Chuyên đề vật lý 8

⟹ Trả lời: Nguyên lý hoạt động của tàu ngầm dựa vào hai định luật cơ bản của Vật lý: Định luật Ac-si-mét: Với bất cứ một vật nào chìm trong nước, đều chịu một lực đẩy, thẳng đứng, hướn[r]

1

MỤC LỤC

Trang

Chương I: Giới thiệu chung chương trình vật lí lớp 8 2

Chương II: Tóm lược nội dung chương trình vật lí 8 3

Chương III: Nội dung chính và một số chú ý khi giảng dạy các bài trong chuyên đề 5

1 Áp suất 5

2 Áp suất chất lỏng và bình thông nhau 5

3 Áp suất khí quyển 6

4 Lực đẩy Ác si mét 7

5 Sự nổi 7

Chương IV: Một số dạng bài tập về áp suất, áp suất chất lỏng và bình thông nhau, áp suất khí quyển, lực đẩy Ác si mét, sự nổi 9

1 Một số bài tập định tính 9

2 Một số bài tập định lượng 13

✓ Các bài tập định lượng cơ bản 13

❖ Áp suất 13

❖ Áp suất chất lỏng và bình thông nhau 15

❖ Áp suất khí quyển 17

❖ Lực đẩy Ác si mét 19

❖ Sự nổi 22

✓ Các bài tập định lượng nâng cao, bồi dưỡng HSG 24

Ở giai đoạn 2, vì khả năng tư duy của học sinh đã phát triển, học sinh có một số hiểu biết ban đầu về các hiện tượng vật lí xung quanh, iys nhiều có thói quen hoạt động theo những yêu cầu chặt chẽ của việc học tập vật lí, vốn kiến thức toán học ở giải đoạn này phải có những mục tiêu cao hơn ở giai đoạn 1

Chương trình Vật lí 8 là phần mở đầu của giai đoạn 2, nên những yêu cầu về khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như những yêu cầu về mặt định lượng trong việc hình thành khái niệm và định luật vật lí đều cao hơn ở các lớp của giai đoạn 1 Sau đây là

chương trình bày cấu trúc nội dung của chương trình cũng như mục tiêu cụ thể của từng chương, từng mục, từng kiến thức cơ bản

22 Bài 20: Nhiệt độ và chuyển động của phân tử Hiện tương khuếch

24 Bài 22: Các cách truyền nhiệt năng (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ

28 Bài 23: Định luật chuyển hóa năng lượng trong các quá trình cơ và

29

Bài 24: Động cơ đốt bốn kì và giới thiệu một số động cơ nhiệt khác Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu Hiệu suất của động cơ nhiệt

2

4

Trong chương I: Cơ học, học sinh sẽ được tìm hiểu từ bài 1 – 18 Trong chuyên đề tự học dành cho sinh viên làn này, nhóm 2 chọn chuyên đề: “Áp suất” gồm những bài từ bài 7 đến bài 12, trọng tâm đi vào các bài tập về áp suất chất lỏng và bình thông nhau, lực đẩy Ác si mét Lý do vì trong chương trình THCS chuyên đề về áp suất chất lỏng là một phần rất quan trọng của chương trình; phần kiến thức về bình thông nhau là một chuyên đề hay và khó; đó

là một chuyên đề trong chương trình giảng dạy nâng cao hay bồi dưỡng học sinh giỏi

THCS Những bài tập về bình thông nhau luôn là công cụ tốt để rèn luyện trí thông minh,

tư duy, sáng tạo và khả năng liên hệ thực tế

Theo chương trình mới, phần áp suất chất lỏng, áp suất khí quyển được giảm nhẹ một cách đang kể với chương trình cũ Cụ thể là chường trình mới bỏ được định luật Paxcan, không xét áp suất chất khí đựng trong bình, không mở rộng áp dụng lực đẩy Ác si mét cho chất khí Chỉ có hai kết luận về chất lỏng được áp dụng mở rộng cho không khí trong khí quyển,

đó là: trong chất khí, áp suất cũng tác dụng theo mọi phương với áp suất khí quyển phụ thuộc vào độ cao của cột không khí

Những vấn đề cơ bản của bài này là cho học sinh hiểu được

- Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép

- Áp suất được tính bằng công thức:

p = 𝐅

𝐒

Trong đó p là áp suất, F là áp lực đứng lên mặt bị ép có diện tích là S

Đơn vị của áp suất là Paxcan (Pa): 1Pa = 1N/m 2

2 Áp suất của chất lỏng – bình thông nhau

• Áp suất của chất lỏng có những đặc điểm sau đây:

- Tại một điểm trong lòng chất lỏng, áp suất tác dụng theo mọi phương và có giá trị như

nhau

- Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức:

p = dh

Trong đó: h là độ sâu tính từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng chất lỏng

d là trọng lượng riêng của chất lỏng

Trong đó f là lực tác dụng lên pít tong có tiết diện S

F là lực tác dụng lên pít tong có tiết diện s

- Nếu hai bình thông nhau chứa hai chất lỏng có trọng lượng riêng khác nhau, thì khi cân bằng mực nước trong hai bình sẽ chênh lệch nhau sao cho tại một mặt S ở chỗ hai bình thông nhau, áp lực do hai cột nước trong hai bình gây nên ở hai mặt S phải bằng nhau:

F 1 = F 2

⟺ p 1 S = p 2 S ⟺ d 1 h1 = d 2 h2

Bình nào chứa chất lỏng có trọng lượng riêng lớn hơn thì độ cao của cột nước sẽ nhỏ hơn Trong hình vẽ vì d1 < d2 nên cột nước trong bình lớn cao hơn trong bình nhỏ Nếu hai bình chứa cùng một chất lỏng thì d1 = d2 nên h1 = h2, mực nước trong hai bình ngang nhau

3 Áp suất khí quyển:

- Các phân tử chất khi trong không khí tuy rất nhỏ bé nhưng đều có khối lượng và do đó đều

bị Trái Đất hút Tuy nhiên do có chuyển động nhiệt nên các phân tử khí trong không khí không rơi xuống đất mà “bay lượn” trong không gian bao quanh Trái Đất tạo thành lớp khí quyển dày tới hàng ngang kilomet Chúng ta đang sống ở đáy của lớp khí quyển này và

hàng ngày phải chịu tác dụng của áp suất do nó gây ra Áp suất này gọi là áp suất khí quyển

- Áp suất khí quyển tác động hàng ngày đến đời sống con người nhưng cũng phải đến thế kỉ XVII, người ta mới thừa nhận sự tồn tại của áp suất này Ngay từ thời cổ đại, con người đã biết dùng bơm để hút nước lên cao Các nhà triết học thời kì này cho rằng nước đi theo ống bơm lên cao là do “thiên nhiên sợ khoảng trống” Mãi đến khi những người thợ ở một khu vườn định dùng bơm để kéo nước lên đến độ cao 10m thì người ta mới nhận thấy rằng dù

có có gắng thế nào thì nước cũng sẽ không thể lên đến độ cao chờ đợi Để giải thích hiện tượng này, Galile cho rằng, thiên nhiên quả là có sợ khoảng trống, song chỉ tới một giới hạn nào đó mà thôi Nhưng học trò của ông là Tô ri xe li thì không tin như thế Năm 1943, Tô ri

xe li đã tiến hành thí nghiệm.Cụ thể như sau: Tô-ri-xe-li lấy một ống thủy tinh dài 1m, một đầu kín, đổ đầy thủy ngân vào Lấy ngón tay bịt miêng ống rồi quay ngược ống xuống sau

đó, nhúng chìm miệng ống vào 1 chậu đựng thủy ngân rồi bỏ tay bit miệng ống ra Ông nhận thấy thủy ngân trong ống thụt xuống, còn lại khoảng 76cm tính từ mặt thoáng của thủy ngân trong chậu.Thí nghiệm cho biết áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô ri xe li, chú ý là phía trên cột thủy ngân trong ống là chân không, không có

7

không khí Bởi thế người ta đo áp suất khí quyển bằng cách đo chiều cao cột thủy ngân này

trong ống Đơn vị đo là xetimet thủy ngân (cmHg)

4 Lực đẩy Ác si mét

- Lực đẩy Archimedes (hay được viết lực đẩy Archimède hay lực đẩy Ác-si-mét) là lực tác

động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực (như trọng trường hay lực quán tính) Lực này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này Lực này được đặt tên theo Ácsimét, nhà bác học người Hy Lạp đã khám phá ra nó Lực đẩy Ácsimét giúp thuyền và khí cầu nổi lên, là cơ chế hoạt động của sự chìm nổi của tàu ngầm hay cá, và đóng vai trò trong sự đối lưu của chất lưu

Tuy nhiên, để dễ hiểu, trong sách giáo khoa phổ thông được trình bày như sau: “Một vật nhúng vào chất lỏng bị chất lỏng đẩy thẳng từ dưới lên với lực có độ lớn bằng trọn lượng

của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ Lực này gọi là lực đẩy Ác si mét”

8

- Vật nổi lên khi: F A > P

- Vật lơ lửng trong chất lỏng khi: F A = P

- Khi vật nổi trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Ác si mét: F A = d.V, trong đó V là thể tích của

phần vật chìm trong chất lỏng (không phải thể tích của vật), d là trọng lượng riêng của chất

lỏng

9

CHƯƠNG IV: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ ÁP SUẤT,

ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ BÌNH THÔNG NHAU, LỰC

ĐẨY ÁC SI MÉT, SƯ NỔI

1 Nhiều xương ở động vật và người, ở đầu xương phình to hơn Bạn hãy giải thích ý nghĩa của chỗ phình đó?

⟹Trả lời: Khi ép một vật đồng nhất, độ biến dạng của mọi điểm đều như nhau, trừ hai

đầu, ở đó vật tì lên vật khác Đó là vì phần vật thể bị tiếp xúc với điểm tựa và các vật thể khác bị biến dạng không bằng tất cả các điểm của vật ấy, vì thế áp suất trên các phần cuối của vật thể bị biến dạng sẽ lớn hơn ở trong vật thể Để cho áp suất lên mọi điểm của vật đều như nhau, các phần đầu vật nhất thiết phải có một tiết diện lớn Điều này đã giải thích rõ sự tồn tại của các chỗ phình ở một số các xương của bộ xương người và động vật

2 Tại sao cá có thể hô hấp bằng oxi hoà tan ở trong nước?

⟹Trả lời: Bất kể một loại khí nào cũng đều có xu hướng chuyển từ chỗ có áp suất cao

sang nơi có áp suất thấp hơn Trong máu cá, áp suất oxi nhỏ hơn áp suất oxi trong nước, do

đó oxi chuyển từ nước vào máu, qua các mao mạch của mang cá

3 Nếu đặt quả táo bị nhăn dưới nắp bơm và hút hết không khí, thì vỏ quả táo lại căng

ra Tại sao?

⟹Trả lời: Trong quả táo có nhiều không khí Khi làm giảm áp suất bên ngoài đi, các khí này sẽ nở ra và do đó đã làm cho vỏ quả táo duỗi thẳng ra

4 Lúc cất cánh và trước khi hạ cánh, người phục vụ trên máy bay phân phát cho hành khách kẹo để nhằm mục đích gì?

⟹Trả lời: Áp suất khí quyển phụ thuộc vào độ cao so với mặt biển Lúc độ cao có sự thay đổi đột ngột: trong quá trình bay lên của máy bay, áp suất khí quyển nhanh chóng giảm xuống và màng nhĩ bị ép ra ngoài; khi máy bay hạ cánh, áp suất khí quyển tăng lên và màng nhĩ bị đẩy vào trong Sự thay đổi nhanh chóng về áp suất gây đau đầu Như đã biết, lúc nuốt, tai giữa thông với khoang miệng qua ống Ơxtasơ Ngậm kẹo làm tăng sự tiết nước bọt

và miệng phải nuốt luôn, nhờ đó mà áp suất trong tai giữa nhanh chóng cân bằng với áp suất khí quyển Do đó sự đau tức trong tai giảm bớt

5 Các pháo thủ lúc bắn phải há mồm để làm gì?

⟹Trả lời: Để cho áp suất phía trong màng nhĩ cân bằng với bên ngoài

6 Do đâu mà các chỗ chai cứng ở chân lại bị đau trước khi trời mưa?

⟹Trả lời: Trước khi trời mưa, áp suất khí quyển thường giảm xuống Sự giảm áp suất bên

ngoài làm cho các tế bào ở chân giãn nở chút ít, chỗ chai cứng lại không thể giãn nở như các phần mềm khác của cơ thể nên đã tạo ra sự kích thích thần kinh và có cảm giác đau

10

7 Tại sao một người có thể nằm khoanh tay gối đầu trong nước?

⟹Trả lời: Nếu các khoang trong hai lá phổi chứa đầy không khí, trọng lượng cơ thể người

sẽ nhỏ hơn trọng lượng nước bị choán chỗ, tuy chênh lệch không lớn lắm Vì vậy, người ta

có thể nằm khoanh tay gối đầu trên mặt nước Nhưng chỉ cần rút một tay ra khỏi nước thì phần thể tích của cơ thể bị nhúng chìm trong nước cũng đồng thời giảm đi, lực đẩy giảm đi

và đầu hoàn toàn bị nhúng sâu vào nước

8 Tại sao khi ở nơi có áp suất thấp, ví dụ trên núi cao, ta thường thấy đau trong tai và thậm chí đau khắp toàn thân?

⟹Trả lời: Điều này được giải thích là trong cơ thể người có một số chỗ chứa không khí, ví

dụ như dạ dày, tai giữa, hộp sọ và những chỗ lõm của xương hàm trên Áp suất không khí trong các chỗ đó cân bằng với áp suất khí quyển Khi áp suất bên ngoài ép lên cơ thể giảm

đi nhanh chóng, không khí có ở bên trong cơ thể nở ra, gây nên sự đè ép lên các bộ phận khác nhau và làm cho đau đớn

9 Khi thu hoạch các cây có củ (củ cải trắng, củ cải đỏ ), người ta nhận thấy những cây mọc nơi đất đen và đất cát nhổ lên dễ dàng, còn những cây mọc chỗ đất sét ẩm ướt lại khó nhổ Tại sao lại khác nhau vậy?

⟹Trả lời: Không khí khó lọt vào đất sét ẩm Lúc nhổ cây lên là đã tạo ra một áp suất thấp

ở phía dưới gốc cây, vì thế, ngoài lực liên kết, cần phải thắng cả lực của áp suất không khí

10 Đối với cá, bong bóng giữ vai trò gì?

