Bài tập vật lý 10 (Trắc nghiệm và tự luận Phần 02)

Vật lý 10 – Phần 2

MỤC LỤC

Chương 4: Các định luật bảo toàn.............................................................................................3

A. Tóm tắt lý thuyết..................................................................................................................3

1. Động lượng và định luật bảo toàn động lượng...................................................................3

2. Công. Công suất...................................................................................................................3

3. Động năng..............................................................................................................................4

4. Thế năng................................................................................................................................4

5. Cơ năng..................................................................................................................................4

6. Bài toán va chạm...................................................................................................................5

7. Các định luật Keppler..........................................................................................................5

B. Bài tập tự luận......................................................................................................................6

1. Dạng 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng.....................................................6

2. Dạng 2: Công. Công suất......................................................................................................7

3. Dạng 3: Động năng. Định lý động năng.................................................................................8

4. Thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng..............................................................................10

C. Câu hỏi trắc nghiệm...........................................................................................................13

Chương 5: Cơ học chất lưu....................................................................................................23

A. Tóm tắt lý thuyết................................................................................................................23

1. Chất lưu và các đặc điểm của chất lưu..............................................................................23

2. Áp suất thủy tĩnh................................................................................................................23

3. Nguyên lý Pascal.................................................................................................................23

4. Phương trình liên tục..........................................................................................................23

5. Định luật Bernoulli.............................................................................................................23

B. Bài tập tự luận....................................................................................................................24

1. Áp suất thủy tĩnh................................................................................................................24

2. Nguyên lý Pascal.................................................................................................................24

3. Phương trình liên tục..........................................................................................................24

4. Định luật Bernoulli.............................................................................................................25

C. Câu hỏi trắc nghiệm..............................................................................................................27

Chương 6: Chất khí................................................................................................................30

A. Tóm tắt lý thuyết................................................................................................................30

1. Thuyết động học phân tử...................................................................................................30

2. Định luật Boyle – Mariotte.................................................................................................30

3. Định luật Charles................................................................................................................30

4. Định luật Gay – Lussac......................................................................................................31

5. Phương trình trạng thái khí lý tưởng................................................................................31

B. Bài tập tự luận....................................................................................................................32

1. Dạng 1: Cấu tạo chất khí....................................................................................................32

2. Dạng 2: Định luật Boyle – Mariotte...................................................................................32

3. Dạng 3: Định luật Charles..................................................................................................35

4. Dạng 4: Định luật Gay – Lussac...........................................................................................35

5. Dạng 5: Phương trình trạng thái khí lý tưởng..................................................................36

6. Dạng 6: Phương trình Mendeleev – Clapayron................................................................38

7. Dạng 7: Đồ thị.....................................................................................................................38

C. Câu hỏi trắc nghiệm...........................................................................................................41

- 1 -

Vật lý 10 – Phần 2

Chương 7: Nhiệt động lực học...............................................................................................53

A. Tóm tắt lý thuyết................................................................................................................53

1. Nội năng...............................................................................................................................53

2. Nguyên lý 1 Nhiệt động lực học.........................................................................................53

3. Nguyên lý 2 Nhiệt động lực học.........................................................................................53

B. Bài tập tự luận....................................................................................................................55

1. Dạng 1: Phương trình cân bằng nhiệt...............................................................................55

2. Dạng 2: Nguyên lý 1 Nhiệt động lực học...........................................................................55

3. Dạng 3: Động cơ nhiệt. Máy làm lạnh...............................................................................56

C. Câu hỏi trắc nghiệm...........................................................................................................58

Chương 8: Chất rắn. Chất lỏng. Sự chuyển thể...................................................................63

A. Tóm tắt lý thuyết................................................................................................................63

1. Chất rắn...............................................................................................................................63

2. Chất lỏng.............................................................................................................................63

3. Sự chuyển thể......................................................................................................................63

B. Bài tập tự luận....................................................................................................................65

