HD. Lần lượt đặt các bình chứa chất lỏng A và B vào bình chia độ. Điều chỉnh lượng chất lỏng ở hai bình sao cho mực nước dâng lên trong bình chia độ là như nhau. Trong tay chỉ có các dụn[r]
(1)HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC NGHIỆM VẬT LÍ
Bài Hãy xác định trọng lợng riêng chất lỏng với dụng cụ: lực kế, chậu nớc vật nặng Nêu bc tin hnh v gii thớch
Cách làm:
- Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng vật khơng khí P1
- Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng vật nớc P2
- Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng vật chất lỏng cần đo P3
Gi¶i thÝch:
- Từ giá trị P1 P2 xác định đợc V thể tích vật nặng V=
P1− P2 dn
- Ta cã P1− P3=dxV
- Sau lập biểu thức tính: dx=P1− P3
P1− P2
dn víi dn trọng lợng riêng nớc
Bi 2: Xỏc định khối lượng riêng miếng kim loại với dụng cụ sau: Lực kế, bình nước( nước có khối lượng riêng Dn) , sợi dây mảnh
HD
Bước Treo miếng kim loại ngồi khơng khí xác định trọng lượng P miếng kim loại Bước Nhúng miếng kim loại vào nước, lực kế F = P - FA mà FA= dn.V
Bước Tính trọng lượng riêng miếng sắt công thức
F P P D F P D D F d P d F P V P d n A n A n n A
Bài Cho thước thẳng có độ chia đến mm dài quay quanh trục cố định giá thí nghiệm Một bình hình trụ lớn đựng nước có khối lượng riêng Dn, bình hình trụ
lớn đựng dầu, lọ nhỏ rổng, lọ nhỏ chứa cát có nút kín, hai sợi dây mảnh Trình bày phương án xác định khối lượng riêng dầu hoả
HD
B1 Lắp thước vào giá thí nghiệm để đòn bẩy
B2 Treo lọ rổng bên trái, lọ cát bên phải điều chỉnh để địn bẩy cân Ta có: Polo = Pl (1)
B3 Nhúng lọ cát vào bình nước điều chỉnh để địn bẩy cân Ta có: P0.l0 (P FA)l'(2)
Từ (1) (2) ta có: ' ' ) ( l l l P
FA
mà FA dn.V '
' l l l V P
dn
l l l d V P n ' ' (3)
B4 Lặp lại thí nghiệm thay bình nước bình dầu hoả, tìm vị trí treo lọ cát để địn cân
Ta lại có: '' '' l l l V P
dd
(4) Thay (3) vào (4), ta có:
(2)Bài Một cầu rổng đồng thả vào cốc nước chìm Chỉ với dụng cụ lực kế cốc nước xác định thể tích phần rổng ( nước có trọng lượng riêng dn, đồng có
trọng lượng riêng dcu)
HD
B1 Dùng lực kế xác định khối lượng cầu khơng khí Ta có: P = dcu.V (1) , V thể tích phần đồng tạo nên cầu
B2 Thả cầu ngập hoàn toàn cốc nước cân( cầu không chạm đáy) Ta được: P' = P – F
A = P – dH20.V' (2) với V' thể tích cầu
Từ (1) (2) ta có: V = dcu
P
20
' '
H
d P P
V
Ta có, thể tích phần rổng là: H dcu
P d
P P V V
v
20 ' '
