Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 5: Chất khí - Bài 2: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ-ma-ri-ôt - Chu Văn Biên

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 5: Chất khí - Bài 2: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ-ma-ri-ôt - Chu Văn Biên

1. CHƯƠNG 5: CHẤT KHÍ BÀI 2: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ÔT TÓM TẮT LÝ THUYẾT + Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T. + Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ không đổi. + Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ôt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 1 p ~ pV hằng số V + Trong hệ trục tọa độ OpV đường đẳng nhiệt là đường hypebol. TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. Trong các đại lượng sau đây, đại lượng nào không phải là thông số trạng thái của một lượng khí? A. Thể tích.B. Khối lượng.C. Nhiệt độ tuyệt đối.D. Áp suất. Câu 2. Phương trình nào sau đây không phải là phương trình của định luật Bôi-lơ-Ma- ri-ốt? p1 p2 p1 V2 A. . B. pV const . C. p1V1 p2V2 . D. . V1 V2 p2 V1 Câu 3. Trong các hệ thức sau đây hệ thức nào không phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt? 1 1 A. p ~ . B. V ~ .C. V ~ p .D. p V p V . V p 1 1 2 2 Câu 4. Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt? p1 p2 p1 V2 A. p1V1 p2V2 .B. .C. .D. p ~ V . V1 V2 p2 V1 Câu 5. Trên đồ thị p - V (xem hình bên) vẽ bốn đường đẳng nhiệt của cùng một khối lượng khí. Đường ứng với nhiệt độ cao nhất là A. T1 . B. T2 . C. T3 . D. T4 . ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH 1B 2A 3C 4A 5D TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG Phương pháp:
2. * Định luật Bôi-lơ-Mariot cho quá trình đẳng nhiệt một lượng khí lý tưởng nhất định: p1 p2 pV hs p1V1 p2V2 V2 V1 Hình a : pt S pn S F + Điều kiện pitông cân bằng: Hình b : pt S F pn S Câu 1. Một xilanh chứa 150 cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa. Pittông nén khí trong xilanh xuống còn 100 cm3 . Tính áp suất của khí trong xilanh lúc này, coi nhiệt độ như không đổi. A. 2,5.105 Pa .B. 2,8.105 Pa .C. 1,5.105 Pa . D. 3.105 Pa . Hướng dẫn * Theo định luật Bôi-lơ-Mariot: 6 V1 5 150.10 5 p1V1 p2V2 p2 p1 2.10 . 6 3.10 Pa Chọn D. V2 100.10 Câu 2. Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9 lít đến thể tích 6 lít thì thấy áp suất tăng lên một lượng p 40kPa . Tính áp suất ban đầu của khí. A. 25kPa . B. 80kPa . C. 15kPa .D. 90kPa . Hướng dẫn p1 p2 p2 p1 p1 40 p1V1 p2V2 p1 80 kPa Chọn B. V2 V1 V1 V2 6 9 6 Câu 3. Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 125 cm3 không khí. Coi quả bóng trước khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi. Tính áp suất của không khi trong quả bóng sau 45 lần bơm. A. 2,25.105 Pa . B. 2,8.105 Pa . C. 1,5.105 Pa . D. 3.105 Pa . Hướng dẫn 5 3 3 * Thể tích không khí ở áp suất 10 Pa: V1 NV 45.125.10 6 5,625.10 m * Theo định luật Bôi-lơ-Mariot: 3 V1 5 5,625.10 5 p1V1 p2V2 p2 p1 10 . 3 2,25.10 Pa Chọn A. V2 2,5.10 Câu 4. Người ta bơm không khí áp suất 1 atm, vào bình có dung tích 10 lít. Biết mỗi lần bơm, bơm được 250 cm3 không khí. Trước khi bơm đã có không khí 1 atm trong bình và trong khi bơm nhiệt độ không khí không đổi. Tính áp suất khí trong bình sau 50 lần bơm. A. 1,45 atm.B. 4,25 atm.C. 2,85 atm.D. 2,25 atm. Hướng dẫn 3 * Thể tích không khí ở áp suất 1 atm: V1 NV V2 50.250.10 10 22,5 lít
