Bài tập Vật lý 10 nâng cao

Chương III. Tĩnh Học vật Rắn 1. Hai bản bản mỏng, đồng chất: hình chữ nhật, dài 9cm, rộng 6cm, ghép với một bản mỏng hình vuông, đồng chất có kích thước 3cm ´ 3cm (hình vẽ). Xác định trọng tâm chung của vật ghép. 2. Một tấm ván nặng 240N được bắc qua một con mương. Trọng tâm của tấm ván cách điểm tựa A 2,4m và cách điểm tựa B 1,2m. Lực tác dụng mà tấm ván tác dụng lên hai bờ mương A và B là bao nhiêu ? 3. Một người gánh hai thúng, một thúng gạo nặng 300N, một thúng ngô nặng 200N. Đòn gánh dài 1,5m, bỏ qua khối lượng đòn gánh. Đòn gánh ở trạng thái cân bằng thì vai người đó đặt cách đầu thúng gạo và lực tác dụng lên vai là bao nhiêu? 4. Thanh OA có khối lượng không đáng kể, có chiều dài 20cm, quay dễ dàng quanh trục nằm ngang O. Một lò xo gắn vào điểm giữa C. Người ta tác dụng vào đầu A của thanh một lực F = 20N, hướng thẳng đứng xuống dưới (H.vẽ). Khi thanh ở trạng thái cân bằng, lò xo có phương vuông góc với OA, và OA làm với thanh mộ góc a = 300 so với đường nằm ngang. Tính Phản lực của là xo tác dụng vào thanh và độ cứng của lò xo 5. Một thanh AB đồng chất, trọng lượng P, chiều dài l có đầu A được chôn chặt vào tường thành một góc α như hình vẽ.Một đĩa đồng chất trọng lượng Q nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đia qua AB và tựa vào tường và thanh ở các điểm C và D. Tính áp lực của đĩa NC, ND, và các thành phần phản lực ở A, biết AD = l/3. Bỏ qua mọi ma sát, tính mô men các lực tác dụng lên thanh AB đối với trục quay đi qua A. 6. Khối hộp đáy vuông cạnh a = 0,5m, chiều cao b = 1m được đặt trên mặt phẳng nghiêng, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là k = 0,4. Khi tăng dần α, khối hộp sẽ trượt hay đổ trước? 7. Thanh đồng chất AB, trọng lượng P tựa trên hai mặt nghiêng trơ như hình vẽ. CD vuông góc DE và CD hợp với phương ngang một góc α <450. Tìm góc nghiêng của AB so với phương ngang khi cân bằng và áp lực trên các mặt nghiêng. 8. Một bức tranh được treo vào tường thẳng đứng nhờ một sợi dây AC có chiều dài l = 0,5m hợp với tường một góc α = 60o. Bức tranh có chiều cao BC = d = 0,7m. Mép dưới B của tranh không bị giữ chặt. Hỏi hệ số ma sát giữa tranh và tường phải bằng bao nhiêu để bức tranh đứng cân bằng? Chương IV. Các định luật bảo toàn 1. Một người 60kg thả mình rơi tự do từ một cầu nhảy ở độ cao 3m xuống nước và va chạm mặt nước được 0,55s thì dừng chuyển động. Tính lực cản mà nước tác dụng lên người ? 2. Hai xe lăn nhỏ có khối lượng m1 = 300g và m2 = 2kg chuyển động trên mặt phẳng ngang ngược chiều nhau với các vận tốc tương ứng v1 = 2m/s, v2 = 0,8m/s. Sau khi va chạm, hai xe dính vào nhau và chuyển động cùng vận t 3. Baén moät hoøn bi thuûy tinh(1) coù khoái löôïng m vôùi vaän toác 3 m/s vaøo moät hoøn bi theùp (2) ñöùng yeân coù khoái löôïng 3m, cho va chaïm ñaøn hoài xuyeân taâm. Ñoä lôùn caùc vaän toác cuûa 2 hoøn bi sau va chaïm là bao nhiêu ốc. Xác định độ lớn và chiều của vận tốc sau va chạm ? 4. Một tên lửa có khối lượng tổng cộng M = 10t đang bay với vận tốc V = 200m/s đối với Trái Đất thì phụt ra phía sau (tức thời) khối lượng khí m = 2t với vận tốc v = 500m/s đối với tên lửa, coi vận tốc v của khí không đổi. Tính vận tốc tức thời của tên lửa sau khi phụt khí ? 