= Fms
Công của lực kéo và công của dòng điện chạy qua đầu máy tương ứng là: AK3 = Fms.S = 0,03Pvt; A3 = UI3t Suy ra: 3 3 3 3 3 0,03 0,03 0,03 0,03.15000.10 25,5 0,8.220 K A Pvt Pv H A UI t UI Pv I A HU = = = ⇒ = = =
* Dùng một động cơ điện có công suất không đổi là 5 kW kéo kiện hàng có khối lượng 500 kg từ dưới thuyền lên bờ sông, theo đường máng nghiêng gồm nhiều mặt phẳng nghiêng có cùng độ cao h ghép nối tiếp. Bờ sông có độ cao so với thuyền là H = 35 m. Mặt phẳng nghiêng đầu tiên lập với phương nằm ngang 300, mặt phẳng nghiêng liền sau có góc nghiêng tăng hơn mặt phẳng nghiêng liền trước 50 và mặt nghiêng cuối cùng có góc nghiêng 600. Hỏi:
a) Thời gian để kéo 01 kiện hàng từ dưới thuyền lên đến bờ sông.
b) Vận tốc của kiện hàng ở mặt nghiêng đầu tiên và ở mặt nghiêng cuối cùng?
Bỏ qua ma sát. Lấy 3 1,73=
HD:
a) Không có ma sát, công thực hiện kéo 01 kiện hàng theo mặt nghiêng bằng công kéo 01 kiện hàng theo phương thẳng đứng lên cùng độ cao H :
A= P.H = mgH = 500.10.35=175.000J
Thời gian cần thiết kéo hàng: A=N.t 175000 35( ) 5000
A
t s
N
= = =
b) Dễ dàng tính được có 7 mặt phẳng nghiêng. Độ cao mỗi mặt phẳng nghiêng là 5m.
(Tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý THCS cực hay) – Phần 1A=N.t 25000 5( ) A=N.t 25000 5( ) 5000 A t s N = = =
Độ dài mặt phẳng nghiêng đầu tiên và cuối cùng lần lượt là:
Từ 1 0 à 2 0
sin sin 30 sin 60
h h h
s s v s
α
= → = = . Thay số s1 = 10 m ; s2 = 5,78 m Vận tốc của kiện hàng trên mỗi mặt phẳng nghiêng tương ứng là v1 = 2m/s; v2
= 1,16 m/s.
* Một người đi xe đạp với vận tốc không đổi 14,4 km/h trên đường nằm ngang sản ra công suất trung bình là 40 W.
a) Tính lực cản chuyển động của xe.
b) Người này đạp xe lên một đoạn dốc 3% (cứ đi quãng đường 100 m thì lên cao 3 m). Muốn duy trì vận tốc như cũ thì người này phải sản ra công suất là bao nhiêu ? Cho biết khối lượng của người là 48 kg, khối lượng xe đạp là 12 kg, lực cản chuyển động của xe không đổi.
* Một vật rắn hình lập phương không thấm nước, có cạnh a = 6 cm được thả chìm trong một bình nước hình trụ tiết diện S = 108 cm2. Khi đó mực nước trong bình cao h = 22 cm.
a) Tính lực tối thiểu để kéo vật lên theo phương thẳng đứng. Biết khối lượng riêng của vật là D = 1200 kg/m3, khối lượng riêng của nước là D0 = 1000 kg/m3.
b) Cần kéo vật đi quãng đường nhỏ nhất là bao nhiêu để nhấc nó hoàn toàn ra khỏi nước trong bình ?
c) Tính công tối thiểu để kéo vật ra khỏi nước trong bình.
HD:a) F = P – FA = 0,432 N a) F = P – FA = 0,432 N
b) Khi vật ra khỏi mặt nước thì chiều cao mực nước trong bình giảm đi là:
2
V
h cm
S
∆ = = .
Khi vật được kéo ra khỏi mặt nước thì nó đã chuyển động được quãng đường là:
20
s h= − ∆ =h cm.
c) Khi vật còn ở trong nước thì lực tối thiểu để kéo vật đi lên theo phương thẳng đứng không đổi là F = 0,432 N. đứng không đổi là F = 0,432 N.
Công để kéo vật đi lên khi vật vẫn còn chìm hoàn toàn trong nước là: A1 = F(h – a) = 0,06912 J.
(Tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý THCS cực hay) – Phần 1
Từ lúc bắt đầu nhô lên khỏi mặt nước cho đến khi nó hoàn toàn ra khỏi nước thì lực tác dụng kéo vật lên tăng dần từ F = 0,432 N đến P = 2,592 N. Vậy lực kéo vật trung bình ở giai đoạn này là: 1,512
2
tb
F P
F = + = N
.
Công kéo vật ở giai đoạn này là: A2 =F atb( − ∆ =h) 0,06048 J
Vậy công tối thiểu của lực để nhấc vật ra khỏi nước trong bình là: A = A1 + A2 = 0,1296 J
9. Dạng 9: Bài tập thí nghiệm
* Một người bán hàng có một chiếc cân đĩa nhưng hai cánh cân không bằng nhau và một bộ các quả cân (coi như đủ các loại). Trong cửa hàng có một số gói hàng có khối lượng khác nhau nhưng không ghi khối lượng, trong đó có gói hàng khối lượng 0,5 kg. Hãy trình bày cách để người bán hàng lấy được đúng gói hàng có khối lượng 0,5 kg.
* Có vật số vật: một quả cân có khối kượng mo; một thanh cứng AB tiết diện đều, đồng chất, có khối lượng mAB; thước đo chiều dài; giá có điểm tựa; dây treo nhẹ; các móc nhỏ. Trình bày phương án xác định khối lượng của một vật m theo mo và mAB.
* Có một chiếc ca chứa đầy nước. Làm cách nào để rót được một nửa khối lượng nước ở ca đó sang một chiếc cốc to gần bằng ca. Không được dùng thêm bất kì vật nào khác. Xác định khối lượng nước trong cốc bằng cách dùng một thước có chia đến milimét (cho biết khối lượng riêng của nước là D = 103kg/m3).
* Trên hai đĩa của một cân đĩa có hai cốc nhôm giống hệt nhau. Một cốc chứa 0,5 lít nước, cốc kia chứa đường đến mức đòn cân thăng bằng. Tính trọng lượng của đường chứa trong cốc.
Treo cốc chứa đường kể trên vào mốc của một lực kế thì thấy lò xo dãn ra, dài thêm 8cm, và kim lực kế chỉ 8N. Tính khối lượng của cốc rỗng và độ dãn của lò xo khi treo cốc rỗng vào lực kế.
(Tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý THCS cực hay) – Phần 1
* Một người bán hàng có một chiếc cân đĩa nhưng hai cánh cân không bằng nhau và một bộ các quả cân (coi như đủ các loại). Trong cửa hàng có một số gói hàng có khối lượng khác nhau nhưng không ghi khối lượng, trong đó có gói hàng khối lượng 0,5 kg. Hãy trình bày cách để người bán khàng lấy được đúng gói hàng có khối lượng 0,5 kg.
HD:
* Cho các dụng cụ: Ống thủy tinh chữ U (có chia độ trên hai nhánh) ; phễu nhỏ; bình đựng nước và bình đựng dầu. Trình bày phương án xác định trọng lượng riêng của dầu. Cho biết trọng lượng riêng của nước là d = 10000 N/m3.
ĐS:
* Hãy trình cách xác định khối lượng riêng của một viên sỏi. Cho các dụng cụ sau : lực kế, sợi dây (khối lượng dây không đáng kể), bình có nước. Biết viên sỏi bỏ lọt và ngập trong bình nước, trọng lượng riêng của nước là d0. ĐA: 0 A P D D P P = −
* Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại với các dụng cụ gồm: vật cần xác định khối lượng riêng, lực kế, ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toàn vật, một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khối lượng. Coi rằng khối lượng riêng của nước là D0 đã biết.
ĐA:
* Hãy trình cách xác định khối lượng riêng của một viên sỏi. Cho các dụng cụ sau : lực kế, sợi dây (khối lượng dây không đáng kể), bình có nước. Biết viên sỏi bỏ lọt và ngập trong bình nước, trọng lượng riêng của nước là d0.
(Tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý THCS cực hay) – Phần 1
HD:
* Trình bày cách xác định khối lượng riêng của dầu hỏa bằng phương pháp thực nghiệm với các dụng cụ gồm: Một ống thủy tinh rỗng hình chữ U, một cốc đựng nước nguyên chất, một cốc đựng dầu hỏa và một thước dài có độ chia nhỏ nhất đến mm.
* Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại với các dụng cụ gồm: vật cần xác định khối lượng riêng, lực kế, ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toàn vật, một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khối lượng. Coi rằng khối lượng riêng của nước là D0 đã biết.
* Hãy trình bày cách xác định tỉ trọng của dầu hỏa (khối lượng riêng của dầu hỏa so với khối lượng riêng của nước) với các dụng cụ sau: một cốc
(Tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý THCS cực hay) – Phần 1
nước, một cốc dầu, một bình rộng hình chữ U có tiết diện hai nhánh bằng nhau, thước đo tới mm.
* Cho các dụng cụ: Ống thủy tinh chữ U (có chia độ trên hai nhánh); phễu nhỏ; bình đựng nước và bình đựng dầu. Trình bày phương án xác định trọng lượng riêng của dầu. Cho biết trọng lượng riêng của nước là d = 10000 N/m3.
* Một bình hình trụ đặt trên mặt bàn nằm ngang có chứa nước đến độ cao H = 15 cm. Thả một cái bát (không đựng gì) để nó nổi trên mặt nước hì mực nước trong bình dâng lên ∆ =H 2,5cm.
a) Khi nhúng cho bát chìm xuống thì mực nước trong bình có độ cao bao nhiêu biết khối lượng riêng của nước là D0 = 1000 kg/m3, còn khối lượng riêng của chất làm bát là D = 5000 kg/m3 ?
b) Từ bài toán trên hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một bát sứ, nếu cho các dụng cụ: một bình hình trụ đựng nước, một cái thước mm và một cái bát sứ.
HD:
a) Thể tích của nước bị bát chiếm chỗ khi bát nổi là: ∆ = ∆V S H
Khối lượng của bát bằng khối lượng nước mà nó chiếm chỗ: m S H D= ∆ . 0
Với S: diện tích đáy bình.
Suy ra thể tích của bát: m S HD0 V
D D
∆
= =
Khi nhúng chìm bát trong bình thì thể tích phần nước đã dâng lên là:
0
1 V .D
H H
S D
∆ = = ∆
Mực nước trong bình có độ cao: H1 H H1 H H D0 15,5cm D
= + ∆ = + ∆ =
b) Từ lời giải trên suy ra phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của cái bát như sau: bát như sau: