cốc có đá Mức nước bình thay đổi nào, lấy đá thả vào bình? Giải: Gọi H độ cao mực nước bình ban đầu, S diện tích đáy bình, dn trọng lượng riêng nước p lực nước tác dụng lên đáy bình: F = dn S H Khi thả đá xuống, mực nước lúc làh p lực tác dụng lên đáy là: F2 = dn.S.h+ Fđá Vì trọng lượng riêng cốc, nước đá không thay đổi nên: F1 = F2 Tức là: dn.s.H = dn.S.h+Fđá Vì đá có trọng lượng riêng 34 MÔN VẬT LÝ Fđá > ⇒ dn.S.H > dn.S.h Suy ra: H > h: mực nước giảm 10) Một cốc hình lăng trụ, đáy hình vng có cạnh a chứa chất lỏng Tính độ cao H cột chất lỏng để áp lực F tác dụng lên thành cốc có giá trị áp lực chất lỏng lên đáy cốc Giải: Diện tích mặt thành bình tiếp xúc với chất lỏng S1 = a.H Vì áp suất chất lỏng tăng theo độ sâu nên ta lấy giá trò trung bình áp suất điểm cột chất lỏng, để áp lực ( lực ép) lên thành bình: F1 = d H d H a.H d a.H S1 = = 2 p lực chất lỏng lên đáy: F2 = d.H.a Theo điều kiện toán d a.H ⇒ = d H a ⇒ H = 2a 11) Một vật hình hộp chữ nhật kích thước 50(cm)x40(cm)x20(cm) đặt mặt bàn nằm ngang Trọng lượng riêng chất làm vật d=78000N/m Tính áp suất lớn nhỏ mặt bàn Giải: Áp suất lớn nhất: p = 39000N/m2 Áp suất nhỏ nhất: p1 = 15600 N/m2 35 MÔN VẬT LÝ Chủ đề 5: Lực đẩy ÁCSIMÉT- SỰ NỔI CỦA VẬT A TÓM TẮT KIẾN THỨC CẦN NHỚ: Lực đẩy Ácsimét: Một vật nhúng vào chất lỏng bò chất lỏng đẩy từ lên với lực có độ lớn trọng lượng phần chất lỏng mà chiếm chỗ Lực gọi lực đẩy ÁCSIMÉT - Công thức tính lực đẩy Ácsimét : F = d.V Trong đó: d trọng lượng riêng chất lỏng V thể tích phần chất lỏng bò chiếm chỗ Sự vật Một vật thả vào chất lỏng lên bề mặt chất lỏng, chìm xuống đáy lơ lửng lòng chất lỏng - Khi vật nổi: P< F - Khi vật chìm: P> F - Khi vật lơ lửng lòng chất lỏng: P= F B Phương pháp giải Tính lực đẩy ÁCSIMÉT - Dùng công thức F = d V - Chú ý: + Khi vật nổi: V phần thể tích chất lỏng bò vật chiếm chỗ ( khác với thể tích vật) + Khi vật chìm hay lơ lửng chất lỏng: Thể tích phần chất lỏng bò vật chiếm chỗ thể tích vật Xác đònh điều kiện vật nổi, chìm hay lơ lửng chất lỏng So sánh trọng lượng p vật với lực đẩy ÁCSMÉT: - Khi vật : P< F - Khi vật chìm : P> F - Khi vật lơ lửng lòng chất lỏng: P = F C – BÀI TẬP: 1) Một hình cầu tích V thả vào chậu nước thấy vật bò chìm nước nửa, nửa lại mặt nước Tính khối lượng riêng chất làm 36 MÔN VẬT LÝ cầu biết khối lượng riêng nước D = 1000kg/m3 2) Thả hai vật có khối lượng chìm cốc nước Biết vật thứ làm đồng, vật thứ hai làm nhôm, hỏi lực đẩy csimét tác dụng lên vật lớn hơn? Hãy giải thích sao? 3) Ba vật làm ba chất khác có thể tích, nhúng chìm hoàn toàn chúng vào chất lỏng lực đẩy csimét tác dụng lên chúng có không? Giải thích 4) Một vật làm kim loại, bỏ vào bình chứa có vạch chia thể tích làm cho nước bình dâng lên thêm 50cm3 Nếu treo vật vào lực kế