1. Dạng 1: Biến dạng đàn hồi của vật rắn.............................................................................65

2. Dạng 2: Sự nở vì nhiệt của chất rắn..................................................................................65

3. Dạng 3: Hiện tượng căng mặt ngoài..................................................................................66

4. Dạng 4: Hiện tượng mao dẫn.............................................................................................66

5. Dạng 5: Sự chuyển thể của các chất..................................................................................67

6. Dạng 6: Độ ẩm của không khí............................................................................................67

C. Câu hỏi trắc nghiệm...........................................................................................................68

- 2 -

Vật lý 10 – Phần 2

CHƯƠNG 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

- Định nghĩa động lượng: động lượng của một vật là đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền

tương tác của vật, bằng tích khối lượng với vận tốc của vật. Động lượng là một đại lượng vector.

p mv =

r r

Vector động lượng luôn cùng phương, cùng chiều với vector vận tốc. Đơn vị của động lượng là

kg.m/s.

- Động lượng của một hệ vật bằng tổng động lượng của các vật trong hệ.

1 2 1 1 2 2 ... ...

n n n

p P P P m v m v m v = + + + = + + +

r r r r r r r

- Định lý biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời gian

bằng xung của ngoại lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

∆ = ∆ p F t

r r

Với 2 1 ∆ = − p P P

r r r

là độ biến thiên động lượng của vật; F t ∆

r

là xung lượng của trong thời gian ∆t .

Biểu thức này còn gọi là dạng khác của định luật II Newton. Dạng này tổng quát hơn dạng quen

thuộc trước đây do có thể áp dụng được cho cả trường hợp khối lượng của vật thay đổi theo thời

gian.

- Hệ kín: là hệ trong đó các vật trong hệ chỉ tương tác với nhau, không tương tác với các vật bên

ngoài hệ.

Lực tương tác giữa các vật trong hệ được gọi là nội lực; lực tương tác giữa các vật trong hệ với

các vật ngoài hệ gọi là ngoại lực. Đối với hệ kín chỉ có nội lực mà không có ngoại lực.

Trong thực tế chỉ có những hệ tựa kín. Đối với hệ tựa kín có thể xảy ra một trong hai trường hợp:

+ Ngoại lực bằng không trên một phương nào đó ta nói hệ kín trên phương đó.

+ Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực, có thể bỏ qua ảnh hưởng của ngoại lực.

- Định luật Bảo toàn động lượng trong hệ kín: trong một hệ kín, vector tổng động lượng của hệ

được bảo toàn (không đổi cả về phương, chiều và độ lớn).

p p = '

r r

, p p, ' r r lần lượt là động lượng của hệ trước và sau khi xảy ra sự cố.

2. Công suất

- Công: Công của lực F

r

trên quãng đường s được xác định bằng biểu thức: A F s F s = = . . .cosα

r r

Với α là góc hợp bởi lực F

r

và hướng dịch chuyển của vật. Công của lực có giá trị đại số, phụ

thuộc vào góc α .

+ Nếu α nhọn: A > 0, ta nói lực F

r

thực hiện công phát động.

+ Nếu α tù: A < 0, ta nói lực F

r

thực hiện công cản.

+ Nếu α vuông: A = 0, ta nói lực F

r

không thực hiện công.

- Công suất:

+ Là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của lực hay vật.

+ Công suất trung bình của lực trong thời gian ∆t :

A

P

t

=

∆

+ Nếu ∆t << 0, ta có công suất tức thời của lực F

r

là A F v F v = = . . .cosα

r r

( v

r

là vận tốc tức thời

của vật).

+ Đơn vị của công suất là Watt (W). Ngoài ra trong thực tế người ta còn dùng đơn vị mã lực

(HP): 1HP = 736W.

- 3 -

Vật lý 10 – Phần 2

+ Hiệu suất: đặc trưng cho hiệu quả làm việc của máy.

' A

H

A

= (A’

: công có ích, A: công toàn phần do lực phát động sinh ra).

