50 câu trắc nghiệm Chất rắn và chất lỏng - Sự chuyển thể có lời giải chi tiết (nâng cao) - Vật Lí lớp 10

---

50 câu trắc nghiệm Chất rắn và chất lỏng - Sự chuyển thể có lời giải chi tiết (nâng cao)

Với 50 câu trắc nghiệm Chất rắn và chất lỏng - Sự chuyển thể có lời giải chi tiết (nâng cao) Vật Lí lớp 10 tổng hợp 50 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Chất rắn và chất lỏng - Sự chuyển thể từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 10.

Bài 1:Một dây tải điện ở 20 ^oC có độ dài 1800 m. Xác định độ nở dài của dây tải điện này khi nhiệt độ tăng lên đến 40 ^oC về mùa hè. Biết hệ số nở dài của dây tải điện là 11,5.10^-6 K^-1.

A. 41,4 cm

B. 51,4 cm

C. 48,5 cm

D. 55,5 cm

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Độ nở dài của dây tải điện: Δl = αl₀Δt₀ = 0,414 m = 41,4 cm.

Bài 2:Một vành khuyên mỏng có đường kính 34 mm, đặt nằm ngang và treo vào đầu dưới của một lò xo để thẳng đứng. Nhúng vành khuyên vào một cốc nước, rồi cầm đầu kia của lò xo và kéo vành khuyên ra khỏi nước, ta thấy lò xo dãn thêm 32 mm. Tính hệ số căng mặt ngoài của nước. Biết lò xo có độ cứng 0,5 N/m, bỏ qua trọng lực của vành khuyên.

A. 70,1.10^-3 N/m

B. 74,9.10^-3 N/m

C. 70,1.10^-2 N/m

D. 75,6.10^-2 N/m

Lời giải:

Đáp án: B

HD Giải:

Bài 3:Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0 ^oC để chuyển nó thành nước ở 20 ^oC. Biết nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 34.104 J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K. Chọn đáp án đúng.

A. 194400 J.

B. 164400 J.

C. 1694400 J.

D. 1894400 J.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = λm + cm(t₂ – t₁) = 1694400 J.

Bài 4:Mỗi thanh ray của đường sắt ở nhiệt độ 15 ^oC có độ dài 12,5 m. Nếu hai đầu các thanh ray khi đó chỉ đặt cách nhau 4,5 mm, thì các thanh ray này có thể chịu được nhiệt độ lớn nhất bằng bao nhiêu để chúng không bị uốn cong do tác dụng nở vì nhiệt? Biết hệ số nở dài của mỗi thanh ray là 12.10^-6 K^-1. Chọn đáp án đúng.

A. 25 ^oC.

B. 45 ^oC.

C. 55 ^oC

D. 65 ^oC

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Ta có:

→ Nhiệt độ lớn nhất mà thanh ray không bị uốn cong do tác dụng nở vì nhiệt là:

tmax = Δt^o + t₀ = 45 ^oC.

Bài 5:Một vòng xuyến có đường kính ngoài là d1 = 44 mm và đường kính trong là d2 = 40 mm. Trọng lượng của vòng xuyến là P = 45 mN. Lực bứt vòng xuyến này khỏi bề mặt của glixêrin ở 20 ^oC là 64,3 mN. Tính hệ số căng mặt ngoài của glixêrin ở nhiệt độ này. A. 73.10^-3 N. B. 36,5.10^-3 N. C. 79.10^-3 N. D. 55,2.10^-3 N.

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

Đáp án: A

HD Giải: Lực kéo vòng xuyến lên:

Bài 6:Để xác định suất căng mặt ngoài của rượu người ta làm như sau: Cho rượu vào trong bình, chảy ra ngoài theo ống nhỏ giọt thẳng đứng có đường kính d = 2 mm. Thời gian giọt này rơi sau giọt kia ∆t = 2 giây. Sau thời gian t = 780 giây thì có m = 10 g rượu chảy ra. Tính suất căng mặt ngoài của rượu. Lấy g = 10 m/s2.

A. 45,5.10^-3 N/m.

B. 49,3.10^-3 N/m.

C. 40,8.10^-3 N/m.

D. 30,4.10^-3 N/m.

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải:Khi trọng lượng của giọt rượu bằng lực căng mặt ngoài tác dụng lên nó thì giọt rượu rơi xuống nên: m1.g = σ.п.d

Mặt khác m1 = m/N, N là số giọt rượu rơi trong thời gian 780 giây, N = t/∆t

Bài 7:Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm khối lượng 100 g ở nhiệt độ 20 ^oC, để nó hóa lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ 658 ^oC. Biết nhôm có nhiệt dung riêng 896 J/kg.K và nhiệt nóng chảy 39.104 J/kg. Chọn đáp án đúng.

A. 99440 J.

B. 96165 J.

C. 16944 J.

D. 18940 J.

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = cm(t₂ – t₁) + λm = 96165 J.

Bài 8:Buổi sáng nhiệt độ không khí là 23 ^oC và độ ẩm tỉ đối là 80%. Buổi trưa, nhiệt độ là 30 ^oC và độ ẩm tỉ đối là 60 %. Hỏi buổi nào không khí chứa nhiều hơi nước hơn và hơn bao nhiêu g/m³. Biết độ ẩm cực đại của không khí ở 23 ^oC là 20,60 g/m³ và ở 30 ^oC là 30,29 g/m³.

A. Buổi trưa nhiều hơi nước hơn, hơn 1,694g/m³.

B. Buổi trưa ít hơi nước hơn, ít hơn 1,694g/m³.

C. Buổi trưa nhiều hơi nước hơn, hơn 0,694g/m³.

D. Buổi trưa ít hơi nước hơn, ít hơn 0,694g/m³.

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Độ ẩm tuyệt đối của không khí buổi sáng:

Độ ẩm tuyệt đối của không khí buổi trưa:

Vậy, buổi trưa không khí chứa nhiều hơi nước hơn, nhiều hơn 1,694 g/m³.