⟹Trả lời: Bong bóng là một loại thiết bị dùng điều chỉnh khối lượng riêng của cá khi di

chuyển ở các độ sâu khác nhau Nhờ có bong bóng mà cá giữ được thăng bằng ở trong

nước Khi xuống sâu, cá giữ cho thể tích bong bóng không đổi và áp suất trong bong bóng cân bằng với áp suất của nước, bằng cách không ngừng bổ sung vào bong bóng ôxy lấy từ máu Ngược lại, lúc nổi lên trên mặt nước, máu lại hút lấy ôxy trong bong bóng Sự bổ sung

và hút đó diễn ra tương đối chậm Vì thế, khi cá nổi từ dưới sâu lên nhanh quá, ôxy không kịp hoà tan vào trong máu và bong bóng căng phồng làm cá chết Nhằm ngăn ngừa tác hại này, ở những cá chình biển có một van an toàn: khi nổi lên nhanh quá, cá tự mở van và xả bớt hơi ở bong bóng ra

11 Con voi lợi dụng áp suất không khí như thế nào để uống nước?

⟹Trả lời: Cổ voi ngắn và nó không thể cúi xuống mặt nước như nhiều động vật khác Voi

đã thò vòi xuống và hít không khí vào, khi đó nhờ áp suất của không khí bên ngoài mà nước chảy vào được vòi Khi vòi đã đầy nước, voi ngẩng lên và dốc nước vào miệng Tất nhiên, voi không hề biết đến áp suất không khí nhưng nó đã vận dụng như vậy mỗi khi uống nước

12 Tại sao trên núi cao, các chi trở nên khó điều khiển và dễ xảy ra trẹo khớp?

⟹Trả lời: Áp suất khí quyển có khả năng làm cho các khớp khít chặt vào nhau hơn Với

sự giảm áp suất khi lên cao, sự liên kết giữa các xương trong khớp giảm dần Kết quả là các chi trở nên khó vận động và dễ bị trẹo khớp

11

13 Tại sao khi lên cao nhanh quá, như ngồi trong máy bay, người ta thấy ù tai?

⟹Trả lời: Khi cơ thể bị đưa nhanh lên cao, áp suất không khí trong tai giữa chưa kịp cân

bằng với áp suất khí quyển Màng tai lúc đấy bị đẩy ra phía ngoài và người ta cảm thấy ù tai, đau tai

14 Vì sao khi thả cây kim xuống nước thì nó lại chìm còn tàu thủy to và nặng như thế lại không thể chìm được?

⟹Trả lời: Kim tuy nhẹ nhưng thể tích chiếm nước nhỏ nên trọng lượng riêng sẽ lớn còn

tàu tuy nặng nhưng thể tích chiếm nước rất lớn do đó "trọng lượng riêng tổng hợp" sẽ nhỏ Kết cấu thân vỏ tàu là kết cấu vỏ có khung gia cường làm bằng thép Về một khía cạnh nào

đó bên trong lớp tôn vỏ tàu hoàn toàn "rỗng" dẫn đến thể tích chiếm nước lớn Trọng lượng tàu luôn thay đổi nên "trọng lượng riêng tổng hợp" cũng luôn thay đổi theo Khi ta chất hàng vào tàu, tàu sẽ chìm dần ứng với công thức bên trên Nếu ta chất quá nhiều hàng, tàu chìm đến mức mà nước sẽ tràn vào chiếm chỗ các không gian trong các kết cấu vỏ rỗng, các khoang, các két, một mặt làm tăng trọng lượng tàu, một mặt làm giảm thể tích chiếm nước kết quả là "trọng lượng riêng tổng hợp" tăng và giá trị này lớn hơn trọng lượng riêng của nước Nói cách khác - tàu đang chìm Tất cả các phân tích trên đây chỉ đúng khi đảm bảo giả thuyết tàu ổn định, không nghiêng, không chúi

15 Vì sao khi lặn xuống biển, người thợ lặn phải mặc một bộ “áo giáp” nặng nề?

⟹Trả lời: Khi lặn xuống biển người thờ lặn phải mặc bộ áp lặn nặng nề , chịu được áp

suất lên đến hàng nghìn N/m2 vì lặn sâu dưới lòng biển, áp suất do nước biển gây ra lên đến hàng nghìn N/m2, người thợ lăn không mặc áo lặn sẽ không chịu nổi áp suất này

16 Tại sao tại Biển Chết, con người có thể dễ dàng nổi trên mặt nước mà không cần bơi hay dùngDo trọng lượng riêng của người nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước biển

17 Trường hợp nào sau dây không phải do áp suất khí quyển gây ra:

A Uống sữa tươi trong hộp bằng ống hút

B Thủy ngân dâng lên trong ống Tô-ri-xe-li

C Khi dược bơm, lốp xe căng lên

D Khi bị xì hơi, bóng bay bé lại

⟹ Trả lời: đáp án C

18 Tại sao khinh khí cầu khi đốt nóng lại có thể bay lên?

⟹Trả lời: Do được bơm khí nhẹ nên trọng lượng riêng của khí cầu nhỏ hơn trọng lượng

riêng của không khí Khí cầu dễ dàng bay lên

12

Các khinh khí cầu đốt lửa là những quả cầu chứa khí nóng Chúng bay lên vì không khí chứa trong đó nhẹ hơn là không khí ngoài khí quyển Vì không khí nóng có xu hướng bốc lên, nên khí cầu bay được

Trong một lưu chất lỏng (lỏng hay khí), mọi chất có tỷ trọng nhẹ hơn đều có xu hướng đi lên trên: đó là điểu xảy ra khi khí cầu nóng lẫn trong khí lạnh Cũng có hiện tượng như vậy đối với khí hyđro và heli, là những khí nhẹ so với không khí Tóm lại, tất cả các khí cầu đều phụ thuộc vào nguyên tắc chênh lệch tỷ trọng

Các khinh khí cầu đốt lửa hiện đại có vỏ ngoài bằng ni lông, dáng gần như hình cầu Nó mở

ra ở phía dưới để hứng không khí nóng được đốt lên bởi một vòi đốt bằng khí Khi quả cầu chứa đầy, không khí nóng, nó bay lên Nếu muốn hạ xuống, chỉ cần không khí này nguội đi Hành khách ở trong một buồng nhẹ bằng mây, phía dưới quả cầu

19 Hút bớt không khí trong một vỏ hộp đựng sữa bằng giấy, ta thấy vỏ hộp bị bẹp theo nhiều phía Hãy giải thích tại sao?

⟹ Trả lời:Khi hút bớt không khí trong vỏ hộp ra thì áp suất của không khí trong hộp nhỏ

hộp áp suất ở ngoài nên vỏ hộp chịu tác dụng của áp suất không khí từ ngoài vào làm hộp bị bẹp theo mọi phía

20 Tại sao nắp ấm pha trà thường có 1 lỗ hở nhỏ?

⟹ Trả lời: Để rót nước dễ dàng Vì có lỗ thủng trên nắp nên khí trong ấm thông với khí

quyển, áp suất khí trong ấm cộng với áp suất nước trong ấm lớn hơn áp suất trong khí

quyển, bởi vậy là, nước chảy trong ấm ra dễ dàng hơn

21 Nêu cơ chế cơ bản của tàu ngầm?

⟹ Trả lời: Nguyên lý hoạt động của tàu ngầm dựa vào hai định luật cơ bản của Vật lý:

Định luật Ac-si-mét: Với bất cứ một vật nào chìm trong nước, đều chịu một lực đẩy, thẳng đứng, hướng lên trên và có độ lớn đúng bằng phần chất lỏng mà vật đang chiếm chỗ

Định luật Pascal: Áp suất mà một bề mặt phải chịu tỉ lệ thuận cùng lực tác dụng lên bề mặt,

tỉ lệ nghịch với diện tích bề mặt đó

Đối với một tàu ngầm thông thường, có hai lớp vỏ, lớp vỏ trong dày hơn nhiều và cũng là lớp vỏ của khoang nhân viên, giữa hai lớp vỏ là khoang trống có chứa các giàn ép nước Khi tàu nổi thì khoang giữa hai lớp vỏ này trống, khi muốn tàu lặn thì có một van phía trên

sẽ mở, nước tràn vào khe giữa hai vỏ làm khối lượng tàu tăng lên, chìm xuống Các giàn ép phía trong khoang giữa hai vỏ này có nhiệm vụ dồn không khí vào chiếm chỗ nước để tàu nổi lên

22 Thả một hòn bi thép vào thủy ngân thì bị nổi hay chìm? Tại sao?

⟹ Trả lời: Hòn bi sẽ nổi vì trọng lượng riêng của thép nhỏ hơn trọng lượng riêng thủy

ngân

23 Tại sao 1 chiếc lá thiếc mỏng, vo tròn lại rồi thả xuống nước thì lại chìm còn gấp

thành thuyền thả xuống nước thì lại nổi

13

⟹ Trả lời: Lá thiết mỏng được vo tròn lại, thả xuống nước thì chìm, vì trọng lượng riêng

của lá thiếc lúc đó lớn hơn trọng lượng riêng của nước (dthiếc > dnước)

Lá thiếc lúc đó được gấp thành thuyền, thả xuống nước lại nổi, vì trọng lượng riêng trung bình của thuyền nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước (thể tích của thuyền lớn hơn rất nhiều lần thể tích của lá thiếc vo tròn nên dthuyền< dnước

II BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG:

1 Các bài tập cơ bản:

Các bài tập cơ bản chủ yếu là các bài tập đã có trong sách giáo khoa và sách bài tập, thường

sử dụng các công thức đã học để giải, không yêu cầu học sinh phải suy nghĩ và tư duy ở mức cao

❖ Áp suất

Câu 1: Trong các cách tăng, giảm áp suất sau đây, cách nào là không đúng:

A Muốn tăng áp suất thì tăng áp lực, giảm diện tích bị ép

B Muốn tăng áp suất thì giảm áp lực, tăng diện tích bị ép

C Muốn giảm áp suất thì phải giảm áp lực lực, giữ nguyên diện tích bị ép

D Muốn giảm áp suất thì phải giữ nguyên áp lực, tăng diện tích bị ép

⟹ Trả lời : Chọn B

Câu 2: Trường hợp nào sau đây áp lực của người lên mặt sàn là lớn nhất?

A Người đứng cả hai chân

B Người đứng co một chân

C Người đứng cả hai chân nhưng cúi gập xuống

D Người đứng cả hai chân nhưng tay cầm quả tạ

⟹ Trả lời : Chọn D

diện tích S1, người thứ hai đứng trên tâm ván diện tích S2 Nếu m2 = 1,2m1 và S1 = 1,2 S2 thì khi so sánh áp suất hai người đứng trên mặt đất ta có:

14

chân tiếp xúc với mặt sàn là 0,03m2 Hỏi trọng lượng và khối lượng của người đó?

⟹ Trả lời :

Trọng lượng của người là : P = p.S = 17000 0,03 = 510N

Khối lượng của người đó là : m = P

10 = 51kg

Câu 6: Đặt một bao gạo 60kg lên một cái ghế 4 chân có khói lượng 4kg điện tích tiếp xúc

với mặt đất của mỗi chân ghế là 8cm2 Tính áp suất các chân ghế tác dụng lên mặt đất

Câu 7: Một vật khối lượng 0,84kg, có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước 5cm x 6cm x

7cm Lần lượt đặt 3 mặt của vật này lên mặt sàn nằm ngang Hãy tính áp lực và áp suất vậ tác dụng lên mặt sàn trong từng trường hợp và nhận xét các kết quả tính được

⟹ Trả lời :

Áp lực trong cả ba trường hợp : P = 0,84 10 = 8,4N

Nếu đặt mặt 6 × 7cm xuống sàn thì : P1 = 0,84 10

0,06 0,07 = 2000N/m2Nếu đặt mặt 5×7cm xuống sàn thì : P2 = 0,84.10

0,05.0,07 = 2400N/m2Nếu đặt mặt 5×6cm xuống sàn thì : P3 = 0,84.10

0,05.0,067 = 800N/m2

Câu 8: Một xe tăng có trọng lượng 340 000N Tính áp suất của xe tăng lên mặt đường

áp suất đó với áp suất của một ô tô nặng 20 000N có diện tích các bánh xe tiếp xúc với

đặt ra ở phần mở bài

⟹ Trả lời:

Áp suất của xe tăng

lên mặt đường nằm ngang là:

px = F

S = 340 0001,5 = 226 666,6N/m2

Áp suất của ô tô lên mặt đường nằm ngang là:

po = F

S = 20 000

250 = 80N/cm2 = 800 000N/m2

15

Áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang còn nhỏ hơn nhiều lần áp suất của ô tô Do

đó xe tăng chạy được dưới đất mềm Máy kéo nặng nề hơn ô tô lại chạy được trên đất mềm

là do máy kéo dùng xích có bản rộng nên áp suất gây ra bởi trọng lượng của máy kéo nhỏ

Còn ô tô dùng bánh nên áp suất gây ta bởi trọng lượng của ô tô còn lớn hơn

❖ Áp suất chất lỏng và bình thông nhau

Câu 1 : Câu nào sau đây chỉ nói về chất lỏng là đúng

A Chất lỏng chỉ gây áp suất theo phương thẳng đứng từ trên xuống

B Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng

C Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương

D Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào chiều cao của cột chất lỏng

Câu 3: Hai bình A và B thông nhau Bình A đựng dầu, bình B đựng nước tới cùng một độ

cao Khi bình mởi khóa K, nước và dầu có chảy từ bình nọ sang bình kia không?

A Không, vì độ cao của cột chất lỏng ở hai bình bằng nhau

B Dầu chảy sang nước vì lượng dầu nhiều hơn

C Dầu chảy sang nước vì dầu nhẹ hơn

D Nước chảy sang dầu vì áp suất cột nước lớn hơn áp suất cột dầu do trọng lượng riêng của nước lớn hơn của dầu

Câu 5: Hai bình có tiết diện bằng nhau Bình thứ nhất chứa chất lỏng có trọng lượng riêng

d1, chiều cao h1; bình thứ hai chứa chất lỏng có trọng lượng riêng d2 = 1,5d1, chiều cao h2

= 0,6h1 Nếu gọi áp suất tác dụng lên đáy bình là p1, lên đáy bình 2 là p2 là:

A P2 = 3p1

B P2 = 0,9p1

16

C P2 = 9p1

D P2 = 0,4p1

⟹ Trả lời: đáp án B

Câu 6: Một chiếc tàu bị thủng một lỗ nhỏ ở độ sâu 2,8m Người ta đặt một miếng vá áp vào

lỗ thủng từ phía trong Hỏi cần một lực tối thiểu bằng bao nhiêu để giữ miếng vá nếu lỗ thủng rộng 150cm2 và trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m2

⟹ Trả lời: Áp suất do nước gây ra tạo chỗ thủng là:

P = d.h = 10 000 2,8 = 28 000N/m2

Lực tối thiểu để giữ miếng ván là

F = p.s = 28 000 0,015 = 420N

Câu 7: Hình 8.7 mô tả nguyên tắc hoạt động của 1 máy nâng dùng chất lỏng Muốn có một

lực nâng là 20 000N tác dụng lên pit tong lớn, thì phải tác dụng lên pit tong nhỏ một lực bằng bao nhiêu? Biết pit tong lớn có diện tích lớn gấp 100 lần pit tong nhỏ và chất lỏng có thể truyền nguyên vẹn áp suất từ pit tong nhỏ sang pit tong lớn

Câu 8: Trong bình thông nhau vẽ ở hình 8.7, nhánh lớn có tiết diện lớn gấp đôi nhánh nhỏ

Khi chưa mở khóa T, chiều cao của cột nước ở nhánh lớn là 30cm Tìm chiều cao cột nước

ở hai nhánh sau khi mở khóa T và khi nước đã đứng yên Bỏ qua thể tích của ống nối hai nhánh

⟹ Trả lời: Gọi diện tích tiết diện của ống nhỏ là S, thì diện tích tiết diện ống lớn là 2S Sau

khi mở khóa T, cột nước ở hai nhánh có cùng chiểu cao h

Đo thể tích nước trong bình thông nhau là không đổi nên ta có:

2s.30 = s.h + 2s.h

h = 20cm

Câu 10: Một tàu ngầm di chuyển dưới biển Áp kế đặt ở ngoài vỏ tàu chỉ áp suất

2,02.106N/m2 Một lúc sau áp kế chỉ 0,86.106N/m2

• Tàu đã nổi lên hay đã lặn xuống? Vì sao khẳng định được như vậy?

⟹ Trả lời: Áp suất tác dụng lên vỏ tàu ngầm, tức là cột nước ở phía trên tàu ngầm giảm

Vậy tàu ngầm đã nổi lên

• Tính độ sâu của tàu ngầm ở hai thời điểm trên Cho biết trọng lượng riêng của nước biển là 10300N/m2

17

- Độ sâu của tàu ngầm ở thời điểm trước: h2= 83,5m

Câu 11:Một cái bình có lỗ nhỏ ở thành bên và đáy là một pit tong A Người ta đổ nước đến

miệng bình Có một tia nước phun ra từ O

• Khi mực nước hạ dần từ miệng bình đến điểm O thì hình dạng của tia nước thay đổi như thế nào?

⟹ Trả lời: Hình dạng của tia nước phụ thuộc vào áp suất mà nước tác dụng vào thành bình

tại điểm O Áp suất đó càng lớn thì tia nước càng vọt ra xa bình.Mực nước hạ dần từ miệng bình tới điểm O thì áp suất áp dụng lên điểm O giảm dần Vì vậy tia nước dịch dần về phía bình nước (H.8.4 SBT) khi mực nước gần sát điểm O, áp suất rất nhỏ, không tạo được tia nước, và nước sẽ chạy dọc theo thành bình xuống đáy bình

• Người ta kéo pit tong tới vị trí A’ rồi lại đổ nước cho tới miệng bình Tia nước phun từ O có

gì thay đổi không? Vì sao?

⟹ Trả lời: Khi đẩy pittông từ vị trí A đến vị trí A’, đáy bình được nâng cao đến gần điểm

O, nhưng khoảng cách từ O đến miệng bình không thay đổi, vì áp suất mà nước tác dụng vào O không thay đổi

Câu 12: Một bình thông nhau chứa nước biển người ta đổ thêm xăng vào một nhánh Hai

mặt thoáng ở hai nhánh chênh lệch nhau 18mm Tính độ cao của cột xăng Cho biết trọng lượng riêng của nước biển là 10 300N/m3 và của xăng là 7000N/m3

Câu 2: Hiện tượng nào sau đây do áp suất khí quyển gây ra:

A Quả bóng bàn bị bép thả vào nước nóng sẽ phồng lên như cũ

18

B Săm xe đạp bơm căng để ngoài nắng có thể bị nổ

C Dùng 1 ống nhựa nhỏ có thể hút nước từ trong cốc nước vào miệng

D Thổi hơ vào quả bóng bay, quả bóng bay sẽ bay phồng lên

⟹ Trả lời: đáp án C

Câu 3: Trong thí nghiệm của Tô-ri-xe-lo, giả sử không dùng thủy ngân mà dùng nước thì

cột nước trong ống cao bao nhiêu? Ống Tô-ri-xe-li phải dài ít nhất là bao nhiêu?

Câu 4: Một căn phòng rộng 4m, dài 6m, cao 3m

• Tính khối lượng của không khí chứa trong phòng Biết khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/m3

⟹ Trả lời:

Thể tích phòng: V = 4.6.3 = 72m3

Khối lượng không khí trong phòng m = VD = 72.1,29 = 92,88kg

• Tính trọng lượng của không khí trong phòng

⟹ Trả lời: Trọng lượng của khí trong phòng: P = 10m = 928,8N

Câu 5: Trong thí nghiệm Tô-ra-xe-li nếu khống dùng thủy ngân có trọng lượng riêng

136000N/m2 mà dùng rượu có trọng lượng riêng là 8000N/m3 thì chiều cao của cột rượu sẽ là:

Câu 6: Trên mặt 1 hồ nước, áp suất khí quyển bằng 75,8cmHg

• Tính áp suất khí quyển trên ra đơn vị Pa Biết trọng lượng riêng của thủy ngân là

19

Áp suất do cả nước và khí quyển gây ra ở độ sâu 5m

p = 50 000 + 103.088 – 153 088N/m2 = 112,6cmHg

Câu 7: Người ta dùng một áp kế để xác định độ cao Kết quả cho thấy: ở chân núi áp kế chỉ

75cmHg; ở đỉnh núi áp kế chỉ 71,5cmHg Nếu coi trọng lượng riêng của không khí không đổi và có độ lớn là 12,5N/m3, trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000N/m3 thì đỉnh núi cao bao nhiêu mét?

Câu 8: Một bình cầu được nối với 1 ống chữ U có chứa thủy ngân

• Áp suất không khí trong bình cầu lớn hơn hay nhỏ hơn áp suất khí quyển

⟹ Trả lời: Áp suất không khí trong bình cầu lớn hơn áp suất của khí quyển

• Nếu độ chênh lệch giữa hai mực thủy ngân trong ống chữ U là 4cm thì độ chênh lệch giữa

áp suất không khí trong bình cầu và áp suất khí quyển là bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000N/m3

⟹ Trả lời: 5 440N/m2 = 5 440Pa

❖ Lực đẩy Ác si mét:

Câu 1:Lực đẩy Ác-si-mét có tác dụng lên vật nào dưới đây:

A Vật chìm hoàn toàn trong chất lỏng

B Vật lơ lửng trong chất lỏng

C Vật nổi trên mặt chát lỏng

D Cả ba trường hợp trên

⟹ Trả lời: đáp án D

Câu 2: Lực đẩy Ác-si-mét phụ thuộc vào:

A Trọng lượng riêng của chất lỏng và vật

B Trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ

C Trọng lượng riêng và thể tích của vật

D Trọng lượng của vật và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ

20

D Bằng nhau vì chúng đều bằng thép và đều nhúng trong nước

⟹ Trả lời: đáp án B

Câu 4: Thả một viên bi sắt vào một cốc nước Viên bi càng xuống sâu thì:

A Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó càng tăng, áp suất nước tác dụng lên nó càng tăng

B Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó càng giảm, áp suất nước tác dụng lên nó càng tăng

C Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó không đổi, áp suất nước tác dụng lên nó càng tăng

D Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên nó không đổi, áp suất nước tác dụng lên nó không đổi

⟹ Trả lời: đáp án C

Câu 5: Ba vật làm bằng ba chất khác nhay là đồng, sắt, nhôm có khối lượng bằng nhau Khi

nhúng chúng ngập vào trong nước thì lực đẩy của nước tác dụng vào vật nào là lớn nhất, bé nhất?

⟹ Trả lời:

Ba vật bằng 3 chất khác nhau nên khối lượng riêng của chúng khác nhau

dCu > dFe > DAl Vì mCu = mFe = mAl ⟹ VCu < VFe < VAl (V= m

D)

Do đó lực đẩy của nước tác dụng vào vật bằng nhôm là lớn nhất

Do đó lực đẩy của nước tác dụng vào vật bằng đồng là bé nhất

Câu 6: Ba vật làm bằng ba chất khác nhau là sắt, nhôm, sứ có hình dạng khác nhau nhưng

thẻ tích bằng nhau Khi nhúng chúng ngập vào trong nước thì lực đày của nước tác dụng vào ba vật có khác nhau không? Tạo sao?

⟹ Trả lời: Lực đẩy tác dụng vào 3 vật bằng nhau Vì F = d.V mà 3 vật có thể tích bằng

nhau

khi nó được nhúng chìm trong nước, trong rượu Nếu miếng sắt được nhúng ở độ sâu khác nhau, thì lực đấy Ác-si-mét có thay đổi không? Tại sao?

Ác-Câu 8: Một thỏi nhôm và một thỏi đồng có trọng lượng như nhau Treo các thỏi nhôm và

đồng vào hai phía của một cân treo Để cân thăng bằng rồi nhúng ngập cả hai thỏi đồng vào hai bình đựng nước Cân bây giờ còn thăng bằng không? Tại sao?

⟹ Trả lời:

Cân không thăng bằng Lực đẩy của nước tác dụng vào 2 thỏi tính theo công thức

FA1 = dVAl , FA2 = dVCu

21

Vì dCu > dAl ⟹ VCu > VAl ⟹ FA1 > FA2

Câu 9: Một vật được móc vào lực kế để đo lực theo phương thẳng đứng Khi vật ở trong

không khí, lực kế chỉ 4,8N Khi vật chìm trong nước, lực kế chỉ 3,6N Biết trọng lượng riêng của nước là 104N/m3 Bỏ qua lực đẩy Ác-si-mét của không khí Thể tích của vật nặng là:

Câu 10: Điều kiện để một vật đặc, không thấm nước, chỉ chìm một phần trong nước là:

A Trọng lượng riêng của vật bằng trọng lượng riêng của nước

B Trọng lượng riêng của vật nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước

C Lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lượng của vật

D Lực đẩy Ác-si-mét nhỏ hơn trọng lượng của vật

⟹ Trả lời: đáp án B

Câu 11: Một cục nước đá được thả nổi trọng một cốc đựng nước Chứng minh rằng khi

nước đá tan hết hết thì mực nước trong cốc không thay đổi

⟹ Trả lời: Gọi Pd là trọng lượng của cục đá khi chưa tan, V1 là thể tích của phần nước bị cục đá chiếm chỗ, dn là trọng lượng riêng của nước, FA là lực đẩy Ac-si-mét tác dụng lên nước đá khi chưa tan

Pđ = FA = V1dn ⟹ V1 = Pđ

dn (1) Gọi V2 là thể tích của nước do cục nước đá tan hết tạo thành, P2 là trọng lượng của lượng nước trên , ta có : V2 = P2

Câu 12: Treo một vật ở ngoài không khí vào lực kế, lực kế chỉ 2,1N Nhúng chìm vật đó

vào nước thì số chỉ của lực kế giảm 0,2N Hỏi chất làm vật đó có trọng lượng riêng gấp bao nhiêu lần trọng lượng riêng của nước? Biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

⟹ Trả lời:

Tỉ số: d

dn = 10,5 lần

Câu 13: Một quả cầu bằng nhôm, ở ngoài không khi có trọng lượng là 1,458N Hỏi phải

khoét bớt lõi quả cầu một khoảng bằng bao nhiêu rồi hàn kín lại để khi thả vào nước quả cầu nằm lơ lửng trong nước? Biết trọng lượng riêng của nước và nhôm lần lượt là

Câu 1: Một vật ở trong lòng chất lỏng chịu tác dụng của những lực nào, phương và chiều

của chúng có giống nhau không?

⟹ Trả lời: Một vật nằm trong chất lỏng chịu tác dụng của trong lực P và lực đẩy Ác si

mét Hai lực này cùng phương, ngược chiều Trọng lực hướng từ trên xuống dưới còn lực đẩy Ác si mét hước từ dưới lên trên

Câu 2: Khi vật nổi trên chất lỏng thì lực đẩy Á si mét có cường độ:

A Bằng trọng lượng của phần vật chìm trong nước

B Bằng trọng lượng của phần nước bị vật chiếm chỗ

C Bằng trọng lượng của vật

D Bằng trọng lượng riêng của nước nhân với thể tích của vật

⟹ Trả lời: đáp án B

vật) và FA = dl.V (trong đó dl là trọng lượng riêng của chất lỏng), hãy chứng minh rằng nếu vật là một khối đặc nhúng ngập trong chất lỏng thì:

• Vật sẽ chìm xuống khi: dV > dl

23

• Vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng khi: dV = dl

• Vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng khi: dV < dl

⟹ Trả lời: dựa vào công thức P =dV V; FA = dl V

lượng riêng của chất lỏng, còn V là gì? Trong các câu trả lời sau đây, câu nào là không đúng?

A V là thể tích của phần nước bị miếng gỗ chiếm chỗ

B V là thể tích của cả miếng gỗ

C V là thể tích của miếng gỗ chìm trong nước

D V là thể tích được gạch chéo trong hình 12.2

A Vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên lơ lửng trong chất lỏng khi dV > dl

B Vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên một phần trên mặt chất lỏng khi dV = dl

C Vật sẽ chìm xuống đáy rồi nằm im tại đáy khi dV > dl

D Vật sẽ chìm xuống đáy rồi lại nổi lên 1 nửa trên mặt chất lỏng khi dV = 2dl

⟹ Trả lời: đáp án C

Câu 7: Hình 12.2 vẽ hai vật giống nhau về hình dạng và kích thướng nổi trên nước Một vật

làm bằng li-e (khối lượng riêng 200kg/m3) và làm bằng gỗ khô (khối lượng riêng là

600kh/m3) Vật nào là li-e? vật nào là gỗ khô? Giải thích?

⟹ Trả lời: Vật nổi trên chất lỏng khi trọng lượng của vật cân bằng với lực đầy Ac-si-met

Nhưng FA bằng trọng lượng của phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ Khối lượng riêng của vật càng nhỏ hơn so với khối lượng riêng của chất lỏng thì vật chìm trong chất lỏng sẽ càng nhỏ Theo bài ra thì mẫu thứ nhất là li-e, mẫu thứ hai là gỗ khô

Câu 8: Một chiếc sà lan có dạng hình hộp dài 4m, rộng 2m Xác định trọng lượng của sà lan

ngập sâu trong nước 0,5m Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

⟹ Trả lời: Trọng lượng của sà lan:

P = FA = dV = 10 000 4,2 0,5 = 40 000N

24

ngập trong nước thì lực kế chỉ 150N Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiểu? cho biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

phao khi tìm phao trong nước? Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

⟹ Trả lời: Lực nâng phao là: F = FA – P = 200N

Câu 11: Một chai thủy tinh có thể tích 1,5lit và khối lượng 250g Phải đổi vào chai ít nhất

bao nhiêu nước để nó chìm trong nước? Trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m3

⟹ Trả lời:

Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên chai: FA = Vdn = 15N

Trọng lượng của chai: P = 10m = 2,5N

Để chai chìm trong nước cần đổ vào chai một lượng nước có trọng lượng tối thiểu là:

P’ = FA – P = 12,5N Thể tích nước cần đổ vào chai là V’ = P′

dn = 0,00125m3 = 1,25 lít

Câu 11: Một xà lan có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước 10m x 4m x 2m Khối lượng của

xà lan và các thiết bị đặt trên xà lan bằng 50 tấn Hỏi có thể đặt vào xà lan hai kiện hàn, mỗi kiện nặng 20 tấn không? Trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

⟹ Trả lời:

Lực đẩy Ac-si-met lớn nhất tác dụng lên xà lan:

FA = Vdn = 10.4.2.10 000 = 800 000N Trọng lượng tổng cộng của xà lan và kiện hàng là:

P = 10.50 000 + 10.40 000 = 900 000N

Vì P > FA nên không thể đặt hai kiện hàng lên xà lan được

2 Các bài tập khó và bồi dưỡng học sinh giỏi

Trọng tâm G của xe cách trục bánh sau 1,2m ( Hình vẽ)

a Tính áp lực của mỗi bánh xe lên mặt đường nằm ngang

b Nếu đặt thêm lên sàn xe tại trung điểm của O1O2 một vật có khối lượng 200kg thì áp lực của hai bánh xe lên mặt đường là bao nhiêu?

a Người ta đổ vào nhánh trái một chất lỏng khác có trọng lượng d > d0 với chiều cao h Tìm

độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng trong hai nhánh (các chất lỏng không hòa lẫn vào nhau)

Gọi h1 là độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng trong nhánh, ta có: h1 + h = h2

Thay vào phương trình ta được: d.h = d0 (h1 + h) = d0.h1 + d0.h

Nếu d0 < d’ < d hoặc d’ > d: h’ = d−d0

d′− d0.h Đặc biệt nếu d’ = d, lúc đó h’ = h

Cần lưu ý rằng p0 không ảnh hưởng đến kết quả bài toán và để đơn giản có thể không cần tính thêm đại lượng này

vào nhánh phải, đổ một cột dầu cao h2 = 0,4m vào nhánh trái Tính độ chênh lệch mức thủy ngân ở hai nhánh, cho trọng lượng riêng của nước, dầu và thủy ngân lần lượt là d1 =

10000N/m3, d2 = 8000N/m3 và d3 = 136000N/m3

Ta có: h = 10000.0,8−8000.0,4

136000 ≈0,035m

Câu 4: Ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy Đổ vào bên nhánh trái một

cột dầu cao h1 = 20cm và đổ vàoống bên phải một cột dầu cao h2 = 25cm Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước là d1 = 10000N/m3, của dầu là d2 = 8000N/m3

28

Nước ở ống giữa sẽ dâng lên 3h3 – 3h = (H1 + H2) d2

d1Thay số với H1 = 20cm = 0,2m, H2 = 25cm = 0,25m, d1 = 10000 N/m3 và d2 = 8000 N/m3

ta có:

h3 – h =(0,2 + 0,25) 8000

3.10000 = 0,12m = 12cm

Câu 5: Một bình thông nhau có chứa nước Hai nhánh của bình có cùng kích thước Đổ vào

một nhánh của bình lượng dầu có chiều cao là 18 cm Biết trọng lượng riêng của dầu là

8000 N/m3, và trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m3 Hãy tính độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai nhánh của bình ?

⟹ Trả lời:

+ Gọi h là độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở nhánh của bình

+ Gọi A và B là hai điểm có cùng độ cao so với đáy bình nằm ở hai nhánh

+ Ta có : áp suất tại A và B do là do cột chất lỏng gây ra là bằng nhau:

29

⟺ h = 0,036 (m) = 3,6 ( cm) Vậy : Độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở hai nhánh là : 3,6 cm

riêng d0 =10000 N/m3 đến nửa chiều cao của mỗi nhánh

a Người ta đổ vào nhánh trái một lượng dầu có trọng lượng riêng d =8000 N/m3 sao cho độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng trong hai nhánh chênh lệch nhau một đoạn 10 cm.Tìm khối lượng dầu đã rót vào?

⟹ Trả lời:

Gọi l là chiều cao mỗi nhánh chữ U Do ban đầu mỗi nhánh chứa nước có chiều cao bằng

½ sau khi đổ thêm chất lỏng thì mực nước ở nhánh phải ngang bằng mặt phân cách giữa dầu

= 20cm và đổ vào ống bên phải một cốt dầu cao 10cm Hỏi mực chất lỏng ở ống giữa sẽ dâng cao lên bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của nước và dầu là: d1= 10000 N/m3 ; d2 =

8000 N/m3

⟹ Trả lời:

Sau khi đổ dầu vào nhánh trái và nhánh phải, mực nước trong ba nhánh lần lượt cách đáy là :h1, h2, h3

31

Áp suất tại ba điểm A, B, C bằng nhau nên ta có:

pA= pC ⟹H1d2 = h3d1 (1)

pB = pC ⟹H2d2 +h2d1 =h3d1 (2) Mặt khác, thể tích nước không đổi nên ta có: h1+ h2+ h3 = 3h (3)

Từ (1) (2) (3): ∆h = h3 – h = d2

3d1 (H1 + H2) = 8cm

Câu 8: Hai nhánh của một bình thông nhau chứa chất lỏng có tiết diện S Trên một nhánh

có một pitton có khối lượng không đáng kể Người ta đặt một quả cân có trọng lượng P lên trên pitton ( Giả sử không làm chất lỏng tràn ra ngoài) Tính độ chênh lệch mực chất lỏng giữa hai nhánh khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng cơ học?

⟹Trả lời:

Khối lượng riêng của chất lỏng là D

Gọi h1 là chiều cao cột chất lỏng ở nhánh không có pitton, h2 là chiều cao cột chất lỏng ở nhánh có pitton Dễ thấy h1 > h2

Áp suất tác dụng lên 1 điểm trong chất lỏng ở đáy chung 2 nhánh gồm

- Áp suất gây ra do nhánh không có pitton: P1 = 10Dh1

- Áp suất gây ra do nhánh có pitton: P2 = 10Dh2 + P

Câu 9: Chiều cao tính từ đáy tới miệng một cái ống nhỏ là 140cm

c Người ta đổ thủy ngân vào ống sao cho mặt thủy ngân cách miệng ống 25cm, tính áp suất

do thủy ngân tác dụng lên đáy ống và lên điểm A cách miệng ống 100cm

d Để tạo ra một áp suất ở đáy ống như câu a, có thể đổ nước vào ống được không ? Đổ đến mức nào?

