Giải bài tập Vật lý 10 SBT bài tập cuối chương 7

Vật lý 10 - Bài tập cuối chương 7

VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Vật lý 10 SBT bài tập cuối chương 7, tài liệu gồm 10 bài tập trang 94 kèm theo lời giải chi tiết. Mời các bạn học sinh và thầy cô cùng tham khảo.

Giải bài tập Vật lý 10

Bài VII.1, VII.2, VII.3 trang 93 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

VII.1. Một thanh đồng thau hình trụ có tiết diện 25 cm² bị nung nóng từ nhiệt độ 0°C đến 100°C. Xác định lực nén tác dụng vào hai đầu thanh này để độ dài của thanh giữ nguyên không đổi. Cho biết đồng thau có hệ số nở dài là 18.10^-6 K^-1 và suất đàn hồi là 11.10¹⁰ Pa.

A. 49,5 kN.

B. 496 kN.

C. 4,95 kN.

D. 0,495 kN.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C

VII.2. Một vòng đồng mỏng khối lượng 15 g có đường kính 50 mm được treo vào một lực kế lò xo và mặt dưới của vòng đồng nằm tiếp xúc với mặt nước. Khi vòng đồng vừa bị kéo bứt khỏi mặt nước thì lực kế chỉ 0,17 N. Xác định hệ số căng bề mặt của nước. Lấy g = 9,8 m/s². Bỏ qua độ dày của vòng đồng.

A. 63,7.10^-3N.

B. 6,2.10^-3N.

C. 73,2.10^-3N.

D. 62.10^-3N.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A

VII.3. Một thỏi nhôm khối lượng 8,0 kg ở 20°C. Xác định lượng nhiệt cung cấp làm nóng chảy hoàn toàn thỏi nhôm này. Cho biết nhôm nóng chảy ở 658°C, có nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.10⁵J/kg và nhiệt dung riêng là 880 J/kg.K.

A. 5900kJ.

B. 7612 kJ.

C. 4700kJ.

D. 470kJ.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B

Bài VII.4 trang 93 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một thanh xà ngang bằng thép có tiết diện là 30 cm². Hai đầu của thanh xà được chôn sâu vào hai bức tường đối diện. Xác định lực do thanh xà này tác dụng lên bức tường khi nhiệt độ của thanh xà tăng thêm 25°C. Cho biết thép có hệ số nở dài là 11.10^-6 K^-l và suất đàn hồi là 21,6.10¹⁰Pa.

Hướng dẫn trả lời:

Độ nở dài tỉ đối của thanh xà ngang bằng thép:

- Khi nhiệt độ của thanh thép tăng thêm Δt° được tính theo công thức:

\({{\Delta l} \over l} \approx \alpha \Delta {t^o}\)

- Khi thanh thép bị biến dạng kéo được tính theo định luật Húc:

\({{\Delta l} \over l} = {1 \over E}.{F \over S}\)

Từ đó, ta suy ra lực do thanh xà ngang bằng thép tác dụng lên hai bức tường khi nhiệt độ của thanh này tăng thêm Δt° = 25°C:

F = ESΔt° = 21,6.10^l0.30.10^-4.11.10^-6.25 ≈ 178,2 kN

Bài VII.5 trang 93 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Xác định độ dài của thanh đồng và độ dài của thanh thép ở 0°C sao cho ở bất kì nhiệt độ nào, thanh thép luôn dài hơn thanh đồng 25 mm. Cho biết hệ số nở dài của đồng là 18.10^-6 K^-1 và của thép là 12.10^-6 K^-1.

Hướng dẫn trả lời:

Khi nhiệt độ tăng từ 0⁰C đến t°C thì độ dãn dài của:

- Thanh thép: Δl₁ = l₀₁α₁t.

- Thanh đồng: Δl₂ = l₀₂α₂t.

Từ đó suy ra độ dài chênh lệch của hai thanh thép và đồng ở nhiệt độ bất kì t°C có giá trị bằng:

Δl = Δl₁ - Δl₂ = l₀₁α₁t - l₀₂α₂t = (l₀₁α₁ - l₀₂α₂)t = 25 mm

Công thức này chứng tỏ Δl phụ thuộc bậc nhất vào t.

Rõ ràng, muốn Δl không phụ thuộc t, thì hệ số của t phải luôn có giá trị bằng không, tức là:

\({l_{01}}{\alpha _1} - {l_{02}}{\alpha _2} = 0 = > {{{l_{02}}} \over {{l_{01}}}} = {{{\alpha _1}} \over {{\alpha _2}}}\)

hay: \({{{l_{02}}} \over {{l_{01}} - {l_{02}}}} = {{{\alpha _1}} \over {{\alpha _2} - {\alpha _1}}} = {{{{12.10}^{ - 6}}} \over {{{16.10}^{ - 6}} - {{12.10}^{ - 6}}}} = 2\)

Từ đó suy ra độ dài ở 0°C của:

- Thanh đồng: l₀₂ = 2(l₀₁ - l₀₂) = Δl = 2.25 = 50 mm.