Bài 9:Một sợi dây kim loại dài l₀ = 1,8m và có đường kính d = 0,5mm. Khi bị kéo bằng một lực F = 20N thì sợi dây này bị dãn ra thêm ∆l = 1,2mm. Suất đàn hồi của kim loại làm dây là:

A. E = 15,81.1010 Pa

B. E = 11,9.1010 Pa

C. E = 15,28.1010 Pa

D. E = 12,8.1010 Pa

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Ta có:

→ Suất đàn hồi:

Bài 10:Một thanh thép tròn đường kính 16mm và suất đàn hồi E = 2.1011 Pa. Giữ chặt một đầu thanh và nén đầu còn lại của nó bằng một lực F = 1,6.105 N để thanh này biến dạng nén đàn hồi. Tính độ co ngắn tỉ đối |∆l| của thanh ( là độ dài ban đầu, là độ biến dạng nén).

A. 0,695%

B. 0,415%

C. 0,688%

D. 0,398%

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Lực nén vào thanh thép bằng đúng lực đàn hồi xuất hiện trong thanh.

Ta có:

Độ co tỉ đối:

Bài 11:Một thanh ray đường sắt dài 15m ở nhiệt độ 25 ^oC. Phải có một khe hở bao nhiêu giữa hai đầu thanh ray để nếu nhiệt độ ngoài trời tăng đến 60 ^oC thì vẫn đủ chổ cho thanh dãn ra. Cho hệ số nở dài của thép là 11,4.10^-6 K^-1.

A. 5,9 mm

B. 6,8 mm

C. 8,6 mm

D. 9,5 mm

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải:Vì các thanh ray được đặt nối tiếp nhau, ở cả hai đầu thanh ray đều có khe hở và các thanh ray nở cả về hai đầu nên khe hở phải có độ rộng h tương ứng với độ nở dài của một thanh ray khi nhiệt độ tăng từ 25 ^oClên 60 ^oC.

Áp dụng công thức:l=l₀(1+αt) (l₀ là chiều dài ở 0 ^oC)

Ở 25^oC: l₂₅=l₀(1+αt₁) và ở 60 ^oC:l₆₀=l₀(1+αt₂)

Lập tỉ số:

Ta có:

Thép làm thanh ray có α=11,4.10^-6K^-1 nên α² <<1 có thể bỏ qua.

Khi đó: l₆₀-l₂₅=l₂₅(t₂-t₁)α

Thay số:h=l₆₀-l₂₅=15(60-25).11,4.10^-6=0,0059=5,9 mm

Bài 12:Một thanh kim loại có chiều dài 20 m ở nhiệt độ 20 ^oC, có chiều dài 20,015 m ở nhiệt độ 45 ^oC. Hệ số nở dài của thanh kim loại là:

A. 2.10^-5 K^-1.

B. 2,5.10^-5 K^-1.

C. 3.10^-5 K^-1.

D. 4.10^-5 K^-1.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Hệ số nở dài của thanh kim loại:

Bài 13:Ở nhiệt độ 0 ^oC tổng chiều dài của thanh đồng và thanh sắt là l₀ = 5 m. Hiệu chiều dài của chúng ở cùng nhiệt độ bất kỳ nào cũng không đổi. Tìm chiều dài của mỗi thanh ở 0 ^oC. Biết hệ số nở dài của đồng là 18.10^-6 K^-1, của sắt là 12.10^-6 K^-1.

A. l_0s = 3 m; l_0đ = 2 m

B. l_0s = 3,5 m; l_0đ = 1,5 m

C. l_0s = 4 m; l_0đ = 1 m

D. l_0s = 1 m; l_0đ = 4 m

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Chiều dài của mỗi thanh ở t ^oC:

Thanh đồng: l_đ = l_0đ + l_0đ .α_đ .∆t = l_0đ + l_0đ .α_đ .t (vì t₀ = 0 ^oC)

Thanh sắt: l_s = l_0s + l_0s.α_s.∆t = l_0s + l_0s.α_s.t

Hiệu chiều dài của chúng: l_đ – l_s = l₀đ + l_0đα_đt – l_0s – l_0sα_st.

Vì hiệu chiều dài như nhau ở mọi nhiệt độ nên: l_đ – l_s = l_0đ – l_0s

→ (l_0đα_đ – l_0sα_s).t = 0 → l₀đα_đ – l_0sα_s = l_0đα_đ – (l₀ – l_0đ)α_s = 0

→ l_0đ = = 2 m; l_0s = l₀ – l_0đ = 3 m.

Bài 14:Một quả cầu có mặt ngoài hoàn toàn không bị dính ướt. Bán kính quả cầu là 0,2 mm. Suất căng mặt ngoài của nước là 73.10^-3 N/m. Bỏ qua lực đẩy Acsimet tác dụng lên quả cầu. Quả cầu có trọng lượng bằng bao nhiêu thì nó không bị chìm?

A. P ≤ 9,2.10^-5 N

B. P > 5,2.10^-5 N

C. P ≤ 9,9.10^-5 N

D. P ≥ 5,2.10^-5 N

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Lực căng mặt ngoài lớn nhất tác dụng lên quả cầu: F = σ.2Л.r = 9,2.10^-5 N.

Quả cầu không bị chìm khi: P ≤ F = 9,2.10^-5 N.

Bài 15:Cần cung cấp một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để làm cho m = 200 g nước lấy ở t₁ = 10 ^oC sôi ở t₂ = 100 ^oC và 10 % khối lượng của nó đã hóa hơi khi sôi. Biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4190 J/kg.K và nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,26.106 J/kg. Chọn đáp án đúng.

A. 129525 J.

B. 110610 J.

C. 120620 J.

D. 130610 J.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = cm(t₂ – t₁) + L.m.10% = 120620 J.

Bài 16:Một phòng có kích thước V =100 m³, ban đầu không khí trong phòng có nhiệt độ 30 ^oC và có độ ẩm f = 60%, sau đó người ta dùng máy lạnh để hạ nhiệt độ trong phòng xuống còn 20 ^oC. Muốn giảm độ ẩm không khí trong phòng xuống còn f’ = 40% thì phải cho ngưng tụ bao nhiêu gam nước. Biết độ ẩm cực đại của không khí ở 30 ^oC và 20 ^oC lần lượt là A = 30,3 g/m³ và A’ = 17,3 g/m³. Chọn đáp án đúng.

A. 1126 g

B. 1818 g

C. 1525 g

D. 1881 g

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Lượng hơi nước chứa trong phòng ban đầu: m = a.V = f.A.V = 1818 g.

Lượng hơi nước chứa trong phòng lúc sau: m’ = f’.A’.V = 692 g.

→ Phải cho ngưng tụ một lượng hơi nước: Δm = m – m’ = 1126 g.

Bài 17:Trong một bình kín thể tích V = 0,5 m³ chứa không khí ẩm ở nhiệt độ không đổi, có độ ẩm tương đối f1 = 50%. Khi làm ngưng tụ khối lượng ∆m = 1 gam hơi nước thì độ ẩm tương đối còn lại f2 = 40%. Hãy xác định độ ẩm cực đại của không khí ở trong bình ở nhiệt độ đó. Bỏ qua thể tích hơi nước ngưng tụ trong bình.

A. A = 30g/m³

B. A = 25g/m³

C. A = 20g/m³

D. A = 15g/m³

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Ta có:

Bài 18: Một dây làm bằng thép có chiều dài 3m, đường kính tiết diện ngang 0,4mm. Biết thép có suất Yâng là .Treo vào dây một vật có khối lượng 4kg. Lấy g = 10m/s2 Độ biến dạng của dây lúc này là:

A. 4,8 mm

B. 3,7mm

C. 8,5 mm

D. 7,3 mm

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Độ cứng

Thay số:

→ Độ dãn:

Bài 19:Một đèn chùm có khối lượng 120kg được treo bằng một sợi dây nhôm với giới hạn bền của nhôm là 1,1.108 Pa. Dây treo phải có tiết diện ngang là bao nhiêu để ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của vật không vượt quá 20% giới hạn bền của vật liệu làm dây? Cho Enhôm = 7.107 Pa và lấy g = 10m/s2. Chọn đáp án đúng.

A. S ≥ 24 mm²

B. S = 50 mm²

C. S ≥ 54 mm²

D. S < 50 mm²

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Trọng lượng của vật: P = mg = 120.10 = 1200N

Ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của đèn chùm:σ_n=P/S

Vì σ ≤20%.1,1.10⁸ Pa nên P/S≤0,22.10⁸m² => S ≥1200/0,22.10⁸= 0,54.10^-4

Vậy dây treo phải có tiết diện nhỏ nhất là 54 mm² để ứng suất kéo gây bởi trọng lượng của vật không vượt quá 20% giới hạn bền của vật liệu làm dây.

111

Bài 20: Một lá đồng có kích thước 0,6 x 0,5 (m²) ở 20 ^oC. Người ta nung nó lên đến 600 ^oC. Diện tích của nó tăng thêm bao nhiêu? Cho hệ số nở dài của đồng là 17.10^-6.

A. 0,116 m²

B. 0,006 m²

C. 0,106 m²

D. 0,206 m²

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Gọi l₁, l₂ là các cạnh của lá đồng.

Ở nhiệt độ t ^oC độ dài các cạnh lá đồng là:l₁=l₀₁(1+αt) và l₂=l₀₂(1+αt)

Diện tích của lá đồng ở nhiệt độ t là:

S₁=l₁l₂=l₀₁.l₀₂.(1+αt)²=S₀(1+2αt+α²t²)

Vì α rất nhỏ nên số hạng chứa α2 càng nhỏ, có thể bỏ qua, do đó

Ta có: S₁=S₀(1+2αt)

Diện tích của lá đồng ở 600 ^oC:

Thay số tính được: S₂ ≈0,306 m²

Diện tích tăng lên: ΔS=S₂-S₁=0,306-0,3=0,006 m²

Bài 21:Một vòng kim loại có bán kính 6 cm và trọng lượng P = 6,4.10^-2 N tiếp xúc với dung dịch xà phòng có suất căng bề mặt là σ = 40.10^-3 N. Muốn nâng vòng ra khỏi dung dịch thì phải cần một lực bao nhiêu?

A. 0,154 N.

B. 0,124 N.

C. 0,296 N.

D. 0,094 N.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Muốn nâng vòng ra thì cần tác dụng lên vòng một lực F hướng lên trên, có giá trị tối thiểu bằng tổng của lực căng và trọng lực:

F = fc + P = 2σl + P = 2σ.π.2R + P

Thay số: F = 2. 40.10^-3 .π.2.0,06 + 6,4.10^-2 = 0,094 N.

Bài 22:Một ống mao dẫn dài hở hai đầu, đường kính trong d = 1,6 mm, đổ đầy rượu và đặt thẳng đứng. Biết khối lượng riêng và hệ số căng bề mặt của rượu là ρ = 800 kg/m³ và σ =2,2.10^-2 N/m. Lấy g = 10 m/s². Độ cao của cột rượu còn lại trong ống là:

A. 0,6875 cm.

B. 3,345 cm.

C. 13,75 mm.

D. 1,345 mm.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Cột rượu trong ống chịu tác dụng lực căng mặt ngoài của cả hai mặt: mặt trên và mặt dưới, hai lực căng này cùng hướng lên trên.

→ Lực căng bề mặt tổng cộng: F = 2.σ.l = 2σ.π.d

Trọng lượng cột rượu trong ống:

Điều kiện cân bằng của cột rượu:

Bài 23:Tìm nhiệt độ của tấm nhôm phẳng, biết rằng diện tích của nó đã tăng thêm 900 mm² do nung nóng. Cho biết diện tích của tấm nhôm ở 0 ^oC là 1,5 m², hệ số nở dài của nhôm là 24.10^-6 K^-1.

A. 12,5 ^oC.

B. 14,5 ^oC.

C. 15,5 ^oC

D. 16,5 ^oC

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Độ tăng nhiệt độ của tấm nhôm:

→ nhiệt độ của tấm nhôm phẳng: t = t₀ + ∆t = 12,5 ^oC

Bài 24:Ở 0 ^oC, thanh nhôm và thanh sắt có tiết diện ngang bằng nhau, có chiều dài lần lượt là 80 cm và 80,5 cm. Hỏi ở nhiệt độ nào thì chúng có chiều dài bằng nhau và ở nhiệt độ nào thì chúng có thể tích bằng nhau. Biết hệ số nở dài của nhôm là 24.10^-6 K^-1, của sắt là 14.10^-6 K^-1. Chọn đáp án đúng.

A. t = 430,8 ^oC, t’ = 210,9 ^oC.

B. t = 530,5 ^oC, t’ = 310,2 ^oC.

C. t = 530,8 ^oC, t’ = 210,9 ^oC.

D. t = 630,5 ^oC, t’ = 210,2 ^oC.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Nhiệt độ để chiều dài của chúng bằng nhau: l_0nh(1 + α_nht) = l0s(1 + α_st) (ban đầu t₀ = 0 ^oC → ∆t = t)

Nhiệt độ để thể tích của chúng bằng nhau:

S₀l_0nh(1 + 3α_nht’) = S₀l_0s(1 + 3α_st’) → t’ =

= 210,2 0C.

Bài 25:Nhúng một khung hình vuông mỗi cạnh dài 8,75 cm, có khối lượng 2 g vào trong rượu rồi kéo lên. Biết hệ số căng mặt ngoài của rượu là 21,4.10^-3 N/m, g = 10m/s2. Lực kéo khung lên là:

A. 0,35 N.

B. 0,095 N.

C. 0,035 N.

D. 0,027 N.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Lực kéo khung lên: Fk = P + Fc = m.g + σ.2.4.a = 0,035 N.

Bài 1:Một vòng nhôm hình trụ rổng có bán kính trong r₁ = 3 cm, bán kính ngoài r₂ = 3,2 cm, chiều cao h = 12 cm đặt nằm ngang trong nước. Tính độ lớn lực cần thiết để nâng vòng ra khỏi mặt nước. Biết khối lượng riêng của nhôm là ρ = 28.10² kg/m³; suất căng mặt ngoài của nước là 73.10^-3 N/m; lấy g = 10m/s², nước dính ướt nhôm. Chọn đáp án đúng.

A. 23.10^-3 N.

B. 2,212 N.

C. 1,615 N.

D. 1,337 N.

Lời giải:

Đáp án: D

HD Giải:Lực cần thiết để nâng vòng nhôm lên:

F = P + σ.2п(r₁ + r₂) = hп(r - r )ρ + σ.2п(r₁ + r₂) = 1,337 N.

Bài 2:Thả một cục nước đá có khối lượng m₁ = 30 g ở nhiệt độ t₁ = 0 ^oC vào cốc nước chứa m₂ = 200 g nước ở nhiệt độ t₂ = 20 ^oC. Bỏ qua nhiệt dung của cốc. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4,2 J/g.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 334 J/g. Nhiệt độ cuối của cốc nước là:

A. 5 ^oC.

B. 7 ^oC.

C. 8 ^oC.

D. 9 ^oC.

Lời giải:

Đáp án: B

HD Giải:

Phương trình cân bằng nhiệt: cm₂(t₂ – t) = λm₁ + cm₁t

Bài 3:Độ ẩm tỉ đối của một căn phòng ở nhiệt độ 20 ^oC là 65%. Độ ẩm tỉ đối sẽ thay đổi như thế nào nếu nhiệt độ của căn phòng hạ xuống còn 15 ^oC còn áp suất của căn phòng thì không đổi. Biết độ ẩm cực đại của không khí ở 20 ^oC là 17,3 g/m³, ở 15 ^oC là 12,8 g/m³.

A. f’ = 88 %.

B. f’ = 85 %.

C. f’ = 92 %.

D. f’ = 90 %.

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Ta có:

Bài 4:Một dây thép có đường kính tiết diện 6mm được dùng để treo một trọng vật có khối lượng 10 tấn. Cho biết giới hạn bền của dây thép . Lấy g = 10 m/s². Hệ số an toàn là:

A. 6,9

B. 6,8

C. 8,6

D. 9,6

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Tiết diện của dây thép: S=пd²/4

Lực căng tác dụng lên một đơn vị diện tích của tiết diện dây thép:

→ Hệ số an toàn:

Bài 5:Người ta muốn lắp một cái vành bằng sắt vào một cái bánh xe bằng gỗ có đường kính 100 cm. Biết rằng đường kính của vành sắt nhỏ hơn đường kính bánh xe 5 mm. Vậy phải nâng nhiệt độ của vành sắt lên bao nhiêu để có thể lắp vào vành bánh xe? Cho biết hệ số nở dài của sắt là α = 12.10^-6 K^-1.

