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