Lý thuyết Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng (Cánh diều 2023) hay, chi tiết

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 4: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

A. Lý thuyết Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

I. Định luật I Newton

– Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó

$ρ = \frac{m}{V}$

+ Trong đó: $ρ$ đọc là (rô), m, V lần lượt là kí hiệu khối lượng riêng, khối lượng, thể tích.

– Khối lượng riêng là một thuộc tính của các chất, có thể đo được qua phép đo khối lượng và thể tích.

II. Áp suất

– Áp suất đặc trưng cho tác dụng của áp lực lên mỗi đơn vị diện tích bị ép.

– Công thức tính áp suất: $p = \frac{F}{S}$

+ Trong đó: F là độ lớn áp lực, được đo bằng niutơn (N).

S là diện tích bị ép, được đo bằng mét vuông (m²)

p là áp suất, được đo bằng Pascan (Pa)

+ Ngoài ra, áp suất được đo bằng một số đơn vị khác như atmôtphe (atm), mmHg…theo liên hệ: 1atm = 760 mmHg $\approx 10^{5} P a .$

– Diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích đó càng nhỏ, hay áp suất càng nhỏ.

III. Áp suất chất lỏng.

– Chất lỏng gây ra áp suất không chỉ lên đáy bình chứa mà còn lên thành bình và lên mọi điểm trong chất lỏng.

– Công thức tính áp suất chất lỏng tại mỗi điểm ở độ sâu h trong lòng chất lỏng:

$p = p_{0} + ρ g h$

+ Trong đó: p₀ là áp suất khí quyển.

h: là độ sâu

– Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng là: $Δ p = ρ g Δ h$

( không phụ thuộc vào áp suất p₀tại mặt thoáng)

– Chênh lệch mực chất lỏng giữa hai nhánh của bình thông nhau chứa chất lỏng thường được ứng dụng để đo áp suất.

B. Trắc nghiệm Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Câu 1: Đơn vị nào không phải đơn vị đo của áp suất là:

A. Pa (Pascan).

B. kg/m³.

C. mmHg (milimét thủy ngân).

D. atm (atmôtphe).

Đáp án: B

Giải thích:

Công thức tính áp suất $p = \frac{F}{S}$ . Đơn vị kg/m³ là đơn vị của khối lượng riêng.

Câu 2: Áp suất chất lỏng tại một điểm bất kì trong lòng chất lỏng phụ thuộc vào

A. khối lượng chất lỏng.

B. trọng lượng của chất lỏng.

C. thể tích của chất lỏng.

D. độ sâu của điểm đang xét (so với mặt thoáng chất lỏng).

Đáp án: D

Giải thích:

Biểu thức xác định áp suất chất lỏng: p = ρgh

Do đó, áp suất mà chất lỏng tại một điểm trong lòng chất lỏng phụ thuộc vào độ sâu của điểm đó (so với mặt thoáng của chất lỏng).

Câu 3: Thả một vật không thấm nước vào nước thì $\frac{3}{5}$ thể tích của nó bị chìm. Hỏi khi thả vào trong dầu thì bao nhiêu phần thể tích của vật sẽ bị chìm? Cho khối lượng riêng của dầu và nước lần lượt là 800 kg/m³ và 1000 kg/m³.

A. $\frac{3}{4}$ .

B. $\frac{2}{3}$ .

C. $\frac{4}{5}$ .

D. $\frac{1}{3}$ .

Đáp án: A

Giải thích:

Gọi V là thể tích của vật. V_cn là phần thể tích vật bị chìm trong nước. V_cd là phần thể tích vật bị chìm trong dầu.

F_Anlà lực đẩy Archimedes khi vật ở trong nước. F_Adlà lực đẩy Archimedes khi vật ở trong dầu.

Khi thả vật vào trong chất lỏng, vật chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực $\vec{P}$ và lực đẩy Archimedes $\vec{F_{A}}$ . Khi vật đứng cân bằng ta có: $\vec{P} = \vec{F_{A}}$

Khi thả vật vào nước: P = F_An $\Leftrightarrow$ m.g = ρ_n.V_cn.g = ρ_n. $\frac{3}{5}$ V.g

Khi thả vật vào dầu: P = F_Ad $\Leftrightarrow$ m.g = ρ_d.V_cd.g

$\Rightarrow ρ_{n} . \frac{3}{5} V . g = ρ_{d} . V_{c d} . g \Rightarrow 1000. \frac{3}{5} V = 800. V_{c d} \Rightarrow V_{c d} = \frac{3}{4} V$

Vậy, khi thả vật vào dầu $\frac{3}{4}$ thể tích vật bị chìm.

Câu 4: Có một vật làm bằng kim loại, khi treo vật đó vào một lực kế và nhúng chìm trong một bình tràn đựng nước thì lực kế chỉ 8,5 N đồng thời lượng nước tràn ra có thể tích 0,5 lít. Hỏi vật đó có khối lượng là bao nhiêu và làm bằng chất gì? Cho khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³.

A. 13,5 kg – Nhôm.

B. 13,5 kg – Đá hoa cương.

C. 1,35 kg – Nhôm.

D. 1,35 kg – Đá hoa cương.

Đáp án: C

Giải thích:

Thể tích nước tràn ra ngoài đúng bằng thể tích của vật chiếm chỗ:

V = 0,5 lít = 0,5 dm³ = 5.10^-4 m³.

Khi thả vật vào trong chất lỏng, vật chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực $\vec{P}$ và lực đẩy Archimedes $\vec{F_{A}}$ . Hai lực này cùng phương, ngược chiều. Số chỉ của lực kế là độ lớn F của hợp lực giữa $\vec{P}$ và $\vec{F_{A}}$

Lực đẩy Ác-si-mét: F_A = ρ_n.V.g = 1000.5.10^-4.10 = 5 N.

Trọng lượng của vật: P = F + F_A = 8,5 + 5 = 13,5 N.

Vậy khối lượng của vật là: $m = \frac{P}{10} = 1, 35 k g$ .

Khối lượng riêng của vật $ρ = \frac{m}{V} = \frac{1, 35}{{5.10}^{- 4}} = 2700 {kg/m}^{3}$ . Vậy đó là nhôm.

Câu 5: Một vật có dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 20 x 10 x 5 cm đặt trên mặt bàn nằm ngang. Biết khối lượng riêng của chất làm vật ρ = 1840 kg/m³. Tính áp suất lớn nhất và nhỏ nhất khi vật đó tác dụng lên mặt bàn.

A. 1840 Pa và 368 Pa.

B. 1840 Pa và 920 Pa.

C. 3680 Pa và 1840 Pa.

D. 3680 Pa và 920 Pa.

Đáp án: D

Giải thích:

Thể tích của vật: V = 20 x 10 x 5 = 1000 cm³ = 10^-3 m³

Trọng lượng của vật: P = m.g = ρ.V.g = 1840.10^-3.10 = 18,4 (N)

Mặt bàn nằm ngang nên áp lực đúng bằng trọng lượng của vật: F = P = 18,4 N

Diện tích mặt tiếp xúc lớn nhất giữa vật với mặt bàn:

S₁ = 20 cm x 10 cm = 200 cm² = 2.10^-2 m²

Áp suất nhỏ nhất tác dụng lên mặt bàn: $p_{1} = \frac{F}{S_{1}} = \frac{18, 4}{{2.10}^{- 2}} = 920 P a$

Diện tích mặt tiếp xúc nhỏ nhất giữa vật với mặt bàn:

S₁ = 10 cm x 5 cm = 50 cm² = 5.10^-3 m²

Áp suất lớn nhất tác dụng lên mặt bàn: $p_{2} = \frac{F}{S_{2}} = \frac{18, 4}{{5.10}^{- 3}} = 3680 P a$

Câu 6: Phát biểu nào sau đây về khối lượng riêng là đúng?

A. Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó.

B. Nói khối lượng riêng của sắt là 7800 kg/m³ có nghĩa là 1 cm³ sắt có khối lượng 7800 kg.

C. Công thức tính khối lượng riêng là ρ = m.V.

D. Khối lượng riêng bằng trọng lượng riêng.

Đáp án: A

Giải thích:

Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó. $ρ = \frac{m}{V}$

Câu 7: Muốn đo khối lượng riêng của quả cầu bằng sắt người ta dùng những dụng cụ gì?

A. Chỉ cần dùng một cái cân.

B. Chỉ cần dùng một lực kế.

C. Cần dùng một cái cân và bình chia độ.

D. Chỉ cần dùng một bình chia độ

Đáp án: C

Giải thích:

Khối lượng riêng là một thuộc tính của các chất, có thể đo được qua phép đo khối lượng và thể tích. Vì vậy, cần sử dụng cân và bình chia độ.

Đổ nước vào bình chia độ, xác định thể tích của lượng nước đổ vào, sau đó thả quả cầu sắt vào (bi chìm hoàn toàn trong nước). Đo thể tích lượng nước dâng lên đó chính là thể tích của quả cầu sắt.

Dùng cân để đo khối lượng quả cầu sắt.

Sử dụng công thức $ρ = \frac{m}{V}$ để tính.

Câu 8: Đặt một khối sắt có thể tích V₁ = 1 dm³ trên đĩa trái của cân Robecvan. Hỏi phải dùng bao nhiêu lít nước (đựng trong bình chứa có khối lượng không đáng kể) đặt lên đĩa phải để cân nằm thăng bằng? Cho khối lượng riêng của sắt là $ρ_{1}$ = 7800 kg/m³, của nước là $ρ_{2}$ = 1000 kg/m³.

A. 2 lít.

B. 3 lít.

C. 3,9 lít.

D. 7,8 lít.

Đáp án: D

Giải thích:

Cân thăng bằng khi khối lượng sắt bằng khối lượng nước.

Gọi V₂ là thể tích nước đặt vào

Ta có: $m = ρ_{1} V_{1} = ρ_{2} V_{2}$

$\Rightarrow V_{2} = \frac{ρ_{1}}{ρ_{2}} V_{1} = \frac{7800}{1000} .1 = 7, 8 d m^{3} = 7, 8 l$

Câu 9: Công thức nào sau đây là công thức tính áp suất?