5. Một viên đạn có khối lượng m = 2kg khi bay đến điểm cao nhất của quỹ đạo parabol với vận tốc v = 200m/s theo phương nằm ngang thì nổ thành hai mảnh. Một mảnh có khối lượng m1 = 1,5kg văng thẳng đứng xuống dưới với vận tốc v1 = 200m/s. Xác định vận tốc và hướng của mảnh còn lại? 6. moät ngöôøi keùo hoøm goã tröôït treân saøn nhaø baèng moät löïc hôp vôùi phöông chuyeån ñoäng laø 300 löïc keùo laø 150N. Tính coâng cuûa löïc ñoù khi hoøm ñi ñöôïc 20m. 7. Moät oâ toâ khoái löôïng 2 taán chuyeån ñoäng ñeàu treân moät ñöôøng naèm ngang. Heä soá ma saùt giöõa xe vaø maët ñöôøng laø 0,05. Tính coâng cuûa löïc ma saùt khi oâ toâ chuyeån ñoäng treân ñöôïc quaõng ñöôøng 1000 m. Lấy g=10m/s2 8. Moät gaøu nöôùc khoái löôïng 10 Kg ñöôïc keùo ñeàu leân cao 5m trong khoaûng thôøi gian 1 phuùt 40 giaây. Laáy g=10m/s2. Coâng suaát trung bình cuûa löïc keùo baèng? 9. Một vật ném lên cao với vận tốc 6m/s . Lấy g = 10m/s2 a. Tính độ cao cực đại của vật? b. Ơ độ cao nào thì thế năng bằng động năng? c. Ở độ cao nào thì thế năng bằng nữa động năng ? 10. Một con lắc đơn có chiều dài 1 m. Kéo cho nó hợp với phương thẳng đứng góc 45o rồi thả nhẹ. Tính độ lớn vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 30o . Lấy g = 10 m/s2 11. Một khẩu súng khối lượng 5kg bắn ra một viên đạn theo phương ngang có khối lượng 10g với vận tốc 600m/s . Hỏi khi viên đạn ra khỏi nòng súng thì súng giật lùi với vận tốc bao nhiêu ? 12. Giữ một vật khối lượng 0,1kg đặt trên một lò xo thẳng đứng ở trạng thái không biến dạng.Độ cứng cuả lò xo bằng 100N/m.Dùng tay ấn cho vật đi xuống làm lò xo bị nén một đoạn 6cm. Sau đó thả cho lò xo trở về trạng thái ban đầu.Tới vị trí này, vật rời lò xo và chuyển động thẳng đứng lên cao. Tìm vận tốc cuả vật khi rời khỏi lò xo và độ cao cực đại mà nó đạt tới , bỏ qua khối lượng của lò xo và chọn mốc thế năng tại vị trí đầu tien của lò xo khi chưa biến dạng 13. Một búa máy 500kg rơi từ độ cao 3,6m xuống đập vào cọc bê tông 100kg. Va chạm là va chạm mềm cả búa và cộc cùng chuyển động lún xuống đất. a. Tim vận tốc cuả búa khi chạm cọc b. Tìm vận tốc sau va chạm của hệ búa-cọc c. Xác định phần động năng têu hao thành nhiệt 14. Một vật có khối lượng m1=1,5kg nối với vật có m2=2,5kg bằng một sợi dây không dãn vắt qua một ròng rọc cố định và kéo vật này chuyển động trên mặt nằm ngang có hệ số ma sát trượt =0,2 .Lúc đầu giữ cho hệ vật nằm yên, sau đó thả cho hệ chuyển động tự do. a. Hỏi khi hai vật đạt vận tốc 2m/s thì độ dời của mỗi vật là bao nhiêu? Lấy g =10m/s2 b.Tìm thời gian chuyển động của hệ vật 15. Một ô tô đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc 90km/h tới một điểm A thì lên dốc.Góc nghiêng của mặt dốc so với mặt nằm ngang là =30o .Hỏi ô tô lên dốc được một đoạn bao nhiêu met thì dừng lại . Xét hai trường hợp: a. Trên mặt dốc không có ma sát b. Hệ số ma sát trên mặt dốc là 0.433. Lấy g=10m/s2 16. Giữ một vật khối lượng 0,1kg đặt trên một lò xo thẳng đứng ở trạng thái không biến dạng.