A. 418,8 ^oC

B. 408,8 ^oC

C. 518,8 ^oC

D. 208,8 ^oC

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Đường kính của vành sắt: d₁ = 100 cm – 5 mm = 99,5 cm.

Đường kính của vành bánh xe: d₂ = 100 cm.

Chu vi các vành: l₁ = π.d₁; l₂ = π.d₂

Muốn lắp vành sắt vào bánh xe phải đun nóng vành sắt để chu vi của nó bằng chu vi bánh xe.

Ta có:

Thay số:

Vậy phải nâng nhiệt độ vòng sắt lên 418,8 ^oC.

Bài 6:Một thanh hình trụ bằng đồng thau có tiết diện 12 cm² được đun nóng từ 0 ^oC đến nhiệt độ 60 ^oC. Cần tác dụng vào hai đầu thanh hình trụ những lực như thế nào để khi đó chiều dài của nó vẫn không đổi. Hệ số nở dài của đồng thau là α = 18.10^-6 K^-1, suất đàn hồi là: E = 9,8.1010 N/m².

A. 100125 N

B. 130598 N

C. 127008 N

D. 110571 N

Lời giải:

Đáp án: C

HD Giải:Khi đun nóng thanh đồng thau thì chiều dài của nó tăng lên. Muốn giữ cho chiều dài của thanh đồng không đổi thì phải làm cho thanh chịu biến dạng nén, độ nén phải bằng độ tăng chiều dài do sự đun nóng.

Theo định luật Húc ta có: F=S.E.Δl/l₀ (1)

Khi đun nóng chiều dài tăng lên:Δl=l₂-l₁=l₀α(t₂-t₁) (2)

Thay (2) vào (1) ta có:

F=S.E.α.Δt=12.10^-4.9,8.10¹⁰.18.10^-6.60=127008N

Bài 7: Một ống nhỏ giọt mà đầu mút có đường kính 0,24mm có thể nhỏ giọt chất lỏng với độ chính xác đến 0,008g. Hệ số căng bề mặt của chất lỏng là:

A. 0,2875 N/m.

B. 0,053 N/m.

C. 0,106 N/m

D. 1,345 N /m.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Ống nhỏ giọt có độ chính xác đến 0,008g có nghĩa là một giọt chất lỏng nhỏ ra từ ống có khối lượng 0,008g. Nếu coi sức căng bề mặt bằng trọng lượng của giọt chất lỏng thì ta có:

Bài 8:Tìm chiều dài của cột nước trong mao quản có đường kính trong bằng d = 0,6 mm khi ống thẳng đứng và khi ống nghiêng với mặt nước một góc 13^o. Cho biết suất căng mặt ngoài của nước là σ = 72,8.10^-3 N/m, khối lượng riêng của nước là ρ = 1000 kg/m³ .Chọn đáp án đúng.

A. 17 cm

B. 27 cm

C. 15 cm

D. 22 cm.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Độ cao cột nước dâng lên trong mao quản khi ống thẳng đứng:

Độ cao cột nước dâng lên trong mao quản khi ống nghiêng với mặt nước một góc :

Bài 9:Một màng xà phòng được căng trên mặt khung dây đồng hình chữ nhật treo thảng đứng, đoạn dây ab dài 80 mm có thể trượt không ma sát trên khung này (hình vẽ). Cho biết hệ số căng bề mặt của nước xà phòng là σ = 40.10^-3 N/m và khối lượng riêng của đồng là ρ = 8,9.10³ kg/m³. Xác định đường kính của đoạn dây ab để nó nằm cân bằng, lấy g ≈ 9,8 m/s².

A. d = 10,8 mm.

B. d = 12,6 mm.

C. d = 2,6 mm.

D. d = 1,08 mm.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Lực căng bề mặt của màng xà phòng (có hai mặt) tác dụng lên đoạn dây ab có độ dài l là: F = 2σ.l

Điều kiện cân bằng của dây ab là: P = m.g = V.ρ.g = π.d₂.l.ρ.g/4

P = F

Bài 10:Một dụng cụ có hai thanh đồng thau và thép, ở bất kì nhiệt độ nào trong khoảng từ -100 ^oC đến 100 ^oC hiệu chiều dài giữa hai thanh đều bằng 2 cm. Cho hệ số nở dài của đồng thau và thép là 18.10^-6 K^-1 và 11.10^-6 K^-1. Chiều dài của thanh thép và đồng ở 0 ^oC lần lượt là:

A. 3,1cm và 1,1cm

B. 7,1cm và 5,1cm

C. 4,1cm và 2,1cm

D. 5,1cm và 3,1cm

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Gọi l₁ là chiều dài của thanh đồng thau, l₂ là chiều dài của thanh thép.

Theo giả thiết, ở nhiệt độ bất kỳ ta đều có: l₂ – l₁ = 2 cm (1)

Ở 0 ^oC ta cũng có: l₀₂ – l₀₁ = 2 cm (2)

Mặt khác, ta lại có: l₂ = l₀₂(1 + α₂∆t) và l₁ = l₀₁(1 + α₁∆t)

Thay l₁, l₂ vào (1) ta được: l₀₂(1 + α₂∆t) - l₀₁(1 + α₁∆t) = l₀₂ – l₀₁

→ l₀₂.α₂ = l₀₁1.α₁ (3)

Từ (2) và (3), chú ý rằng α₂ = 18.10^-6 K^-1 và α₁ = 11.10^-6 K^-1

Ta suy ra được chiều dài của thanh thép và thanh đồng ở 0 ^oC là 5,1cm và 3,1cm

Bài 11:Một vùng không khí có thể tích V = 1010 m³ có độ ẩm tương đối là f = 80% ở nhiệt độ 20 ^oC. Hỏi khi nhiệt độ hạ đến 10 ^oC thì lượng nước mưa rơi xuống là bao nhiêu? Biết độ ẩm cực đại của không khí ở 20 ^oC là A = 17,3 g/m³, ở 10 ^oC là A’ = 9,4 g/m³.

A. A = 22200 tấn.

B. A = 44400 tấn.

C. A = 66600 tấn.

D. A = 11100 tấn.

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Lượng hơi nước chứa trong vùng không khí lúc đầu (ở 20 ^oC):

m = f.A.V = 13,84.1010 g.

Lượng hơi nước cực đại chứa trong không khí lúc sau (ở 10 ^oC):

m'max = A’.V = 9,4.1010 g.

Lượng nước mưa rơi xuống:

Δm = m = m’max = 4,44.1010 g = 44400 tấn.

Bài 12:Hai thanh kim loại, một bằng sắt và một bằng kẽm ở 0 ^oC có chiều dài bằng nhau, còn ở 100 ^oC thì chiều dài chênh lệch nhau 1mm. Biết hệ số nở dài của sắt và kẽm là α₁ = 1,14.10^-5 K^-1 và α₂ = 3,4.10^-5 K^-1. Chiều dài hai thanh ở 0 ^oC là:

A. 49,25 cm

B. 44,25 cm

C. 40,25 cm

D. 34,25 cm

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Gọi l₁, l₂ lần lượt là chiều dài của thanh sắt và thanh kẽm ở 100 ^oC

Ta có:l₁=l₀(1+α₁t) => l₁-l₀=l₀α₁t (1)

l₂=l₀(1+α₂t) => l₂-l₀=l₀α₂t (2)

Lấy (2) trừ (1) theo vế ta có: l₂-l₁=l₀α₂t-l₀α₁t=l₀t(α₂-α₁)

Suy ra:

Bài 13:Một ống áp kế thủy ngân có đường kính trong d = 1,4 mm, mực thủy ngân trong ống cao 760 mm. Hỏi áp suất thực của khí quyển là bao nhiêu nếu tính đến hiện tượng thủy ngân không dính ướt ống thủy tinh. Suất căng mặt ngoài và khối lượng riêng của thủy ngân là σ = 0,47 N/m và ρ = 13,6.103 kg/m³. Lấy g = 10m/s². Chọn đáp án đúng.

A. 750,1 mmHg.

B. 762,5 mmHg.

C. 769,9 mmHg.

D. 771,1 mmHg.

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Do có hiện tượng mao dẫn nên thủy ngân trong ống thủy tinh bị tụt xuống một đoạn:

Áp suất thực của khí quyển tại vị trí đo là p = 760 + 9,9 = 769,9 mmHg.

Bài 14:Tính nhiệt lượng tỏa ra khi 4 kg hơi nước ở 100 ^oC ngưng tụ thành nước ở 22 ^oC. Nước có nhiệt dung riêng c = 4180 J/kg.K và nhiệt hóa hơi L = 2,3.106 J/kg. Chọn đáp án đúng.

A. 11504160 J

B. 12504160 J

C. 10504160 J

D. 13504160 J

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Nhiệt lượng cần thiết để 4 kg hơi nước ngưng tụ hoàn toàn ở 100 ^oC:

Q1 = L.m = 2,3.10⁶ .4 = 9,2.10⁶ J

Nhiệt lượng cần thiết để làm nước ở 100 ^oC giảm nhiệt độ còn 22 ^oC:

Q2 = m.c.(t₂ – t₁) = 4.4180. (100 - 22) = 1304160 J

Nhiệt lượng tổng cộng:

Q = Q1 + Q2 = 10504160 J

Bài 15:Một bể bằng bê tông có dung tích là 2 m³ ở 0 0C. Khi ở 30 0C thì dung tích của nó tăng thêm 2,16 lít. Hệ số nở dài α của bê tông là:

A. 1,2.10^-6 K^-1

B. 12.10^-6 K^-1.

C. 2,1.10^-6 K^-1

D. 21.10^-6 K^-1

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Độ tăng thể tích của bê tông: ΔV = 3αV₀Δt

Bài 16:Nhiệt độ của không khí trong phòng là 20 ^oC. Nếu cho máy điều hòa nhiệt độ chạy để làm lạnh không khí trong phòng xuống tới 12 ^oC thì hơi nước trong không khí trong phòng trở nên bảo hòa và ngưng tụ thành sương. Nhiệt độ 12 ^oC được gọi là ‘‘điểm sương’’ của không khí trong phòng. Tính độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tỉ đối của không khí trong căn phòng này. Biết độ ẩm cực đại của không khí ở 20 ^oC và 12 ^oC lần lượt là 17,30 g/m³ và 10,76 g/m³.

A. f = 88 %.

B. f = 70 %.

C. f = 68 %.

D. f = 62 %.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Ở 12 ^oC thì hơi nước trong không khí trong phòng trở nên bảo hòa

→ Độ ẩm tuyệt đối của không khí trong phòng ở 20 ^oC đúng bằng độ ẩm cực đại của không khí ở 12 ^oC: a = 10,76 g/m³.

Độ ẩm tỉ đối của không khí trong phòng ở 20 ^oC: f=a/A=10,76/17,3 = 62 %.

Bài 17:Đổ 1,5 lít nước ở 20 ^oC vào một ấm nhôm có khối lượng 600 g và sau đó đun bằng bếp điện. Sau 35 phút thì đã có 20% khối lượng nước đã hóa hơi ở nhiệt độ sôi 100 ^oC. Tính công suất cung cấp nhiệt của bếp điện, biết rằng 75% nhiệt lượng mà bếp cung cấp được dùng vào việc đun nước. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4190 J/kg.K, của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt hóa hơi của nước ở 100 ^oC là L = 2,26.106 J/kg, khối lượng riêng của nước là 1 kg/lít. Chọn đáp án đúng.

