phuong phap giai bai tap vat ly 10 hoc ki 2

8/6/2019 phuong phap giai bai tap vat ly 10 hoc ki 2

http://slidepdf.com/reader/full/phuong-phap-giai-bai-tap-vat-ly-10-hoc-ki-2 1/28

Phương pháp giải bài t ậ p V ật lý 10

1

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CHỦ ĐỀ 1: ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

A. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: : TÝnh ®éng l- îng cña mét vËt, mét hÖ vËt.

- Động lượng p của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là một đại lượng được x

định bởi biểu thức: p = m v - Đơn vị động lượng: kgm/s hay kgms-1.- Động lượ ng hệ vật:

1 2 p p p

Nếu: 1 21 2 p p p p p

Nếu: 1 21 2 p p p p p

Nếu: 2 2

1 21 2 p p p p p

Nếu: 2 2 2

1 2 1 2 1 2, 2 . . os p p p p p p p c

Dạng 2: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng B- íc 1: Chän hÖ vËt c« lËp kh¶o s¸t B- íc 2: ViÕt biÓu thøc ®éng lîng cña hÖ tr íc vµ sau hiÖn t îng.

B íc 3: ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l îng cho hÖ:t s

p p (1)

B- íc 4: ChuyÓn ph¬ng tr×nh (1) thµnh d¹ng v« híng (bỏ vecto) b»ng 2 c¸ch:+ Ph ¬ng ph¸p chiÕu+ Ph ¬ng ph¸p h×nh häc.

* . Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:

a. Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) cùng phương, thì biểthức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại: m1v1 + m2v2 = m1

'

1v + m2'

2v

Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động. - Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0; - Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0. b. Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) không cùng phươn

thì ta cần sử dụng hệ thức vector: sp = tp và biểu diễn trên hình vẽ. Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầ

của bài toán. c. Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

- Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng không. - Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực - Thời gian tương tác ngắn.

- Nếu ai luc 0ngoF nhưng hình chiếu của ai lucngoF trên một phương nào đó bằng không thì động lượng bảo toàtrên phương đó. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Hai vật có khối lượng m1 = 1 kg, m2 = 3 kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3 m/s và v2 = 1 m/s. Tìm tổnđộng lượng ( phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp :

a) v

1 và v

2 cùng hướng.b) v

1 và v

2 cùng phương, ngược chiều.c) v

1 và v

2 vuông góc nhauGiải

a) Động lượng của hệ : p

= p

1 + p

2




2

Độ lớn : p = p1 + p2 = m1v1 + m2v2 = 1.3 + 3.1 = 6 kgm/s b) Động lượng của hệ :

p

= p

1 + p

2 Độ lớn : p = m1v1 - m2v2 = 0

c) Động lượng của hệ : p

= p

1 + p

2

Độ lớn: p = 2

2

2

1 p p = = 4,242 kgm/s

Bài 2: Một viên đạn khối lượng 1kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500m/s thì nổ thà nh hai mản

có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500 2 m/s. hỏi mảnh thứ hai batheo phương nào với vận tốc bao nhiêu?

Giải

- Xét hệ gồm hai mảnh đạn trong thời gian nổ, đây được xem là hệ kín nên ta áp dụng định luật bảo toàn độnlượng. - Động lượng trước khi đạn nổ:

.t p m v p

- Động lượng sau khi đạn nổ: 1 2 1 21 2

. .s p m v m v p p

Theo hình vẽ, ta có:

22

2 2 2 2 2 2 2 2

2 1 2 1 2 1. . . 4 1225 /

2 2

m m p p p v m v v v v v m s

- Góc hợp giữa 2v và phương thẳng đứng là:

01 1

2 2

500 2sin 35

1225

p v

p v

Bài 3: Một khẩu súng đại bác nằm ngang khối lượng ms = 1000kg, bắn một viên đoạn khối lượng mđ = 2,5kg. Vậtốc viên đoạn ra khỏi nòng súng là 600m/s. Tìm vận tốc của súng sau khi bắn. Giải

- Động lượng của súng khi chưa bắn là bằng 0. - Động lượng của hệ sau khi bắn súng là:

đ đ SSvmvm

..

- Áp dụng điịnh luật bảo toàn động lượng. 0..

đ đ SS vmvm

- Vận tốc của súng là:

) / (5,1. sm

m

vmv

S

đ đ

Bài 4: Một xe ôtô có khối lượng m1 = 3 tấn chuyển động thẳng với vận tốc v1 = 1,5m/s, đến tông và dính vào mxe gắn máy đang đứng yên có khối lượng m2 = 100kg. Tính vận tốc của các xe.

Giải - Xem hệ hai xe là hệ cô lập - Áp dụmg địmh luật bảo toàn động lượng của hệ.

vmmvm

)(. 2111

v

cùng phương với vận tốc 1v

.- Vận tốc của mỗi xe là:

1 p

p

2

p

O




3

21

11.

mm

vmv

= 1,45(m/s)

Bài 5: Một người khối lượng m1 = 50kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì nhảy lên một chiếc xe khối lượng m= 80kg chạy song song ngang với người này với vận tốc v2 = 3m/s. sau đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển độntheo phương cũ. Tính vận tốc xe sau khi người này nhảy lên nếu ban đầu xe và người chuyển động:a/ Cùng chiều.

b/ Ngược chiều Giải

Xét hệ: Xe + người là hệ kín Theo định luật BT động lượng

1 21 2 1 2. .m v m v m m v

a/ Khi người nhảy cùng chiều thì

1 1 2 2

1 2

50.4 80.33,38 /

50 80

m v m vv m s

m m

- Vậy xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 3,38 m/s.

b/ Khi người nhảy ngược chiều thì

/ 1 1 2 2

1 2

50.4 80.3 0,3 / 50 80

m v m vv m sm m Vậy xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,3m/s.

CHỦ ĐỀ 2: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT

A. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: TÝnh c«ng vµ c«ng suÊt khi biÕt lùc F ; qu·ng ® êng dÞch chuyÓn vµ gãc

Công: A = F.s.cos = P.t (J)

Công suất: . .cos A

P F v

t

(W)

Dạng 2: TÝnh c«ng vµ c«ng suÊt khi biÕt c c ®¹i l- îng liªn quan ®Õn lùc( pp ®éng lùc häc) vµ ®éng häc. Ph- ¬ng ph¸p: - X¸c ®Þnh lùc F t¸c dông lªn vËt theo ph ¬ng ph¸p ®éng lùc häc (đã học trong chương 2) - X¸c ®Þnh qu·ng ® êng s b»ng c¸c c«ng thøc ®éng häc.Nhớ : vật chuyển động thẳng đều: s = v.t

Vật chuyển động biến đổi đều:2

0

2 2

0

1.