Độ cứng cuả lò xo bằng 100N/m.Dùng tay ấn cho vật đi xuống làm lò xo bị nén một đoạn 6cm. Sau đó thả cho lò xo trở về trạng thái ban đầu.Tới vị trí này, vật rời lò xo và chuyển động thẳng đứng lên cao. Tìm vận tốc cuả vật khi rời khỏi lò xo và độ cao cực đại mà nó đạt tới , bỏ qua khối lượng của lò xo và chọn mốc thế năng tại vị trí đầu tien của lò xo khi chưa biến dạng 17. Lò xo có độ cứng k=100N/m đầu trên cố định đầu dưới treo quả cầu có m=100g.Quả cầu chuyển động theo phương thẳng đứng và có thể rời xa vị trí cân bằng một khoảng lớn nhất là A=2cm.Bỏ qua sức cản của không khí. 1.Tính độ dãn của lò xo ở vị trí cân bằng 2. Tính thế năng của hệ quả cầu-lò xo khi quả cầu ở vị trí cân bằng,vị trí thấp nhất, cao nhât,nếu: a. Chọn gốc thế năng trọng lực tại vị trí quả cầu ở vị trí thấp nhất, gốc thế năng ở vị trí lò xo không biến dạng b. Chọn gốc thế năng trọng lực và đàn hồi đều ở vị trí cân bằng của quả cầu Chương VI. Chất khí 1. Một khối khí có thể tích 2lít ở nhiệt độ 27oC và áp suất 760mmHg. a. Nếu nung nóng đẳng tích khối khí lên đến nhiệt độ 407 oC thì áp suất khối khí sẽ là bao nhiêu ? b. Nếu vừa nén khối khí đến thể tích 500cm3 và vừa nung nóng khối khí lên đến nhiệt độ 200 oC thì áp suất khối khí sẽ là bao nhiêu ? 2. Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6lít đến thể tích 4lít, áp suất khí tăng thêm 0,75atm. Tính áp suất ban đầu của khí. 3. Bơm không khí có áp suất p1=1atm vào một quả bóng có dung tích bóng không đổi là V=2,5l. Mỗi lần bơm ta đưa được 125cm3 không khí vào trong quả bóng đó. Biết rằng trước khi bơm bóng chứa không khí ở áp suất 1atm và nhiệt độ không đổi. Tính áp suất bên trong quả bóng sau 12 lần bơm. 4. Mét b×nh chøa khÝ ë 270C vµ ¸p suÊt 40 atm. Khi mét nöa l­îng khÝ tho¸t ra ngoµi vµ nhiÖt ®é cña b×nh h¹ xuèng cßn 120 C th× ¸p suÊt khÝ trong b×nh lµ bao nhieu ? 5. Một ống chứ U (hv) tiết diện 1 cm2. Bên trong chứa Hg. Ban đầu . Đổ thêm Hg vào thì đoạn chứa không khí còn . Áp suất khí quyển . Nhiệt độ không đổi. a. Tìm thể tích Hg đã đổ thêm vào b. Duỗi thẳng ống ra thì đoạn chứa khí có chiều dài bao nhiêu? 6. Một ống thủy tinh L = 50cm, hai đầu kín, ở giữa có một đoạn thủy ngân dài l = 10cm, hai bên là không khí có cùng khối lượng. Khi đặt ống nằm ngang thì đoạn thủy ngân ở đúng giữa ống. Dựng ống thẳng đứng thì thủy ngân tụt xuống 6cm. a. Tính áp suất không khí khi ống nằm ngang b. Ống nằm ngang, nếu mở đầu ống bên phải thì Hg dịch chuyển như thế nào?. c. Ống thẳng đứng, hai đầu kín. Nếu mở một đầu ống thì Hg dịch chuyển như thế nào? 1. Mở đầu ống trên 2. Mở đầu ống dưới 7. Có 0,4g khí Hidrô ở nhiệt độ 27oC, áp suất 105Pa, được biến đổi trạng thái qua hai giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất tăng gấp đôi, sau đó cho dãn nở đẳng áp trở về thể tích ban đầu. a) Xác định các thông số (p,V,T) chưa biết của từng trạng thái. b) Vẽ đồ thị mô tả quá trình biến đổi của khối khí trên trong hệ trục (P,V). m K 8. Cho ba bình thể tích v1 = v, v2 = 2v, v3 = 3v thông nhau, cách nhiệt đối với nhau. Ban đầu các bình chứa khí ở cùng nhiệt độ T0 và áp suất p0. Sau đó, người ta hạ nhiệt độ bình 1 xuống T1 = , nâng nhiệt độ bình 2 lên T2 = 1,5T0, nâng nhiệt độ bình 3 lên T3 = 2 T0. Tình áp suất khí trong các bình theo p0. 