Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lí 9 năm học 2012 -2013
(GVBM: Phan Mỹ Dung )
Phần Nhiệt học
Bài 1 : Có ba bình cách nhiệt đựng nước , khối lượng nước và nhiệt độ ban đầu của mỗi bình lần
lược là : m1; t1; m2; t2 ; và m3; t3 : Ta đổ hoàn toàn nước ở bình thứ nhất và bình thứ hai vào bình
thứ ba thì nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt là 450C. Tìm t1; t2 ; t3, biết m1 = 2m2 = 4m3,
t1=2t2=4t3. Từ đó cho biết nước ở trong bình nào là tỏa nhiệt hay thu nhiệt. (bỏ qua sự mất mát
nhiệt do môi trường xung quanh hấp thụ).
Bài 2: Cần cung cấp một nhiệt lượng là bao nhiêu để đun sôi một ấm nhôm có khối lượng 300g
đựng 10 lít nước ở 250C trong hai trường hợp:
a) Bỏ qua nhiệt lượng do môi trường ngoài hấp thụ.
b) Môi trường ngoài hấp thụ một lượng nhiệt bằng 2/5 nhiệt lượng do ấm thu
Biết nhiệt dung của nước và nhôm lần lượt là 4200J/Kg.K và 880J/Kg.K, khối lượng riêng của
nước là 1000Kg/m3.
Bài 3: Một thỏi đồng và một thỏi nhôm có cùng thể tích và cùng độ giảm nhiệt độ. Biết nhiệt dung
riêng của đồng và nhôm lần lượt là 380J/Kg.K và 880J/Kg.K, khối lượng riêng của đồng và nhôm
lần lượt là 8900Kg/m3 và 2700Kg/m3.
a) So sánh nhiệt lượng tỏa ra của 2 thỏi
b) Tính nhiệt lượng tỏa ra của thỏi nhôm, biết nhiệt lượng tỏa ra của thỏi đồng là 624,8 kJ
c) Tính khối lượng của mỗi thỏi
Bài 4: Người ta thả một cục sắt khối lượng 2kg ở 1000C vào một xô nước chứa 4kg nước ở 300C.
Tính nhiệt độ trong xô nước khi đã có cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng của sắt là 460J/Kg.K
và của nước 4200J/Kg.K. Nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh bằng 10% nhiệt lượng do sắt
tỏa ra.
Bài 5: Khi trộn rượu vào nước, sau khi cân bằng nhiệt người ta thu được một hỗn hợp 2,84kg ở
nhiệt độ 300C. Tính khối lượng của nước và rượu có trong hỗn hợp. Biết nhiệt độ ban đầu và nhiệt
dung riêng của rượu và nước lần lượt là 700C, 200C và 2500J/Kg.K, 4200J/Kg.K. Bỏ qua nhiệt
lượng tỏa ra môi trường xung quanh.
Bài 6: Thả một khối đồng có khối lượng mđ ở nhiệt độ 50)C vào bình nước thì làm nhiệt độ nước
tăng từ 200C đến 300C. Thả tiếp vào đó một khối đồng thứ hai có khối lượng mđ’ = 2mđ ở 1000C thì
nhiệt độ sau cùng nước là bao nhiêu? Xem như chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa các khối đồng và
nước.
Bài 7: Hai bình nước giống nhau chứa hai lượng nước như nhau: bình thứ nhất có nhiệt độ t1, bình
thứ hai có nhiệt độ t2 = 3/2t1 sau khi trộn lẫn với nhau và có sự cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hỗn
hợp là 250C bỏ qua nhiệt lượng do môi trường và bình hấp thụ. Tính nhiệt độ ban đầu t1 và t2 của
mỗi bình.
Bài 8: Có hai bình cách nhiệt, bình thứ nhất chứa m1= 2kg nước ở nhiệt độ t1=800C, bình thứ hai
chứa m2 = 1kg nước ở nhiệt độ t2 = 200C. Nếu rót từ bình một sang bình hai và để bình hai có nhiệt
độ ổn định là t1’. Rồi lại rót m kg từ bình hai sang bình một. Nhiệt độ cân bằng của bình một lúc
này là t2’’ = 750C. Tính nhiệt độ cân bằng của t1’ và khối lượng nước m đã rót mỗi lần.
Bài 9: Ba bình nước giống nhau chứa ba lượng nước giống nhau và nhiệt độ ban đầu tương ứng
của các bình là: t1=2, t2=3t3. Sau khi trộn đều vào nhau thì nhiệt cuối cùng của hỗn hợp là 370C.