lực kế 3,9N Cho trọng lượng riêng nước d = 10000N/m a) Tính lực đẩy csimét tác dụng lên vật b) Xác đònh khối lượng riêng chất làm nên vật 5) Một vật có khối lượng 0,42kg khối lượng riêng D = 10,5 g/cm nhúng hoàn toàn nước Tìm lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật, cho trọng lượng riêng nước d = 10000 N/m3 6) Một cục nước đá tích V = 500cm mặt nước Tính thể tích phần ló khỏi mặt nước, biết khối lượng riêng nước đálà 0,92 g/cm 3, trọng lượng riêng nước dn = 10000N/m3 7) Một bình thông gồm hai ống hình trụ giống ghép liền đáy Người ta đổ vào nước sau bò vào cầu gỗ có khối lượng 20g thấy mực nước ống dâng cao 2mm Tính tiết diện ngang ống bình thông Cho khối lượng riêng nước 1g/cm3 8) Móc vật A vào lực kế thấy lực kế 7N, nhúng vật vào nước thấy lực kế 4N Hãy xác đònh thể tích vật trọng lượng riêng chất làm vật Cho trọng lượng riêng nước d = 10000 N/m 9) Thả vật hình cầu tích V nước thấy thể tích vật bò chìm nước a) Tính khối lượng riêng chất làm cầu, biết khối lượng riêng nước D = 1000 kg/m3 37 MÔN VẬT LÝ b) Biết khối lượng vật 0,2 kg Tính lực đẩy csimét tác dụng lên vật 10) Treo vật vào lực kế không khí thấy lực kế F = 14N Vẫn treo vật lực kế nhúng vật chìm hoàn toàn nước lực kế F’ = 8N a) Vì có chênh lệch này? Hãy giải thích b) Tính thể tích vật khối lượng riêng nó, biết khối lượng riêng nước D = 1000kg/m 11) Thả vật làm kim loại bình đo thể tích có vạch chia độ nước bình từ mức V = 120cm3 dâng lên đến mức V2 = 165cm3 Nếu treo vật vào lực kế điều kiện vật nhúng hoàn toàn nước lực kế 3,35N Cho trọng lượng riêng nước d = 10000N/m3 a) Tính lực đẩy csimét tác dụng lên vật b) Xác đònh khối lượng riêng chất làm nên vật 12) Một cục nước đá tích V = 360cm mặt nước a) Tính thể tích phần ló khỏi mặt nước biết khối lượng riêng nước đá 0,92 g/cm 3, trọng lượng riêng nước dn = 10000N/m3 b) So sánh thể tích cục nước đá phần thể tích nước cục nước đá tan hoàn toàn 13) Một vật có khối lượng 0,6kg khối lượng riêng D = 10,5 g/cm3 thả vào chậu nước Vật bò chìm xuống đáy hay mặt nước? Tại sao? Tìm lực đẩy csimét tác dụng lên vật Cho trọng lượng riêng nước d = 10000 N/m3 14) Một cầu có trọng lượng riêng d = 8200N/m3, thể tích V1 = 100m3, mặt bình nước Người ta rót dầu vào phủ kín hoàn toàn cầu a) Tính thể tích phần cầu ngập nước đổ dầu b) Nếu tiếp tục rót thêm dầu thể tích phần ngập nước cầu có thay đổi không? Trọng lượng riêng dầu d2 = 7000N/m3 nước d3 = 10000N/m3 38 MÔN VẬT LÝ 15) Treo vật vào lực kế không khí lực kế 13,8N Vẫn treo vật lực kế nhúng vật chìm hoàn toàn nước lực kế F’= 8,8N a) Vì có chênh lệch này? Hãy giải thích b) Tính thể tích vật khối lượng riêng nó, biết khối lượng riêng nước D = 1000kg/m Đáp án: CHỦ ĐỀ 5: LỰC ĐẨY ÁCSIMÉT – SỰ NỔI CỦA VẬT 1)Trọng lượng vật: P = 10D’.V Lực đẩy csimet: F = 10D V Khi vật ta có P = F hay 10D’.V = 10D V D 1000 = = 500kg/m3 2 m 2) Từ công thức tính khối lượng riêng D = ta thấy với V ⇒ Khối lượng riêng vật: D’= khối lượng nhau, đồng có khối lượng riêng lớn nhôm nên vật làm đồng tích nhỏ Từ công thức tính lực đẩy csimét : F = d.V, vật đồng tích nhỏ nên lực đẩy csimét tác dụng lên nhỏ so với vật làm nhôm có khối lượng 3) Lực đẩy csimét tác dụng lên vật Theo công thức tính lực đẩy csimét : F = d.V ta thấy F phụ thuộc vào phần thể tích chất lỏng bò vật chiếm chỗ Vì vật tích bò chìm hoàn toàn chất lỏng nên chúng chiếm chỗ chất lỏng lực đẩy csimét 4) a) Thể tích nước dâng lên bình thể tích vật chiếm chỗ nước: V = 50cm = 0,00005m3 Lực đẩy csimét: F = d.V = 10000 0,00005 = 0,5N 39 MÔN VẬT LÝ b) Khối lượng riêng trọng lượng riêng vật - Số lực kế trọng lượng vật: P = 3,9N P 3,9 Trọng lượng riêng vật: d = V = 0, 00005 = 78000 N / m d 78000 = = 7800kg / m3 10 10 m m 5) Thể tích vật xác định từ công thức: D = ⇒ V = V D 420 3 Với m = 0,42kg = 420g ⇒ V = 10,5 = 40cm = 0, 00004m P Lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật: d Khối lượng riêng: D = FA = d.V = 0,00004.10000 = 0,4N 6) Khoái lượng cục nước đá: m = V.D = 500 0,92 = 460g = 0,46 kg Trọng lượng cục nước đá: P = 10.m = 10 0,46 = 4,6N Khi cục nước đá trọng lượng cục nước đá trọng lượng nước bò chiếm chỗ tức lực đẩy csimét Thể tích phần chìm nước: V’ = P ( d trọng lượng d riêng nước) V’ = 4, = 0,00046 m3 = 460 cm3 10000 Thể tích phần cục đá nhô khỏi mặt nước là: V – V’ = 500 – 460 = 40cm3 Vậy thể tích phần cục đá nhô khỏi mặt nước 40 cm3 7)Trọng lượng cầu: P = 10.m Lực đẩy csimét: FA = V.d = S.2h.d Trong h độ cao mực nước dâng lên ống, d trọng lượng riêng nước Vì vật nên: P = F A; với d = 10.D Ta có: 10.m = S.2h.10.D ⇒ S = m 2hD Với m = 20g ; h = 2mm = 0,2 cm ; D = 1000kg/m3 = g/cm3 40 MÔN VẬT LÝ 20 20 Tiết diện ống: S = 2.0, 2.1 = 0, = 50cm 8) Khi vaät A ngaäp nước chòu tác dụng hai lực: Trọng lực P1 lực đẩy csimét F A Lực đẩy csimét hướng thẳng đứng lên có độ lớn hiệu trọng lượng P1 không khí P nước: FA = P1 – P2 = – = 3N Mặt khác: FA = V dn Trong V thể tích vật; dn trọng lượng riêng nước FA = = 0, 0003m3 d 10000 P Trọng lượng riêng vaät: d = V1 = 0, 0003 ≈ 23333 N / m Thể tích vật: V = 9) a) Gọi D’ khối lượng riêng chất làm vật Trọng lượng vật: P = 10D’.V Lực đẩy csimét: F = 10.D V Khi vật ta có P = F hay 10D’.V = 10D ⇒ Khối lượng riêng vật: D’= V D 1000 = kg/m3 3 b) Lực đẩy csimét Khi vật nổi, lực đẩy csimét trọng lượng vật: FA = P = 10.m = 10.0,2 = 2N 10) a) Giaûi thích: - Khi treo vật không khí, lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống lực đàn hồi lò xo lực kế F hướng lên Vật cân bằng: P = F (1) - Khi treo vật