9. Một áp kế hình trụ, có tiết diện S = 10cm2 có dạng (hv). Lò xo có độ cứng K = 100N/m. Píttong có khối lượng 2,5kg. Bên trong chứa 0,02g khí H2 ở áp suất khí quyển. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10m/s2 a. Đặt thẳng đướng, lò xo bị nén 2cm, nhiệt độ 270C. Tính chiều dài tự nhiên lò xo? b. Tăng nhiệt độ lên đến gín trị nào để lò xo có chiều dài tự nhiên?. c. Tăng nhiệt độ lên đến 370C mà độ biến dạng lò xo vẫn không đổi. Tính lượng khí đã bị dò ra ngoài? Chương VII. Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển Thể. 1. Một dây kim loại có tiết diện ngang 0,2cm2, suất Iâng là 2.1010Pa. lấy g = 10m/s2. Biết giới hạn bền của dây là 6.108N/m2. Khối lượng lớn nhất của vật treo vào mà dây không đứt là bao nhiêu? 2. Một thước thép ở 200C có độ dài 1000mm. Khi nhiệt độ tăng đến 400C, thước thép này dài thêm bao nhiêu? Biết hệ số nở dài của thép là a = 11.10-6 K-1. 3. Một thanh dầm cầu bằng sắt có độ dài là 10m khi nhiệt độ ngoài trời là 100C. Độ dài của thanh dầm cầu sẽ tăng thêm bao nhiêu khi nhiệt độ ngoài trời là 400C? Hệ số nở dài của sắt là 12.10-6K. 4. Một quả cầu mặt ngoài hoàn toàn không bị nước làm dính ướt . Biết bán kính của quả cầu là 0,1mm , hệ số căng mặt ngoài của nước 0,073N/m . Khi quả cầu đặt lên mặt nước , lực căng bề mặt lớn nhất lớn nhất tác dụng lên nó nhận giá trị nào sau đây : 5. Lực căng mặt ngoài tác dụng lên một vòng kim loại đồng dài 50 mm được nhúng vào nước xà phòng là bao nhiêu? Biết hệ số căng bề mặt s = 0,040 N/m. 6. Một vòng nhôm mỏng có đường kính là 50mm và có trọng lượng P = 68.10-3N được treo vào một lực kế lò xo sao cho đáy của vòng nhôm tiếp xúc với mặt nước. Lực tác dụng để kéo bứt vòng nhôm ra khỏi mặt nước là bao nhiêu? biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10-3N/m và có hai mặt căng của chất lỏng. 7. Một ống mao dẫn khi nhúng vào trong nước thì cột nước trong ống dâng cao 80mm, khi nhúng vào trong rượu thì cột rượu dâng cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng và hệ số căng mặt ngoài của nước và rượu là r1 = 1000 kg/m3, s1 = 0,072 N/m và r2 = 790 kg/m3, s2 = 0,022 N/m. 8. Nhiệt lượng cần cung cấp cho 5 kg nước đá ở 00C chuyển thành nước ở cùng nhiệt độ đó là bao nhiêu? biết nhiệt nóng chảy riêng của nước l = 3,5. 105 J/kg. 9. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miêng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 200C, để nó hoá lỏng ở nhiệt độ 6580C. Nhôm có nhiệt dung riêng là 896J/(kg.K), nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.105J/K 10. Vào một ngày nào đó nhiệt độ là 300C, trong 1m3 không khí của khí quyển có chứa 20,6g hơi nước. Độ ẩm tuyệt đối của không khí là: a = 20,6g/m3 , độ ẩm cực đạI A = 30,3 g/m3. Xác định độ ẩm tương đối của không khí 11. Buổi sáng nhiệt độ không khí là 23 độ C và độ ẩm tỉ đối là 80%. Buổi trưa, nhiệt độ không khí là 30 độ C và độ ẩm tỉ đối là 60%. Hỏi vào buổi nào không khí chứa nhiêu hơi nước hơn. Biết khối lượng riêng của nước ở 23 độ C là 20,60 g/m3 và 30 độ C là 30,29 g/m3.