Bài : Một bình thơng với hai nhánh có đường kính d1 = 10cm d2 = 20 cm chứa
nước Xác định thay đổi mực nước hai nhánh thả miếng gỗ có khối lượng m = 500g vào bình thơng nói Biết khối lượng riêng nước Dn = 1000kg/m3
HD
Giả sử lượng nước bình tích V, S1 S2 tiết diện nhánh, mực
nước hai bên bình thơng ngang nhau, có độ cao h : V = h S1 + h S2 (1)
Khi thả miếng gỗ có khối lượng m vào nhánh, gỗ mặt nước làm dịch chuyển khối nước tích V' Vì bình thơng nên mực nước hai nhánh trở lại ngang có độ cao h' , ta có:
V + V' = h' S1 + h' S2 (2)
Từ (1) (2) ta suy ra: h (S1 + S2) + V' = h' (S1 + S2) (3)
Độ cao thay đổi đoạn:
1
'
' V
h h h
S S
(4)
Mặt khác, miếng gỗ nổi, trọng lượng lực đẩy Acsimet : 10 10 ' n ' n
m
m V D V
D
(5) tiết diện:
2
1
1 ;
2
d d
S S
(6)
Kết hợp (4) , (5) (6) ta được, độ cao thay đổi :
2
2 1 2
1
4 '
( )
( )
4
n
n
m
D m
h h h
d d D
d d
(7)
2
4.0,5
' 0, 01273 1, 27
(0,1 0, ).1000
h h h m cm
(8)
Baøi Một đồng chất tiết diện đều, có khối lượng 10kg, chiều dài l Thanh đặt hai giá đỡ A B hình vẽ Khoảng cách BC =
1
7l Ở đầu C người ta buộc vật
(3)nặng hình trụ d = 35000N/m3 Lực ép lên giá đỡ A bị triệt tiêu Tính trọng lượng
riêng chất lỏng bình ( Trọng lượng dây buộc không đáng kể)
HD
Gọi P trọng lượng AC - P1 trọng lượng đoạn BC: P1=
1
7P, P2 trọng lượng đoạn AB : P2=
7P
- l chiều dài AC, V thể tích vật chìm nước - d3 độ dài đoạn BC : d3=
1
7l, d2 khoảng cách từ B đến P2 : d2 =
7l, d1 khoảng
cách từ B đến P1 : d1 = 14l
* Vì lực ép lên điểm A bị triệt tiêu nên theo điều kiện cân lực ta có phương trình cân lực sau :
P1d1 + Fd3 = P2d2 (1)
* Vì vật nằm lơ lửng lỏng chất lỏng nên : F = V.d – Vdx = V(d – dx) (2)
Từ (1) (2) ta có : P1d1 + Fd3 = P2d2
1
+ F =
7P14l 14l 7P l7
35P = 14F
35P = 14 V( d – dx )
( d – dx ) = 35 14 P V
dx = d - 35 14 P
V ( )
với P = 10 m
V = S h = .R h2 = 3,14 0,12
0,32 = 0,01(m3)
Thay vào ( 3) ta có dx = 35000 -
3
35.100
10.000( )
14.0, 01 Nm
Bài Một cầu đặc A tích V = 100cm3 thả vào bể nước đủ rộng.
Người ta thấy cầu chìm 25% thể tích nước khơng chạm đáy bể 1) Tìm khối lượng cầu? cho khối lượng riêng nước Dn = 1000kg/m3
2) Người ta nối cầu A với cầu đặc B có kích thước sợi dây mảnh không co dãn thả hai cầu vào bể nước Quả cầu B bị chìm hồn tồn khơng chạm đáy bể, đồng thời cầu A bị chìm nửa nước
a) Tìm khối lượng riêng chất làm cầu B lực mà sợi dây tác dụng lên cầu B? b) Người ta đổ dầu từ từ vào bể phần thể tích Vx cầu A chìm dầu
bằng phần thể tích chìm nước Tìm Vx?