nước, lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống, lực đẩy csimét F A hướng lên lực đàn hồi lò xo lực kế F’ hướng lên Vật cân bằng: P = F’ + FA ⇒ F’ = P – FA (2) Từ (1) (2) ta thấy độ chênh lệch số lực kế lực đẩy csimét tác dụng lên vật b) Thể tích khối lượng riêng 41 MÔN VẬT LÝ Khi hệ thống đặt không khí, số lực kế trọng lượng vật: P = F =14N ⇒ khối lượng vật m= P 14 = =1, 4kg 10 10 Khi nhúng vật nước, số lực kế hiệu trọng lượng vật với lực đẩy csimét : F’ = P – F A ⇒ FA = P – F’ = 14 – = 6N Ta có lực đẩy csimét: FA = d.V 10D.V FA = = 0, 0006m3 10 D 10.1000 m 1, Khối lượng riêng vật: D’ = V = 0, 0006 = 2333,3kg / m Suy thể tích vật: V = 11) a) Thể tích nước dâng lên bình thể tích vật chiếm chỗ nước: V = V – V1 = 165 – 120 = 45cm3 = 0,000045m3 Lực đẩy csimét: F = d.V = 10000 0,000045 = 0,45N b) Khối lượng riêng trọng lượng riêng vật Khi treo vật lực kế vật cân P = F + F A ⇒ Trọng lượng vật: P = 3,35 + 0,45 = 3,8N P 3,8 Trọng lượng riêng vật : d = V = 0, 000045 = 84444, N / m Khối lượng riêng : D = d 84444, = = 8444, 44kg / m3 10 10 12) a) Theå tích phần ló khỏi mặt nước Khối lượng cục nước đá : m = V.D = 360 0,92 = 331,2g = 0,3312kg Trọng lượng cục nước ñaù: P = 10.m = 10 0,3312 = 3,312 N Khi cục đá trọng lượng cục nước đá trọng lượng nước bò chiếm chỗ tức lực đẩy csimét Thể tích phần chìm nước: V’ = P ( d trọng lượng d riêng nước) V’ = 3,312 0, 0003312 m = 331,2 cm3 10000 Thể tích phần cục đá nhô khỏi mặt nước là: V – V’ = 360 – 331,2 = 28,8 cm3 42 MÔN VẬT LÝ Vậy thể tích phần cục đá nhô khỏi mặt nước 28,8 cm3 b) So sánh Giả sử chưa tan, cục đá lạnh tích V 1, trọng lượng riêng d1 Khi cục đá tan ra, nước đá tan tích V trọng lượng riêng d2 = dn Khối lượng không đổi tức: V1.d1 = V2.d2 = V2.dn Vì d1 < d2 ⇒ V2 < V1, tức tan thành nước, lượng nước tích nhỏ so với thể tích cục đá chưa tan 13) Trọng lượng vật P = 10m = 10 0,6 = 6N Thể tích vật xác đònh từ công thức : D = m m ⇒V = V D 600 Với m = 0,6 kg = 600g ⇒ V = 10,5 = 57,14cm = 0, 00005714m Lực đẩy csimét lớn ( vật chìm hoàn toàn nước) FA = d.V = 10000 0,00005714 = 0,5714N Nhận xét: P > FA ⇒ Vật bò chìm xuống đáy Lực đẩy csimét tác dụng lên vật lúc lực đẩy csimét lớn : FA = 0,5714N 14) a) Gọi V2 V3 thể tích cầu ngập dầu nước Ta có V1 = V2 + V3 (1) Quả cầu cân dầu nước nên trọng lượng cầu cân với lực đẩy csimét nước dầu tác dụng lên cầu: V1.d1 = V2d2 + V3d3 (2) Từ (1) ⇒ V2 = V1 – V3 Thay vào (2) ta được: V1d1 = ( V1 – V3 )d2 + V3d3 Hay V1d1 = V1d2 + (d3 – d2)V3 V3 = (d1 – d2)V1 / d3 – d2 = (8200 – 7000).100 / 10000 – 7000 = 40cm3 b) Từ biểu thức: V3 = (d1 – d2)V1 / d3 – d2 Ta thaáy V3 phụ thuộc vào V1, d1,d2,d3 tức không phụ thuộc vào độ sâu cầu dầu lượng dầu đổ thêm Do tiếp tục rót thêm dầu phần ngập nước cầu không thay đổi 15) a) Giải thích: 43 MÔN VẬT LÝ - Khi treo vật không khí, lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống lực đàn hồi lò xo lực kế F hướng lên Vật cân bằng: P = F (1) - Khi treo vật nước, lực tác dụng lên vật gồm trọng lực P hướng xuống, lực đẩy csimét F A hướng lên lực đàn hồi lò xo lực kế F’ hướng lên Vật cân bằng: P = F’ + FA ⇒ F’ = P – FA (2) Từ (1) (2) ta thấy độ chênh lệch số lực kế lực đẩy csimét tác dụng lên vật b) Thể tích khối lượng riêng Khi hệ thống đặt không khí, số lực kế trọng lượng vật: P = F =14,8N ⇒ khối lượng vaät m = P 13,8 = =1,38kg 10 10 Khi nhúng vật nước: FA = P – F’ = 13,8 – 8,8 = 5N Ta có lực đẩy csimét: FA = d.V = 10D.V FA = = 0,0005 m3 10 D 10.1000 m 1,38 Khối lượng riêng vaät: D’ = V = 0, 0005 = 2760kg / m Suy thể tích vật: V = CHỦ ĐỀ 6: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I TÓM TẮT KIẾN THỨC: 1- Công học: - Công học dùng với trường hợp có lực tác dụng vào vật vật chuyển dời theo hướng không vuông góc với phương lực - Công thức: A = F.s Trong đó: F lực tác dụng lên vật (N) 44 MÔN VẬT LÝ s quãng đường dòch chuyển vật (m) Đơn vò hợp pháp công học Jun ( kí hiệu J ) : 1J = 1N.1m = 1N.m 2- Đònh luật công: - Không máy đơn giản cho lợi công, lợi lần lực thiệt nhiêu lần đường ngược lại 3- Hiệu suất máy: Acoich 100 0 Công thức : H = A toanphan 4- Công suất: - Công suất xác đònh công thực hiên giây - Công thức: P= A t Trong đó: A công thực t thời gian thực công - Đơn vò công suất Oát ( kí hiệu W ) 1W = 1J/s (Jun giây) 1kW = 1000W ; 1MW = 1000000W II – PHƯƠNG PHÁP GIẢI: Cách tính công lực: p dụng công thức: A = F.s Trong đó: F lực tác dụng lên vật (N) s quãng đường dòch chuyển vật (m) Chú ý: - Công thức sử dụng hướng lực trùng với hướng chuyển động vật - Khi hướng lực ngược với hướng chuyển động thì: A = -F.s - Khi hướng lực vuông góc với hướng chuyển động thì: A=0 p dụng đònh luật công cho loại máy đơn giản a) Ròng rọc cố đònh: Chỉ có tác dụng đổi hướng lực, không lợi lực không lợi đường đi, tức không cho lợi công b) Ròng rọc động: 45 MÔN VẬT LÝ Lợi lần lực, thiệt lần dường đi, không cho lợi công c) Mặt phẳng nghiêng: Lợi lực, thiệt đường đi, không cho lợi công d) Đòn bẩy: Lợi lực, thiệt đường đi, ngược lại, không cho lợi công Cách tính hiệu suất máy; Acoich 100 0 p dụng công thức: H = A toanphan Chú ý: Công có ích (A: công có ích) công cần thiết để vật dòch chuyển, công toàn phần tổng công có ích công hao phí Cách tính công suất: p dụng công thức: P= A t Trong A công thực được, t thời gian thực công Cách tính công học thông qua công suất Từ công thức: P= A t suy cách tính công A = P.t III – BÀI TẬP: 1) Một vật khối lượng m = 4kg rơi từ độ cao h = 3m xuống đất Lực thực công? Tính công lực trường hợp Bỏ qua sức cản không khí 2) Một đầu máy xe lửa kéo toa xe lực F = 6000N Tính công lực kéo toa xe chuyển động quãng đường s = 4km 3) Một thang máy có khối lượng m = 600kg, kéo từ đáy hầm mỏ sâu 150m lên mặt đất lực căng dây cáp Tính công nhỏ lực căng để thực việc 4) Một người kéo vật từ giếng sâu 12m lên 24 giây Người phải dùng lực F = 150N Tính công công suất người kéo 5) Hai người kéo thùng nặng mặt sàn nằm ngang lực F = 300N F2 = 400N 46 MÔN VẬT LÝ theo hướng chuyển động vật Tính công mà người thực công tổng cộng thùng dòch chuyển quãng đường s = 14m 6) Một máy bay trực thăng cất cánh, động tạo lực chuyển động 6400N, sau phút máy bay đạt độ cao 800m Tính công suất động máy bay 7) Dùng lực F = 145N máy để kéo vật sàn nằm ngang hình vẽ bên, lực ma sát tác dụng lên vật Fms = 12N Quãng đường vật dòch chuyển s = 15m a) Tính công lực kéo công lực ma sát b) Tính hiệu suất máy 8) Một máy hoạt động với công suất P = 1400W nâng vật nặng m = 75kg lên độ cao 8m 30giây a) Tính công mà máy thực thời gian nâng vật b) Tìm hiệu suất máy trình làm việc 9) Để kéo vật lên độ cao 4m, người ta cần dùng lực tối thiểu 800N Cũng để thực việc người ta dùng máy kéo có công suất P = 1500W hiệu suất 80 0 Tính thời gian máy thực công việc 10 )Người ta kéo vật khối lượng m = 30kg lên mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 12m độ cao h = 2m Lực cản ma sát đường Fc = 36N Tính công người kéo Coi vật chuyển động 11) Một xe chuyển động đều, lực kéo động 1200N Trong phút công sản 450000J Tính vận tốc chuyển động xe 12) Một thang máy có khối lượng m = 500kg, kéo từ đáy hầm mỏ sâu 120m lên mặt đất lực căng dây cáp Tính công nhỏ lực căng để thực việc 47 MÔN VẬT LÝ 13) Một thang máy có khối lượng m = 580kg, kéo từ đáy hầm mỏ sâu 125m lên mặt đất lực căng dây cáp máy thực a) Tính công nhỏø lực căng để thực việc b) Biết hiệu suất máy 80 0 Tính công máy thực công hao phí lực cản 14) Người ta kéo vật khối lượng m = 24kg lên mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 15m độ cao h = 1,8m Lực cản ma sát đường F c = 36N a) Tính công người kéo Coi vật chuyển động b) Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng 15) Một thang máy có khối lượng m = 750kg, kéo từ đáy hầm mỏ sâu 140m lên mặt đất lực căng dây cáp máy thực a) Tính công nhỏø lực căng để thực việc b) Biết hiệu suất máy 80 0 Tính công máy thực công hao phí lực cản 16) Một vật khối lượng m = 2,5kg thả rơi từ độ cao h = 6m xuống đất Trong trình chuyển động, lực cản 2% so với trọng lực Tính công lực công lực cản trường hợp 17) 14) Người ta kéo vật khối lượng m = 27kg lên mặt phẳng nghiêng có chiều dài s = 18m độ cao h = 2,5 Lực cản ma sát đường F c = 40N a) Tính công người kéo Coi vật chuyển động b) Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng 48