A. 716,8 W.

B. 796,5 W.

C. 876,8 W.

D. 776,5 W.

Lời giải:

Đáp án:D

HD Giải:Nhiệt lượng cung cấp để đun nước:

Q_ci = c_nm_n(t₂ – t₁) + c_ấmm_ấm(t₂ – t₁) + λm_n.20%

= 4190.1,5.(100 – 20) + 880.0,6.(100 – 20) + 2,26.106.1,5.20% = 1223040 J.

Nhiệt lượng toàn phần ấm đã cung cấp: Q_tp =Q_ci/H = 1630720 J.

Công suất cung cấp nhiệt của ấm:P= Q_tp /t = 776,5 W.

Bài 18:Một cái xà bằng thép tròn đường kính tiết diện 4 cm hai đầu được chôn chặt vào tường. Tính lực xà tác dụng vào tường khi nhiệt độ tăng thêm 40 ^oC. Cho biết hệ số nở dài và suất đàn hồi của thép lần lượt là 1,2.10^-5 K^-1 và 20.10¹⁰ N/m².

A. 100125 N

B. 130598 N

C. 120576 N

D. 110571 N

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Khi nhiệt độ tăng thêm t = 40 ^oC thì thanh xà dãn dài thêm một đoạn:

∆l = l – l₀ = l₀.α.∆t.

Vì hai đầu xà chôn chặt vào tường, nên xà chịu một lực nén (bằng chính lực do xà tác dụng vào tường):

Thay số:

Bài 19:Có 4 cm³ dầu lỏng chảy qua một ống nhỏ giọt thành 304 giọt dầu. Đường kính của lỗ đầu ống nhỏ giọt là 1,2 mm, khối lượng riêng của dầu là 900 kg/m³. Tính hệ số căng bề mặt của dầu.

A. 0,031 N/m.

B. 0,153 N/m.

C. 0,113 N/m

D. 0,355 N /m.

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Đúng lúc có giọt dầu rơi, trọng lượng P của giọt dầu cân bằng với lực căng bề mặt, ta có: P=σпd =>σ=P/пd (1)

Trọng lượng của mỗi giọt dầu: , với m là khối lượng của chất lỏng (dầu).

Thay vào (1) ta có:

Bài 20:Để xác định nhiệt nóng chảy của thiếc, người ta đổ m₁ = 350 g thiếc nóng chảy ở nhiệt độ t₁ = 232 ^oC vào m₂ = 330 g nước ở t₂ = 7 ^oC đựng trong một nhiệt lượng kế có nhiệt dung bằng C_nlk =100 J/K. Sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế là t = 32 ^oC. Tính nhiệt nóng chảy của thiếc. Biết nhiệt dung riêng của nước là c_n = 4,2 J/g.K, của thiếc rắn là c_th = 0,23 J/g.K.

A. 60,14 J/g.

B. 65,15 J/g.

C. 40,19 J/g.

D. 69,51 J/g.

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:Phương trình cân bằng nhiệt: Q_thu = Q_tỏa

c_nm_n(t – t₂) + C_nlk(t – t₂) = λm_th + c_thm_th(t₁ – t)

Bài 21:Hai ống mao dẫn có đường kính khác nhau được nhúng vào ête, sau đó vào dầu hỏa. Hiệu số độ cao của các cột ête dâng lên trong hai ống mao dẫn là 2,4 mm, của các cột dầu hỏa là 3 mm. Hãy xác định suất căng bề mặt của dầu hỏa, nếu suất căng bề mặt của ête là σ = 0,017N/m. Biết khối lượng riêng của ête là ρ = 700 kg/m³, của dầu hỏa là ρ’ = 800 kg/m³. Chọn đáp án đúng.

A. 0,843 N/m

B. 0,0243 N/m

C. 0,0843 N/m

D. 0,0643 N/m.

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Do đường kính của hai ống mao dẫn khác nhau nên khi nhúng vào chất lỏng, cột chất lỏng dâng lên trong hai ống sẽ khác nhau. Hiệu số độ cao của các cột chất lỏng đó còn phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng đó.

Đối với ête, hiệu số đó bằng:

(1)

Đối với dầu hỏa, hiệu số đó bằng:

(2)

Từ (1) và (2)

Bài 22:Một khối đồng có kích thước ban đầu 0,15 x 0,2 x 0,3 (m²) khi nung nóng đã hấp thụ một nhiệt lượng bằng 1,8.10⁶ J. Tính độ biến thiên thể tích của khối đồng. Cho biết khối lượng riêng của đồng bằng D = 8,9.10³ kg/m³, nhiệt dung riêng của đồng c = 0,38.10³ J/kg.độ, hệ số nở dài của đồng α = 1,7.10^-5 K^-1.

A. 1,7.10^-5 m³

B. 2,7.10^-5 m³

C. 3,7.10^-3 m³

D. 5,7.10^-3 m³

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Thể tích ban đầu của khối đồng: V=0,15.0,2.0.3=0,009 m²

Gọi ∆t là độ tăng nhiệt độ khi hấp thụ nhiệt lượng Q = 1,8.10⁶ J.

Ta có công thức:

Thay số:

Ta có:

Vậy thể tích khối đồng tăng thêm 2,7.10^-5 m³.

Bài 23:Một mẩu gỗ hình lập phương có khối lượng 20 g được đặt nổi trên mặt nước. Mẩu gỗ có cạnh dài 30 mm và dính ướt nước hoàn toàn. Cho biết nước có khối lượng riêng là ρ = 1000 kg/m³ và hệ số căng bề mặt là σ = 0,072 N/m. Lấy g = 9,8 m/s². Xác định độ ngập sâu trong nước của mẩu gỗ.