2

2

s v t a t

v v as

*Chó ý: NÕu vËt chÞu nhiÒu lùc t¸c dông th× c«ng cña hîp lùc F b»ng tæng c«ng c¸c lùc t¸c dông lªn vËtAF = AF1+ AF2+....+AFn

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Người ta kéo một cái thùng nặng 30kg trượt trên sàn nhà bằng một dây hợp với phương nằm ngang một gó450, lực tác dụng lên dây là 150N. Tính công của lực đó khi thùng trượt được 15m. Khi thùng trượt công của trọnlực bằng bao nhiêu?

Giải - Công của lực F kéo thùng đi được 15m là:

Áp dụng công thức: A = F.s.cosα = 1586,25J

( trong đó: F = 150N;




4

S = 15m; cosα =2

2)

- Trong quá trình chuyển động trọng lực luôn vuông góc với phương chuyển động nên công của Ap = 0. Bài 2: Một xe tải khối lượng 2,5T, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều sau khi đi được quãng đường 144m thì vậtốc đạt được 12m/s. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là μ = 0,04. Tính công của các lực tác dụng lên xe trêquãng đường 144m đầu tiên. Lấy g = 10m/s2.

Giải

- Các lực tác dụng lên xe: N

, P

, k F

, msF

.- Ox: k F - msF = ma.

- Oy: N – P = 0.- Gia tốc của xe là:

22

/ 5,02

sms

va

- Độ lớn của lực kéo là: Fk = Fms + ma = 2250N- Độ lớn của lực ma sát: Fms = μ.m.g = 57,6 N.

- Công của các lực:AP = AN = 0;A K = 3,24.105 J;Ams = 1,44.105J Bài 3: Một ôtô có khối lượng m = 1,2 tấn chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang với vận tốc v = 36km/Biết công suất của động cơ ôtô là 8kw. Tính lực ma sát của ôtô và mặt đường.

Giải - Các lực tác dụng lên xe:

N

, P

, k F

, msF

.

- Ox: k F - msF = 0

- Oy: N – P = 0.- Độ lớn của lực kéo là:

Ta có:

vF t

sF t

AP .. N vPF F ms 800

Bài 4: Một vật có khối lượng kgm 3,0 nằm yên trên mặt phẳng nằm không ma sát. Tác dụng lên vật lực ké

N F 5 hợp với phương ngang một góc 030 .a) Tính công do lực thực hiện sau thời gian 5s. b) Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối. c) Giả sử giữa vật và mặt phẳng có ma sát trượt với hệ số 2,0 thì công toàn phần có giá trị bằng bao nhiêu

Giải - Chọn trục tọa độ như hình vẽ:- Các lực tác dụng lên vật: P

, N

, F

- Theo định luật II N- T: amF N P

. (1)- Chiếu (1) xuống trục ox:

amF .cos. m

F a

cos.

- Vật dưới tác dụng của lực F

thì vật chuyển động nhanh dần đều. - Quãng đường vật đi được trong 5s là:

2 2 2

35.

1 1 . cos 1 2. . . . . .5 1802 2 2 0,3

F s a t t m

m

N

P

F

y

x




5

a) Công của lực kéo:

J sF A 5,7782

3.180.5cos..

b) Công suất tức thời:

. .cos 3

. .cos . . .cos 5.14, 4.5. 3122

A F s N F v F a t W

t t

c) Trong trường hợp có ma sát: Theo định luật II N- T:

amF F N Pms

. (1)

Chiếu (1) xuống trục oy, ta được: sin..sin. F gmF P N

Suy ra: 1

. .( . .sin ) 0,2.(0,3.10 5. ) 0, 062

msF N m g F N

- Công của lực ma sát : J sF A

msms

8,10180.06,0cos..

- Công của lực kéo: J F k 5,778

- Công của trọng lực và phản lực: 0

P A , 0

N A

- Công toàn phần của vật: 778,5 10,8 0 0 767,7

k ms P N A A A A A J

CHỦ ĐỀ 3: ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG

A.CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: bài toán tính động năng và áp dụng định lý biến thiên động năng

1.Động năng của vật W®

21

2mv (J)

2. Bài toán về định lý biến thiên động năng ( phải chú ý đến loại bài tập này)

Wđ = ®2 ®1 Ngo¹i lùc

w w A

2 2

2 1 ngo¹i lùc

1 1mv mv F s

2 2

Nhớ kỹ:ngoailuc

F là tổng tất cả các lực tác dụng lên vât.

Dạng 2: TÝnh thÕ n¨ng träng tr- êng, c«ng cña träng lùc vµ ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng träng tr- êng.

* TÝnh thÕ n¨ng - Chän mèc thÕ n¨ng (Wt= 0); x¸c ®Þnh ®é cao so víi mèc thÕ n¨ng ®· chän z(m) vµ m(kg).- Sử dụng: Wt = mgz

Hay Wt1 – Wt2 = AP * TÝnh c«ng cña träng lùc A P vµ ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng (W t ):

- Áp dông : Wt = Wt2 – Wt1 = -AP mgz1 – mgz2 = AP

Chó ý: NÕu vËt ®i lªn th× AP = - mgh < 0(c«ng c¶n); vËt ®i xuèng AP = mgh > 0(c«ng ph¸t ®éng)

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một viên đạn có khối lượng 14g bay theo phương ngang với vận tốc 400 m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cmsau khi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn?




7

=> - mghBD – ’mgsBDcos-2

1m 2

Bv <=> gsBDsin + ’gsBDcos2

1 2

Bv

gsBD(sin + ’cos) =2

1 2

Bv => sBD =)cos'(sing2

v2

B

thay các giá trị vào ta tìm được sBD =3

100m < sBC

Vậy xe không thể lên đến đỉnh dốc C. 3. Tìm lực tác dụng lên xe để xe lên đến đỉnh dốc C. Giả sử xe chỉ lên đến đỉnh dốc: vc = 0, SBC = 40m

Khi đó ta có: AF + Ams + Ap = -2

1m 2

Bv

=> FsBC - mghBC – ’mgsBCcos-2

1m 2

Bv => FsBC = mgsBCsin + ’mgsBCcos-2

1m 2

Bv

=> F = mg(sin + ’cos) -BC

2

B

s2

mv= 2000.10(0,5 +

35

1.2

3)-

40.2

400.2000= 2000N

Vậy động cơ phải tác dụng một lực tối thiểu là 2000N thì ô tô mới chuyển động lên tới đỉnh C của dốc.

