Đề thi Bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 8 phần nhiệt - Ngô Hường

Đây là một số đề tôi dạy bồi dưỡng học sinh giỏi cấp trường, xin giới thiệu với các thầy cô nghiên cứu. Nếu có đề nào mới và hay xin trao đổi qua địa chỉ email: ngohuong764@yahoo.com.vn. Xin cảm ơn.
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI PHẦN NHIỆT
Bài 1: Một người có một chai nước cất để trên bàn ở trong phòng. Một ngày mùa hè có nhiệt độ là 350C, người đó cần ít nhất 200g nước cất có nhiệt độ 200C để pha thuốc tráng phim. Người đó bèn lấy nước đá trong tủ lạnh để pha với nước cất. Nước đá có nhiệt độ -100C và có khối lượng riêng D = 920kg/m3.
1. Để có đúng 200g nước ở 200C, phải lấy bao nhiêu gam (g) nước cất và bao nhiêu g nước đá?
2. Tủ lạnh đó chỉ cho những viên nước đá có kích thước có kích thước 2x2x2cm và chỉ có thể dùng từng viên trọn vẹn. Vậy người đó nên giải quyết nào cho hợp lý nhất?
Cho biết: Nhiệt dung riêng của nước là C0 = 4,2kJ/kg.K, của nước đá là C1 = 2,1kJ/kg.K. Nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00C là λ = 335kJ/kg.
Bài 2: Người ta thả vào một nhiệt lượng kế lý tưởng (NLK) đang chứa m1 = 0,5kg nước ở t1 = 100C một cục nước đá có khối lượng m2 1kg ở t2 = -300C.
1. Tính nhiệt độ, thể tích của hổn hợp sau khi cân bằng được thiết lập.
2. Ngay sau đó, người ta thả vào NLK một cục nước đá khác ở 00C, giữa nó có chứa một cục đồng nhỏ có khối lượng m3 =10g, còn phần nước đá bao quanh cục đồng là m2’ = 0,2kg.
Hỏi cần phải rót thêm vào NLK bao nhiêu nước ở 100C để cục nước đá chứa đồng bắt đầu chìm xuống nước? Cho rằng tốc độ tan của các cục nước đá là như nhau.
Biết nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4200J/kgK; của nước đá là Cnd = 2100J/kgK, khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/m3; của nước đá là Dnđ = 900kg/m3; của đồng là Dđ = 8900kg/m3; và nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 335000J/kg.
Bài 3: Lấy M = 1,5kg nước đổ vào bình đo thể tích. Giữ cho bình ở nhiệt độ ban đầu 40C rồi từ từ hơ nóng đáy bình, đồng thời khuấy đều nước. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước và theo dõi sự tăng thể tích của nước thì thu được bảng kết quả như sau:
Nhiệt độ t (00C)
4
20
30
40
Thể tích V (cm3)
1500.0
1503.0
1506.0
1512.1
Nhiệt độ t (00C)
50
60
70
80
Thể tích V (cm3)
1518.2
1526.0
1533.7
1543.2
1. Dùng các số liệu đó hãy tính khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ đã cho.
2. Thay bình thí nghiệm trên bằng bình thủy tinh khối lượng m1 = 6,05g gồm hai phần đều có dạng hình trụ, tiết diện phần dưới S1 – 100cm2, tiết diện phần trên S2 = 6cm2, chiều cao phần dưới h1 = 16cm (hình). Khi bình đang chứa M = 1,5kg nước ở t0 = 800C thì thả vào bình một lượng nước đá có khối lượng m2 = 960g ở 00C. Xác định áp suất do nước gây ra tại đáy bình trong hai trường hợp:
a/ Trước khi thả nước đá vào.
b/ Sau khi thả nước đá vào và đã đạt nhiệt độ cân bằng.
Đ1
h1
Cho NDR nước c1 = 4200J/kgK, thủy tinh c2 = 300J/kgK, NNC nước đá λ = 340.103 J/kg. Bỏ qua sự dãn nở vì nhiệt của các bình và sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
Bài 4: Một nhiệt lượng kế ban đầu chưa đựng gì cả. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của NLK tăng thêm 50C. Sau đó lại đổ thêm một ca nước nóng nữa thì thấy nhiệt độ của NLK tăng thêm 30C. Hỏi nếu đổ thêm vào NLK cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của NLK tăng thêm bao nhiêu độ nữa?