A. 2,3 cm.

B. 2,9 cm.

C. 4,3 cm.

D. 3,9 cm.

Lời giải:

Đáp án: A

Ta có:

Do mẩu gỗ bị nước dính ướt hoàn toàn, nên lực căng bề mặt tác dụng lên mẩu gỗ hướng thẳng đứng xuống dưới. Điều kiện để mẩu gỗ nổi trên mặt nước là tổng của trọng lực và lực căng bề mặt phải cân bằng với lực đẩy Ác-si-mét (hình vẽ):

→ P + fc = FA

Gọi a là độ dài mỗi cạnh của mẩu gỗ, x là độ ngập sâu trong nước của mẩu gỗ.

Thay P = mg, fc = σ4a và FA = ρa2xg (bằng trọng lượng nước bị phần mẩu gỗ chìm trong nước chiếm chỗ), ta được: mg + σ.4a = ρ.a2.x.g

Như vậy lực dính ướt có tác dụng làm mẩu gỗ chìm sâu thêm 0,1 cm chiếm tỉ lệ khoảng hơn 4% độ ngập sâu của mẩu gỗ.

Bài 24:Áp suất hơi nước bão hoà ở 25 ^oC là 23,8 mmHg và ở 30 ^oC là 31,8 mmHg. Nếu tách hơi nước bão hoà ở 25 ^oC ra khỏi nước chứa trong bình kín và tiếp tục đun nóng đẳng tích lượng hơi nước này tới 30 ^oC thì áp suất của nó sẽ bằng bao nhiêu ?

A. 14,2 mmHg

B. 31,8 mmHg

C. 24,2 mmHg

D. 34,8 mmHg

Lời giải:

Đáp án:C

HD Giải:Hơi nước bão hoà ở nhiệt độ T₁ = (273 + 25) = 298 K được tách ra khỏi nước chứa trong bình kín có áp suất là p₁ = 23,8 mmHg.

Nếu đun nóng đẳng tích lượng hơi nước này tới nhiệt độ T₂ = (273 + 30) = 303 K, thì áp suất của nó sẽ xác định theo định luật Sác-lơ: p₂/T2 = p₁/T1 → p₂ = p₁.T2/T1

Thay số, ta tìm được: p₂ = 23,8.303/298 ≈ 24,2 mmHg

Nhận xét: áp suất p₂ ≈ 24,2 mmHg nhỏ hơn giá trị áp suất hơi nước bão hoà ở 30 ^oC là p_bh = 31,8 mmHg. Như vậy khi nhiệt độ tăng, áp suất hơi nước chứa trong bình kín không chứa nước (tuân theo định luật Sác-lơ) sẽ tăng chậm hơn áp suất hơi nước bão hoà trong bình kín có chứa nước.

Bài 25:Một thanh nhôm và một thanh đồng ở 100 ^oC có độ dài tương ứng là 100,24 mm và 200,34 mm được hàn ghép nối tiếp với nhau. Cho biết hệ số nở dài của nhôm là α₁ = 24.10^-6 K^-1. Và của đồng là α₂ = 17.10^-6 K^-1. Xác định hệ số nở dài của thanh kim loại ghép này.

A. 17.10^-6 K^-1

B. 19,3.10^-6 K^-1

C. 24.10^-6 K^-1

D. 41.10^-6 K^-1

Lời giải:

Đáp án:B

HD Giải:Gọi α là hệ số nở dài của thanh kim loại ghép. Độ dài của thanh này ở nhiệt độ t = 100 ^oC được tính theo công thức: l = l₀ (1 + α.t)

Với l = l₁+ l₂ = 100,24 + 200,34 = 300,58 mm, còn l₀ = l₀₁ + l₀₂ là độ dài của thanh kim loại ghép ở 0 ^oC, với l₀₁ và l₀₂ là độ dài tương ứng của thanh nhôm và thanh đồng ở 0 ^oC. Vì l₁ = l₀₁(1 + α₁t) và l₂ = l₀₂(1 + α₂t), nên ta có:

Từ đó ta tìm được:

Bài 26:Một ống mao dẫn dài và mỏng có hai đầu đều hở được cắm thẳng đứng xuống nưởc sao cho toàn bộ chiều dài của ống ngập trong nước. Dùng tay bịt kín đầu dưới của ống và nhấc ống thẳng đứng lên khỏi nước. Sau đó buông nhẹ tay để đầu dưới của ống lại hở. Xác định độ cao của cột nước còn đọng trong ống. Cho biết đường kính của ống là d = 2,0 mm, khối lượng riêng của nước là ρ = 1000 kg/m³ và hệ số căng bể mặt của nước là σ = 72,5.10^-3 N/m, lấy g ≈ 9,8 m/s².

A. 29,6 mm

B. 30,8 mm

C. 25,7 mm

D. 31,5 mm

Lời giải:

Đáp án:A

HD Giải:

Cột nước còn đọng lại được trong ống mao dẫn là do tác dụng cân bằng giữa trọng lượng P của cột nước với tổng các lực dính ướt fc của thành ống tạo thành mặt khum lõm ở đầu trên và mặt khum lồi ở đầu dưới của cột nước (hình vẽ). Tại vị trí tiếp xúc giữa hai mặt khum của cột nước với thành ống, các lực dính ướt fc đều hướng thẳng đứng lên phía trên và có cùng độ lớn với lực căng bề mặt Fc của nước.

Fd = Fc = σ.π.d

với d là đường kính của ống mao dẫn và σ là hệ số căng bề mặt của nước.

Trọng lượng của cột nước: P = mg = ρghπd²/4

Khi đó điều kiện cân bằng của cột nước đọng lại trong ống là: P = 2Fd

⇒ ρ.g.h.π.d²/4 = 2σ.π.d

Từ đó suy ra: