Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập nâng cao vật lí 8, bồi dưỡng học sinh giỏi môn lí 8Bài tập về áp suất chất rắn, lỏng, khí, bình thông nhau, sự nổi, lực đẩy ácsimétcông thức tính áp suất,lực đẩy acsimét, điều kiện để vật nổi, vật chìm, vật lơ lửng trong chất lỏng
PHẦN 2: ÁP SUẤT I DẠNG 1: LUYỆN TẬP CÔNG THỨC TÍNH ÁP SUẤT: RẮN, LỎNG, KHÍ Kiến thức: + Áp suất vật rắn: Trong đó: F: Áp lực theo phương vuông góc (N) S: diện tích mặt bị ép (m2) + Áp suất chất lỏng: Trong đó: d: Trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) h: Chiều cao cột chất lỏng độ sâu điểm xét so với mặt thoáng (m) + Áp suất khí quyển: áp suất cột thủy ngân ống Tô-ri-xe-li + Trọng lượng riêng: + Khối lượng riêng: Phương pháp: +Áp dụng công thức + Trong chất lỏng, điểm nằm mặt phẳng nằm ngang có áp suất + Chất lỏng truyền nguyên vẹn độ tăng áp suất Ví dụ: Ví dụ 1: Bài tập: Bài 1: Trên móng dài 10 m, rộng 40 cm, người ta muốn xây tường dài 10 m, rộng 22 cm Áp suất tối đa mà đất chịu 40 000 N/m2 Tính chiều cao giới hạn tường? Biết khối lượng riêng trung bình tường 900 kg/m3 Bài 2: Một viên gạch dạng hình hộp chữ nhật có khối lượng kg Đặt viên gạch mặt phẳng nằm ngang theo mặt khác viên gạch áp suất viên gạch gây mặt phẳng nằm ngang kPa, kPa, kPa Xác định kích thước viên gạch Bài 3: Một phà có diện tích đáy không thay đổi 720 m2, đưa xuống phà 16 xe, có khối lượng trung bình 100 kg phà chìm sâu thêm bao nhiêu? Biết khối lượng riêng nước 1g/cm3 Bài 4: Một ống hình trụ tròn có chiều cao 20 cm Người ta đổ vào lượng nước cho nước cách miệng ống 12 cm (Bỏ qua áp suất khí quyển) a) Tính áp suất khối nước lên đáy ống, biết trọng lượng riêng nước 10 000 N/m3 b) Nếu đổ rượu vào chiều cao cột rượu để áp suất với áp suất cột nước, biết trọng lượng riêng rượu 000 N/m3 ĐS: 800 N/m2; 10 cm Bài 5: Một ống hở hai đầu có chiều dài 20 cm, đặt vuông góc với mặt nước, phần nhô lên khỏi mặt nước Sau người ta vừa chế vào ống lượng dầu vừa rút nhẹ ống lên cho dầu đầy ống Biết trọng lượng riêng nước 10 000 N/m3, dầu 8000 N/m3 a) Tính phần ống nhô lên khỏi mặt nước b) Rút nhẹ ống lên cao đoạn x tính lượng dầu tràn ra, biết tiết diện ống cm2 ĐS: cm; 0,6x kg Bài 6: Một ống hình trụ hở hai đầu đặt thẳng đứng chậu nước Người ta đổ dầu vào ống cho mực dầu ống 10 cm Tính độ cao cột dầu so với mặt nước Biết khối lượng riêng dầu 900 kg/m3, nước 000 kg/m3 ĐS: cm Bài 7: Trong cốc hình trụ tiết diện S người ta đổ vào lượng M thủy ngân nước Tính áp suất tác dụng lên đáy cốc ĐS: 20 M/S N/m2 Bài 8: Một cốc hình trụ người ta đổ vào lượng khối lượng nước thủy ngân Độ cao tổng cộng chất lỏng cốc h = 20 cm Tính áp suất p chất lỏng lên đáy cốc, biết khối lượng riêng nước g/cm 3, thủy ngân 13,6 g/cm ĐS: 726 N/m3 Bài 9: Một cốc hình trụ có chứa lượng nước lượng thủy ngân khối lượng, độ cao tổng cộng chất lỏng cốc H = 146 cm, Tính áp suất p chất lỏng lên đáy cốc, biết khối lượng riêng nước D1 = g/cm3 thủy ngân D2 = 13,6 g/cm3 ĐS: 27 200 Pa Bài 10: Một tàu ngầm di chuyển biển Áp kế đặt vỏ tàu áp suất 2,02.106 N/m2 Một lúc sau áp kế 0,86.106 N/m2 a) Tàu lên hay lặn xuống? Vì khẳng định vậy? b) Tính độ sâu tàu ngầm hai thời điểm Cho biết trọng lượng riêng nước biển 10300N/m3 ĐS: lên; 196 m, 83,5 m Bài 11: Một bình gồm hình trụ có tiết diện ngang S 3S, có đáy nhẹ ghép (như hình vẽ) Người ta nhúng bình nước cố định độ sâu định Biết thể tích hình trụ 0,3 lít Người ta rót nhẹ vào bình 0,4 lít nước thấy đáy bình rời Cho khối lượng riêng nước 1000 kg/m3 a) Tìm áp lực nước bên tác dụng lên đáy bình b) Nếu không đổ nước mà đặt vào đáy bình cân nhỏ khối lượng 300 g phải đặt vào vị trí để đáy bình rời OB = ĐA: N; Vật đặt điểm B cách mép O: HD: 3S π Bài 12: Một ống thủy tinh có tiết diện S = cm2 hở hai đầu, cắm vuông góc với mặt thoáng chậu nước a) Tìm độ chênh lệch mực dầu ống mực nước chậu rót 72 g dầu vào ống Cho biết trọng lượng riêng nước dầu 10 000 N/m3 000 N/m3 b) Nếu ống có chiều dài l = 60 cm phải đặt ống nhô lên khỏi mặt nước để rót dầu vào đầy ống ? c) Khi ống trạng thái câu b, ta kéo ống thẳng đứng lên đoạn a = cm, tìm thể tích dầu chảy ống Bài 13: Cho cốc hình lăng trụ chứa chất lỏng Biết đáy cốc hình vuông, có cạnh a Xác định độ cao cột chất lỏng chứa cốc, biết áp lực F tác dụng lên thành cốc có giá trị áp lực cột chất lỏng tác dụng lên đáy cốc Bài 14: Người ta nhúng vào thùng chất lỏng ống nhẹ dài hình trụ đường kính d; phía ống có dính chặt đĩa hình trụ dày h, đường kính D, khối lượng riêng vật liệu làm đĩa ρL ρ > ρL ρ Khối lượng riêng chất lỏng ( ) nhấc ống từ từ lên cao theo phương thẳng đứng Hãy xác định độ sâu H (tính từ miệng ống lên đến mặt thoáng chất lỏng) đĩa bắt đầu tách khỏi ống ĐS: D ρ − ρL H = ( )2 h d ρL Bài 15: Một bình đặt thẳng đứng, có tiết diện thẳng S1 S2 có hai pittong trọng lượng tương ứng P1 P2, hai pittong nối với sợi dây có chiều dài a chứa đầy nước có trọng lượng riêng d Bên hai pittong không khí Tìm lực căng dây Bỏ qua lực ma sát pittong với thành bình HD: Giả sử lực căng dây T Xét cân pittong Gọi P1 áp suất nước sát pittong P2 áp suất nước mặt pittong dưới, P0 áp suất không khí Ta có: P1 + T = (p1 – p0)S1 (1) T – P2 = (p2 – p0)S2 (2) Ngoài ra: p2 = p1 + da (3) Thay (3) vào (2): T = P2 + (p1 + da – p0)S2 (4) p1 − p0 = Từ (1) suy ra: P1 + T S1 T = P2 + ( Thay (5) vào (4), suy ra: T= Vậy: (5) P1 + T + da ) S S1 P1S + P2 S1 + daS1S S1 − S Bài 16: Một ca sắt chứa sẵn nước Khi thả ca sắt vào bình hình trụ đựng nước nước bình dâng thêm khoảng h = 3,9 cm Khi làm ca chìm xuống, mực nước rút đoạn a = cm Hãy xác định tỉ lệ trọng lượng nước ban đầu trọng lượng ca nước Biết trọng lượng riêng sắt gấp n = 7,8 lần trọng lượng riêng nước HD: Gọi S diện tích đáy bình hình trụ, Pn trọng lượng riêng nước ca, Ps trọng lượng ca sắt, d0 ds = nd0 trọng lượng riêng nước sắt Khi ca nổi, thể tích mà ca bị chìm nước Sh Lực đẩy Acsimet bằng: FA = Shd0 = Pn + Ps (1) Khi ca chìm, thể tích nước ca ca làm mực nước bình tăng lên (h – a) so với chưa có ca: Pn Ps P P + = S (h − a ) ⇒ n + s = S (h − a) d0 d s d nd ⇒ nPn + Ps = nd S (h − a ) (2) Lấy (2) trừ (1): Pn(n-1) = Sd0(nh – h – na) Pn = Sd0 Suy ra: h(n − 1) − na n −1 Kết hợp (1) (3) ta có: (3) Pn h(n − 1) − na na 12 = = 1− = Pn + Ps h(n − 1) (n − 1)h 17 ... = 146 cm, Tính áp suất p chất lỏng lên đáy cốc, biết khối lượng riêng nước D1 = g/cm3 thủy ngân D2 = 13,6 g/cm3 ĐS: 27 200 Pa Bài 10: Một tàu ngầm di chuyển biển Áp kế đặt vỏ tàu áp suất 2,02.106... với thành bình HD: Giả sử lực căng dây T Xét cân pittong Gọi P1 áp suất nước sát pittong P2 áp suất nước mặt pittong dưới, P0 áp suất không khí Ta có: P1 + T = (p1 – p0)S1 (1) T – P2 = (p2 – p0)S2... vuông, có cạnh a Xác định độ cao cột chất lỏng chứa cốc, biết áp lực F tác dụng lên thành cốc có giá trị áp lực cột chất lỏng tác dụng lên đáy cốc Bài 14: Người ta nhúng vào thùng chất lỏng ống