Phương pháp giải bài tập Vật lý 10

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 l­îng cña mét vËt, mét hÖ vËt. - Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là một đại lượng được xác định bởi biểu thức: = m - Đơn vị động lượng: kgm/s hay kgms-1. - Động lượng hệ vật: Nếu: Nếu: Nếu: Nếu: Dạng 2: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng B­íc 1: Chän hÖ vËt c« lËp kh¶o s¸t B­íc 2: ViÕt biÓu thøc ®éng l­îng cña hÖ tr­íc vµ sau hiÖn t­îng. B­íc 3: ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l­îng cho hÖ: (1) B­íc 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 biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại: m1v1 + m2v2 = m1 + m2 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 phương, thì ta cần sử dụng hệ thức vector: = và biểu diễn trên hình vẽ. Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầu 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 nhưng hình chiếu của trên một phương nào đó bằng không thì động lượng bảo toàn trên 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 tổng động lượng ( phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp : a) 1 và 2 cùng hướng. b) 1 và 2 cùng phương, ngược chiều. c) 1 và 2 vuông góc nhau Giải Bài 2: Một viên đạn khối lượng 1kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500m/s. hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận tốc bao nhiêu? Giải Bài 3: Một khẩu súng đại bác nằm ngang khối lượng ms = 1000kg, bắn một viên đoạn khối lượng mđ = 2,5kg. Vận tốc viên đoạn ra khỏi nòng súng là 600m/s. Tìm vận tốc của súng sau khi bắn. Giải 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 một xe gắn máy đang đứng yên có khối lượng m2 = 100kg. Tính vận tốc của các xe. Giải Bài 5: Một người khối lượng m1 = 50kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì nhảy lên một chiếc xe khối lượng m2 = 80kg chạy song song ngang với người này với vận tốc v2 = 3m/s. sau đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển động theo 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 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.cosa = P.t (J) Công suất:(W) Dạng 2: TÝnh c«ng vµ c«ng suÊt khi biÕt c¸c ®¹i l­îng 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: *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 vËt AF = 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 góc 450, lực tác dụng lên dây là 150N. Tính công của lực đó khi thùng trượt được 15m. Khi thùng trượt công của trọng lực bằng bao nhiêu? Giải Bài 2: Một xe tải khối lượng 2,5T, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều sau khi đi được quãng đường 144m thì vận tốc 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 trên quãng đường 144m đầu tiên. Lấy g = 10m/s2. Giải Bài 3: Một ôtô có khối lượng m = 1,2 tấn chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang với vận tốc v = 36km/h. Biết công suất của động cơ ôtô là 8kw. Tính lực ma sát của ôtô và mặt đường. Giải Bài 4: Một vật có khối lượng nằm yên trên mặt phẳng nằm không ma sát. Tác dụng lên vật lực kéo hợp với phương ngang một góc . 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 thì công toàn phần có giá trị bằng bao nhiêu ? Giải 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® (J) 2. Bài toán về định lý biến thiên động năng ( phải chú ý đến loại bài tập này) DWđ = Nhớ kỹ: là tổng tất cả các lực tác dụng lên vât. Dạng 2: TÝnh thÕ n¨ng träng tr­êng, c«ng cña träng lùc vµ ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng träng tr­êng. * 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 AP vµ ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng (DWt): - Áp dông : DWt = Wt2 – Wt1 = -AP « mgz1 – mgz2 = AP Chó ý: NÕu vËt ®i lªn th× 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 cm, sau khi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn? Giải Bài 2: Một ôtô có khối lượng 1100 kg đang chạy với vận tốc 24 m/s. a/ Độ biến thiên động năng của ôtô bằng bao nhiêu khi vận tốc hãm là 10 m /s? b/ Tính lực hãm trung bình trên quãng đường ôtô chạy 60m. Giải Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên đường thẳng nằm ngang AB dài 100m, khi qua A vận tốc ô tô là 10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s. Biết độ lớn của lực kéo là 4000N. 1. Tìm hệ số masat m1 trên đoạn đường AB. 2. Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40m nghiêng 30o so với mặt phẳng ngang. Hệ số masat trên mặt dốc là m2 = . Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc C không? 3. Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có hướng và độ lớn thế nào? Giải 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. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là , 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 tốc tại 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 ma sát trên đoạn CD. Giải Bài 5: Dưới tác dụng của một lực không đổi nằm ngang, một xe đang đứng yên sẽ chuyển động thẳng nhanh dần đều đi hết quãng đường s = 5m đạt vận tốc v = 4m/s. Xác định công và công suất trung bình của lực, biết rằng khối lượng xe m = 500kg, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường nằm ngang μ =0,01. Lấy g = 10m/s2. Giải 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 tại mặt 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 Bài 7: Một vật có khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó Wt1 = 500J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt1 = -900J. a/ Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất. b/ Xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn. c/ Tìm vận tốc của vật khi vật qua vị trí này. Giải CHỦ ĐỀ 4: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Động năng: Wđ =mv2 2. Thế năng: Wt = mgz 3.Cơ năng: W = Wđ +Wt = mv2 + mgz * Phương pháp giải bài toán về định luật bảo toàn cơ năng - Chọn gốc thế năng thích hợp sao cho tính thế năng dễ dàng ( thường chọn tại mặt đất và tại chân mặt phẳng nghiêng). - Tính cơ năng lúc đầu ( ), lúc sau () - Áp dụng: W1 = W2 - Giải phương trình trên để tìm nghiệm của bài toán. Chú ý: chỉ áp dụng định luật bảo toàn cơ năng khi hệ không có ma sát ( lực cản) nếu có thêm các lực đó thì Ac = W = W2 – W1. ( công của lực cản bằng độ biến thiên cơ năng). B.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao h. b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Giải 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 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 đất. a) 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 Bài 4: Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bỏ qua 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 CHƯƠNG V: CHẤT KHÍ CHỦ ĐỀ 5: 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 = 1Pa 1at = 9,81.104 Pa 1atm = 1,031.105 Pa 1mmHg = 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 . Hỏi áp suất ban đầu của khí là bao nhiêu? Giải Bài 2: Xylanh của một ống bom hình trụ có diện tích 10cm2, chiều cao 30 cm, dùng để nén không khí vào quả 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 rằng quả bóng trước khi bom không có không khí và nhiệt độ không khí không đổi khi bom. Giải 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 khí 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 Bài 4: Người ta biến đổi đẳng nhiệt 3g khí hidro ở điều kiện chuẩn (po=1atm và To= 273oC) đến áp suất 2atm. Tìm thể tích của lượng khí đó sau khi biến đổi. Giải 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 mặt đường là 30cm2, thể tích ruột xe sau khi bom là 2000cm3, áp suất khí quyển là 1atm, trọng lượng xe là 600N. Tính số lần phải bom ( coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bom). Giải CHỦ ĐỀ 6: 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: 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 đèn bằng áp suất khí quyển 1atm. Tính áp suất khí trong bóng đèn khi đèn chưa sang ở 22oC. Giải 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 độ ban đầu của khí. Giải 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 trơ tăng lên bao nhiêu lần? Giải CHỦ ĐỀ 7: 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: 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 thêm 1,7lít. Tìm thế tích khối khí trước và sau khi giãn nở. Giải 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 ban đầu? Giải Bài 3: Đun nóng một lượng không khí trong điều kiện đẳng áp thì nhiệt độ tăng thêm 3K ,còn thể tích tăng thêm 1% so với thể tích ban đầu. Tính nhiệt độ ban đầu của khí? Giải CHỦ ĐỀ 8: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG A. Phương pháp giải bài tập về phương trình trạng thái khí lý tưởng. - Liệt kê ra 2 trạng thái 1 ( p1,V1,T1) và 2 (p2,V2,T2). - Áp dụng phương trình trạng thái: * Chú ý: luôn đổi nhiệt độ toC ra T(K). T (K) = 273 + to C B. Bài tập vận dụng Bài 1: Trong xilanh của một động cơ có chứa một lượng khí ở nhiệt độ 47o C và áp suất 0,7 atm. a. Sau khi bị nén thể tích của khí giảm đi 5 lần và áp suất tăng lên tới 8atm. Tính nhiệt độ của khí ở cuối quá trình nén? b. Người ta tăng nhiệt độ của khí lên đến 273oC và giữ pit-tông cố định thì áp suất của khí khi đó là bao nhiêu? Giải Bài 2: Tính khối lượng riêng của không khí ở 100oC , áp suất 2.105 Pa. Biết khối lượng riêng của không khí ở 0oC, áp suất 1.105 Pa là 1,29 Kg/m3? Giải Bài 3: nếu thể tích của một lượng khí giảm đi 1/10, áp suất tăng 1/5 và nhiệt độ tăng thêm 160C so với ban đầu. Tính nhiệt độ ban dầu của khí. Giải Bài 4: pít tông của một máy nén, sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt độ và áp suất 1 atm vào bình chưa khí ở thể tích 2m3. tính áp suất của khí trong bình khi phít tông đã thực hiện 1000 lần nén. Biết nhiệt độ trong bình là . Giải Bài 5: trong xilanh của một động cơ đốt trong có 2dm3 hỗn hợp khí dưới áp suất 1 atm và nhiệt độ 470C. Pít tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí chỉ còn 0,2 dm3 và áp suất tăng lên tới 15 atm. Tính hỗn hợp khí nén. Giải CHƯƠNG VI: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHỦ ĐỀ 9: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG A. Phương pháp giải bài toán về sự truyền nhiệt giữa các vật + Xác định nhiệt lượng toả ra và thu vào của các vật trong quá trình truyền nhiệt thông qua biểu thức: Q = mcDt +Viết phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu + Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán. Lưu ý: + Nếu ta sử dụng biểu thức Dt = ts – tt 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 với vật thu nhiệt thì Dt = ts - tt còn đối với vật toả nhiệt thì Dt = 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 miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75oC. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK; và nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kgK. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh. Giải Bài 2: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4oC. Người ta thả một miếng kim loại có khối lượng 192g đã đun nóng tới nhiệt độ 100oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC.Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh và biết nhiệt dung riêng của đồng thau là 128J/kgK và của nước là 4180J/kgK. Giải Bài 3: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105kg được đun nóng tới 1420C vào một cốc đựng nước ở 200C, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 420C. Tính khối lượng của nước trong cốc, biết nhiệt dung riêng của nước là 880J/kg.K và của nước là 4200J/kg.K. Giải Bài 4: Một cốc nhôm có khối lượng 120g chứa 400g nước ở nhiệt độ 24oC. Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 80g ở nhiệt độ 100oC. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung 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 Bài 5: Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng m1 = 100g có chứa m2 = 375g nước ở nhiệt độ 25oC. Cho vào nhiệt lượng kế một vật bằng kim loại khối lượng m3 =400g ở 90oC. Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 30oC. Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại. Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/Kg.K, của nước là 4200J/Kg.K. Giải Bài 6: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105 Kg được nung nóng tới 142oC vào một cốc nước ở 20oC. Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 42oC. Tính khối lượng nước trong cốc. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K và của nước là 4200 J/Kg.K. Giải CHỦ ĐỀ 10: 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 năng Áp dụng nguyên lý I: DU = A + Q Trong ®ã: : biÕn thiªn néi n¨ng (J) : c«ng (J) Qui ­íc: + néi n¨ng t¨ng, néi n¨ng gi¶m. + vËt nhËn c«ng , vËt thùc hiÖn c«ng. + vËt nhËn nhiÖt l­îng, vËt truyÒn nhiÖt l­îng. Chú ý: a.Quá trình đẳng tích: nên b. Quá trình đẳng nhiệt nên Q = -A c. Quá trình đẳng áp - Công giãn nở trong quá trình đẳng áp: : ¸p suÊt cña khèi khÝ. : lµ thÓ tÝch lóc ®Çu vµ lóc sau cña khÝ. - Có thể tính công bằng công thức: ( nếu bài toán không cho V2) §¬n vÞ thÓ tÝch V (m3), ®¬n vÞ cña ¸p suÊt p (N/m2) hoÆc (Pa). Dạng 2: Bài toán về hiệu suất động cơ nhiệt - HiÖu suÊt thùc tÕ: H = (%) - HiÖu suÊt lý t­ëng: Hmax = 1 - vµ HHmax - NÕu cho H th× suy ra A nÕu biÕt Q1 ,ng­îc 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 J/kg.K Giải Bài 2: Mét l­îng 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 l­îng 100 J Gi¶i 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 công do khí thực hiện trong quá trình trên. Giải 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 nguồn lạnh. b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25%? Giải Bài 5: Một máy hơi nước có công suất 25KW, nhiệt độ nguồn nóng là t1 = 2200C, nguồn lạnh là t2 = 620C. Biết 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 trong thời gian 5 giờ. Biết năng suất tỏa nhiệt của than là q = 34.106J. Giải Bài 6: một khối khí có áp suất p = 100N/m2 thể tích V1 = 4m3, nhiệt độ t1 = 270C được nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 870C. Tính công do khí thực hiện. Giải CHƯƠNG VII: CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG. SỰ CHUYỂN THỂ CHỦ ĐỀ 11: 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 ( dùng công thức này để tìm k) Trong đó: k = E ( 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: - Diện tích hình tròn: (d (m) đường kính hình tròn) Nhớ: độ cứng của vật ( thanh,lò xo) tỉ lệ nghịch với chiều dài: 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 thêm 1,2mm. 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 Bài 2: a.Ph¶i treo mét vËt cã khèi l­îng b»ng bao nhiªu vµo mét lß xo cã hÖ sè ®µn håi k = 250N/m ®Ó nã d·n ra = 1cm. LÊy g = 10m/s2. b.Mét sîi d©y b»ng ®ång thau dµi 1,8 m cã ®­êng kÝnh 0,8 mm. Khi bÞ kÐo b»ng mét lùc 25N th× thanh d·n ra mét ®o¹n b»ng 1mm. X¸c ®Þnh suÊt l©ng cña ®ång thau. Gi¶i Bài 3:Mét thanh thÐp dµi 4m, tiÕt diÖn 2cm2. Ph¶i t¸c dông lªn thanh thÐp mét lùc kÐo b»ng bao nhiªu ®Ó thanh dµi thªm 1,5mm? Cã thÓ dïng thanh thÐp nµy ®Ó treo c¸c vËt cã träng l­îng b»ng bao nhiªu mµ kh«ng bÞ ®øt? BiÕt suÊt Young vµ giíi h¹n h¹n bÒn cña thÐp lµ 2.1011Pa vµ 6,86.108Pa. Gi¶i Bài 4: một dây thép có chiều dài 2,5m, tiết diện 0,5mm2, được kéo căng bởi một lực 80N thì thanh thép dài ra 2mm. tính: a. Suất đàn hồi của sơi dây. b. Chiều dài của dây thép khi kéo bởi lực 100N, coi tiết diện day không đổi. Giải 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 CHỦ ĐỀ 12: 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 = - 0 = 0t Với là chiều dài ban đầu tại t0 - .Công thức tính chiều dài tại Trong đó: : Heä soá nôû daøi (K-1). 2. sự nở khối - Công thức độ nở khối V=V–V0 = V0t - Công thức tính thể tích tại V = Vo(1 + Với V0 là thể tích ban đầu tại t0 * Nhớ: = 3 : Heä soá nôû khoái ( K-1) B Bài tập vận dụng 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 dài chênh 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 3,4.110-5K-1 Giải 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? Cho biết suất đàn hồi và hệ sô nở dài tương ứng của dây là E = 7.1010Pa; Giải 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 dài ra thêm một đoạn bằng khi nung nóng thêm 30oC. Tính khối lượng quả nặng. Cho biết . Hướng dẫn 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 từ 20oC lên 50oC , cho biết . Hướng dẫn 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 thanh đồng 5cm.Cho hệ số nở dài của thép và đồng lần lượt là và . Giải CHỦ ĐỀ 13: 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 = (N/m) : Heä soá caêng beà maët. (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: - Lực tối thiểu: Trong đó: P =mg là trọng lượng của vật 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: (là chu vi miệng ống) 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) là 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 của cộng rơm và giả sử nước xà phòng chỉ lan ra ở một bên. Tính lực tác dụng vào cộng rơm. Biết hệ số căng mặt ngoài của nước và nước xà phòng lần lượt là Giải Bài 2: Cho nước vào một ống nhỏ giọt có đường kính miệng ống d = 0,4mm. hệ số căng bề mặt của nước là . Lấy g = 9,8m/s2. Tính khối lượng giọt nước khi rơi khỏi ống. Giải Bài 3: Nhúng một khung hình vuông có chiều dài mỗi cạnh là 10cm vào rượu rồi kéo lên. Tính lực tối thiểu kéo khung 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 Bài 4: Có 20cm3 nước đựng trong một ống nhỏ giọt có đường kính đầu mút là 0,8mm. Giả sử nước trong ống chảy ra ngoài thành từng giọt một. hãy tính xem trong ống có bao nhiêu giọt, cho biết Giải C