Giải Lý lớp 10 Bài 36 : Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Giải Lý lớp 10 Bài 36 : Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Giải Lý lớp 10 Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Bài 1 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Phát biểu và viết công thức nở dài của vật rắn.

Lời giải:

Độ nở dài Δl của vật rắn (hình trụ, đồng chất) tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ Δt và chiều dài ban đầu l_o của vật đó.

Δl = l – l_o = αl_o Δt (công thức nở dài của vật rắn)

Bài 2 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Viết công thức xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ của độ dài vật rắn.

Lời giải:

l = l_o(1 + αδt)

Bài 3 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Viết công thức xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ của thể tích vật rắn.

Lời giải:

Công thức xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ của thể tích vật rắn:

   V = V_o(1 + βΔt) với β = 3α

Bài 4 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Tại sao khi đổ nước sôi vào trong cốc thủy tinh thì cốc thủy tinh hay bị nứt vỡ, còn cốc thạch anh không bị nứt vỡ?

A. Vì cốc thạch anh có thành dày hơn

B. Vì cốc thạch anh có đáy dày hơn

C. Vì thạch anh cứng hơn thủy tinh

D. Vì thạch anh có hệ số nở khối nhỏ hơn thủy tinh.

Lời giải:

Chọn D.

Bài 5 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Một thước thép ở 20^o C có độ dài 1000 mm. Khi nhiệt độ tăng đến 40^o C, thước thép này dài thêm bao nhiêu?

A. 2,4 mm ;         B. 3,2 mm

C. 0,242 mm ;         D. 4,2 mm

Lời giải:

– Chọn C.

– Áp dụng công thức Δl = l – l_o = αl_oΔt, ta được:

Δl = 11.10⁶.1.(40 – 20) = 220.10^-6 (m) = 0,22 mm

Bài 6 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Khối lượng riêng của sắt ở 800^o C bằng bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nó ở 0^o C là 7,800.10³ kg/m³

A. 7,900.10³ kg/m³ ;         B. 7,599.10³ kg/m³

C. 7,857.10³ kg/m³ ;         D. 7,485.10³ kg/m³

Lời giải:

– Chọn B.

– Ta có:

Bài 7 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Một dây tải điện ở 20^oC có độ dài 1 800 m. Hãy xác định độ nở dài của dây tải điện này khi nhiệt độ tăng lên đến 50^o C về mùa hè. Cho biết hệ số nở dài của dây tải điện là α = 11,5.10^(-6) K^(-1)

Lời giải:

t₁ = 20^o C, l₁ = 1800 m

t₂ = 50^o C

α = 11,5.10^-6 (k^-1)

Δl =?

Áp dụng công thức:

Δl = αl₁Δt

Δl = 11,5.10^-6.1800.(50 – 20) = 0,621 m

Vậy độ nở dài của dây tải điện là Δl = 0,621 (m)

Bài 8 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Mỗi thanh ray của đường sắt ở nhiệt độ 15^o C có độ dài là 12,5 m. Nếu hai đầu các thanh ray khi đó chỉ đặt cách nhau 4,50 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? Cho biết hệ số nở dài của mỗi thanh ray là α = 12. 10^-6 (k^-1).

Lời giải:

    t₁ = 15^oC

    l₁ = 12,5 m

    Δl = 4,5 mm

    α = 11,5.10^-6 (k^-1)

    t =?

Áp dụng công thức:

Δl = αl₁Δt

Mà Δt = t₂ – t₁ => t₂ = Δt + t₁ = 45^o

Vậy thanh ray chịu được nhiệt độ lớn nhất để không bị uốn cong là:

       t_max = t₂ = 45^o

Bài 9 (trang 197 SGK Vật Lý 10): Xét một vật rắn đồng chất, đẳng hướng và có dạng khối lập phương. Hãy chứng minh độ tăng thể tích ΔV của vật rắn này khi bị nung nóng từ nhiệt độ đầu t_o đến nhiệt độ t được xác định bởi công thức:

ΔV = V – V_o = βV_oΔt

Với V_o và V lần lượt là thể tích của vật rắn ở nhiệt độ đầu t_o và nhiệt độ cuối t, Δt = t – t_o, β ≈ 3α (α là hệ số nở dài của vật rắn này).

Chú ý: α² và α³ rất nhỏ so với α.

Lời giải:

– Ở t_o^o C cạnh hình lập phương là l_o

=> thể tích khối lập phương là v_o= l_o³

– Ở t^o C cạnh hình lập phương là l

=> thể tích khối lập phương là v = l³

Mặt khác ta có:

Vậy ΔV = V – Vo = lo³βΔt