Bài tập vật lý lớp 10: Các nguyên lý nhiệt động lực học

Bài tập vật lý lớp 10: Các nguyên lý nhiệt động lực học là tài liệu học tập môn vật lý ha bao gồm lý thuyết và bài tập về các nguyên lý nhiệt động lực học. Các thầy cô có thể tham khảo tài liệu này nhằm ra đề ôn tập, kiểm tra. Các em học sinh có thể luyện tập giải bải tập vận dụng (có đáp án) nhằm củng cố và nâng cao kiến thức đã học, chuẩn bị tốt cho các bài thi, bài kiểm tra sắp đến. Mời các bạn tham khảo.

Bảng tổng hợp các định luật chương chất khí

Bài tập Vật lý lớp 10 - Chương 1

I. Công thức nhiệt động lực học cần nhớ

• Công của chất khí thực hiện khi giãn nở: A = p(V₂ – V₁)
• p: áp suất (Pa); V₁: thể tích khí lúc đầu (m³); V₂: thể tích khí lúc sau (m³)
• Nguyên lí I nhiệt động lực học: ΔU = A + Q
• Cách đổi đơn vị: 1 lít = 10^-3 m³; 1 cm³ = 10^-6 m³
• Công của lực đẩy: A = Fs

II. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Công thức nào sau đây mô tả đúng nguyên lí I của NĐLH ?

A. ΔU = A - Q.                 B. ΔU = Q-A.            C. A = ΔU - Q.            D. ΔU = A + Q.

Câu 2. Quy ước về dấu nào sau đây phù hợp với công thức AU = A + Q của nguyên lí I NĐLH?

A. Vật nhận công: A < 0; vật nhận nhiệt: Q < 0.

B. Vật nhận công: A > 0; vật nhận nhiệt: Q > 0.

C. Vật thực hiện công: A < 0; vật truyền nhiệt: Q > 0.

D. Vật thực hiện công: A > 0; vật truyền nhiệt: Q < 0.

Câu 3. Với quy ước dấu đúng trong câu trên thì công thức nào sau đây mô tả không đúng quá trình truyền nhiệt giữa các vật trong hệ cô lập ?

A. Q_thu = Q_toả .                         B. Q_thu + Q_toả = 0.

C. Q_thu = - Q_toả .                       D. |Q_thu | = |Q_toả|.

Câu 4. Nếu thực hiện công 676 J để nén đẳng nhiệt một lượng khí thì độ biến thiên nội năng của khí và nhiệt lượng khí toả ra trong quá trình này là

A. ΔU = 676 J ; Q’ = 0.                   B. ΔU = 0 ; Q' = 676 J.

C. ΔU = 0 ; Q’ = -676 J.                  D. ΔU = -676 J ; Q' = 0.

Câu 5. Ta có ΔU = Q - A, với ΔU là độ tăng nội năng, Q là nhiệt lượng hệ nhận được, -A là công hệ thực hiện được. Hỏi khi hệ thực hiện một quá trì đẳng áp thì điều nào sau đây là đúng ?

A. Q phải bằng 0.                           B. A phải bằng 0.

C. ΔU phải bằng 0.                         D. Cả Q, A và ΔU đều phải khác 0.

Câu 6. Biểu diễn một quá trình biến đổi trạng thái của khí lí tưởng. Hỏi trong quá trình này Q, A và ΔU phải có giá trị như thế nào ?

A. ΔU > 0 ; Q = 0 ; A > 0.                         B. ΔU = 0 ; Q > 0 ; A < 0.

C. ΔU = 0 ; Q < 0 ; A > 0.                         D. ΔU < 0 ; Q > 0 ; A < 0.

Câu 7. Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình nén khí đẳng nhiệt ?

A. Q + A = 0 với A < 0.                                  B. ΔU = Q + A với ΔU > 0 ; Q < 0 ; A > 0.

C. Q + A = 0 với A > 0.                                 D. ΔU = A + Q với A > 0 ; Q < 0.

Câu 8. Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình làm lạnh khí đẳng tích ?

A. ΔU = Q với Q > 0.                                    B. ΔU = A với A > 0.

C. ΔU = A với A < 0.                                      D. ΔU = Q với Q < 0.

Câu 9. Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì công thức ΔU = A + Q phải thỏa mãn

A. Q < 0 và A > 0.                          B. Q > 0 và A > 0.

C. Q < 0 và A < 0.                        D. Q > 0 và A < 0.

Câu 10. Trong quá trình nén đẳng áp một lượng khí lý tưởng, nội năng của khí giảm. Hệ thức phù hợp với quá trình trên là

A. ∆U = Q với Q < 0.                            B. ∆U = Q + A với A < 0, Q > 0.

C. Q + A = 0 với A > 0, Q < 0                D. ∆U = Q + A với A > 0, Q < 0.

Câu 11. Hệ thức ΔU = Q là hệ thức của nguyên lí I NĐLH áp dụng cho quá trình nào sau đây của khí lí tưởng?

A. Quá trình đẳng nhiệt.                        B. Quá trình đẳng áp.

C. Quá trình đẳng tích.                       D. Cả ba quá trình trên.

Câu 12. Khí thực hiện công trong quá trình nào sau đây ?

A. Nhiệt lượng mà khí nhận được lớn hơn độ tăng nội năng của khí.

B. Nhiệt lượng mà khí nhận được nhỏ hơn độ tăng nội năng của khí.

C. Nhiệt lượng mà khí nhận được bằng độ tăng nội năng của khí.

Câu 13. Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng:

A. nhiệt lượng là số đo độ tăng nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt

B. một vật lúc nào cũng có nội năng do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng

C. đơn vị của nhiệt lượng là đơn vị của nội năng

D. nhiệt lượng không phải là nội năng

Câu 14. Câu nào sau đây nói về sự truyền nhiệt là không đúng?

A. Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn

B. Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn

C. Nhiệt có thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn

D. Nhiệt có thể tự truyền giữa hai vật có cùng nhiệt độ

Câu 15. Hệ thức ∆U = Q là hệ thức của nguyên lý I nhiệt động lực học

A. áp dụng cho quá trình đẳng áp.                      B. áp dụng cho quá trình đẳng nhiệt.

C. áp dụng cho quá trình đẳng tích.                    D. áp dụng cho cả ba quá trình trên.

Câu 16. Nhiệt độ của vật không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

A. Khối lượng của vật.

B. Vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật.

C. Khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật.

D. Khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật.

Câu 17. Câu nào sau đây nói về sự truyền nhiệt là không đúng?

A. Nhiệt vẫn có thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn.

B. Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn.

C. Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn.

D. Nhiệt có thể tự truyền giữa hai vật có cùng nhiệt độ.

Câu 18. Khí thực hiện công trong quá trình nào sau đây?

A. Nhiệt lượng khí nhận được lớn hơn độ tăng nội năng của khí.

B. Nhiệt lượng khí nhận được nhỏ hơn độ tăng nội năng của khí.

C. Nhiệt lượng khí nhận được bằng độ tăng nội năng của khí.

D. Nhiệt lượng khí nhận được lớn hơn hoặc bằng độ tăng nội năng của khí.

Câu 19. Làm biến đổi một lượng khí từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, biết rằng ở trạng thái 2 cả áp suất và thể tích của lượng khí đều lớn hơn của trạng thái 1. Trong những cách biến đổi sau đây, cách nào lượng khí sinh công nhiều nhất?

A. Đun nóng đẳng tích rồi đun nóng đẳng áp.

B. Đun nóng đẳng áp rồi đun nóng đẳng tích

C. Đun nóng khí sao cho cả thể tích và áp suất của khí đều tăng đồng thời và liên tục từ trạng thái 1 tới trạng thái 2

D. Tương tự như C nhưng theo một dãy biến đổi trạng thái khác.

Câu 20. Trường hợp nào dưới đây làm biến đổi nội năng không do thực hiện công?

A. Nung nước bằng bếp.                                 B. Một viên bi bằng thép rơi xuống đất mềm.

C. Cọ xát hai vật vào nhau.                             D. Nén khí trong xi lanh.

III. Bài tập tự luận

1. Người ta truyền cho khí trong xi lanh nhiệt lượng 500 J. Khí nở ra thực hiện công 70 J đẩy pittông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí. (430 J)

2. Người ta thực hiện một công 200 J để nén khí trong một xi lanh. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh một nhiệt lượng 25 J. (175 J)

3. Nén một khí khí đựng trong xi lanh với một công A làm khối khí tỏa một nhiệt lượng 40 J. Độ biến thiên nội năng của khối khí là 100 J. Tính A. (140 J)

4. Một lượng khí có thể tích 3 lít ở áp suất 3.10⁵ Pa. Sau khi đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể tích là 10 lít.

a. Tính công khí thực hiện được. (2100 J)

b. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết rằng trong khi đun nóng khí nhận nhiệt lượng 1000 J. (-1100 J)

5. Người ta truyền cho khí trong xi lanh nhiệt lượng 100 J. Chất khí nở ra thực hiện công 65 J đẩy pittông lên. Nội năng của khí biến thiên một lượng là bao nhiêu? (35 J)

6. Người ta ấn pittông xuống nhanh và mạnh bằng một lực 20 N làm nó dịch chuyển một đoạn 4 cm. Tính độ biến thiên nội năng biết trong quá trình đó khí nhận thêm một nhiệt lượng là 1,6 J. (2,4 J)

7. Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho chất khí đựng trong một xi lanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pittông đi một đoạn 5 cm. Tính độ biến thiên nội năng của chất khí. Biết lực ma sát giữa pittông và xi lanh có độ lớn là 20 N. (0,5 J)

8. Một lượng khí ở áp suất 3.10⁵ Pa có thể tích 8 lít. Sau khi đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể tích 10 lít.

a. Tính công khí thực hiện được. (600 J)

b. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết trong khi đun nóng khí nhận được nhiệt lượng 1000 J. (400 J)

9. Người ta cung cấp nhiệt lượng cho chất khí đựng trong xi lanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pittông đi đoạn 5 cm. Nội năng của chất khí tăng 0,5 J. Biết lực ma sát giữa pittông và xi lanh có độ lớn 20 N. Nhiệt lượng cung cấp cho chất khí? (1,5 J)

10. Khí khi bị nung nóng đã tăng thể tích 0,02 m³ và nội năng biến thiên lượng 1280 J. Nhiệt lượng đã truyền cho khí là bao nhiêu? Biết quá trình là quá trình đẳng áp ở áp suất 2.10⁵ Pa. (52800 J)

11. Một khối khí có V = 7,5 lít, p = 2.10⁵ Pa, nhiệt độ 27⁰C. Khí được nén đẳng áp nhận công 50 J. Tính nhiệt độ sau cùng của khí. (17⁰C)

12. Một lượng khí có áp suất 105 N/m. Khi dãn nở đẳng áp, khí thực hiện công 2000 J và thể tích tăng gấp 3 lần. Thể tích khí trước khi (thực hiện công) dãn nở là bao nhiêu? (0,01 m³)

13. Để nén một khối khí trong xi lanh, người ta tác dụng vào pít tông một lực 50 N làm pittông dịch chuyển một khoảng 10 cm, đồng thời tỏa một nhiệt lượng 2 J ra bên ngoài. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí. (3 J)

14. Một ống hình trụ chứa không khí có nắp đậy có thể dịch chuyển lên xuống dọc theo thành ống. Người ta đốt nóng bình để cung cấp cho khối khí một nhiệt lượng 50 J thì nội năng của khối khí tăng 100 J. Khí nóng đẩy nắp bình dịch ra một đoạn 5 cm. Tính lực đẩy trung bình tác dụng lên nắp bình. (1000 N)