3. V1 22,5 Theo định luật Bôi-lơ-Mariot: p2 p1 1. 2,25 atm Chọn D. V2 10 Câu 5. Một bơm tay có chiều cao h 50cm , đường kính d 5cm . Người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp (chưa có không khí). Biết thời gian mỗi lần bơm là 2,5 s và áp suất bằng áp suất khí quyển bằng 105 N / m2 ; trong khi bơm xem như nhiệt độ của không khí không đổi. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít khí có áp suất 5.105 N / m2 A. 67s. B. 32s.C. 89 s.D. 121 s. Hướng dẫn 2 2 d 0,05 3 3 * Thể tích mỗi lần bơm: V Sh h .0,5 0,981748.10 m 2 2 5 p2 5.10 * Theo định luât Bôi-lơ-Mariot: V2 V2 7. 5 35 lit p1 10 V 35 * Thời gian bơm: t 1 t .2,5 89,13 s Chọn C. V 0,981748 Câu 6. Một lượng không khí có thể tích 240 cm3 chứa trong một xilanh có pit- tông đóng kín, diện tích của pit-tông là 24 cm2 (xem hình vẽ bên). Áp suất của không khí trong xilanh bằng áp suất ngoài là 100 kPa. Cần một lực bằng bao nhiêu để dịch chuyển pit-tông 2 cm theo chiều làm thể tích khí giảm? Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xilanh. Coi trong quá trình chuyển động nhiệt độ không thay đổi. A. 20 N.B. 80 N.C. 60 N. D. 40N Hướng dẫn * Lượng thể tích khí giảm: V Sh 24.2 48 cm3 V2 V1 V V1 5 240 5 * Từ: p1V1 p2V2  p2 p1 10 . 1,25.10 Pa V1 V 240 48 + Điều kiện pitông cân bằng: pt S pn S F 5 5 4 F pt pn S 1,25.10 10 24.10 60 N Chọn C. Câu 7. Một lượng không khí có thể tích 240 cm3 chứa trong một xilanh có pit-tông đóng kín, diện tích của pit-tông là 24 cm2 (xem hình vẽ bên). Áp suất của không khí trong xilanh bằng áp suất ngoài là 100 kPa. Cần một lực bằng bao nhiêu để dịch chuyến pit-tông 2 cm theo một lực bằng bao nhiêu để dịch chuyển pit-tông 2 cm theo chiều làm thể tích khí tăng? Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xilanh. Coi trong quá trình chuyển động nhiệt độ không thay đổi. A. 20 N.B. 80 N.C. 60 N.D. 40 N. * Lượng thể tích khí tăng: V Sh 24.2 48 cm3
4. V2 V1 V V1 5 240 5 5 * Từ: p1V1 p2V2  p2 p1 10 . .10 Pa V1 V 240 48 6 + Điều kiện pitông cân bằng: pt S F pn S 5 5 5 4 F pn pt S 10 .10 24.10 40 N Chọn D. 6 Câu 8. Một bình hình trụ kín hai đầu, có độ cao là h 40cm , được đặt nằm ngang, bên trong có một pit-tông rất mỏng( thể tích không đang kể) có thể dịch chuyển không ma sát trong bình (xem hình vẽ). Lúc đầu pit-tông được giữ cố định ở chính giữa bình. Hai bên pit-tông đều có khí cùng loại nhưng áp suất khí bên trái p1 lớn gấp n 3 lần áp suất khí bên phải p2 . Khi thả để pit-tông tự do thì pit-tông dịch chuyển một đoạn x. Nếu nhiệt độ của hệ không đổi thì x bằng A. 2 cm.B. 8 cm.C. 6 cm.D. 10 cm. Hướng dẫn * Khi thả để pit-tông tự do thì pit-tông dịch chuyển một đoạn x về phía bên phải và lúc này áp suất hai bên bằng nhau và bằng p. Áp dụng định luật Bôi-lơ-Mariot cho mỗi bên: h h p1 S p x S 2 2 p np n 1 h 1 2 x 10 cm Chọn D. h h n 1 2 p2 S p x S 2 2 BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Một lượng khí ở nhiệt độ không đổi 20°C, thể tích 2 m3 , áp suất 2 atm. Nếu áp suất giảm còn 1 atm thì thể tích khối khí là bao nhiêu? A. 0,5m3 .B. 1m3 .C. 2m3 .D. 4m3 . Câu 2. Một xilanh chứa 150 cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa . Pit-tông nén khí trong xilanh xuống còn 100 cm3 . Tính áp suất của khí trong xi lanh lúc này. Coi nhiệt độ không đổi. A. 105 Pa . B. 3.105 Pa .C. 4.105 Pa .D. 5.105 Pa . Câu 3. Một xilanh chứa 140 cm3 khí ở áp suất 2.10 5 Pa. Pit-tông nén khí trong xilanh xuống còn 100 cm3 . Tính áp suất của khí trong xilanh lúc này, coi nhiệt độ như không đổi. A. 2,5.105 Pa . B. 2,8.105 Pa . C. 1,5.105 Pa . D. 3.105 Pa . Câu 4. Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9 lít đến thể tích 6 lít thì thấy áp suất tăng lên một lượng p 30kPa . Tính áp suất ban đầu của khí. A. 25 kPa.B. 80 kPa.C. 60 kPa.D. 90 kPa.
5. Câu 5. Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 10 5 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 125 cm3 không khí. Coi quả bóng trước khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 90 lần bơm. A. 2,25.105 Pa . B. 2,8.105 Pa . C. 4,5.105 Pa . D. 3.105 Pa . Câu 6. Người ta bơm không khí áp suất 1 atm, vào bình có dung tích 10,5 lít. Biết mỗi lần bơm, bơm được 250 cm3 không khí. Trước khi bơm đã có không khí 1 atm trong bình và trong khi bơm nhiệt độ không khí không đổi. Tính áp suất khí trong bình sau 50 lần bơm. A. 1,45 atm.B. 2,19 atm.C. 2,85 atm.D. 2,25 atm. Câu 7. Một bơm tay có chiều cao h 50 cm , đường kính d 5 cm . Người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp (chưa có không khí). Biết thời gian mỗi lần bơm là 1,5 s và áp suất bằng áp suất khí quyển bằng 105 N / m2 ; trong khi bơm xem như nhiệt độ của không khí không đổi. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít khí cỏ áp suất 5.105 N / m2. A. 67 s.B. 53 s.C. 89 s.D. 121 s. Câu 8. Một lượng không khí có thể tích 240 cm3 chứa trong một xilanh có pit-tông đóng kín, diện tích của pit-tông là 28 cm2 (xem hình vẽ bên). Áp suất của không khí trong xilanh bằng áp suất ngoài là 100 kPa. Cần một lực bằng bao nhiêu để dịch chuyển pit- tông 2 cm theo chiều làm thể tích khí giảm? Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xilanh. Coi trong quá trình chuyển động nhiệt độ không thay đổi. A. 20 N.B. 80 N.C. 60 N.D. 70 N. Câu 9. Một lượng không khí có thể tích 240 cm3 chứa trong một xilanh có pit-tông đóng kín, diện tích của pit-tông là 27 cm2 (xem hình vẽ bên). Áp suất của không khí trong xilanh bằng áp suất ngoài là 100 kPa. Cần một lực bằng bao nhiêu để dịch chuyển pit-tông 2 cm theo chiều làm thể tích khí tăng? Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xilanh. Coi trong quá trình chuyển động nhiệt độ không thay đổi. A. 20 N.B. 45 N.C. 60 N.D. 40 N. Câu 10. Một bình hình trụ kín hai đầu, có độ cao là h 60 cm , được đặt nằm ngang, bên trong có một pit-tông rất mỏng (thể tích không đáng kể) có thể dịch chuyển không ma sát trong bình (xem hình vẽ). Lúc đầu pit-tông được giữ cố định ở chính giữa bình. Hai bên pit-tông đều có khí cùng loại nhưng áp suất khí bên trái p1 lớn gấp n 3 lần áp suất khí bên phải p2 . Khi thả để pit-tông tự do thì pit-tông dịch chuyển một đoạn x. Nếu nhiệt độ của hệ không đối thì x bằng A. 15 cm.B. 8 cm.C. 6 cm.D. 10 cm. ĐÁP ÁN BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG
6. 1D 2C 3B 4C 5C 6B 7B 8D 9B 10A