3. Động năng

- Định nghĩa: động năng của một vật là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Động năng

bằng nửa tích khối lượng của vật với bình phương vận tốc của vật.

W

1 2

2

d = mv

- Đặc điểm:

+ Động năng của một vật là một đại lượng vô hướng và không âm.

+ Động năng phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

+ Đơn vị động năng là J.

- Định lý Biến thiên động năng: Độ biến thiên động năng của một vật trên một đoạn đường bằng

công của ngoại lực tác dụng lên vật trên đoạn đường đó.

∆ = Wd A12

Trong đó: ∆ = − W W W d d d 2 1 là độ biến thiên động năng của một vật; A là công của các lực tác

dụng lên vật.

4. Thế năng

- Lực thế là lực mà công của nó không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị

trí điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo. Công của lực thế trên một quỹ đạo khép kín bằng không.

- Định nghĩa thế năng: thế năng là năng lượng của vật chịu tác dụng của lực thế.

- Đặc điểm:

+ Thế năng phụ thuộc vị trí hoặc hình dạng của vật.

+ Quan hệ giữa thế năng và công của lực thế: A12 1 2 = − = −∆ W W W t t t .

+ Thế năng tại một điểm được xác định sai khác nhau một hằng số cộng, phụ thuộc vào gốc thế

năng.

- Thế năng trọng trường: Wt = mgh, với h là độ cao của vật so với gốc thế năng.

- Thế năng đàn hồi của lò xo: W

1 2

2

d = kx , với x là độ biến dạng của lò xo so với gốc thế năng.

5. Cơ năng

- Định nghĩa: tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng.

W W +W = d t

- Định luật Bảo toàn cơ năng: Trong trường lực thế, cơ năng của hệ được bảo toàn.

W = const hay W1 = W2

- Nếu có ma sát hoặc những lực khác không phải là lực thế thì độ biến thiên cơ năng bằng công

của những lực không phải là lực thế.

∆ = W Akhong the

- 4 -

Vật lý 10 – Phần 2

6. Bài toán va chạm

- Va chạm mềm: sau va chạm, hai vật dính làm một, chuyển động với cùng một vận tốc. Trong va

chạm mềm, chỉ có động lượng của hệ được bảo toàn.

- Va chạm đàn hồi: sau va chạm hai vật chuyển động độc lập nhau. Trong va chạm đàn hồi, động

lượng và cơ năng của hệ được bảo toàn.

7. Các định luật Keppler

- Định luật 1: Mọi hành tinh đều chuyển động theo đường elip mà Mặt trời là một tiêu điểm.

- Định luật 2: Đoạn thẳng nối Mặt trời với hành tinh quét được những diện tích bằng nhau trong

những khoảng thời gian bằng nhau bất kỳ.

- Định luật 3: Tỷ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ của mọi hành tinh trong

hệ Mặt trời là như nhau.

3 3 3

1 2

2 2 2

1 2

...

n

n

a a a

T T T

= =

Trong trường hợp hai hành tinh bất kỳ:

3 2

1 1

2 2

a T

a T

     ÷  ÷ =

   

- 5 -

Vật lý 10 – Phần 2

B. BÀI TẬP TỰ LUẬN

Dạng 1: Động lượng và định luật Bảo toàn động lượng

Bài 1: Hòn bi A có khối lượng 400g đang chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang với vận tốc

6m/s. Hòn bi B có khối lượng 200g đang chuyển động trong cùng một mặt phẳng nằm ngang với

hòn bi A với vận tốc 12m/s. Xác định độ lớn động lượng của hệ hai hòn bi trong các trường hợp

sau:

a) Hai hòn bi chuyển động song song, cùng chiều.

b) Hai hòn bi chuyển động song song, ngược chiều.

c) Vector vận tốc của hai hòn bi hợp nhau một góc vuông.

d) Vector vận tốc của hai hòn bi hợp nhau một góc 1200

.

e) Vector vận tốc của hai hòn bi hợp nhau một góc 600

.

