- 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 t[r]
(1)Chủ đề I Các bài toán chuyển động học I KiÕn thøc c¬ b¶n Chuyển động học và tính tương đối chuyển động - Sự thay đổi vị trí vật theo thời gian so với vị trí vật khác chọn làm mốc gọi là chuyển động 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 lại chuyển động so với vật khác gọi là tính tương đối chuyển động VËn tèc : - Vận tốc vật là mức độ chuyển động nhanh hay chậm vật đó - Độ lớn vận tốc xác định quãng đường đơn vị thời gian Chuyển động và chuyển động không a Chuyển động - Chuyển động là chuyển động mà vận tốc không thay đổi theo thời gian - Vận tốc chuyển động xác định quãng đường đơn vị thời gian và xác định công thức : v : lµ vËn tèc v S t đó : s : Lµ qu·ng ®êng ®i ®îc t : Thời gian chuyển động b Chuyển động không và vận tốc chuyển động không - Chuyển động là chuyển động mà vận tốc thay đổi theo thời gian - Công thức tính vận tốc trung bình chuyển động không : VTB : lµ vËn tèc trung b×nh vTB S t S : Lµ qu·ng ®êng ®i ®îc T : lµ th¬× gian II Bµi tËp D¹ng : Bµi : Một người công nhân đạp xe đạp 20 phút Km a Tính vận tốc người công nhân đó km/h ? b Biết quãng đường từ nhà đến xí nghiệp là 3600 m hỏi người công nhân đó từ nhà đến xí nghiệp hết bao nhiêu phút ? c đạp xe liền 2h thì người này từ nhà quê mình hỏi quãng đường từ nhà đến quª dµi bao nhiªu Km ? Bµi : Đường bay từ HN – HCM dài 1400Km Một máy bay bay thì thời gian bay là 1h 45’ TÝnh vËn tèc cña m¸y bay trªn c¶ ®o¹n ®êng ? Bµi : Lop8.net (2) Một người xe đạp xuống dốc dài 120 m 12s đầu 30m , đoạn dốc còn l¹i ®i hÕt 18s tÝnh vËn tèc trung b×nh : a trªn mçi ®o¹n dèc b trªn c¶ ®o¹n dèc Bµi : Mét «t« lªn dèc víi vËn tèc 40 Km/h xuèng dèc cã vËn tèc 60 km/h TÝnh vận tốc trung bình ôtô suốt quá trình chuyển động HD : Gọi quãng đường dốc là S Khi đó ta có S S v1 40 S S Thêi gian «t« xuèng dèc lµ : t2 = v 60 Thêi gian «t« leo dèc lµ : t1 = Vận tốc trung bình suốt quá trính chuyển động là : Vtb = S 2S 2S 48 Km / h S S t1 t 40 60 Bµi : Một người xe máy Từ A đến B cách 400m Nữa quãng đường đầu xe trên đường nhựa với vận tốc không đổi là V1 Nữa quãng đường còn lại trên cát với vận tốc V2 = 1/2 V1 Hãy xác định vận tốc V1 , V2 cho phút người đó đến dược B HD : Gäi qu·ng ®êng AB lµ S (m) Thêi gian xe ®i trªn ®êng nhùa lµ A B t1 = S 400 200 S/2 2.v1 2v1 v1 S/2, t1 , V1 S/2 , t2 ,v2 Thêi gian xe ®i trªn do¹n ®êng c¸t lµ : t2 = S 400 200 200 2.v 2v v2 v1 Theo bµi : thêi gian ®i hÕt qu·ng ®êng AB lµ : t = t1 + t2 = => v1 = 200 200 60( s ) v1 v1 600 10m / s 60 => v2 = 5m/s Bµi : Một người dự định quãng đường với vận tốc không đổi Km/ h Nhưng đến đúng quãng đường thì nhờ bạn đèo xe đạp tiếp với vận tốc không đổi Lop8.net (3) 12Km/h đó đến sớm dự định là 28 phút Hỏi người hết quãng đường th× mÊt bao l©u Hd : Gäi mçi qu·ng ®êng lµ S Thời gian người đó hết quãng đường S là : t1 = s Thời gian người đó xe đạp hết quãng đường s là : t2 = Theo bµi : t1 – t2 = => S = s 12 28 s s 28 => = 60 12 60 28 4( Km) a Thời gian người hết quãng đường AB là : t= 2S 1,6h 5 b Thời gian người xe đạp hết quãng đường AB là : t’ = 2S h 12 12 D¹ng : Bµi : Một ô tô chuyển động thẳng với vận tốc v1 = 54Km/h Một tàu hoả chuyển động thẳng cùng phương