Bài 4: Một xe có khối lượng m =2 tấn chuyển động trên đoạn AB nằm ngang với vận tốc không đổi v = 6km/h. Hsố ma sát giữa xe và mặt đường là 0,2 , lấy g = 10m/s2.a. Tính lực kéo của động cơ. b. Đến điểm B thì xe tắt máy và xuống dốc BC nghiêng góc 30o so với phương ngang, bỏ qua ma sát. Biết vận tốtại chân C là 72km/h. Tìm chiều dài dốc BC. c. Tại C xe tiếp tục chuyển động trên đoạn đường nằm ngang CD và đi thêm được 200m thì dừng lại. Tìm hệ số msát trên đoạn CD.

Giải a. Vì xe chuyển đông với vận tốc không đổi là 6km/h nên ta có:

3. . 0,2.2.10 .10 4000

k msF f m g N

b. Theo định lý biến thiên động năng, Ta có:

2 21 1.

2 2c B P N

mv m v A A

Do 0 N

A

Nên 2 21 1.

2 2c B P

mv m v A

Trong đó: . . .sinP

A m g BC

2 21 1.

2 2c B

mv m v . . .sinm g BC

Suy ra:

2 2 2 2

20 1, 6 39,712. .sin

2.10.2

c Bv v

BC mg

c. Gia tốc trên đoạn CD.

Ta có:

2 22 2 220

2. . 1 / 2. 2.200

C D C

vv v a CD a m s

CD

Mặt khác:

1

. . . . 0,110

ms

a f m a m g m a

g




8

Bài 5: Dưới tác dụng của một lực không đổi nằm ngang, một xe đang đứng yên sẽ chuyển động thẳng nhanh dầđều đi hết quãng đường s = 5m đạt vận tốc v = 4m/s. Xác định công và công suất trung bình của lực, biết rằng khlượng xe m = 500kg, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường nằm ngang μ =0,01. Lấy g = 10m/s2.

Giải - Các lực tác dụng lên xe là:

F

;msF

; N

; P

- Theo định luật II Niu tơn: amP N F F ms

Trên Ox: F – Fms =s

vm

.2.

2

msF F +s

vm

.2.

2

- Công của trọng lực:

A = F.s = (msF +

s

vm

.2.

2

).s

A = 4250J- Công suất trung bình của xe là:

+ Ta có: v =a.t t =a

v= 2,5s W

t

AP 1700

5,2

4250

Bài 6: Một vật có khối lượng 10 kg, lấy g = 10 m/s2.a/ Tính thế năng của vật tại A cách mặt đất 3m về phía trên và tại đáy giếng cách mặt đất 5m với gốc thế năng tmặt đất. b/ Nếu lấy mốc thế năng tại đáy giếng, hãy tính lại kết quả câu trên c/ Tính công của trọng lực khi vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất. Nhận xét kết quả thu được.

Giải

Lấy gốc thế năng tại mặt đất h = 0 a/ + Tại độ cao h1 = 3mWt1 = mgh1 = 60J

+ Tại mặt đất h2 = 0Wt2 = mgh2 = 0

+ Tại đáy giếng h3 = -3mWt3 = mgh3 = - 100J

b/ Lấy mốc thế năng tại đáy giếng + Tại độ cao 3m so mặt đất h1 = 8m

Wt1 = mgh1 = 160J+ Tại mặt đất h2 = 5m

Wt2 = mgh2 = 100 J+ Tại đáy giếng h3 = 0Wt3 = mgh3 = 0

c/ Công của trọng lực khi vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất. A31 = Wt3 – Wt1

+ Khi lấy mốc thế năng tại mặt đất A31 = Wt3 – Wt1 = -100 – 60 = -160J+Khi lấy mốc thế năng đáy giếng A31 = Wt3 – Wt1 = 0 – 160 = -160J




10

Cơ năng tại B ( tại mặt đất).

W(B) = 21

2mv

Theo định luật bảo toàn cơ năng. W(O) = W(B).

21

2o

mv mgh = 21

2mv h =

2 2900 400

252 20

ov v

mg

b.Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. Gọi A là độ cao cực đại mà vật đạt tới. + Cơ năng tại A W( ) A mgH Cơ năng tại B

W(B) = 21

2mv

Theo định luật bảo toàn cơ năng W(A) = W(B)

21

2mv = mgH H=

2900

452 20

v

mg .c. Gọi C là điểm mà Wđ(C) = 3Wt (C)

- Cơ năng tại C:

W(C) = Wđ(C) + Wt (C) =Wđ(C) +Wđ(C)/3 = 4/3Wđ(C) = 22

3c

mv

Theo định luật bảo toàn cơ năng

W(C) = W(B) 22

3c

mv = 21

2mv

3 303 15 3 /

4 2C

v v m s

Bài 2: Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s, lấy g = 10m/s2. a/ Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. b/ Ở vị trí nào của vật thì Wđ = 3Wt. c/ Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt.d/ Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất.

Giải - Chọn gốc thế năng tạ mặt đất. + Cơ năng tại O

W (O) = 21.

2o

mv mgh

+ Cơ năng tại A

W( ) A mgH Theo định luật bảo toàn cơ năng W (O) = W(A)

Suy ra:2

215

2

ov gh

H mg

b/ Tìm h1 để ( Wđ1 = 3Wt3)Gọi C là điểm có Wđ1 = 3Wt3 + Cơ năng tại C

W(C) = 4Wt1 = 4mgh1 Theo định luật BT cơ năng

W(C) = W(A)H

h

z

O

A




11

Suy ra:1

153,75

4 4

H h m

c/ Tìm v2 để Wđ2 = Wt2 Gọi D là điểm có Wđ2 = Wt2 + Cơ năng tại D

W(D) = 2Wđ2 = mv22

Theo định luật BT cơ năng

W(D) = W(A ) 2. 15.10 12,2 / v g H m s

d/ Cơ năng tại B : W(B) = 21

2mv

Theo định luật BT cơ năng

W(B) = W(A) 2 . 24, 4 / v g H m s

Bài 3: Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đấa) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được. c) Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng? d) Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu?

Giải a) Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

- Động năng tại lúc ném vật: 21. . 0,16

2d

W mv J

- Thế năng tại lúc ném : . . 0,31t W m g h J

- Cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật: 0,47d t W W W J

b) Gọi điểm B là điểm mà hòn bi đạt được. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: B A W W max 2,42 .h m

c) 2 1,175t W W h m

d) ' ' ' ' 1,63ccan c

c

F h W A W W F h h mgh W h mF mg

Bài 4: Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bqua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2.

1. Tìm cơ năng của vật. 2. Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được. 3. Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó. 4. Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.

Giải Chọn gốc thế năng tại A là vị trí ném vật (ở mặt đất): WtA = 01. Tìm W = ?

Ta có W = WA = WđA =21 mv 2

A =21 .0,2.900 = 90 (J)

2. h max =?

Gọi B là vị trí cao nhất mà vật đạt được: vB = 0Cơ năng của vật tại B: WB = WtB = mghmax

Theo định luật bảo toàn cơ năng: WB = WA => mghmax=2

1mv 2

A

=> hmax =g2

v2

A = 45m

3. W đC = W tC => hC , v c =>




12

Gọi C là vị trí mà vật có động năng bằng thế năng: WđC = WtC => WC = WđC + WtC = 2WđC

= 2WtC

Theo định luật bảo toàn cơ năng: WC = WB

+ 2WtC = mghmax <=> 2mghC = mghmax=> hC =2

1hmax= 22,5m

+ 2WđC = mghmax<=>2.

2

1mv 2

C = mghmax=> vC = maxgh = 15 2 ms-1

4. W đD = 3W tD => h D = ? v D = ?

CHƯƠNG V: CHẤT KHÍ CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT BÔI - LƠ – MA – RI- ỐT

A. Phương pháp giải bài toán định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, V1) và trạng thái 2 ( p2, V2)- Sử dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot .

p1V1 = p2V2

Chú ý: khi tìm p thì V1, V2 cùng đơn vị và ngược lại. * Một số đơn vị đo áp suất:

1N/m2

= 1Pa1at = 9,81.104 Pa1atm = 1,031.105 Pa1mmHg = 133Pa = 1torr

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9(l) đến thể tích 6 (l) thì thấy áp suất tăng lên một lượng 40 p kPa . Hỏi ásuất ban đầu của khí là bao nhiêu?

Giải

- Gọi p1 là áp suất của khí ứng với V1 = 9 (l)- Gọi p2 là áp suất ứng với p2 = p1 + p

- Theo định luật luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot .p1V1 = p2V2

1 19 6. p p p

12. 2.40 80 p p kPa

Bài 2: Xylanh của một ống bom hình trụ có diện tích 10cm2, chiều cao 30 cm, dùng để nén không khí vào qu bóng có thể tích 2,5 (l). Hỏi phải bom bao nhiêu lần để áp suất của quả bóng gấp 3 lần áp suất khí quyển, coi rằnquả bóng trước khi bom không có không khí và nhiệt độ không khí không đổi khi bom.

Giải

- Mỗi lần bom thể tích không khí vào bóng là Vo = s.h = 0,3 (l)- Gọi n là số lần bom thì thể tích V1 = n.Vo là thể tích cần đưa vào bóng ở áp suất p1 = po

Theo bài ra, ta có :P2 = 3p1 và V2 = 2,5 (l)

Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot

n.p1.Vo = p2.V22 2 1

1 1

. 3 .2,525

. .0,3o

p V pn

p V p

Vậy số lần cần bom là 25 lần. Bài 3: Người ta điều chế khí hidro và chứa vào một bình lớn dưới áp suất 1atm ở nhiệt độ 20oC. Tính thể tích k phải lấy từ bình lớn ra để nạp vào bình nhỏ có thể tích 20lít ở áp suất 25atm. Coi quá trình này là đẳng nhiệt.

Giải




13

Trạng thái 1: V1 =?; p1 = 1atm;Trạng thái 2: V2 = 20l; p2 = 25atm.Vì quá trình là đẳng nhiệt, nên ta áp dụng định luật Boyle – Mariotte cho hai trạng thái khí (1) và (2):p1V1 = p2V2 => 1.V1 = 25.20 => V1 = 500lít

Bài 4: Người ta biến đổi đẳng nhiệt 3g khí hidro ở điều kiện chuẩn (po=1atm và To= 273oC) đến áp suất 2atm. Tìthể tích của lượng khí đó sau khi biến đổi.

Giải

+Thể tích khí hidro ở điều kiện tiêu chuẩn: Vo = n.22,4 = m .22,4 = 33,6 (lít)

Trạng thái đầu: po = 1atm; Vo = 33,6 lít;Trạng thái sau: p = 2atm; V = ?

Vì đây là quá trình đẳng nhiệt, nên ta áp dụng định luật Boyle – Mariotte cho hai trạng thái trên: pV = poVo <=> 2.V = 1.33,6 => V= 16,8lít. Bài 5: Mỗi lần bom đưa được Vo = 80 cm3 không khí vào ruột xe. Sau khi bom diện tích tiếp xúc của nó với mđường là 30cm2, thể tích ruột xe sau khi bom là 2000cm3, áp suất khí quyển là 1atm, trọng lượng xe là 600N. Tínsố lần phải bom ( coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bom).

Giải

- Gọi n là số lần bom để đưa không khí vào ruột xe. Vậy thể tích không khí cần đưa vào ruột xe là V1 = nVo = 80n cm3 Và áp suất p1 = 1atm.Ap suất p2 sau khi bom là

p2 = 56002.10 2

0,003Pa atm và thể tích V2 = 2000cm3.

Vì quá trình bom là đẳng nhiệt nên : 1 1 2 2

. 80 2000.2 50 p V p V n n

Vậy số lần cần bom là 50 lần.

CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT SÁC – LƠ

A.Phương pháp giải bài toán định luật Sac - lơ - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, T1) và trạng thái 2 ( p2, T2)- Sử dụng định luật Sac – lơ:

1 2

1 2

p p

T T

Chú ý: khi giải thì đổi toC ra T(K)T(K) = toC + 273

- Định luật này áp dụng cho lượng khí có khối lượng và thể tích không đổi. B. Bài tập vận dụng Bài 1: Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ, khi đèn sáng nhiệt độ của bóng đèn là 400oC, áp suất trong bóng đè bằng áp suất khí quyển 1atm. Tính áp suất khí trong bóng đèn khi đèn chưa sang ở 22oC.

Giải Trạng thái 1 Trạng thái 2 T1 = 295K T2 = 673KP1 = ? P2 = 1atm

Theo ĐL Sác – lơ

1 2

1

1 2

0,44 p p

p atmT T

Bài 2: Đun nóng đẳng tích một khối khí lên 20oC thì áp suất khí tăng thêm1/40 áp suất khí ban đầu. tìm nhiệt đ ban đầu của khí.




14

Giải - Gọi p1, T1 là áp suất và nhiệt độ của khí lúc đầu - Gọi p2, T2 là áp suất và nhiệt độ khí lúc sau Theo định luật Sác – lơ

1 2 1 2

1

1 2 2

. p p p T T

T T p

Với p2 = p1 + 1

1

40 p

T2 = T1 + 20

1 1

1 1

1

. 20800 527

41

40

o p T

T K t C p

Bài 3: Nếu nhiệt độ khí trơ trong bóng đèn tăng từ nhiệt độ t1 = 15oC đến nhiệt độ t2 = 300oC thì áp suất khi ttăng lên bao nhiêu lần?

Giải Trạng thái 1: T1= 288K; p1;Trạng thái 2: T2 = 573; p2 = kp1.Vì quá trình là đẳng tích, nên ta áp dụng định luật Charles cho hai trạng thái khí (1) và (2):

p1T2 = p2T1 => 573p1 = 288.kp1 => k =96

191

288

573 ≈ 1,99

Vậy áp suất sau khi biến đổi gấp 1,99 lần áp suất ban đầu.

CHỦ ĐỀ 3: ĐỊNH LUẬT GAY – LUY XẮC ( QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP)

A.Phương pháp giải bài toán định Gay – luy xắc - Liệt kê hai trạng thái 1( V1, T1) và trạng thái 2 ( V2, T2)- Sử dụng định luật Gay – luy- xắc:

2

2

1

1

TV

TV

Chú ý: khi giải thì đổi toC ra T(K)T(K) = toC + 273

- Định luật này áp dụng cho lượng khí có khối lượng và áp suất không đổi. B. Bài tập vận dụng Bài 1: Một khối khí đem giãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t1 = 32oC đến nhiệt độ t2 = 117oC, thể tích khối khí tăng thê1,7lít. Tìm thế tích khối khí trước và sau khi giãn nở.

Giải Trạng thái 1: T1 = 305K; V1 Trạng thái 2: T2 = 390K V2 = V1 + 1,7 (lít)Vì đây là quá trình đẳng áp, nên ta áp dụng định luật Gay lussac cho hai trạng thái (1) và (2): V1T2 = V2T1 => 390V1 = 305(V1 + 1,7) => V1 = 6,1lítVậy + thể tích lượng khí trước khi biến đổi là V1 = 6,1 lít;

+ thể tích lượng khí sau khi biến đổi là V2 = V1 + 1,7 = 7,8lít. Bài 2: đun nóng đẳng áp một khối khí lên đến 47oC thì thể tích tăng thêm 1/10 thể tích ban đầu. tìm nhiệt độ banđầu?

Giải Sử dụng định luật Gay – luy- xắc:

Tính T1 = 290,9K, tính được t1 = 17,9oC. Bài 3: Đun nóng một lượng không khí trong điều kiện đẳng áp thì nhiệt độ tăng thêm 3K ,còn thể tích tăng thêm1 so với thể tích ban đầu. Tính nhiệt độ ban đầu của khí?




17

+ Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán. Lưu ý: + Nếu ta sử dụng biểu thức t = t s – t t thì Qtoả = - Qthu

+ Nếu ta chỉ xét về độ lớn của nhiệt lượng toả ra hay thu vào thì Qtoả = Qthu, trong trường hợp này, đối vớvật thu nhiệt thì t = ts - tt còn đối với vật toả nhiệt thì t = tt – ts B. Bài tập vận dụng Bài 1: Một bình nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước ở nhiệt độ 20oC. Người ta thả vào bình một miếnsắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75 oC. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự câ

bằng nhiệt.Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK; và nhdung riêng của sắt là 460J/kgK. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh. Giải

Gọi t là nhiệt độ lúc cân bằng nhiệt. Nhiệt lượng của sắt toả ra khi cân bằng:

Q1 = mscs(75 – t) = 92(75 – t) (J) Nhiệt lượng của nhôm và nước thu vào khi cân bằng nhiệt:

Q2 = mnhcnh(t – 20) = 460(t – 20) (J)Q3 = mncn(t – 20) = 493,24(t – 20) (J)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu 92(75 – t) = 460(t – 20) + 493,24(t – 20)

<=> 92(75 – t) = 953,24(t – 20)Giải ra ta được t ≈ 24,8oC Bài 2: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4oC. Người ta thả mmiếng kim loại có khối lượng 192g đã đun nóng tới nhiệt độ 100 oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêncủa miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC.Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xunquanh và biết nhiệt dung riêng của đồng thau là 128J/kgK và của nước là 4180J/kgK.

Giải Nhiệt lượng toả ra của miếng kim loại khi cân bằng nhiệt là:

Q1 = mkck(100 – 21,5) = 15,072ck (J) Nhiệt lượng thu vào của đồng thau và nước khi cân bằng nhiệt là:

Q2 = mđcđ(21,5 – 8,4) = 214,6304 (J)

Q3 = mncn(21,5 – 8,4) =11499,18 (J)Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu 15,072ck = 214,6304 + 11499,18

Giải ra ta được ck = 777,2J/kgK. Bài 3: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105kg được đun nóng tới 1420C vào một cốc đựng nước ở 200

biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 420C. Tính khối lượng của nước trong cốc, biết nhiệt dung riêng của nướlà 880J/kg.K và của nước là 4200J/kg.K.

Giải - Nhiệt lượng do miếng nhôm tỏa ra

Q1 = m1c1(142 – 42)- Nhiệt lượng do nước thu vào:

Q2

= m2c

2(42 - 20)

- Theo PT cân bằng nhiệt: Q1 = Q2

m1c1(142 – 42)=m2c2(42 - 20)

1 12

.1000,1

22.4200

m cm kg

Bài 4: Một cốc nhôm có khối lượng 120g chứa 400g nước ở nhiệt độ 24oC. Người ta thả vào cốc nước một thđồng khối lượng 80g ở nhiệt độ 100oC. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Biết nhidung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K, của đồng là 380 J/Kg.K và của nước là 4,19.103. J/Kg.K.

Giải - Gọi t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt.




18

- Nhiệt lượng do thìa đồng tỏa ra là Q1 = m1 c1 (t1 – t)- Nhiệt lượng do cốc nhôm thu vào là Q2 = m2 c2 (t – t2)- Nhiệt lượng do nước thu vào là Q3 = m3 c3 (t – t2)

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có: Q1 = Q2 + Q3

m1 c1 (t1 – t) = m2 c2 (t – t2) + m3 c3 (t – t2) t = 1 1 1 2 2 2 3 3 2

1 1 2 2 3 3

. . . . . .. . .

m c t m c t m c t m c m c m c

Thay số, ta được

t =0,08.380.100 0,12.880.24 0,4.4190.24

25,270,08.380 0,12.880 0,4.4190

oC.

Bài : Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng m1 = 100g có chứa m2 = 375g nước ở nhiệt độ 25oC. Cho vànhiệt lượng kế một vật bằng kim loại khối lượng m3 =400g ở 90oC. Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 30 o

Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại. Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/Kg.K, của nước 4200J/Kg.K.

Giải Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 25oC lên 30oC là

Q12 = (m1.c1 + m1.c2).(t- t1). Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra là:

Q3 = m3.c3.(t2 – t)Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q12 = Q3 (m1.c1 + m1.c2).(t- t1) = m3.c3.(t2 – t)

c3 =

1 1 2 2 1

23

( . . ).m c m c t t

m t t

=

(0,1.380 0,375.4200).(30 25)

0,4 90 30

= 336

Vậy c3 = 336 J/Kg.KBài : Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105 Kg được nung nóng tới 142oC vào một cốc nước ở 20oC. Bi

nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 42oC. Tính khối lượng nước trong cốc. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/Kg.K và của nước là 4200 J/Kg.K.