A. $p = \frac{F}{S}$ .

B. p = F.S.

C. $p = \frac{P}{S}$ .

D. p = P.S.

Đáp án: A

Giải thích:

Công thức tính áp suất $p = \frac{F}{S}$ . Trong đó:

F là độ lớn áp lực (N)

S là diện tích mặt bị ép (m²)

p là áp suất chất lỏng (Pa)

Câu 10: Tính khối lượng của một khối đá hoa cương dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 2,0 m x 3,0 m x 1,5 m. Biết khối lượng riêng của đá hoa cương là $ρ = 2750 k g / m^{3}$ .

A. 2475 kg.

B. 24750 kg.

C. 275 kg.

D. 2750 kg.

Đáp án: B

Giải thích:

Biểu thức tính khối lượng riêng của một chất: $ρ = \frac{m}{V}$

Với ρ là khối lượng riêng của vật (kg/m³)

m là khối lượng của vật (kg)

V là thể tích riêng của vật (m³)

Thể tích hình hộp chữ nhật: V = 2.3.1,5 = 9 m³

Khối lượng riêng của viên đá hoa cương: ρ = 2750 (kg/m³)

Khối lượng của khối đá hoa cương đó là: m = ρ.V = 2750. 9 = 24750 kg.

Câu 11: Điều nào sau đây đúng khi nói về áp suất chất lỏng?

A. Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương.

B. Áp suất tác dụng lên thành bình không phụ thuộc diện tích bị ép.

C. Áp suất gây ra do trọng lượng của chất lỏng tác dụng lên một điểm tỉ lệ nghịch với độ sâu.

D. Nếu cùng độ sâu thì áp suất như nhau trong mọi chất lỏng khác nhau.

Đáp án: A

Giải thích:

A – đúng vì chất lỏng gây ra áp suất không chỉ lên đáy bình chứa mà còn lên thành bình và mọi điểm ở trong chất lỏng.

B – sai vì áp suất tác dụng lên thành bình phụ thuộc vào diện tích bị ép

C – sai vì áp suất gây ra do trọng lượng của chất lỏng tác dụng lên một điểm tỉ lệ thuận với độ sâu.

D – sai vì mỗi chất lỏng khác nhau có khối lượng riêng khác nhau.

Câu 12: Công thức tính áp suất chất lỏng lên đáy bình là bao nhiêu? Biết chiều cao cột chất lỏng chứa trong bình là h.

A. $p = \frac{ρ . g}{h}$ .

B. p = ρ.g.h.

C. p = ρ.g.V.

D. $p = \frac{h}{ρ . g}$ .

Đáp án: B

Giải thích:

Công thức tính áp suất chất lỏng lên đáy bình p = ρ.g.h.

Câu 13: Trong các kết luận sau, kết luận nào không đúng về bình thông nhau?

A. Bình thông nhau là bình có 2 hoặc nhiều nhánh thông nhau.

B. Tiết diện của các nhánh bình thông nhau phải bằng nhau.

C. Trong bình thông nhau có thể chứa 1 hoặc nhiều chất lỏng khác nhau.

D. Trong bình thông nhau chứa cùng 1 chất lỏng đứng yên, các mực chất lỏng ở các nhánh luôn ở cùng một độ cao.

Đáp án: B

Giải thích:

Tiết diện của các nhánh bình thông nhau không nhất thiết phải bằng nhau.

Câu 14: Một thùng đựng đầy nước cao 80 cm. Áp suất tại điểm A cách đáy 20 cm là bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³.

A. 8000 N/m².

B. 2000 N/m².

C. 6000 N/m².

D. 60000 N/m².

Đáp án: C

Giải thích:

Áp suất chất lỏng tại A là:

p = ρ.g.h = 1000.10.(80 – 20).10^-2 = 6000 N/m².

Câu 15: Cho ba bình giống hệt nhau đựng 3 chất lỏng: rượu, nước và thủy ngân với cùng một thể tích như nhau. Biết khối lượng riêng của thủy ngân là ρ_Hg = 13600 kg/m³, của nước là ρ_nước = 1000 kg/m³, của rượu là ρ_rượu = 800 kg/m³. Hãy so sánh áp suất của chất lỏng lên đáy của các bình:

A. p_Hg < p_nước < p_rượu.

B. p_Hg > p_rượu > p_nước.

C. p_Hg > p_nước > p_rượu.

D. p_nước > p_Hg > p_rượu.

Đáp án: C

Giải thích:

Ba bình có giống hệt nhau, thể tích chất lỏng như nhau nên chiều cao cột chất lỏng trong các bình giống nhau.

Áp suất chất lỏng lên đáy bình có biểu thức p = ρ.g.h. Với các bình giống nhau, chất nào có khối lượng riêng lớn thì áp suất chất lỏng lên đáy bình sẽ lớn.

Do ρ_Hg > ρ_nước > ρ_rượu $\Rightarrow$ p_Hg > p_nước > p_rượu.

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Cánh diều hay, chi tiết:

Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

Bài 6: Mômen lực. Điều kiện cân bằng của vật

Bài 1: Năng lượng và công

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy