Hệ thống bài tập thực nghiệm vật lý

H THNG BI TP THC NGHIM VT L 8
Bài 1. Hãy xác định trọng lợng riêng của 1 chất lỏng với dụng cụ: một lực
kế, một chậu nớc và một vật nặng. Nêu các bớc tiến hành và giải thích.
Cách làm:
Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng của vật trong không khí P1
Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng của vật trong nớc P2
Móc lực kế vào vật xác định trọng lợng của vật trong chất lỏng cần đo
P3
Giải thích:
-

Từ giá trị P1 và P2 xác định đợc V thể tích vật nặng V =

-

Ta có P1 P3 = d x V

P1 P2
dn

P P

1
3
- Sau đó lập biểu thức tính: d x = P P d n với dn là trọng lợng riêng của nớc
1
2

Bi 2: Xỏc nh khi lng riờng ca mt ming kim loi vi cỏc dng c sau: Lc k, bỡnh
nc( nc cú khi lng riờng l Dn) , si dõy mnh.
HD.

Bc 1. Treo ming kim loi ngoi khụng khớ xỏc nh trng lng P ca ming kim loi.
Bc 2. Nhỳng ming kim loi vo trong nc, lc k ch F = P - FA m FA= dn.V
Bc 3. Tớnh trng lng riờng ca ming st bng cụng thc.
d=

P.d n
P
P
P
P
=
=
D = Dn .
= Dn .
V FA
FA
FA
PF
dn

Bi 3. Cho mt thc thng cú chia n mm di v quay c quanh mt trc c nh
giỏ thớ nghim. Mt bỡnh hỡnh tr ln ng nc cú khi lng riờng D n, mt bỡnh hỡnh tr
ln ng du, mt l nh rng, mt l nh cha cỏt cú nỳt kớn, hai si dõy mnh. Trỡnh by
phng ỏn xỏc nh khi lng riờng ca du ho.
HD.
B1. Lp thc vo giỏ thớ nghim c mt ũn by.
B2. Treo l rng bờn trỏi, l cỏt bờn phi v iu chnh ũn by cõn bng.
Ta cú: Polo = Pl (1)
B3. Nhỳng l cỏt vo bỡnh nc v iu chnh ũn by cõn bng.
Ta cú: P0 .l 0 = ( P FA )l ' (2)

T (1) v (2) ta cú: FA =

P (l ' l )
P l' l
P d n .l '
F
=
d
.
V

d
=
.

=
m
A
n
n
V l'
V l' l
l'

(3)

B4. Lp li thớ nghim bng thay bỡnh nc bng bỡnh du ho, tỡm v trớ treo l cỏt ũn
by cõn bng.
Ta li cú:

dd =

P l '' l
.
V l ''

(4)

1


d n .l ' (l '' − l )
Dn .l ' (l '' − l )
⇒ D d = '' '
Thay (3) vào (4), ta có: d d = '' '
l (l − l )
l (l − l )

Bài 4. Một quả cầu rổng bằng đồng thả vào trong cốc nước thì chìm. Chỉ với các dụng cụ là
lực kế và cốc nước hãy xác định thể tích phần rổng ( nước có trọng lượng riêng d n, đồng có
trọng lượng riêng dcu)
HD.
B1. Dùng lực kế xác định khối lượng quả cầu trong không khí.
Ta có: P = dcu.V (1) , V là thể tích phần đồng tạo nên quả cầu.
B2. Thả quả cầu ngập hoàn toàn trong cốc nước và cân( quả cầu không chạm đáy)
Ta được: P' = P – FA = P – dH20.V' (2) với V' là thể tích quả cầu.
P
P − P'
'
V

=
Từ (1) và (2) ta có: V = d và
d H 20
cu
'
Ta có, thể tích phần rổng là: ∆v = V − V =

P − P'
P
−
d H 20
d cu

Bài 5 : Một bình thông nhau với hai nhánh có đường kính d 1 = 10cm và d2 = 20 cm chứa
nước. Xác định sự thay đổi của mực nước ở hai nhánh khi thả một miếng gỗ có khối lượng m
= 500g vào trong bình thông nhau nói trên. Biết khối lượng riêng của nước Dn = 1000kg/m3 .
HD.
Giả sử lượng nước trong bình có thể tích V, S 1 và S2 lần lượt là tiết diện của mỗi nhánh, mực
nước ở hai bên bình thông nhau là ngang nhau, có độ cao h :
V = h .S1 + h .S2
(1)
Khi thả miếng gỗ có khối lượng m vào một nhánh, gỗ sẽ nổi trên mặt nước và làm dịch
chuyển khối nước có thể tích V'. Vì bình thông nhau nên mực nước ở hai nhánh trở lại ngang
nhau và có độ cao là h' , ta có:
V + V' = h' .S1 + h' .S2
(2)
Từ (1) và (2) ta suy ra: h (S1 + S2) + V' = h' (S1 + S2)
(3)
Độ cao thay đổi một đoạn:
∆h = h ' − h =

V'
S1 + S 2

(4)
Mặt khác, khi miếng gỗ nổi, trọng lượng của nó bằng lực đẩy Acsimet :
10.m = 10.V '.Dn ⇒ V ' =
2

d 
S1 = π  1 ÷
2

và tiết diện:

m
Dn

(5)

2

d 
; S2 = π  2 ÷
 2 

(6)

Kết hợp (4) , (5) và (6) ta được, độ cao thay đổi :
m

Dn

4m
=
2
2
π 2
(d1 + d 22 ) π (d1 + d 2 ) Dn
4
4.0,5
∆h = h ' − h =
≈ 0, 01273m ≈1, 27 cm
2
π (0,1 + 0, 22 ).1000
∆h = h ' − h =

(7)
(8)

2


Baøi 6. Một thanh đồng chất tiết diện đều, có khối lượng 10kg, chiều dài l. Thanh được đặt
1
7

trên hai giá đỡ A và B như hình vẽ . Khoảng cách BC = l . Ở đầu C người ta buộc một vật
nặng hình trụ có bán kính đáy 10cm, chiều cao 32cm, trọng lượng riêng của chất làm vật
nặng hình trụ là d = 35000N/m3. Lực ép của thanh lên giá đỡ A bị triệt tiêu. Tính trọng lượng
riêng của chất lỏng trong bình. ( Trọng lượng của dây buộc không đáng kể)

A

A

B
P2

P2

B

C

C
P1

d2

P1

d1

F
F

d3

HD.

(Hình .1)

Gọi P là trọng lượng của thanh AC

1
6
P , P2 là trọng lượng đoạn AB : P2= P
7
7

-

P1 là trọng lượng đoạn BC: P1=

-

l là chiều dài thanh AC, V là thể tích vật chìm trong nước

-

d3 là độ dài đoạn BC : d 3=
cách từ B đến P1 : d1 =

1
3
l , d2 là khoảng cách từ B đến P 2 : d2 = l , d1 là khoảng
7
7

1
l

14

* Vì lực ép của thanh lên điểm A bị triệt tiêu nên theo điều kiện cân bằng lực ta có phương
trình cân bằng lực sau :
P1d1 + Fd3 = P2d2
(1)
* Vì vật nằm lơ lửng trong lỏng chất lỏng nên :
F = V.d – Vdx = V(d – dx) (2)
Từ (1) và (2) ta có :
P1d1 + Fd3 = P2d2 ⇔



35P
35P

 ( d – dx )


dx

1 1
2
6 3
P. l + F. l = P. l
7 14
14
7 7

= 14F

= 14 V( d – dx )
35 P
14V
35 P
=d(3)
14V

=

với P = 10. m
V = S .h = π .R 2 .h = 3,14 .0,12 . 0,32 = 0,01(m3)
35.100

dx = 35000 - 14.0, 01 = 10.000( N m3 )
Bài 7. Một quả cầu đặc A có thể tích V = 100cm 3 được thả vào trong một bể nước đủ rộng.
Người ta thấy quả cầu chìm 25% thể tích của nó trong nước và không chạm đáy bể.
1) Tìm khối lượng của quả cầu? cho khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/m3.
2) Người ta nối quả cầu A với quả cầu đặc B có cùng kích thước bằng một sợi dây mảnh
không co dãn rồi thả cả hai quả cầu vào bể nước. Quả cầu B bị chìm hoàn toàn và không
chạm đáy bể, đồng thời quả cầu A bị chìm một nửa trong nước.
Thay vào ( 3) ta có

3


a) Tìm khối lượng riêng của chất làm quả cầu B và lực mà sợi dây tác dụng lên quả cầu B?
b) Người ta đổ dầu từ từ vào bể cho đến khi phần thể tích V x của quả cầu A chìm trong dầu
bằng phần thể tích của nó chìm trong nước. Tìm Vx?
Biết khối lượng riêng của dầu là Dd = 800kg/m3.
HD.

1) Gọi khối lượng, khối lượng riêng của quả cầu A, B lần lượt là: m1, D1, m2, D2.
Điều kiện cân bằng: P1 = FA ⇔ 10m1 = 10Dn.0,25V ⇒ m1 = 0,025kg.
2) a) Lực tác dụng lên quả cầu A: P1, T1 và FA1
Lực tác dụng lên quả cầu B: P2, T2 và FA2
Điều kiện cân bằng: FA1= T1 + P1
FA2+ T2 = P2
Trong đó T1 = T2 = T.

(1)
(2)

Từ (1) và (2) ta có: FA1 + FA2 = P1 + P2
⇔ 10DnV + 10Dn.V/2 = 10D1V + 10D2V
⇒ D2 = 1250kg/

(3)

Thay D2 vào (2) ta được: T2 = P2 – FA2 = 0,25N
b) Lực tác dụng vào quả cầu A: F’A1; F”A1; T’ và P1
trong đó: F’A1; F”A1 lần lượt là lực đẩy Acximet do dầu, nước tác dụng vào quả cầu A.
Lực tác dụng lên quả cầu B: P2, T’ và FA2
Điều kiện cân bằng: F’A1 + F”A1= T’ + P1 (4)
Từ (4) và (5) ta có: F’A1 + F”A1 + FA2 = P1 + P2
⇔ 10DdVx + 10DnVx + 10DnV = 10(D1 + D2)V
⇒ Vx =

D1 + D2 − Dn
V = 27, 78cm3
Dd + Dn

FA2+ T’ = P2

(5)

Bài 8. Trước mặt em là hai bình nhỏ giống hệt nhau có cùng khối lượng: bình A đựng chất
lỏng A có khối lượng riêng D A, bình B đựng chất lỏng B có khối lượng riêng D B chưa biết,
một bình có vạch chia thể tích, nước có khối lượng riêng D n. Hãy trình bày phương án xác
định khối lượng riêng của chất lỏng B.
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. Từ đó ta có lực
đẩy Acsimet tác dụng lên hai bình là như nhau hay trọng lượng hai chất lỏng là bằng nhau,
suy ra khối lượng hai chất lỏng là như nhau.
Ta có: mA=VA.DA ; mB =VB .DB
⇒ VA.DA = VB .DB ⇒ DB =

V A .D A
(*)
VB

Dùng bình chia độ lần lược đo thể tích V A, VB và thay vào công thức (*) ta tìm được khối
lượng riêng của chất lỏng B.
Bài 9. Trong tay chỉ có các dụng cụ và vật liệu sau: Bình có vạch chia thể tích, một miếng gổ
không thấm nước và nổi trên mặt nước, một ca nước. Hãy xác định.
a) Trọng lượng miếng gổ.
b) Khối lượng riêng của một vật rắn không thấm nước chìm hoàn toàn trong nước( thể tích
vật rắn nhỏ so với miếng gổ, nước có khối lượng riêng Dn)
4


HD.

a) Đổ nước vào bình chia độ, xác định thể tích V của nước.
Thả miếng gổ vào bình nước dâng lên V1, suy ra trọng lượng miếng gổ là:
Pgổ = FA= dn.( V1-V).
b) Đặt vật rắn lên trên miếng gổ, mực nước dâng lên V 2, suy ra trọng lượng vật rắn là: P rắn =
dn.( V2-V1).
Đẩy vật rắn chìm xuống và lấy miếng gổ ra, nước dâng lên V 3 , suy ra thể tích vật rắn là: V 3V.
Từ đó ta tìm được khối lượng riêng của vật rắn là:
P = d .V ⇒ d =

D (V − V1 )
P d n .(V2 − V1 )
=
⇒D= n 2
V
V3 − V
V3 − V

Bài 10. Trên mặt bàn nằm ngang có một thước kim loại dày đồng chất, tiết diện đều, nhẳn và
được chia vạch đến mm. Một quả cầu nặng có khối lượng riêng lớn không dính ướt, một sợi
dây mảnh không dãn, hai chất lỏng khác nhau đựng trong hai bình có miệng rộng. Bằng các
dụng cụ trên hãy trình bày thí nghiệm xác định tỉ số khối lượng riêng hai chất lỏng trên.
HD. Gọi khối lượng thước là M, khối lượng quả nặng là m.
B1.Để thước trên bàn treo quả cầu nặng m vào đầu A của thước. Dịch chuyển thước để xác
định vị trí cân bằng.
B2. Đo khoảng cách từ mép bàn( điểm tựa) O đến khối tâm G của thước là OG = l 1 và điểm
treo quả nặng A là OA = l2. Ta có phương trình cân bằng đòn bẩy:
PM.l1 = Pm.l2 hay M.l1 = m.l2 (1)
B3. Nhúng quả cầu vào chất lỏng 1 có khối lượng riêng D1. Lúc này quả cầu chịu tác dụng
của lực đẩy Acsimet là dn.V từ dưới lên. Để hệ cân bằng trở lại ta phải kéo thước ra một đoạn
a) Ta có: PM.(l1-a) = Pm-FA)(l2+a) hay M( l1 – a) = ( m – D1.V)( l2 + a) (2)

Từ (1) và (2) ta có: D1.V =

a ( M + m)
(3)
l2 + a

B4. Nhúng ngập quả cầu vào chất lỏng có khối lượng riêng D2. Tương tự bước 3, ta có:
D2.V =

b ( M + m)
D1 a(l 2 + b)
=
(4)
Từ
(3)
và
(4)
,
ta
có:
l2 + b
D2 b(l 2 + a )

Bài 11. Trên bàn chỉ có 1 chiếc cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, một bình lớn chứa
nước( khối lượng riêng của nước đã biết ) một bình chứa một 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 của chất lỏng.
Gọi diện tích đáy cốc là S , khối lượng riêng của nước là D 1 , khối lượng riêng của chất lỏng
cần xác định là D2 , trọng lượng cốc là P
Lần 1: Thả cốc không chất lỏng vào nước, phần chìm của cốc trong nước là h1.

⇔ P= 10 D1Sh1
Ta có : P = FA
(1)
Lần 2: Đổ thêm vào cốc 1 lượng chất lỏng cần xác định KLR (vừa phải) có chiều cao h 2,
phần cốc chìm trong nước có chiều cao h3.
Ta có: P + Pchất lỏng = FA ⇔ P + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3 ( 2 )
Từ (1), (2) ta có:10 D1Sh1 + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3
5


h 3 − h1
D1
(3)
h2
Từ (3): chiều cao h1 , h2 , h3 được xác định bằng thước thẳng , D 1 đã biết ⇒ Xác định được
KLR của chất lỏng D2
⇒ D2 =

Bài 4. Chỉ với các dụng cụ và vật liệu: nước( có nhiệt dung riêng C n), nhiệt lượng kế( có
nhiệt dung riêng C k ) , nhiệt kế, cân, bộ quả cân, bình đun, đèn cồn, dây buộc. Hãy nêu
phương án xác định nhiệt dung riêng của một vật rắn.
HD.
B1. Cân nhiệt lượng kế khối lượng là mk , cân vật rắn khối lượng là mr .
B2. Cân nhiệt lượng kế và nước khối lượng m '
6


Từ đó khối lượng nứơc là mn = m ' − mk
B3. Đo nhiệt độ của nước là t1 ( trong nhiệt lượng kế)
B4. Bỏ vật rắn vào bình nước và dùng đèn cồn đun sôi, đo nhiệt độ t 2 của nước( củng chính

là nhiệt độ của vật rắn)
B5. Nhấc vật ra và thả nhanh vào bình nhiệt lượng kế, xác định nhiệt độ t khi có cân bằng
nhiệt.
B6. Dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt dung riêng của vật rắn.
mr .C r (t 2 − t ) = (mk .C k + mn .C n )(t − t1 ) ⇒ C r =

(mk .C k + mn .C n )(t − t1 )
mr (t 2 − t )

Làm lại thí nghiệm 3 lần và tìm giá trị trung bình của các lần đo.
Bài 5. Trong tay chỉ có nước( có nhiệt dung riêng C n), nhiệt lượng kế( có nhiệt dung riêng
C k ) , nhiệt kế, cân, bộ quả cân, bình đun, đèn cồn. Hãy nêu phương án xác định nhiệt dung
riêng của một chất lỏng không phản ứng hóa học với nước.
HD.
Đo khối lượng của nhiệt lượng kế mk .
Đổ chất lỏng vào nhiệt lượng kế và cân được tổng khối lượng m. Từ đó ta có, khối lượng của
chất lỏng là: ml = m − mk .
Đo nhiệt độ t1 của chất lỏng
Dùng đèn cồn đun nước đến nhiệt độ t 2 , rồi đổ nhanh vào nhiệt lượng kế đã có chất lỏng
trong đó.
Quan sát và đo nhiệt độ t khi có cân bằng nhiệt, đo bình nhiệt lượng kế để xác định khối
lượng nước mn vừa rót vào.
Dùng phương trình cân bằng nhiệt để xác định nhiệt dung riêng của chất lỏng.
mn .C n ( t 2 − t ) = (mk C k + ml .C l )(t − t1 ) ⇒ C l =


1  C n .mn (t 2 − t )
− mk .C k 

ml 

t − t1


Bài 6. Trình bày phương án xác định nhiệt nóng chảy của muối ăn( NaCl) với các dụng cụ:
Cân, nhiệt kế, nhiệt lượng kế, bình chứa nước và muối ăn.
Bài 7. Trình bày phương án xác định nhiệt hóa hơi của nước với các dụng cụ: Nước ( đã biết
nhiệt dung riêng), bình đun( đã biết nhiệt dung riêng), đèn cồn, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây,
cân và bộ quả cân.
Bài 10. Trên trần nhà có một chiếc đèn ống dài 1,2m. Một học sinh muốn đo chiều cao của
trần nhà mà không có thang. Trong tay học sinh đó chỉ có một tấm bìa cứng, mth thước dài
20cm. Làm cách nào mà bạn học sinh có thể đo được chiều cao trần nhà?
HD.
Dùng kim châm một lổ nhỏ trên tám bìa
Đặt tấm bìa nằm ngang và cách sàn nhà một khoảng l=20cm
Chùm sáng từ đèn ống AB đi qua lổ O tạo nên một ảnh MN trên mặt sàn.
7


NM OH '
l
 AB

=
=
⇒h=
+ 1.l (*)
Ta có: ∆OAB∞∆ONM ⇒
AB
OH
h−l

 NM


Đo NM, l thay số vào (*) ta tìm được chiều cao trần nhà.
A

B

H

h

O
l
M

H'

N

Bài 11. Cho một cốc nước, một ống thủy tinh hình chữ U, một chất lỏng màu xanh không
hòa tan với nước có Dl < Dn , một thước đo chiều dài. Nêu phương án thí nghiệm để xác định
Dl .

8