Bài tập vật lý 8 nâng cao P3

BÀI TẬP VẬT LÍ 8 * Câu 12: a) b) Một vật có trọng lượng P được giữ cân bằng nhờ hệ thống như hình vẽ với một lực F 1 = 150N. Bỏ qua khối lượng của ròng rọc a) Tìm lực F 2 để giữ vật khi vật được treo vào hệ thống ở hình b) b) Để nâng vật lên cao một đoạn h ta phải kéo dây một đoạn bao nhiêu trong mỗi cơ cấu (Giả sử các dây đủ dài so với kích thước các ròng rọc) * Câu 13: Hai quả cầu bằng kim loại có khối lượng bằng nhau được treo vào hai đĩa của một cân đòn. Hai quả cầu có khối lượng riêng lần lượt là D 1 = 7,8g/cm 3 ; D 2 = 2,6g/cm 3 . Nhúng quả cầu thứ nhất vào chất lỏng có khối lượng riêng D 3 , quả cầu thứ hai vào chất lỏng có khối lượng 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 lượng 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 lượng riêng của hai chất lỏng. * Câu 14: Một xe đạp có những đặc điểm sau đây Bán kính đĩa xích: R = 10cm; Chiều dài đùi đĩa (tay quay của bàn đạp): OA = 16cm; Bán kính líp: r = 4cm; Đường kính bánh xe: D = 60cm A 1) Tay quay của bàn đạp đặt nằm ngang. Muốn khởi động cho xe chạy, người đi xe phải tác dụng lên bàn đạp một lực 400N thẳng đứng từ trên xuống. a) Tính lực cản của đường lên xe, cho rằng lực cản đó tiếp tuyến với bánh xe ở mặt đường b) Tính lực căng của sức kéo 2) Người đi xe đi đều trên một đoạn đường 20km và tác dụng lên bàn đạp một lực như ở câu 1 trên 1/10 của mỗi vòng quay a) Tính công thực hiện trên cả quãng đường b) Tính công suất trung bình của ngường đi xe biết thời gian đi là 1 giờ * Câu 15: Rót nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C vào một nhiệt lượng kế(Bình cách nhiệt). Thả trong nước một cục nước đá có khối lượng m 2 = 0,5kg và nhiệt độ t 2 = - 15 0 C. Hãy tìm nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập. Biết khối lượng nước đổ vào m 1 = m 2 . Cho nhiệt dung riêng của nước C 1 = 4200J/Kgđộ; Của nước đá C 2 = 2100J/Kgđộ; Nhiệt nóng chảy của nước đá λ = 3,4.10 5 J/kg. Bỏ qua khối lượng của nhiệt lượng kế Đáp án - hướng dẫn giải * Cõu 12 F 1 F 2 P P a) Trong cơ cấu a) do bỏ qua khối lượng của ròng rọc và dây khá dài nên lực căng tại mọi điểm là bằng nhau và bằng F 1 . Mặt khác vật nằm cân bằng nên: P = 3F 1 = 450N Hoàn toàn tương tự đối với sơ đồ b) ta có: P = 5F 2 Hay F 2 = 5 450 5 = P = 90N b) + Trong cơ cấu hình a) khi vật đi lên một đoạn h thì ròng a) b) Rọc động cũng đi lên một đoạn h và dây phải di chuyển một đoạn s 1 = 3h + Tương tự trong cơ cấu hình b) khi vật đi lên một đoạn h thì dây phải di chuyển một đoạn s 2 = 5h * Câu 13: Do hai quả cầu có khối lượng 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 lượng 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 được: m 1 = (3D 4 - D 3 ).V 1 (1) Tương 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) 43 34 2 1 D -3D D -3D )2( )1( == m 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 ⇒ 21 12 4 3 3 3 mm mm D D + + = = 1,256 * Câu 14: 1. a) Tác dụng lên bàn đạp lực F sẽ thu được lực F 1 trên vành đĩa, ta có : F. AO = F 1 . R ⇒ F 1 = R Fd (1) Lực F 1 được xích truyền tới vành líp làm cho líp quay kéo theo bánh xe. Ta thu được một lực F 2 trên vành bánh xe tiếp xúc với mặt đường. Ta có: F 1 . r = F 2 . 2 D A ⇒ F 2 = NNF DR rd F D r 3,85400. 10.60 16.4.2 22 1 ≈== F 1 P F P F 1 F 2 F 1 F 1 F 2 2 22 F 2 Lực cản của đường bằng lực F 2 là 85,3N b) Lực căng của xích kéo chính là lực F 1 . theo (1) ta có F 1 = N640 10 16.400 = 2. a) Mỗi vòng quay của bàn đạp ứng với một vòng quay của đĩa và n vòng quay của líp, cũng là n vòng quay của bánh xe. Ta có: 2πR = 2πrn do đó n= 4 4 16 == r R Mỗi vòng quay của bàn đạp xe đi được một quãng đường s bằng n lần chu vi bánh xe. s = πDn = 4πD Muốn đi hết quãng đường 20km, số vòng quay phải đạp là: N = D l π 4 b) Công thực hiện trên quãng đường đó là: A = J D Fdl D dl F dN F 664106 6,0.20 20000.16,0.400 204.20 2 20 2 ==== π ππ c) Công suất trung bình của người đi xe trên quãng đường đó là: P = W s J t A 30 3600 664106 == * Câu 15: Khi được làm lạnh tới 0 0 C, nước toả ra một nhiệt lượng bằng: Q 1 = m 1 .C 1 (t – 0) = 0,5.4200.20 = 42 000J Để làm “nóng” nước đá tới 0 0 C cần tốn một nhiệt lượng: Q 2 = m 2 .C 2 (0 – t 2 ) = 0,5.2100.15 = 15 750J Bây giờ muốn làm cho toàn bộ nước đá ở 0 0 C tan thành nước cũng ở 0 0 C cần một nhiệt lượng là: Q 3 = λ.m 2 = 3,4.10 5 .0,5 = 170 000J Nhận xét: + Q 1 > Q 2 : Nước đá có thể nóng tới 0 0 C bằng cách nhận nhiệt lượng do nước toả ra + Q 1 – Q 2 < Q 3 : Nước đá không thể tan hoàn toàn mà chỉ tan một phần. Vậy sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập nước đá không tan hoàn toàn và nhiệt độ của hỗn hợp là 0 0 C . BÀI TẬP VẬT LÍ 8 * Câu 12: a) b) Một vật có trọng lượng P được giữ cân bằng nhờ hệ thống như hình. khối lượng của ròng rọc a) Tìm lực F 2 để giữ vật khi vật được treo vào hệ thống ở hình b) b) Để nâng vật lên cao một đoạn h ta phải kéo dây một đoạn bao