Bài 2: Một quả bóng có khối lượng 500g đang bay theo phương ngang với vận tốc 20m/s thì tới

đập vào tường thẳng đứng và bật ngược trở lại theo đúng phương cũ với vận tốc có độ lớn như

cũ. Tính:

a) Động lượng của quả bóng trước khi đập vào tường.

b) Độ biến thiên động lượng của quả bóng.

c) Lực trung bình do tường tác dụng vào quả bóng, biết thời gian bóng đập vào tường là 0,05s.

Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2,5T đang chuyển động với vận tốc 36km/h thì tăng tốc và sau 10s

đạt vận tốc 54km/h. Tính:

a) Động của ô tô trước và sau khi tăng tốc.

b) Độ biến thiên động lượng của ô tô trong thời gian đó.

c) Lực trung bình tác dụng lên ô tô.

d) Lực phát động của động cơ, biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,05.

Bài 4: Một ô tô có khối lượng 500kg đang chuyển động với vận tốc 36km/h thì tắt máy và

chuyển động chậm dần đều. Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,2.

a) Tìm động lượng của ô tô trước khi tắt máy.

b) Thời gian ô tô chuyển động và quãng đường nó đi được cho đến khi dừng lại

c) Vận tốc của ô tô sau khi tắt máy 2s.

Bài 5: Một viên đạn có khối lượng 10g đang bay với vận tốc 1000m/s thì xuyên qua một bức

tường. Sau khi xuyên qua tường, vận tốc đạn giảm còn 500m/s. Tính độ biến thiên động lượng

của đạn và lực cản trung bình của tường biết thời gian đạn xuyên qua tường là 0,01s.

Bài 6: Một vật có khối lượng 1kg được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s. Tìm độ biến

thiên động lượng của vật sau khi ném được 0,5s và sau 1,5s.

Bài 7: Một viên bi có khối lượng 500g đang chuyển động không ma sát với vận tốc 4m/s trên mặt

phẳng nằm ngang thì va chạm vào viên bi thứ hai có khối lượng 300g đang đứng yên. Sau va

chạm, hai viên bi dính làm một. Tìm vận tốc của hai viên bi sau va chạm.

Bài 8: Một viên đạn đang bay ngang với vận tốc 300m/s thì nổ thành hai mảnh. Mảnh thứ nhất có

khối lượng 5kg bay theo phương thẳng đứng hướng lên trên với vận tốc 400. 3 m/s; mảnh thứ hai

có khối lượng 15kg bay với vận tốc 2

v

r

. Xác định phương, chiều và độ lớn 2

v

r

.

Bài 9: Hai vật có khối lượng m1 và m2 đang chuyển động ngược chiều với nhau với vận tốc v1 =

6m/s và v2 = 2m/s, tới va chạm vào nhau. Sau va chạm, hai vật đều bật ngược trở lại với vận tốc

có độ lớn bằng nhau và bằng 4m/s. Biết m1 + m2 = 1,5kg. Tìm các khối lượng của hai vật.

Bài 10: Một vật có khối lượng m1 = 200g đang chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang không

ma sát với vận tốc 6m/s thì va chạm vào một vật khác có khối lượng m2 = 50g đang chuyển động

với vận tốc 4m/s. Sau va chạm, vật m1 tiếp tục đi về phía trước với vận tốc bằng một nửa vận tốc

ban đầu. Tính vận tốc của vật m2 sau va chạm trong hai trường hợp:

a) Ban đầu hai vật chuyển động cùng hướng.

b) Ban đầu hai vật chuyển động ngược hướng.

- 6 -

Vật lý 10 – Phần 2

Bài 11: Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 10T đang bay với vận tốc 200m/s (đối với Trái Đất)

thì phụt ra một khối khí có khối lượng 2T với vận tốc 500m/s đối với tên lửa. Tìm vận tốc của tên

lửa ngay sau khi phụt khí trong hai trường hợp:

a) Khối khí được phụt ra phía sau.

b) Khối khí được phụt ra phía trước.