A B C
( H ì n h )
P2 d2
d1
A B C
P2 P1 F
P1 F
(4)Biết khối lượng riêng dầu Dd = 800kg/m3
HD
1) Gọi khối lượng, khối lượng riêng cầu A, B là: m1, D1, m2, D2
Điều kiện cân bằng: P1 = FA 10m1 = 10Dn.0,25V m1 = 0,025kg
2) a) Lực tác dụng lên cầu A: P1, T1 FA1
Lực tác dụng lên cầu B: P2, T2 FA2
Điều kiện cân bằng: FA1= T1 + P1 (1)
FA2+ T2 = P2 (2)
Trong T1 = T2 = T
Từ (1) (2) ta có: FA1 + FA2 = P1 + P2
10DnV + 10Dn.V/2 = 10D1V + 10D2V (3)
D2 = 1250kg/
Thay D2 vào (2) ta được: T2 = P2 – FA2 = 0,25N
b) Lực tác dụng vào cầu A: F’A1; F”A1; T’ P1
trong đó: F’A1; F”A1 lực đẩy Acximet dầu, nước tác dụng vào cầu A
Lực tác dụng lên cầu B: P2, T’ FA2
Điều kiện cân bằng: F’A1 + F”A1= T’ + P1 (4)
Từ (4) (5) ta có: F’A1 + F”A1 + FA2 = P1 + P2
10DdVx + 10DnVx + 10DnV = 10(D1 + D2)V
3
1 n 27,78
x
d n
D D D
V V cm
D D
F
A2+ T’ = P2 (5)
Bài Trước mặt em hai bình nhỏ giống hệt có khối lượng: bình A đựng chất lỏng A có khối lượng riêng DA, bình B đựng chất lỏng B có khối lượng riêng DB chưa biết,
một bình có vạch chia thể tích, nước có khối lượng riêng Dn Hãy trình bày phương án xác
định khối lượng riêng chất lỏng B
HD Lần lượt đặt bình chứa chất lỏng A B vào bình chia độ Điều chỉnh lượng chất lỏng hai bình cho mực nước dâng lên bình chia độ Từ ta có lực đẩy Acsimet tác dụng lên hai bình hay trọng lượng hai chất lỏng nhau, suy khối lượng hai chất lỏng
Ta có: mA=VA.DA ; mB =VB DB
VA.DA = VB DB DB = B A A
V D
V
(*)
Dùng bình chia độ lần lược đo thể tích VA, VB thay vào cơng thức (*) ta tìm khối
lượng riêng chất lỏng B
Bài Trong tay có dụng cụ vật liệu sau: Bình có vạch chia thể tích, miếng gổ khơng thấm nước mặt nước, ca nước Hãy xác định
a) Trọng lượng miếng gổ
b) Khối lượng riêng vật rắn không thấm nước chìm hồn tồn nước( thể tích vật rắn nhỏ so với miếng gổ, nước có khối lượng riêng Dn)
HD
a) Đổ nước vào bình chia độ, xác định thể tích V nước
(5)Pgổ = FA= dn.( V1-V)
b) Đặt vật rắn lên miếng gổ, mực nước dâng lên V2, suy trọng lượng vật rắn là: Prắn =
dn.( V2-V1)
Đẩy vật rắn chìm xuống lấy miếng gổ ra, nước dâng lên V3 , suy thể tích vật rắn là: V3
-V
Từ ta tìm khối lượng riêng vật rắn là:
V V
V V D D V
V V V d V
P d V d
P n n
3
1
2 ) ( )
.(
Bài 10 Trên mặt bàn nằm ngang có thước kim loại dày đồng chất, tiết diện đều, nhẳn chia vạch đến mm Một cầu nặng có khối lượng riêng lớn khơng dính ướt, sợi dây mảnh khơng dãn, hai chất lỏng khác đựng hai bình có miệng rộng Bằng dụng cụ trình bày thí nghiệm xác định tỉ số khối lượng riêng hai chất lỏng HD Gọi khối lượng thước M, khối lượng nặng m
B1.Để thước bàn treo cầu nặng m vào đầu A thước Dịch chuyển thước để xác định vị trí cân
B2 Đo khoảng cách từ mép bàn( điểm tựa) O đến khối tâm G thước OG = l1 điểm
treo nặng A OA = l2 Ta có phương trình cân đòn bẩy:
PM.l1 = Pm.l2 hay M.l1 = m.l2 (1)
B3 Nhúng cầu vào chất lỏng có khối lượng riêng D1 Lúc cầu chịu tác dụng
của lực đẩy Acsimet dn.V từ lên Để hệ cân trở lại ta phải kéo thước đoạn
a) Ta có: PM.(l1-a) = Pm-FA)(l2+a) hay M( l1 – a) = ( m – D1.V)( l2 + a) (2)
Từ (1) (2) ta có: D1.V = l a m M a
2
) (
(3)
B4 Nhúng ngập cầu vào chất lỏng có khối lượng riêng D2 Tương tự bước 3, ta có:
D2.V = l b m M b
2
) (
(4) Từ (3) (4) , ta có: ( )
) (
2 2
1
a l b
b l a D D
Bài 11 Trên bàn có cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn chứa
nước( khối lượng riêng nước biết ) bình chứa loại chất lỏng cần xác định khối lượng riêng, thước thẳng có vạch chia tới milimet Hãy nêu phương án thí nghiệm xác định khối lượng riêng chất lỏng
Gọi diện tích đáy cốc S , khối lượng riêng nước D1 , khối lượng riêng chất lỏng
cần xác định D2 , trọng lượng cốc P
Lần 1: Thả cốc không chất lỏng vào nước, phần chìm cốc nước h1
Ta có : P = FA ⇔ P= 10 D1Sh1 (1)
Lần 2: Đổ thêm vào cốc lượng chất lỏng cần xác định KLR (vừa phải) có chiều cao h2,
phần cốc chìm nước có chiều cao h3
Ta có: P + Pchất lỏng = FA ⇔ P + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3 ( )
Từ (1), (2) ta có:10 D1Sh1 + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3
⇒ D2 =
h3− h1 h2
D1 (3)
Từ (3): chiều cao h1 , h2 , h3 xác định thước thẳng , D1 biết ⇒ Xác định
(6)Bài Chỉ với dụng cụ vật liệu: nước( có nhiệt dung riêng Cn), nhiệt lượng kế( có
nhiệt dung riêng Ck), nhiệt kế, cân, cân, bình đun, đèn cồn, dây buộc Hãy nêu
phương án xác định nhiệt dung riêng vật rắn HD
B1 Cân nhiệt lượng kế khối lượng mk, cân vật rắn khối lượng mr
B2 Cân nhiệt lượng kế nước khối lượng m'
Từ khối lượng nứơc mn m mk
'
B3 Đo nhiệt độ nước t1( nhiệt lượng kế)
(7)B5 Nhấc vật thả nhanh vào bình nhiệt lượng kế, xác định nhiệt độ t có cân nhiệt
B6 Dùng phương trình cân nhiệt để tính nhiệt dung riêng vật rắn
) ( ) )( ( ) )( ( ) ( 1 t t m t t C m C m C t t C m C m t t C m r n n k k r n n k k r r
Làm lại thí nghiệm lần tìm giá trị trung bình lần đo
Bài Trong tay có nước( có nhiệt dung riêng Cn), nhiệt lượng kế( có nhiệt dung riêng )
k
C , nhiệt kế, cân, cân, bình đun, đèn cồn Hãy nêu phương án xác định nhiệt dung
riêng chất lỏng không phản ứng hóa học với nước HD
Đo khối lượng nhiệt lượng kế mk
Đổ chất lỏng vào nhiệt lượng kế cân tổng khối lượng m Từ ta có, khối lượng chất lỏng là: ml=m mk
Đo nhiệt độ t1 chất lỏng
Dùng đèn cồn đun nước đến nhiệt độ t2, đổ nhanh vào nhiệt lượng kế có chất lỏng
Quan sát đo nhiệt độ t có cân nhiệt, đo bình nhiệt lượng kế để xác định khối lượng nước mn vừa rót vào
Dùng phương trình cân nhiệt để xác định nhiệt dung riêng chất lỏng
( n
n C
m t2 t)=(mkCk ml.Cl)(t t1)
n n k k
l
l m C
t t t t m C m
C ( )
1
Bài Trình bày phương án xác định nhiệt nóng chảy muối ăn( NaCl) với dụng cụ:
Cân, nhiệt kế, nhiệt lượng kế, bình chứa nước muối ăn
Bài Trình bày phương án xác định nhiệt hóa nước với dụng cụ: Nước ( biết nhiệt dung riêng), bình đun( biết nhiệt dung riêng), đèn cồn, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây, cân cân
Bài 10 Trên trần nhà có đèn ống dài 1,2m Một học sinh muốn đo chiều cao trần nhà mà khơng có thang Trong tay học sinh có bìa cứng, mth thước dài 20cm Làm cách mà bạn học sinh đo chiều cao trần nhà?
HD
Dùng kim châm lổ nhỏ tám bìa
Đặt bìa nằm ngang cách sàn nhà khoảng l=20cm
Chùm sáng từ đèn ống AB qua lổ O tạo nên ảnh MN mặt sàn
Ta có: NM l
AB h l h l OH OH AB NM ONM
OAB
(8)Bài 11 Cho cốc nước, ống thủy tinh hình chữ U, chất lỏng màu xanh khơng hịa tan với nước có Dl < Dn , thước đo chiều dài Nêu phương án thí nghiệm để xác định
Dl
B
O
M N
h A
l H