Bài 5: Một bình NLK bằng nhôm khối lượng m1 = 200g chứa m2 = 400g nước ở nhiệt độ t1 = 200C.
1. Đổ thêm vào bình một khối lượng nước ở nhiệt độ t2 = 50C. Khi cấn bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình là t = 100C. Tìm m.
2. Sau đó người ta thả vào bình một khối nước đá có khối lượng m3 ở nhiệt độ t3 = - 50C. Khi cân bằng nhiệt thì thấy trong bình còn lại 100g nước đá. Tìm m3.
Cho NDR của nhôm là c1 = 880J/kgK, nước là c2 = 4200J/kgK; nước đá là c3 = 2100J/kgK. Nhiệt nóng chảy nước đá là λ = 3,4.105 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường
Bài 6: Trong một cốc mỏng chưa m1 = 400g nước ở nhiệt độ t1 = 200C có những viên nước đá với cùng khối lượng m2 = 20g và nhiệt độ t2 = -50C. Hỏi:
Nếu thả hai viên nước đá vào cốc thì nhiệt độ cuối cùng của nước trong cốc bằng bao nhiêu?
Phải thả tiếp thêm vào cốc ít nhất bao nhiêu viên nước đá nữa để cuối cùng trong cốc có hổn hợp nước và nước đá?
Biết rằng nhiệt lượng cần thiết để cốc nóng thêm 10C là 250J.
Cho nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c1 = 4,2.103 J/kg.độ; c2 = 1,8.103 J/kg.độ. Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,4.105 J/kg. Bỏ qua nhiệt tỏa vào môi trường.
Bài 7: Có một bình nhôm khối lượng m0 = 260g, nhiệt độ ban đầu là t0 = 200C được bọc kín bằng lớp xốp cách nhiệt. Cần cho bao nhiêu nước ở nhiệt độ t1 = 500C và bao nhiêu nước đá ở t2 = -20C vào bình để có M = 1kg nước ở t3 = 100C khi cân bằng nhiệt.
Cho NDR của nhôm là c0 = 880J/kg độ ; của nước là c1 = 420J/kg độ; của nước đá c2 = 210J/kg độ; Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,35.105 J/kg
Bỏ lớp xốp cách nhiệt đi, nhúng một dây đun điện có công suất không đổi P = 130W vào bình chứa nước nói trên và đun rất lâu thì nước trong bình vẫn không sôi được.
a/ Giải thích tại sao?
b/ Nếu sau đó bỏ dây đun ra thì sau một khoảng thời gian bao lâu nhiệt độ nước trong bình giảm đi 10C?
Bài 9: Một chiếc cốc hình trụ, khối lượng m, trong đó chứa một lượng nước cũng có khối lượng m đang ở nhiệt độ t1 = 100C. Người ta thả vào cốc một cục nước đá khối lượng M đang ở nhiệt độ 00C thì cục nước đá chỉ tan được 1/3 khối lượng của nó và luôn nổi trong khi tan. Rót thêm một lượng nước có nhiệt độ t2 = 400C vào cốc. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của cốc lại là 100C, còn lại nước trong cốc có chiều cao gấp đôi chiều cao mực nwocs sau khi thả cục nước đá.
Hãy xác định NDR của chất làm cốc. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, sự dãn nở nhiệt của nước và cốc. Biết NDR của nước là c = 4,2.103 J/kg độ, nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 336.103 J/kg.
Bài 10: Trong một bình nhiệt lượng kế ban đầu có chứa m0 = 400g nước ở nhiệt độ t0 = 250C. Người ta đổ thêm một khối lượng nước m1 ở nhiệt độ tx vào bình thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước là t1 = 200C. Cho thêm một cục nước đá khối lượng m2 ở nhiệt độ t2 = -100C vào bình thì cuối cùng trong bình có M = 700g nước ở nhiệt độ t3 = 50C. Tìm m1; m2; tx. Biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c1 = 4,2.103 J/kg.độ; c2 = 2,1.103 J/kg.độ. Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,36.105 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của các chất trong bình với nhiệt lượng kế và môi trường.