Đề số 08 - Bài tập môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

ĐỀ SỐ 08 Câu 1: (C101)
Cho hệ thống như hình vẽ : m = 50kg ; AB = 1,2m ; AC = 2m. Đặt vào D lực F hướng
thẳng đứng xuống dưới. Bỏ qua khối lượng của ròng rọc và dây nối.
a) Bỏ qua ma sát. Tính lực F để hệ cân bằng ?
b) Có ma sát trên mặt phẳng nghiêng : Khi đó để kéo vật m lên đều thì lực đặt vào đi
D là F’ = 180N. Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng ?
c) Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng như cũ. Bỏ lực F. Treo vào điểm D vật M = 80kg
rồi đặt vào vật m lực FK hướng song song với mặt phẳng nghiêng để đưa M lên đều
một đoạn 40cm. Tính công của lực FK ? Câu 2: (C501)
Người ta dự định đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 30
bằng ấm điện có công suất ℃
900W. Công suất nhiệt hao phí phụ thuộc thời gian theo đồ thị như hình vẽ. Tính thời gia
đun sôi nước. Biết nước có c = 4200J/(kg.K). Câu 3: (C302)
Một bình hình trụ có chiều cao
= 20cm, diện tích đáy trong S là 1= 100 c m h 2 , đặt trên mặt 1
bàn nằm ngang. Đổ vào bình 1 lít nước ở nhiệt độ
t1=80 ℃ . Sau đó, thả vào bình một khối
trụ đồng chất có diện tích đáy S 2là =6 0 cm2, chiều cao là h 2=25 cm và nhiệt độ là t2. Khi cân
bằng thì đáy dưới của khối trụ song song và cách đáy trong của x bình =4cm là . Nhiệt độ
nước trong bình khi cân bằng nhiệtt = là
65 ℃. Bỏ qua sự nở vì nhiệt, sự trao đổi nhiệt với
môi trường xung quanh và với bình.
Biết khối lượng riêng của nước là
D1= 1000 kg/m3, nhiệt dung riêng của nước clà 1= 4200
J/(kg.K), của chất làm khối trụ c2 là = 2000J/(kg.K).
a) Tìm khối lượng của khối trụ và nhiệt t2 ? độ
b) Phải đặt thêm lên khối trụ một vật có khối lượng tối thiểu là bao nhiêu để khi cân bằ
thì khối trụ chạm đáy bình? Câu 4:
Hai bản kim loại đồng chất tiết diện đều có cùng chiều dài l = 40cm và cùng tiết diện. H
bản được hàn dính lại ở một đầu O như hình 1. Biết trọng lượng riêng của bản OA là d
40000 N/m ,3 của bản OB là d 2 = 60000 N/m . 3
1. Xác định vị trí treo thanh để thanh cân bằng nằm ngang.
2. Nhúng ngập hoàn toàn 2 thanh vào nước có trọng lượng riêng d = 10000 N/m .3
a. Phải dịch vị trí treo thanh 1 đoạn bao nhiêu, về phía nào để thanh vẫn cân bằng nằ ngang.
b. Biết tiết diện thanh là 50 cm .2 Tính lực căng của sợi dây treo vật lúc này. Câu 5: Cho 2 bóng đèn Đ 1 và Đ ,
2 một nguồn điện, 2 công tắc K1 và K , 2 các dây nối. Em hãy t
kế một sơ đồ mạch điện thoả mãn đồng thời các yêu cầu sau rồi giải thích cách mắc của e - Khi K
1 ngắt thì cả 2 đèn đều không sáng. - Khi K
1 đóng còn K2 ngắt thì chỉ có Đ 1 sáng. - Khi K 1 và K
2 cùng đóng thì cả 2 đèn đều sáng. Câu/Ý Nội dung Điểm Đổi: V 0 = 70 cm 3 = 70.10-6 m . 3 0,25 đ
Khi gỗ nổi cân bằng trong chất lỏng thì: P gỗ = FA0,25 điểm 1.1 => V 1 điểm 0.d0 = Vchìm.d10,25 điểm => 70.10-6.9.10 3 = Vchìm.15.10 3 => Vchìm = 42.10-6 m 3 = 42 cm . 3
Vậy thể tích phần gỗ ngập trong chất lỏng là 42 cm30,25 điểm 1.2
Gọi thể tích miếng gỗ trong chất lỏng A là V
1 , thể tích miếng gỗ trong chất 0,5 điểm 3 điểm
lỏng B là V .2 Khi miếng gỗ nằm cân bằng ta có: FA1 + FA2 = P0 V1d1 + V2d2 = V0d 0 => V1d1 + ( V 0 – V 1 ) d 2 = V0d0 =>
Thể tích miếng gỗ trong chất lỏng A bằng thể tích chất lỏng A dâng lên trong
nhánh bé. Vậy độ cao chất lỏng A dâng lên là: h 1 = .
Xét áp suất tại 2 điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang ở hai nhánh tại 0,5 điểm
mặt phân cách giữa hai chất lỏng thì ta có: p 1 = p 2 => h1d 1 = h.d2 v ( ) d d ( ) vd d d 0 0 2 0 1 0 2 d h. 1 2 d h s(d)d s(d )dd 0,5 điểm 1 2 2 1 2
thay số vào ta được h = 0,075 m = 7,5 cm 0,5 Vì d 1 < d
2 nên vị trí treo thanh nằm về phía OB.
Gọi khoảng cách từ vị trí treo thanh O1 đến O là x, tiết diện thanh là S. 0,5 điểm
Do mỗi bản đều đồng chất và cùng tiết diện nên 2.1
trọng tâm của mỗi bản nằm chính giữa mỗi bản. 1 điểm
Khi thanh cân bằng năm ngang thì. 0,5 điểm
Vậy điểm treo thanh nằm về phía OB, cách điểm O là OO1 = 4cm.
Ta có thể xem trọng tâm của cả thanh nằm tại
vị trí O .1 Khi nhúng thanh vào nước thì thanh
sẽ mất cân bằng vì có thêm lực đẩy
Aschimetes tác dụng vào chính giữa thanh. 0,25 điểm
Điểm treo thanh lúc này phải đặt ở O 2 cách O 2.2a một đoạn là y. 1 điểm
Khi thanh cân bằng nằm ngang thì: FA.y = (P 1 + P ).(y 2 – x) 0,2 => S.2l.d.y = (S.l.d 1 + S.l.d ).(y 2 – x) 0,25 đ
=> 2.10000.y = (40000 + 60000).(y – 4) => 2y = 10y - 40 => y = 5 (cm)
Vậy phải dịch điểm treo thanh về phía B một đoạn là 1 (cm). 0,25
Lực căng của sợi dây treo thanh lúc này là: T = P 1 + P 2 – FA 2.2b => T = S.l.(d 1 + d ) 2 – 2.S.l.d 0,25 đ 1 điểm
=> T = 50.10-4.0,4.100000 – 2.50.10-4.0,4.10000 = 160 (N). 0,25 đ
Nhiệt lượng cần cung cấp để chất lỏng tăng nhiệt độ từ 150C đến 500C là: Q1 = m.c.(t2 – t1) 0,25 điể 3.1a
0,5 điểm => 157000 = 1,5.c.(50 – 15) => c ≈ 2990 J/kg.K.
Vậy nhiệt dung riêng của chất lỏng là 2990 J/kg.K. 0,25 đ 3.1b
Nhiệt lượng do chất lỏng toả ra khi hạ nhiệt độ từ 500C xuống 00C là:
Q2 = m.c.(t2 – t3) = 1,5.2990.(50 – 0) = 224550 (J) = 224,55 (KJ) 0, 0,5 điểm
Vậy: x = Q1 + Q2 = 157 + 224,55 = 318,25 (KJ). 0,2 3.2
Gọi độ dài của chất lỏng trong ống ở 0 C 0
là n0 vạch. Chiều dài tăng thêm khi 0,5 2 điểm nhiệt độ thay đổi 1 C 0
là x thì chiều dài của chất lỏng trong ống tại nhiệt độ
bất kỳ t tương ứng là: n = n 0 + x.n0.t Với t 1 = 0 C 0 thì n 1 = 10 (vạch) => 10 = n 0 + 0 => n 0 = 10 Với t 2 = 100 C 0 thì n 2 = 90 (vạch) => 90 = n 0 + x.n .100 0 => x = 0,08 Với t 3 = n 3 thì: t 3 = n 0 + x.n0.t 3 <=> t 3 = 10 + 0,08.10.t3 t3 = 10 + 0,8.t 3 => 0,2.t 3 = 10 => t 3 = 500C. 0,5 * Sơ đồ mạch điện: 1 điểm 4 2 điểm * Giải thích cách mắc:
- Khi K1 mở thì toàn bộ mạch điện mở. Nên cả 2 đèn đều tắt.
- Khi K1 đóng, K2 ngắt thì mạch điện qua Đ2 hở còn mạch điện qua Đ1 kín. Nên chỉ có Đ1 sáng. 1 điểm
- Khi K1 và K2 cùng đóng thì toàn bộ mạch điện đều kín. Nên cả Đ1 và Đ2 đều sáng.
Bước 1: Đổ nước đầy bình trụ, dùng thước đo chiều cao của nước trong bình là h. 0,25 điểm
Bước 2: Thả nhẹ khối gỗ vào bình rồi lấy khối gỗ ra, đo lại chiều cao của
nước trong bình lúc này là h1.0,25 điểm 5.a
Bước 3: Thả lại khối gỗ vào bình và nhấn chìm khối gỗ vào nước rồi lấy
khối gỗ ra, đo lại chiều cao cột nước trong bình lúc này là h 1,5 2.0,25 điểm điểm
Gọi tiết diện trong của bình là S.
Thể tích của khối gỗ là: V = (h – h2).S 0,25 điểm
Thể tích khối gỗ ngập trong nước khi thả nổi là: Vc = (h – h ).S 1 0
Khi gỗ nổi cân bằng trên nước thì: P = FA => V.dg = Vc.dn 0,25 điểm => (h – h2).S.10D g = (h – h ).S 1 .10D =>
Đổ đầy dầu thực vật vào bình hình trụ rồi thả nổi khối gỗ vào trong bình.
Lấy khối gỗ ra, dùng thước đo chiều cao phần dầu còn lại trong bình lúc 0,25 này điểm 5.b là h . 0,5 3
Khi gỗ nổi cân bằng: P = FAd => (h – h2).S.10D g = (h – h điểm 3).S.10Dd 0,25 điểm