- Thanh thép: l₀₁ = l₀₂ + Δl = 50 + 25 = 75 mm.

Bài VII.6 trang 93 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một khối sắt hình lập phương bị nung nóng và hấp thụ lượng nhiệt 297 kJ. Xác định độ tăng thể tích của khối sắt. Cho biết sắt (ở 20°C) có khối lượng riêng là 7800 kg/m³, nhiệt dung riêng là 460 J/kg.K và hệ số nở dài là 11.10^-6 K^-1.

Hướng dẫn trả lời:

Độ nở khối (thể tích) của sắt được tính theo công thức:

ΔV = V₀βΔt = V₀3αΔt

với V₀ là thể tích của khối sắt ở 0°C, β = 3α là hệ số nở khối của sắt, còn độ tăng nhiệt độ Δt của khối sắt liên hệ với lượng nhiệt Q mà khối sắt đã hấp thụ khi bị nung nóng bởi công thức:

Q = cmΔt ≈cDV₀Δt với c là nhiệt dung riêng, D là khối lượng riêng và m là khối lượng của sắt. Vì D = D₀(1 + βt), nhưng βt << 1 nên coi gần đúng: m = D₀V₀ ≈ DV₀.

Từ đó suy ra:\(\Delta V = {{3\alpha Q} \over {cD}}\)

Thay số ta được:

\(\Delta V = {{{{3.11.10}^{ - 6}}{{.297.10}^3}} \over {460.7800}} \approx 2,{73.10^{ - 6}}{m^3} = 2,73c{m^3}\)

Bài VII.7 trang 94 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một vòng nhôm mỏng khối lượng 5,7 g được treo vào một lực kế lò xo và mặt đáy của vòng nhôm đặt tiếp xúc với mặt nước đựng trong cốc thủy tinh. Đường kính ngoài của vòng nhôm bằng 40 mm. Cho biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10^-3 N/m. Bỏ qua độ dày của vòng nhôm. Lấy g = 9,8 m/s². Xác định lực kéo vòng nhôm để có thể bứt nó lên khỏi mặt nước.

Hướng dẫn trả lời:

Muốn kéo vòng nhôm bứt khỏi mặt thoáng của nước thì cần tác dụng lên nó lực F hướng thẳng đứng lên trên và có cường độ nhỏ nhất bằng tổng trọng lực P của vòng nhôm và lực căng bề mặt F_c của nước:

F = P + F_c

Vì mặt nước tiếp xúc với cả mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm nên lực căng bề mặt F_c có độ lớn bằng:

F_c = σ(πD + πd) ≈ σ2πD

với D là đường kính ngoài và d là đường kính trong của vòng nhôm mỏng. Bỏ qua độ dày của vòng nhôm và coi gần đúng:

d ≈ D hay D + d ≈ 2D.

Từ đó suy ra: F≈ P + π2πD.

Thay số, ta tìm được:

F = 5,7.10^-3.9,8 + 72.10^-3.2.3,14.40.10^-3 ≈ 74.10^-3 N.

Bài VII.8 trang 94 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Xác định lượng nhiệt cần cung cấp để biến đổi 6,0 kg nước đá ở - 20⁰C thành hơi nước ở 100⁰C. Cho biết nước đá có nhiệt dung riêng là 2090 J/kg.K và nhiệt nóng chảy riêng là 3,4.10⁵ J/kg, nước có nhiệt dung riêng là 4180 J/kg.K và nhiệt hóa hơi riêng là 2,3.10⁶ J/kg. Bỏ qua sự mất mát nhiệt do bình chứa hấp thụ và do truyền ra bên ngoài.

Hướng dẫn trả lời:

Lượng nhiệt cần cung cấp để biến đổi m = 6,0 kg nước đá ở nhiệt độ t₁ = -20°C biến thành hơi nước ở t₂ = 100°C có giá trị bằng:

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

trong đó lượng nhiệt Q₁ = c₁m(t₀ - t₁) cung cấp cho m (kg) nước đá có nhiệt dung riêng c_đ để nhiệt độ của nó tăng từ t₁ = -20°C đến t₀ = 0°C ; lượng nhiệt Q₀ = λm cung cấp cho m (kg) nước đá có nhiệt nóng chảy riêng λ ở t₀ = 0°C tan thành nước ở cùng nhiệt độ ; lượng nhiệt Q₂= c₀m(t₂ -t₀) cung cấp cho m (kg) nước có nhiệt dung riêng c_n để nhiệt độ của nó tăng từ t₀ = 0°C đến t₂ = 100°C ; lượng nhiệt Q₃ = Lm cung cấp cho m (kg) nước có nhiệt hoá hơi riêng L ở t₂ = 100°C biến thành hơi nước ở cùng nhiệt độ. Như vậy, ta có thể viết:

Q = c_đm(t₀ - t₁) + λm + c_nm(t₂ -t₀) + Lm

hay Q = m[c_đ(t₀ - t₁) + λ + c_n(t₂ -t₀) + L]

Thay số, ta tìm được:

Q = 6,0. [2090.(0 + 20) + 3,4.10⁵ + 4180.(100-0) + 2,3.10⁶]

Q ≈ 186.10⁶ J.

Bài VII.9 trang 94 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một đám mây thể tích 2,0.10¹⁰ m³ chứa hơi nước bão hòa trong khí quyển ở nhiệt độ 20⁰C. Khi nhiệt độ của đám mây giảm xuống tới 10⁰C, hơi nước bão hòa trong đám mây tụ lại thành các hạt mưa. Xác định khối lượng nước mưa rơi xuống. Cho biết khối lượng riêng của hơi nước bão hòa trong không khí ở 10⁰C là 9,40 g/m³ và ở 20⁰C là 17,30 g/m³.

Hướng dẫn trả lời:

Vì độ ẩm cực đại A₂₀ của không khí ở 20⁰C có giá trị bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở cùng nhiệt độ, nên ta có: A₂₀ = 17,30 g/m³.

và suy ra lượng hơi nước cực đại có trong thể tích V = 2,0.10¹⁰ m³ của đám mây:

M₂₀ = A₂₀V = 17,30.10^-3.2,0.10¹⁰ = 3,46.10⁸ kg

Khi nhiệt độ không khí của đám mây giảm xuống tới 10°C thì lượng hơi nước cực đại có trong thể tích V = 2,0.10¹⁰ m³ của đám mây chỉ còn bằng:

M₁₀ = A₁₀V = 9,40.10^-3.2,0.10¹⁰ = l,88.10⁸ kg. Như vậy khối lượng nước mưa rơi xuống bằng:

M = M₂₀ - M₁₀ = 3,46.10⁸- l,88.10⁸ = 1,58.10⁸ kg = 158.10³ tấn.

Bài VII.10* trang 94 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một sợi dây thép AB và một sợi dây đồng CD có độ dài và tiết diện giống nhau. Đầu trên của mỗi dây được treo cố định vào giá đỡ tại hai điểm A và C, đầu dưới của chúng được buộc vào hai đầu B và D của một thanh rắn nằm ngang dài 0,80 m (Hình VII). Hỏi phải treo vật nặng P tại vị trí nào trên thanh BD để thanh này luôn nằm ngang? Cho biết suất đàn hồi của thép là E₁ = 19,6.10¹⁰Pa, của đồng là E₂ = 11,7.10¹⁰Pa. Giả thiết thành rắn BD không bị biến dạng.

Hướng dẫn trả lời:

Giả sử vật nặng được treo tại vị trí cách đầu B của thanh rắn một đoạn x. Khi đó ta có thể phân tích trọng lực \(\underset{P}{\rightarrow}\) tác dụng lên vật nặng thành hai lực thành phần \(\underset{F_{1} }{\rightarrow}\) và \(\underset{F_{2} }{\rightarrow}\) song song với. Lực tác dụng lên sợi dây thép tại điểm B và làm sợi dây thép dãn dài thêm một đoạn Δl₁, lực \(\underset{F_{2} }{\rightarrow}\) tác dụng lên sợi dây đồng tại điểm D và làm sợi dây đồng dãn dài thêm một đoạn Δl₂. Vì sợi dây thép và sợi dây đồng có độ dài ban đầu l₀ và tiết diện S giống nhau, nên theo định luật Húc, ta có:

\({F_1} = {E_1}{S \over {{l_0}}}\Delta {l_1}\) và \({F_2} = {E_2}{S \over {{l_0}}}\Delta {l_2}\)

Muốn thanh rắn BD nằm ngang thì sợi dây thép và sợi dây đồng phải có độ dãn dài bằng nhau: Δl₁ = Δl₂. Thay điều kiện này vào F₁ và F₂, ta được:

\({{{F_1}} \over {{F_2}}} = {{{E_1}} \over {{E_2}}}\)

Mặt khác theo quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều, ta có:

\({{{F_1}} \over {{F_2}}} = {{a - x} \over a}\)

Từ đó, ta suy ra: \(x = {{{E_2}a} \over {{E_1} + {E_2}}} = {{11,{{7.10}^{10}}.0,80} \over {19,{{6.10}^{10}} + 11,{{7.10}^{10}}}} \approx 30\left( {cm} \right)\)

-------------------------

Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 10, Giải bài tập Vật Lí 10, Giải bài tập Sinh học 10, Giải bài tập Hóa học 10 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.