với ô tô với vận tốc V2 = 36Km/h tìm vận tốc tàu hoả 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 ôtô và tàu hoả so với vật mốc là măt đất - Trong trường hợp đơn giản các vật chuyển động cùng phương , muốn tính vận tốc vật này vật ta dựa vào nhận xét sau : + hai vật chuyển động ngược chiều với thì sau vật và vật hai chuyển động lại gần đoạn là S1 + S2 = V1 + V2 Do đó vận tốc vật so với vật là : V1/2 = v1 + V2 + Nếu hai vật chuyển động cùng chiều đuổi thì sau vật , vật cùng chuyển động so với mặt đất đoạn s1 =v1 , s2 = v2 chọn vật làm mốc thì vật chuyển động gần lại vật đoạn v1 – v2 , nên vận tốc vật so với vật là v1/2 = v1 – v2 Gi¶i : A C D B S1 s2 a.theo bµi ta cã : sau mçi giê «t« ®i ®îc qu·ng ®êng lµ s1 = 54km , tµu ho¶ s2 = 36Km Lop8.net (4) Khi ôtô chuyển động lại ngược chiều tới gặp tàu hoả thì sau ôtô và tàu hoả lại gần đoạn là S = s1 + s2 = 54 + 36 = 90 km Do đó vận tốc ôtô so với tàu hoả là : V1/2 = v1 + v2 = 90km/h b sau mçi giê «t« vµ tµu ho¶ ®i ®îc qu·ng ®êng lµ : s1 =54 km , s2 = 36 Km v× «t« ph¶i ®uæi theo tµu ho¶ nªn mçi giê «t« l¹i gÇn tµu ho¶ mét ®o¹n lµ: s = 54 – 36 = 18 Dạng : Xác định vị trí chuyển động vật Bµi : Tõ hai thµnh phè Avµ B c¸ch 240km , Hai «t« cïng khëi hµnh mét lóc vµ ch¹y ngược chiều Xe từ A có vận tốc 40km/h Xe từ B có vận tốc 80km/h a lập công thức xác định vị trí hai xe thành phố A vào thời điểm t kể từ lúc hai xe khëi hµnh b.T×m thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe gÆp c t×m thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe c¸ch 80km d Vẽ đồ thị đường hai xe theo thời gian e vẽ đồ thị vị trí hai xe chọn A làm mốc HD : a Lập công thức xác định vị trí hai xe Gọi đường thẳng ABx là đường mà hai xe chuyển động Chọn mốc chuyển động là thành phố A Gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu chuyển động A x1 A’ B’ B s1 s2 x2 Qu·ng ®êng mçi xe ®i ®îc sau thêi gian t lµ : Xe ®i tõ A lµ : S1 = v1 t = 40.t Xe ®i tõ B lµ : S2 = v2.t = 80t vÞ trÝ cña mçi xe so víi thµnh phè A lµ : Xe ®i tõ A : x1 = s1 = 40.t (1) Xe ®i tõ B : x2 = S – s2 = 240 – 80t (2) b Xác định vị trí hai xe gặp : Lóc hai xe gÆp : x1 = x2 Tõ (1) vµ (2) ta cã : 40t = 240 – 80t => t = 240 2(h) 120 VÞ trÝ hai xe so víi thµnh phè A lµ : x1 = 2.40 =80km c Thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe c¸ch 80Km TH1 : x2 > x1 A x1 A’B’ = x2 – x1 = 80 => 240 – 80t – 40t = 80 Lop8.net 80km A’ x2 B’ B (5) => t = 160 h 120 vÞ trÝ cña hai xe so víi thµnh phè A : 160 = 53,3 km x2 = 240 – 80 = 133,3 km x1 = 40 = Bµi : Hai hµnh phè A , B c¸ch 300 km cïng mét lóc , «t« xuÊt ph¸t tõ A víi vËn tèc v1 = 55 Km , xe máy chuyển động từ B với vận tốc v2= 45 Km/h ngược chiều với ôtô a T×m thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe gÆp b T×m thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe c¸ch 20km HD : Chọn mốc chuyển động là thành phố A Gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu chuyển động Qu·ng ®êng mçi xe ®i ®îc sau thêi gian t lµ: Xe ®i tõ A : S1 = V1 t Xe ®i tõ B : S2 = V2 t vÞ trÝ còa mçi xe so víi thµnh phè A : Xe ®i tõ thµnh phè A : x1 = s1 = V1 t (1) Xe ®i tõ thµnh phè B : x2 = AB – s2 = 300 - V2 t (2) a VÞ trÝ vµ thêi ®iÓm hai xe gÆp : x1 = x2 <=> V1 t = 300 - V2 t <=> 55.t = 300 – 45.t => t= 300 3 100 => vÞ trÝ hai c¸ch thµnh phè A lµ x1 = 55 =165 km b Thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ hai xe c¸ch 20 km TH1 : x2 > x1 : <=> x2 – x1 =20 => 300 – 45 t - 55.t = 20 => t = 280 2.8 100 vÞ trÝ cña mçi xe so víi thµnh phè A : Xe ®i tõ A : x1 = 55 2,8 =154km Xe ®i tõ B : x2 = 300 – 45.2,8 =174km TH2: x2 <x1 => x1 – x2 = 20 => 55t – (300 – 45t) = 20 => 100t = 320 => t = 320 3,2(h) 100 => VÞ trÝ hai xe c¸ch thµnh phè A: Xe ®i tõ A : x1 = 55 3,2 = 176km Xe ®i tõ B : x2 = 300 – 45 3,2 = 156km Lop8.net (6) Bµi 10 : Một động tử xuất phát từ A chuyển động thẳng B cách A 120 m với vận tốc 8m/s cùng lúc đó , động tử khác chuyển động thẳng từ B A Sau 10s hai động tử gặp Tính vận tốc động tử thứ hai và vị trí hai động tử gặp HD : Chọn mốc tính chuyển động là vị trí A , Gốc thời gian là lúc hai vật bắt đầu chuyển động Quãng đường đồng tử sau thời gian t : §éng tö thø nhÊt : s1 = v1 t §éng tö thø hai : s2 = v2 t Vị trí động tử cách vị trí A đoạn là : §éng tö thø nhÊt : x1 = s1 = 8.t (1) §éng tö thø hai : x2 = AB – s2 = 120 – v2.t Theo bài sau 10s hai động tử gặp : x1 = x2 (t = 10) => 8.10 = 120 – 10v2 => v2 = m/s Vị trí hai động tử gặp cách thành phố A : X = 10 =80 m Bµi 11 : lúc 5h đoàn tàu chuyển động từ thành phố Avới vận tốc 40km/h Đến 6h 30’ từ A ôtô chuyến động với vận tốc không đổi 60km/h đuổi theo đoàn tàu a Lập công thức xác định vị trí đoàn tàu , ôtô , b t×m thêi ®iÓm vµ vÞ trÝ lóc «t« ®uæi kÞp ®oµn tµu c Vẽ đồ thị chuyển động tàu và ô tô HD : a Chọn gốc thời gian là lúc 5h ( Mốc chuyển động là thành phố A : Qu·ng ®êng cña tµu vµ «t« ®i ®îc sau kho¶ng thêi gian t : Tµu ho¶: s1 = 40t ¤t« : s2 = 60.( t- 1,5 ) VÞ trÝ cña tµu vµ «t« c¸ch thµnh phè A : Tµu ho¶ : x1 = s1 = 40t (t01 = ) A «t« : x2 = 60 (t-1,5) (t02 = 6,5 -5 =1,5 ) S1 b VÞ trÝ «t« ®uæi kÞp tµu ho¶ : x1 = x2 S2 <=> 40t = 60.(t-1,5) <=> t = 4,5 h => Thêi gian «t« duæi kÞp tµu ho¶ : 9h30’ VÞ trÝ «t« ®uæi kÞp tµu ho¶ so víi thµnh phè A : X = x1 = 40.4,5 = 180km Bµi 12 : Lúc 7h người xe đạp duổi theo người cách 10Km hai chuyển động với các vận tốc 12km/h và km/h tìm vị trí và thời gian người xe đạp đuổi kịp người ? HD : Lop8.net (7) Chọn gốc thời gian là mốc tính chuyển động là lúc bắt đầu người xe đạp đuổi theo người Quãng đường người xe đạp sau khoảng thời gian t : S1 = v1t = 12.t Quãng đường người đi sau khoảng thời gian t : S2 = v2t = 4.t Vị trí hai người so với mốc tính chuyển động x1 x2 Người xe đạp : x1 = s1 => x1 =12t Người : x2 = 10 + 4t (s1 , t) 10km (s2 ,t) Thêi ®iÓm hai xe gÆp : x1 = x2 12t = 10 + 4t => t= => x1 = h 12 15 km/h Bài 13 : Một ôtô tải xuất phát từ thành phố A chuyển động thẳng 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 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 ôtô trên đoạn đường AC và đoạn đường CB b Xác định thời điểm mà xe ôtô đến B c Vẽ đồ thị chuyển ôtô trên hệ trục (x,t ) HD: B A S1 C S2 O xoc x0B x x2 Quãng đường ôtô từ thành phố A đến thành phố C và từ C tới B là : A -> C : S1 = V1 t1 C -> B : S2 = V2 t2 = 40 t2 a Chọn gốc toạ độ thành phố A , gốc thời gian là lúc ôtô xuất phát thành phố A , chiều dương trùng với chiều chuyển động đó ta có phương trình chuyển động ô t« lµ : Tõ A -> C : x0A = , t0A = x1 = s1 = v1.t1 = 60.t ( t ≤ 1h ) x Tõ C - > B : xoB = 60 , t0B = 2h 100 X2 = S1 + V2 ( t – ) = 60 + 40 (t-2) ( t ≥ 2h) 80 b Thời điểmÔ tô đến B (x2 = 100Km ) là : 60 + 40 (t-2) = 100 => t = 3h 60 40 20 O Lop8.net (8) PhÇn II : Lùc A KiÕn thøc c¬ b¶n I lùc BiÓu diÔn lùc - Lực là nguyên nhân làm thay đổi vận tốc vật làm vật bị biến dạng - Lực là đại lượng có hướng : + Mỗi lực xác định ba yếu tố : Điểm đặt , hướng ( phương , chiều )và cường độ ( độ lín ) cña lùc + Lùc ®îc biÓu diÔn b»ng mòi tªn gäi lµ vÐc t¬ lùc F - VÐc t¬ lùc F cã ba yÕu tè : + Điểm gốc mũi tên điểm đặt lực Hướng mũi tên hướng lực + Chiều dài mũi tên vẽ theo tỷ xích đã chọn cường độ lực - Cường độ lực đo đơn vị lực hệ đơn vị hợp pháp , đơn vị đo lực là Niwton (N) II Sù c©n b»ng lùc qu¸n tÝnh Hai lùc c©n b»ng - Hai lực cân cùng phương , ngược chiều , cùng độ lớn và cùng tác dụng lên vật - Một vật chịu tác dụng hai lực cân vật đứng yên thì đứng yên mãi mãi , vật chuyển động thì chuyển động mãi ¸p suÊt cña chÊt láng vµ chÊt khÝ a ¸p suÊt - áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép - áp suất là độ lớn áp lực trên đơn vị diện tích p Trong đó : F S P: lµ ¸p suÊt F : lµ ¸p lùc t¸c dông lªn mÆt bÞ Ðp cã diÖn tÝch lµ S Lop8.net (9) b ¸p suÊt chÊt láng – B×nh th«ng - Chất lỏng gây áp suất theo phương lên đáy bình , thành bình và các vật lòng nã - C«ng thøc tÝnh ¸p suÊt chÊt láng : P = d.h d : trọng lượng riên chất lỏng h : §é cao cña cét chÊt láng tÝnh tõ ®iÓm tÝnh ¸p suÊt tíi mÆt tho¸ng chÊt láng - bình thông chứa cùng chất lỏng đứng yên , các mặt thoáng chất lỏng các nhánh khác cùng độ cao c ¸p suÊt khÝ quyÓn - Do không khí tạo thành khí có trọng lượng nên Trái Đất và vật trên Trái Đất chÞu t¸c dông cña ¸p suÊt khÝ quyÓn - §é lín cña ¸p suÊt khÝ quyÓn b»ng ¸p sóat cña cét thuû ng©n èng T«_ri – xe – li Do đó người ta dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí ( Hg là kí hiệu hoá học thuỷ ng©n ) d Lùc ®Èy ¸c - Si - MÐt - Một vật nhúng chìm lòng chất lỏng đẩy thẳng đứng từ lên với lực có độ lớn trọng lượng phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ Lực này gọi là lực đẩy Ac - si - mét - §é lín cña lùc ®Èy Ac – si – mÐt F = d.V d : Trọng lượng riêng chất lỏng Trong đó : V: ThÓ tÝch phÇn chÊt láng bÞ vËt chiÕm chç sù nçi : Một vật có trọng lượng P nhúng vào lòng chất lỏng chịu tác dụng lực đẩy Acsi-mét F : - VËt ch×m : P > F - VËt nçi lªn : P < F - VËt l¬ löng : P = F B Bµi tËp Bµi : Một vật có khối lượng m = 4kg đặt trên mặt sàn nằm ngang Diện tích mặt tiếp xóc cña vËt víi mÆt bµn lµ S = 60cm2 tÝnh ¸p suÊt t¸c dông lªn mÆt bµn ? HD : BiÕt : m = kg S = 60cm2 = 0,6 m2 TÝnh p = ? Gi¶i : ¸p suÊt cña vËt t¸c dông lªn mÆt bµn lµ : p F P 40 66,667 N / m d d 0,6 Lop8.net (10) Bµi : đặt hộp gỗ lên mặt phẳng nằm ngang thì áp suất mặt gỗ tác dụng xuống mặt bµn lµ 560N/m2 a tính khối lượng hộp gỗ , biết diện tích mặt tiếp xúc hộp gỗ với mặt bàn là 0,3m2 b nghiêng mặt bàn chút so với phương nằm ngang , áp suất hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn có thay đổi không ? có , áp suất này tăng hay giảm ? HD : BiÕt : p = 560 N/m2 S = 0,3 m2 a TÝnh m = ? b nghiêng mặt bàn chút so với phương nằm ngang , áp suất hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn có thay đổi không ? có , áp suất này tăng hay giảm ? Gi¶i : ¸p suÊt mÆt gç t¸c dông xuèng mÆt bµn lµ : p = => Khối lượng khúc gỗ là : m = F P 10m S S S P.S 560.0,3 16,8 Kg 10 10 b Khi đặt nghiêng mặt bàn thì áp lực tác dụng lên mặt bàn giảm còn diện tích tiếp xúcgiữa mặt bàn và vật không thay đổi nên áp suất hộp gỗ tác dụng lên mặt bàn gi¶m theo Bµi : Một vật hình chữ nhật có kích thước 20cm x 10cm x 5cm đặt trên mặt bàn nằm ngang Biết trọng lượng riêng chất làm vật là d = 18400 N/m3 Tính áp suất lớn và nhỏ nhÊt trªn mÆt bµn ? HD : Theo c«ng thøc tÝnh ¸p suÊt : p F ta có : trọng lượng vật không thay đổi thì áp suất S lớn diện tích tiếp xúc là nhỏ và ngược lại : - ¸p suÊt g©y lín nhÊt lµ : p F P d V d h.S d h S S S S => p = 18400 2.10-1 = 3680 N/m2 - ¸p suÊt g©y nhá nhÊt lµ : p = d.h = 18400 5.10-2 = 920 N/m2 Bµi : Một vật có dạng hình hộp chữ nhật Kích thước là 5cm x 6cm x 7cm Lần lượt đặt ba mặt liên tiếp vật đó lên mặt sàn nằm ngang Biết khối lượng vật đó là 0,84Kg Tính áp lực và áp suất mà vật đó tác dụng lên mặt sàn ba trường hợp HD : Trọng lượng củat vật là : P = m 10 = 0,84 10 = 8,4 N Diện tích tiếp xúc đặt ba trường hợp là : S1 = x 10-4 =3.10-3m2 10 Lop8.net (11) S2 = x 10-4 = 42.10-4m2 S3 = x 10-4 = 35.10-4m2 Vì trọng lượng vật không thay đổi nên áp lực gây ba trường hợp là áp suất gây ba trường hợp là : F 8,4 2,8.10 N / m 3 S1 3.10 F 8,4 2.10 N / m P2 = 4 S 42.10 F 8,4 P3 = 2,4.10 N / m 3 S 35.10 P1 = Bµi : Một vật ngoài không khí có trọng lượng 2,1 N Khi nhúng vật đó vào nước thì nó nhẹ ngoài không khí 0,2N Hỏi vật đó làm chất gì ? cho dnước = 10.000N/m3 HD : Khi nhúng vật vào nước thì lực đẩy Ac-Si -mét có độ lớn đúng phần trọng ngoµi kh«ng khÝ : FA = P 0,2 ThÓ tÝch cña vËt lµ: FA = d V => V = FA 0,2 => V = 2.10 5 m 10000 d => Trọng lượng riêng vật : D= P 2,1 1,05.10 105000 N / m 5 V 2.10 Vậy vật đó làm Bạc Bµi : Cho b×nh th«ng nh h×nh vÏ Nh¸nh lín cã tiÕt diện gấp đôi nhánh nhỏ Khi chưa rút chốt T người ta đo chiều cao cột nước nhánh lớn là 30 cm Tìm chiều cao cột nước hai nhánh sau rút chốt T và nước trạng thái đứng yên ( coi thể tích phần nối hai nhánh là không đáng kể T HD : - Gọi tiết diện nhánh lớn là S ( cm2 ) ta có thể tích nước bình là : V = S h = 30 S - Gọi chiều cao cột nước rút chốt T và nước trạng thái đứng yên là h’ đó ta có thể tích nước nhánh lón và nhánh nhỏ : V1 = h’ S ; V2 = h’ Theo bµi ta cã : V1 + V2 = V => h’ S + h’ => h’ = 20 cm Bµi : 11 Lop8.net S S = 30.S (12) Một viên bi sắt bị rỗng Khi nhúng vào nước nó nhẹ để ngoài không khí 0,15N Tìm trọng lượng viên bi đó nó ngoài không khí Biết dnước = 10.000N , Ds¾t = 78000 N/m3 ; ThÓ tÝch phÇn rçng cña viªn bi Vrçng = 5cm3 HD : Lực đẩy Ac – Si – mét tác dụng vào viên bi chính phần trọng lượng bị giảm ngúng vào nước : F = P’ = 0,15 N Ta cã : F = d.V => V = F 0,15 15.10 m d 10000 Viên bi bị rỗng nên thể tích phần đặc viên bi là : V® = V - Vrçng = 15.10 5 5.10 5 10 4 m Trọng lượng viên bi là : P = ds¾t V® = 78.103 10-4 = 0,78 N Bµi : Một thùng đựng đầy dầu hoả cao 15dm thả vào bình hộp nhỏ ,rỗng Hộp có bị bẹp không thả nó vị trí cách đáy thùng 30cm ? Biết áp suất tối đa mà hộp chịu 1500N/m2 , Khối lượng riêng dầu hoả là 800Kg/m3 HD : áp suất dầu hoả tác dụng vào hộp độ cao 30cm là : P = d h =10 800 (1,5 – 0,3 ) =9600 (N/m2 ) => Hép bÞ bÑp h 1, 5m 0,3m Bµi : Một cầu nhôm , ngoài không khí có trọng lượng 1,458N Hỏi phải khoét lõi cầu phần có thể tích bao nhiêu để thả vào nước cầu nằm lơ lửng nước ? Biết : dnhôm = 27000N/m3 ; dnước = 10.000N/m3 HD : Gọi V là thể tích cầu đặc còn V’ là thể tích cầu sau đã bị khoét Thể tích cầu đặc là : V = P 1,458 0,000054m d 27000 Lực đẩy Ac – si - mét tác dụng lên cầu nhúng vào nước : FA = d V =10000 0,000054 =0,54 N Để cầu nằm lơ lửng nước lực đẩy FA nằm cân với trọng lượng cầu sau bÞ khoÐt : FA = P’ <=> dnh«m V’ = 0,54 => V’ = 0,54 0,00002m 27000 => ThÓ tÝch cña phÇn bÞ khoÐt : V V V ' 0,000054 0,00002 0,0000034m 12 Lop8.net (13) Bµi 10 : Một cái kích dùng chất lỏng Giả sử để có mét ¸p lùc b»ng 1500N ®îc t¹o trªn pitt«ng lín th× ph¶i t¸c dông lªn pÝt t«ng nhá mét lùc có độ lớn là bao nhiêu ? Biết diện tích píttông lín gÊp 10 lÇn diÖn tÝch pÝtt«ng nhá HD : Theo c«ng thøc F S F s 1500 f 150 N f s S 10 Bµi 11 : Một thợ lặn lặn xuống độ sâu 36m so với mặt nước biển Cho trọng lượng riêng trung bình nước biển là 10300 N/m3 a Tính áp suất độ sâu này b Cửa chiếu sáng áo thợ lặn có diện tích 0,016 m2 Tính áp lực nước tác dụng lªn phÇn nµy ? c Biết áp suất lớn mà người thợ lặn còn có thể chịu là 473800N/m2 Hỏi người thợ lặn đó nên lặn xuống độ sâu nào để có thể an toàn ? HD : a áp suất độ sâu 36 m : P d h 10300 36 370800 N / m b áp lực nước biển tác dụng lên cửa chiếu sáng 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 : h p 473800 46m d 10300 13 Lop8.net (14) PhÇn III : NhiÖt häc A KiÕn thøc c¬ b¶n : I Thuyết động học phân tử cấu tạo chất : CÊu t¹o cña c¸c chÊt - C¸c chÊt ®îc cÊu t¹o bëi c¸c h¹t riªng biÖt gäi lµ nguyªn tö , ph©n tö - Gi÷a c¸c nguyªn tö , ph©n tö lu«n cã kho¶ng c¸ch - Các phân tử , nguyên tử luôn luôn chuyển động hỗn độn và không ngừng - Nhiệt độ vật càng cao thì các nguyên tử , phân tử chuyển động càng nhanh NhiÖt n¨ng : - Nhiệt vật là tổng động các phân tử cấu tạo nên vật - Nhiệt vật có thể thay đổi hai cách : truyền nhiệt và thực công Sù truyÒn nhiÖt : - NhiÖt n¨ng cña mét vËt cã thÓ truyÒn tõ phÇn nµy sang phÇn kh¸c tõ vËt nµy sang vËt kh¸c - Cã h×nh thøc truyÒn nhiÖt : *DÉn nhiÖt : lµ h×nh thøc truyÒn nhiÖt chñ yÕu cña chÊt r¾n + ChÊt r¾n dÉn nhiÖt tèt chÊt r¾n kim lo¹i dÉn nhiÖt tèt nhÊt + ChÊt láng dÉn nhiÖt kÐm ChÊt khÝ dÉn nhiÖt cßn kÐm h¬n chÊt láng * §èi lu : h×nh thøc truyÒn nhiÖt b»ng c¸c dßng chÊt láng hoÆc chÊt khÝ + §è lu lµ h×nh thøc truyÒn nhiÖt chñ yÕu ë chÊt láng vµ chÊt khÝ + Chất rắn không truyền nhiệt đối lưu * Bøc x¹ nhiÖt : + Bøc x¹ nhiÖt lµ sù truyÒn nhiÖt b»ng c¸c tia nhiÖt + Bøc x¹ nhiÖt cã thÓ x¶y c¶ ch©n kh«ng +BÊt k× mét vËt nãng nµo còng bøc x¹ nhiÖt + nh÷ng vËt cã bÒ mÆt cµng xï x× vµ mµu cµng sÉm th× hÊp thô tia nhiÖt cµng nhiÒu II Nhiệt lượng , nhiệt rung riêng , suất tảo nhiệt §Þnh nghÜa : 14 Lop8.net (15) - Nhiệt lượng : là phần nhiệt mà vật nhận hay bớt quá trình truyền nhiệt Nhiệt lượng kí hiệu chữ Q đơn vị là Jun (J) - Nhiệt dung riêng chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1Kg chất đó tăng thêm 10C Nhiệt dung riêng kí hiệu chữ ( c ) có đơn vị J / kg.K - Năng suất toả nhiệt : Năng suất toả nhiệt nhiên liệu cho biết nhiệt lượng toả Kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn Năng suất toả nhiệt kí hiệu chữ q và có đơn vị là J/kg Công thức tính nhiệt lượng - Gọi t1và t2 là nhiệt độ lúc đầu và lúc sau, m là khối lượng vật ta có : + Nhiệt lượng thu vào vật ( t2 > t1 ) : Q = m.c.(t2 – t1) + Nhiệt lượng toả vật ( t1 > t2 ) : Q =m.c.(t1 – t2) + Nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy toả : Q = mq Nguyªn lÝ truyÒn nhiÖt Khi có hai vật trao đổi nhiệt với : - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật thì ngừng lại - Nhiệt lượng vật toả nhiệt lượng vật thu vào : Qto¶ = Qthu vµo Định luật bảo toàn và chuyển hoá lượng : - lượng không tự sinh và không tự Nó truyền từ vật này sang vật kh¸c hoÆc chuyÓn ho¸ tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c §éng c¬ nhiÖt : - Động nhiệt là động đó phàn lượng nhiên liệu bị đốt cháy chuyÓn ho¸ thµnh c¬ n¨ng - Hiệu suất động nhiệt : H= A Q B Bµi tËp : Bài 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 800g nước trên mặt đất từ 200C biết nhiệt dung riêng nước 4200 J / kg.K Gi¶i : Nhiệt lượng thu vào 800g nước từ 200C -> 1000C : Q = m.c.(t2 – t1 ) = 0,8 4200 80 = 268800 J = 268,8 KJ Bài : Một cầu đặc đồng có nhiệt dung riêng là 380 J/Kg K Để đun nóng cầu đó từ 200C -> 2000C thì phải cung cấp nhiệt lượng là 12175,2kJ Biết khối lượng riêng đồng là 8900Kg/m3 Gi¶i : Theo c«ng thøc Q = m.c(t2 – t1 ) ta cã : Khối lượng cầu là : m= Q 12175,2 0,178kg c.t 380.180 => ThÓ tÝch cña qu¶ cÇu lµ : V m 0,178 0,00002m 20cm D 8900 15 Lop8.net (16) Bµi : Một ấm nước đồng có khối lượng 300g chứa lít nước Tính nhiệt lượng cần thiết để nước 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 nước thu vào từ 150C -> 1000C Q2 = m2.c2.(t2 – t1 ) = 4200 85 =357000J Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi ấm nước là : Q = Q1 + Q2 = 9690 +357000 =367KJ Bµi : Một miếng chì có khối lượng 100g và miếng đồng có khối lượng 50 g cùng đun nóng tới 850C thả vào chậu nước Nhiệt độ bắt đàu cân là 250C Tính nhiệt lượng thu vào nước ? HD : Nhiệt lượng chì toả từ 850C -> 250C : Q1 = m1.c1.(t2 – t1 ) = 0,1 130 60 = 780J Nhiệt lượng đồng toả ; Q2 = m2.c2.(t2 – t1 ) = 380 0,05 60 = 1140 J Theo phương trình cân nhiệt ta có nhiệt lượng thu vào nước : Q3 = Q1 + Q2 = 1140 + 780 = 1920J Bµi : Người ta đổ 1kg nước sôi vào 2kg nước lạnh nhiệt độ 250C Sau cân nhiệt thì nhiệt độ nước là 450C Tính nhiệt lượng mà nước đã toả môi trường ngoài HD : Gọi t0 là nhiệt độ sau cân Nhiệt lượng 1kg nước nóng toả : Q1 = m1 c (100 – t0 ) = 4200 (100 – t0 ) Nhiệt lượng 2kg nước thu vào : Q2 = m2 c ( t0 – 25 ) = 4200 (t0 – 25) Ta có phương trình cân nhiệt : Q1 = Q2 => 100 – t0 = 2t0 – 50 => t0 =500C Độ chênh lệch nhiệt độ so với thực tế là t = 50 – 45 = 50C 50 là nhiệt độ đã thoát ngoài môi trường Vậy nhiệt lượng toả ngoài môi trường là Q = c (m1 + m2 ) = 4200 = 63000J Bµi : Một Hs thả 300g chì nhệt độ 1000C vào 250g nước nhiệt độ 58,5 0C làm cho nước nãng lªn 600C 16 Lop8.net (17) a Tính nhiệt độ chì có cân nhiệt b Tính nhiệt lượng nước thu vào ? c TÝnh nhiÖt dung riªng cña ch× ? d So s¸nh nhiÖt dung riªng cña ch× tÝnh ®îc víi nhiÖt dung riªng cña ch× tra b¶ng vµ giải thích có chênh lệch lấy nhiệt dung riêng nước là 4200 J/Kg.K HD : a Nhiệt độ chì và nước 600C b Nhiệt lượng nước thu vào : Q1 = m1 c1.( 60 -58,5) = 0,25 4200 1,5 = 1575 J c Nhiệt lượng trên là nhiệt lượng chì toả : Q2 = 1575 J => NhiÖt dung riªn cña ch× lµ : c2 = 1575 131,25 J/kg.K 0,3.40 Bµi : Người ta thả miếng đồng có khối lượng 600g nhiệt độ 1000C vào 2,5Kg nước Nhiệt độ có cân là 300C Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ bỏ qua trao đổi nhiệt với bình đựng nước và môi trường bên ngoài HD : Vật : Miếng đồng m1 = 600g =0,6 kg t1 = 1000 t0 = 300C Vật : nước m2 = 2,5kg t0 = 300 Hỏi : Nước nóng lên thêm bao nhiêu độ Nhiệt lượng miếng đồng toả Q1 = m1.c1 (t1 – t0 ) = 0,6 380.(100 – 30 ) = 15960J Nhiệt lượng nước thu vào Q2 = m2.c2 (t0 – t2 ) Theo phương trình cân nhiệt ta có Q1 = Q2 m2.c2 (t0 – t2 ) = 15960 Vậy nhiệt độ nước tăng lên thêm : (t0 – t2 ) = 15960 1,52 2,5.4200 Bài : Trong bình nhôm khối lượng m1 = 200g có chứa m2 =500g nước cùng nhiệt độ t1 = 300C Thả vào ấm mẫu nước đá t3 = -100C Khi có cân nhiệt người ta còn thấy sót lại m =100g nước đá chưa tan Xác định khối lượng ban đầu m3 nước đá Biết nhiệt dung riêng nhôm c1 = 880J/kg K ; nước c2 = 4200J/kg.K ; nước đá c3 = 2100J/kg.K Nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 J / kg ( §Ò thi HSG cÊp huyÖn 08 – 09 ) HD : Vì sau cân còn sót lại 100g nước đá chưa tan hết nên nhiệt độ sau cân là t0= 00C Nhiệt lượng toả ấm nhôm là : Q1 = m1 c1.( 30 - 0) =0,2.880.30 =5280J Nhiệt lượng toả nước : Q2 = m2 c2 ( 30 - ) = 0,5 4200 30 =63000J Nhiệt lượng toả ấm nhôm và nước : Qtoả = Q1 + Q2 = 5280 + 63000 = 68280J Nhiệt lượng thu vào nước đá dể nóng chảy : Q3 =( m3 – 0,1) Nhiệt lượng thu vào nước đá : Qthu vào = m3 c3 ( – (-10) ) +( m3 – 0,1) 17 Lop8.net (18) Từ phương trình cân nhiệt ta có : Qthu vµo = Qto¶ m3 c3 ( – (-10) ) +( m3 – 0,1) = 68280 => m3.c3.10 + 3,4.105 m3 - 0,34 105 = 68280 => 21000.m3 + 3,4.105.m3 = 68280 + 0,34.105 => m3 = 0,283kg = 283g Bài : Đổ 738 g nước nhiệt độ 150C vào nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 100g , thả vào đó miếng đồng có khối lượng 200g nhiệt độ 1000C , Nhiệt độ bắt đầu cân là 170C Biết nhiệt dung riêng nước là 41865J/kg.K ; Tính nhiệt dung riêng đồng ( §Ò thi HSG Phó yªn 08 – 09 ) Nhiệt lượng thu vào nước và nhiệt lượng kế Qthu vµo = 0,738 4200 (17 – 15 ) + 0,1 c (17 – 15 ) = 6199,2 + 0,2 c Nhiệt lượng toả miếng đồng Qto¶ = 0,2 c (100 – 17 ) = 16,6.c Từ phương trình cân nhiệt ta có : Qthu vào = Qtoả <=> 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 cùng nhiệt độ ban ®Çu t1 = 200C BiÕt nhiÖt dung riªng cña nh«m c1 = 880 J/kg.K ; c2 = 4200J/kg.K a Hỏi phải cần bao nhiêu nhiệt lượng ấm nước sôi b Tính nhiệt lượng dầu hoả để đun sôi ấm nước trên Biết hiệu suất bếp dầu đun nước là 30% và suất toả nhiệt dầu là q = 44.106J/kg (Ngäc lÆc : 07 – 08 ) HD : a Nhiệt lượng thu vào ấm nhôm và nước : Qthu vµo = ( 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 bếp đạt 30% nên ta có H Qthu 100.Qthu 875200.100 100 30 => Q = 2917333,3 J Q 30 30 => Lượng dầu cần thiết để đun sôi ấm nước là : M= 2917333,3 0,0663Kg 44.10 Bµi 11 : 18 Lop8.net (19)