Hỏi nhiệt độ ban đầu của mỗi bình là bao nhiêu? Xem sự trao đổi nhiệt chỉ xảy ra giữa các lượng
nước với nhau.
Bài 10: Ba bình chứa nước có khối lượng nước tương ứng là: m1 = 2m2 = 3m3 và nhiệt độ ban đầu
là: t1 = 2, t2 = 3t3. Sau khi trộn đều vào nhau thì nhiệt cuối cùng của hỗn hợp là 490C. Hỏi nhiệt độ
ban đầu của mỗi bình là bao nhiêu? Xem sự trao đổi nhiệt chỉ xảy ra giữa các lượng nước với nhau.
Bài 11: Một quả cầu bằng sắt được nung nóng đến ts0C. Nếu thả quả cầu đó vào trong một bình
cách nhiệt đựng 5kg nước ở 00C thì nhiệt độ cuối cùng của chúng là t1 = 4,20C. Còn nếu thả quả
cầu đó vào bình cách nhiệt đựng 4kg nước ở 250C thì nhiệt độ cuối cùng của chúng là t2 = 28,90C.
Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh. Tìm:
a) Khối lượng của quả cầu. Biết nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460J/Kg.K và
4200J/Kg.K
b) Nhiệt độ ban đầu của quả cầu.
Bài 12: Có một quả cầu bằng đồng có khối lượng 1kg đã được nung nóng đến tđ0C. Nếu thả quả
cẩu đó vào bình chứa 2 lít nước ở 200C thì nhiệt độ cuối cùng của chúng khi có sự cân bằng nhiệt
là t1 = 350C. Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh. Hỏi, nếu thả quả cầu đó vào bình
chứa 3 lít nước ở 250C thì nhiệt độ cuối cùng t2 của chúng khi có sự cân bằng nhiệt là bao nhiêu?
Nêu nhận xét về kết quả đó. Biết nhiệt dung riêng của đồng và nước lần lượt là 380J/Kg.K và
4200J/Kg.K.
Bài 13: Một vật làm bằng kim loại được nung nóng đến nhiệt độ t0C. Khi thả vào trong bình đựng
6 lít nước ở t1 = 100C thì nhiệt độ cuối cùng của chúng là t = 290C. Hỏi nếu thả vật đó vào trong
bình đựng 10 lít nước ở nhiệt độ t2 là bao nhiêu để cho nhiệt độ cuối cùng cũng bằng 290C. Xem
như chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa vật và nước.
Bài 14 : Một nhiệt lượng kế có khối lượng m(kg) ở nhiệt độ t1 = 230C cho vào nhiệt lượng kế một
khối lượng m(kg) nước ở nhiệt độ t2 . Sau khi hệ cân bằng nhiệt độ của nước giảm đi 90C .Tiếp tục
đổ thêm vào nhiệt lượng kế 2 kg chất lỏng khác( không có tác dụng hóa học với nước) ở nhiệt độ t3
=450C , khi có cân bằng nhiệt lần 2 , nhiệt độ của hệ giảm đi 100C so với cân bằng nhiệt lần thứ
nhất
Tìm nhiệt dung riêng của chất lỏng đã đỗ thêm vào nhiệt lượng kế , biết nhiệt dung riêng của
nhôm 900 J/kg.K , nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt khác
Bài 15 : Người ta thả một khối đồng có khối lượng m1 = 0,2 kg đã được nung nóng đến nhiệt độ t1
vào một bình nhiệt kế chứa m2 = 0,28 kg nước ở nhiệt độ t2 = 200C . Nhiệt độ khi có cân bằng là t3
= 800C , biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của đồng và nước lần lược là : 400(J/Kg.K)
8900kg/m3 ; 4200J/ kg.K ; 1000kg/m3; Nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,3 .106J/kg.Bỏ qua sự trao
nhiệt với nhiệt lượng kế và môi trường
a) Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng
b) Sau đó người ta thả thêm một miếng đồng có khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt
lượng kế trên thì lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước
trước khi thả miếng đồng m3 .Xác định khối lượng khối đồng m3
Bài 16 : Một khối sắt có khối lượng m1, nhiệt dung riêng c1, nhiệt độ ban đầu t1 =1000C,Một bình
chứa nước , nước trong bình có khối lượng m2, nhiệt dung riêng c2, nhiệt độ đầu của nước và bình
là t2 = 200C , thả khối sắt vào trong nước , nhiệt độ của khối sắt khi cân bằng là
t =250C , Hỏi nếu khối sắt có khối lượng m’1 = 2m1 nhiệt độ ban đầu t1 =1000C thì khi thả khối
sắt vào nước (khối lượng m2 , nhiệt độ ban đầu t2 = 200C) Nhiệt độ t’ của hệ thống khi cân bằng
là bao nhiêu ? Giải bài toán trong từng trường hợp sau:
a) Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của bình nước và môi trường xung quanh
b) bình chứa nước có khối lượng m3 nhiệt dung riêng c3 . bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của môi
trường xung quanh
Bài 17 : Người ta thả một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ 1360C vào một
nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở 140C Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao nhiêu gam kẽm trong
miếng hợp kim trên ?biết nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 180C, và muốn cho riêng nhiệt lượng kế
nóng thêm lên 10C thì cần 65,1 J ; nhiệt dung riêng của nước, chì, và kẽm lần lược là 4190 J/kg.K;
130J/kg.K và 210J/kg.K bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài
Bài 18: Khi ta thả 5kg nhôm đã được nung nóng đến 1200C vào trong một chậu đựng 6 lít nước ở
300C thì nhiệt độ của chậu nước sau khi cân bằng nhiệt là 400C. Hỏi nhiệt lượng hao phí do chậu
và môi trường xung quanh thu bằng bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhôm tỏa ra? Biết nhiệt
dung riêng của nhôm và nước lần lượt là 880J/Kg.K và 4200J/kg.K.
Bài 19 : Có hai bình cách nhiệt : bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t1 = 600C , bình thứ hai
chứa 1 lít nước ở nhiệt độ t2 = 200C . Đầu tiên rót một lượng nước m từ bình thứ nhất đến bình thứ
hai . sau khi trong bình thứ hai có sự cân bằng nhiệt , lại rót bình thứ hai sang bình thứ nhất một
lượng nước m .Khi đạt được cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình thứ nhất là
t1 = 590C . Cho khối lượng riêng của nước D = 1000 kg/m3 .. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của môi
trường
Bài 20 : Một bình hình trụ có chiều cao h1 = 20 cm diện tích đáy trong là S1 = 100 cm2 đặt trên mặt
bàn nằm ngang . Đổ vào bình một lít nước ở nhiệt độ t1= 800C , sau đó thả vào bình một khối trụ
đồng chất có tiết diện đáy là S2 = 60cm2 chiều cao h2 = 25 cm và nhiệt độ t2. Khi cân bằng thì đáy
dưới của khối trụ song song và cách đáy trong của bình là x = 4 cm . Nhiệt độ nước trong bình khi
cân bằng nhiệt là t = 650C . 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 1000 kg/ m3 nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.k ,
của chất làm khối trụ là 2000J/kg.K
a) Tìm khối lượng của khối trụ và nhiệt độ t2
b) Phải đặt lên khối trụ một vật có khối lượng tối thiểu là bao nhiêu để khi cân bằng thì khối trụ
chạm đáy bình
Bài 21 : Có hai ống hình trụ giống hệt nhau, ống thứ nhất đựng nước đá đến độ cao h1 = 40 cm,
ống thứ hai đựng nước ở nhiệt độ t1 = 40C đến độ cao h2 = 10cm. Rót hết nước ở ống thứ hai vào
ống thứ nhất , chờ tới khi có cân bằng thì thấy mực nước trong ống dâng cao thêm h’1=0,2cm,so
với lúc vừa rót xong . biết nhiệt nóng chảy của nước đá bằng 3,4.105J/kg. nhiệt dung riêng của
nước là C1 = 4200J/kgK , của nước đá là C2 = 2000J/kg.K. Khối lượng riêng của nước là D1 =
1000kg/m3 ; Của nước đá là D2 = 900kg/m3. Tính nhiệt độ ban đầu của nước đá trong ống thứ nhất .
bỏ qua sự co giãn vì nhiệt và sự trao đổi nhiệt với môi trường
Bài 22 : Một bình hình trụ có chiều cao h1 = 20cm, diện tích đáy trong là S1 = 100cm2 trên mặt bàn
nằm ngang. Đổ vào bình 1 lít nước ở nhiệt độ t1 =800C. Sau đó thả vào bình một khối trụ song song
và cách đáy trong của bình là x= 4 cm. Nhiệt độ nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t = 650C. 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 D = 1000kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/(kg.K), của chất làm khối trụ
là c2 = 2000J/(kg.K).
a) Tìm khối lượng của khối trụ và nhiệt độ t2.
b) Phải đặt thêm khối trụ một vật có khối lượng tối thiểu là bao nhiêu để khi cân bằng thì khối trụ
chạm đáy bình?
Bài 23 : Một nhiệt lượng kế bằng đồng đồng được nước . Một khối nước đá nặng 0,2 kg nổi trên
mặt nước . Tất cả ở 00C
a) Tính thể tích của phần nước đá nổi trên mặt nước ,cho biết khối lượng riêng của nước đá và
nước lần lược là 0,92 kg/cm3 và 1000kg/m3
b) Cho vào nhiệt lượng kế một miếng nhôm có khối lượng 100g ở 1000C Tính khối lượng nước
đá tan thành nước, biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước
đá là 3,4.105> Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh
ờng và các bình
a) Hỏi nhiệt độ của nước trong bình thứ hai khi đã cân bằng nhiệt là bao nhiêu ?
b) Tính m
Bài 24 : Một thỏi nước đá có khối lượng m= 200g, ở -100C,
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để thỏi nước đá biến thành hơi hoàn toàn ở 1000C, cho biết
nhiệt dung riêng của nước đá là c1 = 1800J/kg.độ, của nước c2 =4200J/kgđộ, nhiệt hóa hơi
của nước ở 1000C, là 2,3.106J/kg., nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00C là 3,4.105J/kg
b) Nếu bỏ thỏi nước đá trên vào sô nước ở 200C sau khi cân bằng nhiệt người ta thấy nước đá
còn sót lại là 50g . Tính lượng nước đá lúc đầu , biết sô nhôm có khối lượng m2 = 100g và
nhiệt dung riêng của nhôm là c3 = 880J/kg.K
Bài 25: Người ta thả một cục nước đá có khối lượng 500g ở 00 C và chiếc cốc A có chứa 670 g
nước ở 250C , thấy cục nước đá không tan hết , người ta rớt cục nước đá còn lại cho vào cốc B
chứa 709 g nước ở 400C
a) Hỏi cục nước đá có tan hết trong cốc B không ? Tại sao ?
b) Tính nhiệt độ cuối cùng của nước ở cốc B . Biết nhiệt dung riêng của nước C = 4180 J/kg>k
nhiệt nóng chảy của nước đá bằng 335.103J/kg, Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với cốc và với môi
trường bên ngoài
BÀI TẬP VỀ BẾP- HIỆU SUẤT
Bài 26: Một chậu đồng có khối lượng 500g đang đựng 5 lít nước ở 200C người thợ rèn nhúng một
thỏi sắt có khối lượng 2kg được lấy từ trong bếp lò. Nhiệt độ của chậu nước sau khi cân bằng nhiệt
là 300C. Biết nhiệt dung riêng của đồng, sắt, nước lần lượt là 380J/Kg.K, 460J/Kg.K và
4200J/Kg.K. Tính nhiệt độ của bếp lò trong hai trường hợp:
a) Nhiệt lượng do môi trường xung quanh hấp thụ không đáng kể.
b) Nhiệt lượng do môi trường xung quanh hấp thụ bằng 20% nhiệt lượng do thỏi sắt tỏa ra.
Bài 27: Một nhiệt lượng kế có chứa 1 kg nước ở nhiệt độ 250C. Người ta thả vào đó một hợp kim
nhôm và thiếc có khối lượng 900g đã dược nung nóng tới 800C. Nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt là
300C. Tính khối lượng của nhôm và thiết có trong hỗn hợp. Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm,
thiếc lần lượt là 4200J/Kg.K, 880J/Kg.K và 230J/Kg.K. Nhiệt lượng kế hấp thụ bằng 10% nhiệt
lượng do nước hấp thụ.
Bài 28: Để đun sôi một nồi nhôm có khối lượng 500g đựng 10 lít rượu ở 300C. Người ta cung cấp
cho nó một lượng nhiệt là 1800kJ. Tính hiệu suất của bếp, biết nhiệt dung riêng của rượu và nhôm
lần lượt là 2500J/Kg.K và 880J/Kg.K. Khối lượng riêng của rượu là 800Kg/m3, nhiệt đọ sôi của
rượu là 800C.
Bài 29: Một bếp dầu dùng để đun sôi 1 lít nước ở 200C trong một ấm nhôm có khối lượng 200g.
Thấy sau 10 phút nước sôi. (xem bếp dầu cung cấp nhiệt một cách đều đặn) Biết nhiệt dung riêng
của nước và nhôm lần lượt là 4200J/Kg.K và 880J/Kg.K. Hỏi nếu bỏ qua nhiệt lượng do ấm nhôm
thu thì sau bao lâu nước sẽ sôi.
Bài 30: Người ta dùng một bếp dầu để đun sôi 1 lít nước đựng trong một ấm nhôm có khối lượng
500g thì mất 10 phút. Hỏi cũng dùng bếp dầu đó nhưng để đun sôi 5 lít nước thì mất thời gian bao
lâu? Biết nhiệt do bếp cung cấp một cách đều đặn. Nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là
880J/Kg.K và 4200J/Kg.K.
Bài 31: Một bếp dầu có hiệu suất là 55%. Hỏi khi đốt cháy hoàn toàn 0,15kg dầu hỏa thì đun sôi
được bao nhiêu lít nước? Biết nhiệt độ ban đầu của nước là 200C, nhiệt dung riêng của nước là
4200J/Kg.K và năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.106J/kg.
Bài 32: một ấm nhôm có khối lượng 500g chứa 5 lít nước ở 200C.
a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên. Biết nhiệt dung riêng của nước và
nhôm lần lượt là 4200J/Kg.K và 880J/Kg.K.
b) Tính lượng củi khô cần thiết để đun sôi lượng nước đó. Biết rằng năng suất tỏa nhiệt của củi khô
là 107J/kg và hiệu suất của bếp là 25%.
Bài 33: Một bếp dầu dùng để đun nước. Khi đun 2 lít nước ở 200C được đựng trong một ấm nhôm
có khối lượng 200g thì sau 10 phút nước sôi. Biết bếp tỏ nhiệt một cách đều đặn. Nhiệt dung riêng
của nhôm, nước và năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa lần lượt là 880J/Kg.K, 4200J/Kg.K và
44.106J/kg.
a) Tính nhiệt lượng thu vào của ấm nước trong một phút.
b) Tính thời gian cần thiết để đun lượng nước đó từ 200C cho đến khi bay hơi hoàn toàn. Biết cứ
1kg nước bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi 1000C thì cần phải cung cấp một lượng nhiệt là 2,3.106J.
( trong qua trình bay hơi nhiệt độ không thay đổi).
c) Tính hiệu suất của bếp biết để đun sôi lượng nước nói trên thie phải ddootss cháy hết 52g dầu
hỏa.
Bài 34Một ấm bằng nhôm có khối lượng 0,4kg chứa 0,5 lít nước ở 300C. Để đun sôi nước người ta
dùng một bếp điện loại 220V – 1100W, hiệu suất 88%. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là C1 =
880J/Kg.độ; của nước là C2 = 4200J/kg.độ. Nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,4.105J/kg.
1. Bếp dùng ở hiệu điện thế 220V, bỏ qua sự tỏa nhiệt của ấm và nước ra môi trường:
a) Tính thời gian cần để đun sôi nước.
b) Khi nước bắt đầu sôi, nếu đun thêm 4 phút thì có bao nhiêu phần trăm lượng nước hóa hơi?
2.Bếp dùng ở hiệu điện thế 180V, hiệu suất của bếp và lượng nước trong ấm như lúc đầu, khi đó
sau thời gian t = 293s kể từ lúc bắt đầu đun thì nước sôi. Tính nhiệt lượng trung bình do ấm và
nước tỏa ra môi trường trong mỗi giây.
Bài 35 : Dùng một bếp dầu để đun sôi một lượng nước có khối lượng m1 =1 kg đựng trong một ấm
bằng nhôm có khối lượng m2 = 500g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi . Nếu dùng bếp trên để
đun sôi một lượng nước có khối lượng m3 đựng trong ấm trên trong cùng một điều kiện thì thấy sau
một thời gian 19 phút nước sôi. Tính khối lượng m3 Biết nhiệt dung riêng của nước nhôm, lần lược
là : 4200J/kg.K; 880J/kg.K . và nhiệt do bếp dầu tỏa ra một cách đều đặn
Bài 36 : Một châu nhôm khối lượng 0,5kg, đựng 2 kg nước ở 200,
a) Thả vào chậu nhôm một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ở lò ra .Nước nóng đến 21,20C .
Tìm nhiệt độ của bếp lò ? biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước và đồng lần lược là C1=
880J/kg.K; C2 = 4200J/Kg.K, C3 = 380J/kgk , bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên
ngoài ,
b) Thực ra trong trường hợp này , nhiệt lượng tỏa ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp
cho chậu nước . Tìm nhiệt độ thực của bếp lò.