Bài 12: Một viên đạn có khối lượng 2kg đang bay theo phương ngang với vận tốc 250m/s thì nổ

thành hai mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lượng 1,5kg bay thẳng đứng xuống dưới với vận tốc bằng

250m/s. Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào? Với vận tốc bằng bao nhiêu?

Bài 13: Một viên đạn có khối lượng 3kg đang bay thẳng đứng hướng lên với vận tốc 250 2 m/s

thì nổ thành hai mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lượng 2kg bay theo hướng hợp với hướng ban đầu

một góc bằng 450

với vận tốc 375m/s. Tìm vận tốc và hướng bay của mảnh thứ hai.

Bài 14: Một viên đạn có khối lượng 1,5kg đang bay với vận tốc 200m/s thì nổ thành hai mảnh

bay theo hai phương vuông góc nhau. Mảnh thứ nhất có khối lượng 0,5kg bay với vận tốc

480m/s. Tìm vận tốc của mảnh thứ hai và hướng bay của nó.

Bài 15: Một người có khối lượng 60kg đứng trên một toa xe có khối lượng 140kg đang chuyển

động theo phương ngang với vận tốc 3m/s thì nhảy xuống đất với vận tốc 2m/s so với xe. Tính

vận tốc của xe sau khi người nhảy xuống nếu:

a) Người nhảy cùng hướng với hướng chuyển động của xe.

b) Người nhảy ngược hướng với hướng chuyển động của xe.

Bài 16: Một bệ pháo có khối lượng 1500kg bắn một viên đạn có khối lượng 5kg với vận tốc khi

ra khỏi nòng là 600m/s. Tính vận tốc giật lùi của bệ pháo trong hai trường hợp:

a) Đạn được bắn theo phương ngang.

b) Đạn được bắn theo phương hợp với phương ngang một góc bằng 600

.

Dạng 2: Công – Công suất

Bài 17: Một người kéo một hòm gỗ có khối lượng 80kg trượt trên sàn nhà nằm ngang bằng một

sợi dây có phương hợp một góc 300

so với phương ngang. Lực kéo có độ lớn 150N. Tính công

của lực khi hòm di chuyển được 20m.

Bài 18: Một vật có khối lượng 2kg bắt đầu trượt trên sàn nằm ngang dưới tác dụng của lực F có

độ lớn 10N có phương hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc 300

. Hệ số ma sát trượt giữa vật và

mặt phẳng ngang là 0,2. Tính công của lực F và của lực ma sát khi vật chuyển động được 5s.

Bài 19: Một vật có khối lượng 2kg đang chuyển động với vận tốc 4m/s thì trượt lên một mặt

phẳng nghiêng góc 300

so với phương ngang. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,2.

Tính công của trọng lực và công của lực ma sát từ lúc vật lên dốc cho đến khi vật dừng lại trên

mặt phẳng nghiêng.

Bài 20:Một xe ô tô khối lượng 2T bắt đầu chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang và

đi được quãng đường 200m thì đạt được vận tốc 72km/h. Tính công do lực kéo của động cơ ô tô

và do lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó. Cho biết hệ số ma sát lăn giữa ô tô và mặt đường

là µ = 0,2 . Lấy g = 10m/s2

.

Bài 21: Một thang máy khối lượng m = 800kg chuyển động thẳng đứng lên cao 10m. Tính công

của động cơ để kéo thang máy đi lên khi:

a) Thang máy đi lên đều.

b) Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc 1m/s2

. Lấy g = 10m/s2

.

Bài 22: Một gàu nước có khối lượng 10kg được kéo lên cao 10m trong thời gian 20s. Lấy g =

10m/s2

. Tinh công và công suất của lực kéo nếu:

a) Gàu được kéo lên đều.

b) Gàu được kéo lên với gia tốc không đổi từ trạng thái đứng yên.

- 7 -