Cho biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000N/m3, của nước là 10000N/m3

⟹Trả lời:

b Khi thay thủy ngân bằng nước, muốn có áp suất đáy bằng áp suất được tính như câu a thì

độ cao cột nước h4 phải thỏa mãn

Pđ = dn.h4 ⟹ h4 = pd

dn = 156400

10000 =15,64(m)

Vì h4 > h ( 15,64 >1,4 ) nên không thể thực hiện được yêu cầu đề bài nêu ra

Câu 10: Một cái cốc hình trụ, chứa một lượng nước và thủy ngân cùng khối lượng Độ cao

tổng cộng của chất lỏng trong cốc là H = 150cm Tính áp suất của các chất lỏng lên đáy cốc, biết KLR của nước là D1 = 1g/cm3 và của thủy ngân là D2 = 13,6g/cm3

33

Khối lượng của thủy ngân là : m2 = V2.D2 mà V2 = h2.S Nên m2 = h2.S.D2

Do 2 vật có khối lượng bằng nhau nên ta có : h1.S.D1= h2.S.D2(2)

Áp suất của thủy ngân và của nước lên đáy bình là

Câu 11: Bình A hình trụ tiết diện 8cm2 chứa nước đến độ cao 24cm Bình hình trụ B có tiết

diện 12cm2 chứa nước đến độ cao 50cm Người ta nối chúng thông với nhau ở đáy bằng

một ống dẫn nhỏ có dung tích không đáng kể, tìm độ cao cột nước ở mỗi bình Coi đáy của

hai bình ngang nhau

Vậy độ cao của cột nước trong 2 ống lúc cân bằng là 39,6(cm)

Câu 12: Trong một máy ép dùng chất lỏng, mỗi lần pít tông nhỏ đi xuống một đoạn h =

0,2m thì pít tông lớn được nâng lên một đoạn H = 0,01m Tính lực nén vật lên pít tông lớn nếu tác dụng vào pít tông nhỏ một lực f = 500N

⟹Trả lời:

Gọi s và S lần lượt là diện tích của pít tông nhỏ

Xem chất lỏng không chịu nẽ thì thể tích chất lỏng chuyển

Từ xi lanh nhỏ sang xi lanh lớn là :

10cm2 đựng thủy ngân, mực thủy ngân ở độ cao 10cm trên một thước chia khoảng đặt thẳng đứng giữa 2 bình

a Đổ vào bình lớn một cột nước nguyên chất cao 27,2 cm Hỏi độ chênh lệch giữa độ cao của mặt trên cột nước và mặt thoáng của thủy ngân trong bình nhỏ?

b Mực thủy ngân trong bình nhỏ đã dâng lên đến độ cao bao nhiêu trên thước chia độ

c Cần phải đổ thêm vào bình nhỏ một lượng nước muối có chiều cao bao nhiêu để mực thủy ngân trong bình trở lại ngang nhau? Biết KLR của thủy ngân là 13600 kg/m3, của nước muối là 1030kg/m3, của nước nguyên chất 1000kg/m3

⟹ Trả lời:

35

a Khi đổ nước nguyên chất vào bình lớn(h.vẽ) nước này gây áp suất lên mặt thủy ngân:

p1 = d1.h1

Khi đó một phần thủy ngân bị dồn sang bình nhỏ, khi đó độ chênh lệch thủy ngân là h2

Áp suất của cột thủy ngân tác dụng lên một điểm trên mặt phẳng nằm ngang CD trùng với mặt dưới của cột nước trong bình lớn Áp suất này bằng áp suất của cột nước tác dụng lên mặt đó nên ta có: d1h1 = d2h2

36

Suy ra BE = b = 1 2

2.20 30

d1h1 = d3h3  h3 = 1 1 1 1

1000.0, 272 1030

d h D h

d = D = =0,264(m) = 264(cm)

Câu 14: Hai bình thông nhau một bình đựng nước, một bình đựng dầu không hòa lẫn được

Người ta đọc trên một thước chia đặt giữa 2 bình số liệu sau( số 0 của thước ở phía dưới)

a Mặt phân cách nước và dầu ở mức 3cm

b Mặt thoáng của nước ở mức 18cm

c Mặt thoáng của dầu ở mức 20cm

Tính trọng lượng riêng của dầu biết KLR của nước là 1000kg/m3

⟹ Trả lời:

Nước có KLR lớn hơn dầu nên chiếm phần dưới Khi cân bằng áp suất của cột dầu bằng áp suất của cột nước lên một điểm trên mặt phẳng nằm ngang MN trùng với mặt phân cách cảu dàu và nước

Ta có h1.d1 = h2.d2 d2 = 1 1

2

d h h

Lại có h1 = 18 - 3 =15(cm) = 0,15(m)

đổ nước vào một bình cho tới khi mặt nước cao hơn 30cm so với mặt chất lỏng trong bình

ấy Hãy tìm chiều cao cột chất ở bình kia so với mặt ngăng cách của hai chất lỏng Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3

⟹ Trả lời:

Ban đầu mặt chất lỏng ở hai nhánh ngang nhau ( aa/) Khi đổ nước lên trên mặt thoáng chất lỏng bên nhánh (I) đến độ cao h1 = 30cm thì chất lỏng trong bình được dồn sang nhánh (II)- (Do mặt chất lỏng nhánh(I) chịu áp suất của cột nước h1 gây lên)

Xét áp suất do cột nước gây lên tại điểm b nhánh(I) bằng áp suất do cột chất lỏng gây ra tại

b ở nhánh (II) - (bb/ ở mặt phẳng nằm ngang)

Nên ta có p1 = d2.h1 ; p2 = d1.h2 Hay d2.h1 = d1.h2 h2 = 2 1

1

30.10000 12700

d h

Vậy chiều cao cột chất lỏng cần tìm là 23,6(cm)

Câu : Một cái bình thông nhau gồm hai ống hình trụ giống nhau gép liền đáy Người ta đổ vào một ít nước, sau đó bỏ vào trong nó một quả cầu bằng gỗ có khối lượng 20g thì thấy mực nước dâng cao 2mm Tính tiết diện ngang của ống của bình thông nhau?

⟹Trả lời:

Mà V = S.2h( h là độ cao mực nước dâng lên trong mỗi ống Nên FA = S.2h.d

Do quả cầu bằng gỗ nhúng vào trong nước nên vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng nên ta có

FA = P hay p = S.2h.dS = 0, 2

p

hd = = 0,05(m2) Vậy bình có tiết diện là 0,05 (m2) = 50(cm2)

Câu 16: Một máy ép dùng dầu có 2 xi lanh A và B thẳng đứng nối với nhau bằng một ống

nhỏ Tiết diện thẳng của xi lanh A là 200cm2 và của xi lanh B là 4cm2 Trọng lượng riêng của dầu là 8000N/m3 Đầu tiên mực dầu ở trong hai xi lanh ở cùng một độ cao

a Đặt lên mặt dầu trong A một pít tông có trọng lượng 40N Hỏi sau khi cân bằng thì độ

chênh lệch giữa hai mặt chất lỏng trong hai xi lanh là bao nhiêu?

b Cần phải đặt lên mặt chất lỏng trong B một pít tông có trọng lượng bao nhiêu để hai mặt dưới của 2 pít tông nằm trên cùng một mặt phẳng

c Cần tác dụng lên pít tông trong nhánh B một lực là bao nhiêu để có thể nâng được một vật

có khối lượng 200kg đặt lên pít tông trên nhánh A? Coi như lực ma sát không đáng kể

⟹ Trả lời:

39

a Khi đặt pít tông có trọng lương P1 lên mặt chất lỏng trong nhánh A có tiết diện S1 thì lúc đó chất lỏng trong nhánh A được dồn sang nhánh B, làm cho cột chất lỏng trong nhánh B được dâng lên

Áp suất của pít tông tác dụng lên mặt chất lỏng ở nhánh A là : p1 = 1

1

P S

Áp suất của cột chất lỏng trong nhánh B lên một điểm trên mặt phẳng nằm ngang với mực chất lỏng trong nhánh A là: p2 = d.h

Do có cân bằng nên ta có p1 = p2 hay 1

Khi cân bằng, mặt dưới của 2 pít tông cùng nằm trên 1 mặt phẳng nằm ngang Vậy áp suất 2 pít tông tác dụng lên mặt chất lỏng bằng nhau nên ta có p1 = p3