Giải Gọi t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt Nhiệt lượng do quả cầu nhôm tỏa ra là: Q1 = m1.c1.(t2 – t) Nhiệt lượng do nước thu vào là Q2 = m2.c2.(t – t1)

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có: Q1 = Q2

m1.c1.(t2 – t) = m2.c2.(t – t1)

m2 =

1 1 2

2 1

.m c t t

c t t

=0,105.880.(142 42)

4200.(42 20)

= 0,1 Kg.

CHỦ ĐỀ 2: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

A. Các dạng bài tập và phương pháp giải Dạng 1: Tính toán các đại lượng liên quan đến công, nhiệt và độ biến thiên nội năn g

Áp dụng nguyên lý I: U = A + QTrong ®ã: U : biÕn thiªn néi n¨ng (J)

A : c«ng (J) Qui íc:

+ 0U néi n¨ng t¨ng, 0U néi n¨ng gi¶m.




19

+ 0 A vËt nhËn c«ng , 0 A vËt thùc hiÖn c«ng.+ 0Q vËt nhËn nhiÖt lîng, 0Q vËt truyÒn nhiÖt l îng.

Chú ý:a.Quá trình đẳng tích:

0 0V A nên U Q b. Quá trình đẳng nhiệt

0 0T U nên Q = -A

c. Quá trình đẳng áp - Công giãn nở trong quá trình đẳng áp:

2 1( ) . A p V V p V

» p h ng sè : ¸p suÊt cña khèi khÝ.

1 2,V V : lµ thÓ tÝch lóc ®Çu vµ lóc sau cña khÝ.

- Có thể tính công bằng công thức: 12 1

1

( ) pV

A T T T

( nếu bài toán không cho V2)

§¬n vÞ thÓ tÝch V (m3), ®¬n vÞ cña ¸p suÊt p (N/m2) hoÆc (Pa). 2

1 1N

Pam

Dạ ng 2: Bài toán về hiệ u suất động cơ nhiệ t

- HiÖu suÊt thùc tÕ:H = 1 2

1 1

Q Q A

Q Q

(%)

- HiÖu suÊt lý tëng:

Hmax = 1 2

1

T T

T

1 -

1

2

T

T vµ HHmax

- NÕu cho H th× suy ra A nÕu biÕt Q1 ,ng îc l¹i cho A suy ra Q1 vµ Q2 B. Bài tập vận dụng Bài 1: một bình kín chứa 2g khí lý tưởng ở 200C được đun nóng đẳng tích để áp suất khí tăng lên 2 lần. a. Tính nhiệt độ của khí sau khi đun.

b. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí, cho biết nhiệt dung riêng đẳng tích khí là 312,3.10 J/kg.KGiải

a. Trong quá trình đẳng tích thì: 1 2

1 2

p p

T T , nếu áp suất tăng 2 lần thì áp nhiệt độ tăng 2 lần, vậy:

T2 = 2T1 = 2.(20 + 273) = 586K, suy ra t2 = 3130Cb. Theo nguyên lý I thì: U = A + Qdo đây là quá trình đẳng tích nên A = 0, Vậy U = Q = mc (t2 – t1) = 7208J Bài 2: Mét l îng khÝ ë ¸p suÊt 2.104 N/m2 cã thÓ tÝch 6 lÝt. § îc ®un nãng ®¼ng ¸p khÝ në ra vµ cã thÓ tÝch 8 lÝt.TÝnh:a.C«ng do khÝ thùc hiÖn

b.§é biÕn thiªn néi n¨ng cña khÝ. BiÕt khi ®un nãng khÝ nhËn ® îc hiÖt l îng 100 JGi¶ia. TÝnh c«ng do khÝ thùc hiÖn ® îc:

2 1

( ) . A p V V p V

Víi 4 2 3 3

2 12.10 / 2 2.10 p N m vµ V V V lÝt m

Suy ra: 4 32.10 .2.10 40 A J

V× khÝ nhËn nhiÖt l îng ( 0Q ) vµ thùc hiÖn c«ng nªn: 40 A J b. §é biÕn thiªn néi n¨ng:

¸p dông nguyªn lý I N§LH U Q A

Víi 100Q J vµ 40 A J




20

Suy ra: 100 40 60U J

Bài 3: Một khối khí có thể tích 10 lít ở áp suất 2.105N/m2 được nung nóng đẳng áp từ 30oC đến 1500C. Tính côndo khí thực hiện trong quá trình trên.

Giải Trong quá trình đẳng áp, ta có:

2 2 2

2 1

1 1 1

423. 10. 13, 96

303

V T T V V l

V T T

- Công do khí thực hiện là:

5 3

2 1. . 2.10 . 13, 96 10 .10 792 A p V p V V J

Bài 4: Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100oC và 25,4oC, thực hiện công 2kJ. a. Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượng mà nó truyền cho nguồlạnh. b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25?

Giải a. Hiệu suất của động cơ:

1 2

1

373 298,4

0, 2 2%373

T T

H T

- Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là:

110

AQ kJ

H

- Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh: Q2 = Q1 – A = 8kJ

b. Nhiệt độ của nguồn nóng để có hiệu suất 25.

/ / / 2 2

1 1 / /

1

298,41 398 273 125 .

1 0, 251

oT T H T K t T C

T H

Bài 5: Một máy hơi nước có công suất 25KW, nhiệt độ nguồn nóng là t 1 = 2200C, nguồn lạnh là t2 = 620C. Bi

hiệu suất của động cơ này bằng 2/3 lần hiệu suất lí tưởng ứng với 2 nhiệt độ trên. Tính lượng than tiêu thụ tronthời gian 5 giờ. Biết năng suất tỏa nhiệt của than là q = 34.106J.

Giải - Hiệu suất cực đại của máy là:

1

21

T

T T H Max

= 0,32

- Hiệu suất thực của máy là: H = 2/3HMax = 2/3.0,32 = 0,21

- Công của máy thực hiện trong 5h:A =P.t

- Nhiệt lượng mà nguồn nóng của máy nhận là:

J H

t P

H

AQ

Q

A H 9

1

1

19.14,2.

- Khối lượng than cần sử dụng trong 5h là:

kgq

Qm 9,62

1

Bài 6: một khối khí có áp suất p = 100N/m2 thể tích V1 = 4m3, nhiệt độ t1 = 270C được nung nóng đẳng áp đếnhiệt độ t2 = 870C. Tính công do khí thực hiện. Giải




21

Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: 1 1 2 2 2 2 1 1

1 2 2 1

p V p V p V p V

T T T T

(P = P1= P2)

Nên: 1 1 2 1 1 12 1 2 1

1 2 1 1

( )( ) ( )

p V P V V p V p V V T T

T T T T

Vậy: 12 1

1

( ) pV

A T T T

, trong đó: T1 = 300K, T2 = 360K, p = 100N/m2, V1 = 4m3.

Do đó: 100.4(360 300) 80300

A J

CHƯƠNG VII: CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG. SỰ CHUYỂN THỂ

CHỦ ĐỀ 1: BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN A. Phương pháp giải bài toán về biến dạng do lực gây ra ( biến dạng cơ) - Công thức tính lực đàn hồi: Fñh = k l ( dùng công thức này để tìm k)

Trong đó: k = E 0

S

l ( dùng công thức này để tìm E, S). k ( N/m) độ cứng ( hệ số đàn hồi). E ( N/m2 hay Pa) : goïi laø suaát ñaøn hoài hay suaát Y-aâng.S (m2) : tiết diện. lo (m): chiều dài ban đầu

- Độ biến dạng tỉ đối:0

l F

l SE

- Diện tích hình tròn:2

4

d S (d (m) đường kính hình tròn)

Nhớ: độ cứng của vật ( thanh,lò xo) tỉ lệ nghịch với chiều dài: 1 2

2 1

l k l k

B. Bài tập vận dụng Bài 1: Một sợi dây bằng kim loại dài 2m, đường kính 0,75mm. Khi kéo bằng 1 lực 30N thì sợi dây dãn ra thê1,2mm.a. Tính suất đàn hồi của sợi dây. b. Cắt dây thành 3 phần bằng nhau rồi kéo bằng 1 lực 30N thì độ dãn ra là bao nhiêu?

Giải

- Vì độ lớn lực tác dụng vào thanh bằng độ lớn lực đàn hồi nên:

0

. . .dh

s

F F k l E ll

với

2.

4

d s nên

2.

. .4

o

ld F E

l

100

2 23 3

4 . 4.30.211,3.10

. . 3,14. 0,75.10 .1,2.10

F l E Pa

d l

b. Khi cắt dây thành 3 phần bằng nhau thì mỗi phần dây có độ cứng gấp 3 lần so với dây ban đầu. nếu kéo dâycũng bằng lực 30N thì độ dãn sẽ giảm đi 3 lần 0,4l mm




23

b. Chiều dài của dây thép khi kéo bởi lực 100N, coi tiết diện day không đổi. Giải

a.Ta có: 110

6 3

0

.. 80.2,5. 2.10

. 0,5.10 .10

F lS E F l E Pa

l S l

b.Ta có: / / 30

6 11

0

.. 100.2,5. 2,5.10 0,25

. 0,5.10 .2.10

F lS E F l l m cm

l S E

Vậy chiều dài sẽ là:

/

0 250 0,25 250,25l l l cm Bài 5: một thanh trụ tròn bằng đồng thau dài 10cm, suất đàn hồi 9.109 Pa, có tiết diện ngang 4cm. a. Tìm chiều dài của thanh khi nó chịu lực nén 100000N. b. Nếu lực nén giảm đi một nửa thì bán kính tiết diện phải là bao nhiêu để chiều dài của thanh vẫn là không đổi. Giải - Chiều dài của thanh khi chịu lực nén F = 100000N.

Ta có: 0 0

2 4 9

0

. . .4. 100000.0,1.4. 0,08

. . 3,14.16.10 .9.10

F l F lS E F l l cm

l S E d E

Vậy: 0 10 0,08 9,92l l l cm

b. Bán kính của thanh khi /

2

F F

- Khi nén bằng lực F:0

..

S E F l

l (1)

- Khi nén bằng lực F / : /

/ /

0

..

S E F l

l (2)

Vì chiều dài thanh không đổi: / l l , lấy (1) chia (2) và có /

2

F F nên:

/ /2 /2 2 /2

2

1 1 1 42 2

2 2 2 2 2

S d d d d d cm

S d

CHỦ ĐỀ 2: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

A. Phương pháp giải bài toán về biến dạng do nhiệt gây ra ( biến dạng nhiệt) 1. Sự nở dài - Công thức tính độ nở dài

l = l - l 0 = l 0 t

Vớ i 0l là chiều dài ban đầu tại t0

- .C ông thức tính chiều dài tại 0t C

(1 . )o

l l t

Trong đó: : Heä soá nôû daøi (K-1)

.2. sự nở khối - Công thức độ nở khốiV=V–V0 = V0 t

- Công thức tính thể tích tại 0t C

V = Vo(1 + . )t Với V0 là thể tích ban đầu tại t0

* Nhớ: = 3 : Heä soá nôû khoái ( K-1)

B Bài tập vận dụng




24

Bài 1: Hai thanh kim loại, một bằng sắt và một bằng kẽm ở 00C có chiều dài bằng nhau, còn ở 1000C thì chiều dchênh lệch nhau 1mm. Tìm chiều dài hai thanh ở 00C. Biết hệ số nở dài của sắt và kẽm là 1,14.10-5K-1 và 3,4.115K-1

Giải

- Chiều dài của thanh sắt ở 1000C là:)1(0 t ll ss

- Chiều dài của thanh kẽm ở 1000

C là:)1(0 t ll k k

- Theo đề bài ta có: 1 sk ll

)1(0 t l k - )1(0 t l s = 1

t l k (0 - )t s =1

t

lsk )(

10

0,43 (m)

Bài 2: Một dây nhôm dài 2m, tiết diện 8mm2 ở nhiệt độ 20oC.a. Tìm lực kéo dây để nó dài ra thêm 0,8mm.

b. Nếu không kéo dây mà muốn nó dài ra thêm 0,8mm thì phải tăng nhiệt độ của dây lên đến bao nhiêu độ? Ch biết suất đàn hồi và hệ sô nở dài tương ứng của dây là E = 7.1010Pa; 5 12,3.10 K

Giải

- Lực kéo để dây dài ra thêm 0,8mm.

Ta có:

6

10 38.10. . 7.10 . .0.8.10 224

2dh

o

S F F E l N

l

b. Ta có:

3

0 0 5

0,8.10. . 20 37,4

. 2.2,3.10

o

o

o

ll l t t t t C

l

Bài 3:Ở một đầu dây thép đường kính 1,5mm có treo một quả nặng. Dưới tác dụng của quả nặng này, dây thép dàra thêm một đoạn bằng khi nung nóng thêm 30oC. Tính khối lượng quả nặng. Cho bi

6 1 1112.10 , 2.10K E Pa .Hướng dẫn

Độ dãn của sợi dây: .o

l l t

Ta có:

23

11 6

0

3,14. 1,5.10. . . . 2.10 . .12.10 .30

. . . 4. . . 12,710

o

o

dh

S E l t

lS E S t F P m g E l m kg

l g g

Bài 4 Tính lực cần đặt vào thanh thép với tiết diện S = 10cm2

để không cho thanh thép dãn nở khi bị đốt nóng t20oC lên 50oC , cho biết 6 1 11

12.10 , 2.10K E Pa . Hướng dẫn

Ta có: .o

l l t

Có: 11 4 6. . . . . . . . . 2.10 .10.10 .12.10 .30 72000

o

o o

S S F E l E l t E S t N

l l

Bài 5: Tính độ dài của thanh thép và thanh đồng ở 0oC sao cho ở bất kỳ nhiệt độ nào thanh thép cũng dài hơn thanđồng 5cm.Cho hệ số nở dài của thép và đồng lần lượt là 5 11,2.10 K và 5 11,7.10 K .Giải




25

- Gọi 01l , 02l là chiều dài của thanh thép và thanh đồng tại 00 C

Ta có:01 02 5l l cm (1)

- Chiều dài của thanh thép và đồng tại ot C là

1 01 1

2 02 2

(1 )

(1 )

l l t

l l t

Theo đề thì 01 02 1 2 01 02 01 1 02 2.l l l l l l l t l t

Nên

02 1

02 2 01 101 2

12

17

l

l l l

(2)Từ (1) và (2), ta được: 01 17l cm và 02 12l cm

CHỦ ĐỀ 3: CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

A. Các dạng bài tập và phương pháp giải Dạng 1: Tính toán các đại lượng trong công thức lực căng bề mặt chất lỏng

- Lực căng bề mặt chất lỏng: F = l

(N/m) : Heä soá caêng beà maët.l (m) chiều dài của đường giới hạn có sự tiếp xúc giữa chất lỏng và chất rắn.

Chú ý: cần xác định bài toán cho mấy mặt thoáng. Dạng 2: Tính lực cần thiết để nâng vật ra khỏi chất lỏng - Để nâng được: k

F P f

- Lực tối thiểu: k F P f

Trong đó: P =mg là trọng lượng của vật f là lực căng bề mặt của chất lỏng

Dạng 3: Bài toán về hiện tượng nhỏ giọt của chất lỏng - Đầu tiên giọt nước to dần nhưng chưa rơi xuống.- Đúng lúc giọt nước rơi:

P F .mg l ( l là chu vi miệng ống)

1.

.

V D g d

V Dg d

n

Trong đó: n là số giọt nước, V( m3) là thể tích nước trong ống, D(kg/m3) là khối lượng riêng chất lỏng, d (m) đường kính miệng ống B. Bài tập vận dụng Bài 1: Một cộng rơm dài 10cm nổi trên mặt nước. người ta nhỏ dung dịch xà phòng xuống một bên mặt nước củcộng rơm và giả sử nước xà phòng chỉ lan ra ở một bên. Tính lực tác dụng vào cộng rơm. Biết hệ số căng m

ngoài của nước và nước xà phòng lần lượt là 3 31 273.10 / , 40.10 / N m N m

Giải - Giả sử bên trái là nước,bên phải là dung dịch xà phòng. Lực căng bề mặt tác dụng lên cộng rơm gồm lực cănmặt ngoài 1 2

,F F của nước và nước xà phòng.

- Gọi l là chiều dài cộng rơm: Ta có:

1 1 2 2. , .F l F l

Do1 2

nên cộng rơm dịch chuyển về phía nước.

- Hợp lực tác dụng lên cộng rơm:




26

F = F1 – F2 = (73 – 40).10-3.10.10-2 = 33.10-4N. Bài 2: Cho nước vào một ống nhỏ giọt có đường kính miệng ống d = 0,4mm. hệ số căng bề mặt của nước

373.10 / N m . Lấy g = 9,8m/s2. Tính khối lượng giọt nước khi rơi khỏi ống.

Giải - Lúc giọt nước hình thành, lực căng bề mặt F ở đầu ống kéo nó lên là . . .F l d - Giọt nước rơi khỏi ống khi trọng lượng giọt nước bằng lực căng bề mặt: F = P

3 3

6. . 73.10 .3,14.0,4.10

. . 9,4.10 0,00949,8

d

mg d m kg gg Bài 3: Nhúng một khung hình vuông có chiều dài mỗi cạnh là 10cm vào rượu rồi kéo lên. Tính lực tối thiểu kékhung lên, nếu biết khối lượng của khung là 5g. cho hệ số căng bề mặt của rượu là 24.10 -3N/m và g = 9,8m/s2.Giải Lực kéo cần thiết để nâng khung lên: k

F mg f

Ở đây 2 . f l nên 3 3 12 . 5.10 .9,8 2.24.10 .4.10 0,068k

F mg l N

Bài 4: Có 20cm3 nước đựng trong một ống nhỏ giọt có đường kính đầu mút là 0,8mm. Giả sử nước trong ống chảra ngoài thành từng giọt một. hãy tính xem trong ống có bao nhiêu giọt, cho bi

3 3 20,073 / , 10 / , 10 / N m D kg m g m s Giải

- Khi giọt nước bắt đầu rơi: 1 1 1. .P F m g l V Dg l với1

V V

n

- Suy ra6 3

3

20.10 .10 .10. . 1090

. 0,073.3,14.0,8.10

V VDg D g d n

n d

giọt

CHỦ ĐỀ 4: SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT

A. Phương pháp giải bài tập về sự chuyển thể các chất 1. Công thức tính nhiệt nóng chảy

Q = m (J)

m (kg) khoái löôïng. (J/kg) : Nhieät noùng chaûy rieâng.2. Công thức tính nhiệt hóa hơi

Q = LmL(J/kg) : Nhieät hoaù hôi rieângm (kg) khối lượng chất lỏng. 3. Công thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra

Q = m.c (t2 – t1).c (J/kg.k): nhiệt dung riêng.

Chú ý: Khi sử dụng những công thức này cần chú ý là các nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra trong quá trình chuyể

thể Q = m và Q = L.m đều được tính ở một nhiệt độ xác định, còn công thức Q = m.c (t 2 – t1) được dùng knhiệt độ thay đổi. B. Bài tập vận dụng Bài 1: Người ta thả một cục nước đá khối lượng 80g ở 0oC vào một cốc nhôm đựng 0,4kg nước ở 20oC đặt tronnhiệt lượng kế. Khối lượng của cốc nhôm là 0,20kg. Tính nhiệt độ của nước trong cốc nhôm khi cục nước vừa tahết. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.105J/kg. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K và của nướlăJ/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt độ do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

Giải

- Gọi t là nhiệt độ của cốc nước khi cục đá tan hết.

phuong phap giai bai tap vat ly 10 hoc ki 2

Documents