Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 6: Cơ sở của nhiệt động lực học - Bài 1: Nội năng và sự biến thiên nội năng - Chu Văn Biên

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 6: Cơ sở của nhiệt động lực học - Bài 1: Nội năng và sự biến thiên nội năng - Chu Văn Biên

1. CHƯƠNG 6: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC BÀI 1. NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG TÓM TẮT LÝ THUYẾT + Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: U f (T,V ) . + Có thể làm thay đổi nội năng bằng các quá trình thực hiện công, truyền nhiệt. + Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình tuyền nhiệt là nhiệt lượng. + Nhiệt lượng mà một chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ được tính bằng công thức: Q mc t . TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. Nội năng của một vật A. phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. B. phụ thuộc vào chỉ nhiệt độ của vật. C. phụ thuộc vào chỉ thể tích của vật. D. không phụ thuộc nhiệt độ và thể tích của vật. Câu 2. Nội năng của một lượng khí lí tưởng A. phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của khối khí. B. phụ thuộc vào chỉ nhiệt độ của khối khí. C. phụ thuộc vào chỉ thể tích của khối khí. D. không phụ thuộc nhiệt độ và thể tích của khối khí. Câu 3. Nội năng của một vật là A. tổng động năng và thế năng của vật. B. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. C. tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công. D. nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt. Câu 4. Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng? A. Nội năng là một dạng năng lượng. B. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. C. Nội năng là nhiệt lượng. D. Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi. Câu 5. Câu nào sau đây nói về nội năng là đúng? A. Nội năng là nhiệt lượng. B. Nội năng của vật A lớn hơn nội năng của vật B thì nhiệt độ của vật A cũng lớn hơn nhiệt độ của vật B. C. Nội năng của vật chỉ thay đổi trong quá trình truyền nhiệt, không thay đổi trong quá trình thực hiện công.
2. D. Nội năng là một dạng năng lượng. Câu 6. Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng? A. Nhiệt lượng là số đo độ tăng nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt. B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng. C. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng. D. Nhiệt lượng không phải là nội năng. Câu 7. Câu nào sau đây nói về truyền nhiệt và thực hiện công là không đúng? A. Thực hiện công là quá trình có thể làm thay đổi nội năng của vật. B. Trong thực hiện công có sự chuyển hóa từ nội năng thành cơ năng và ngược lại. C. Trong truyền nhiệt có sự truyền động năng từ phân tử này sang phân tử khác. D. Trong truyền nhiệt có sự chuyển hóa từ cơ năng sang nội năng và ngược lại. Câu 8. Nhiệt độ của vật giảm là do các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật A. ngừng chuyển động.B. nhận thêm động năng. C. chuyển động chậm đi.D. va chạm vào nhau. Câu 9. Nhiệt độ của vật không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây? A. Khối lượng của vật. B. Vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật. C. Khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật. D. Vận tốc và khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật. Câu 10. Nhiệt độ của vật không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây? A. Khối lượng của vật. B. Vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật. C. Khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật. D. Khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật. Câu 11. Xét hai nhận định sau đây. Nhận định nào đúng? (1) Nhiệt độ của vật liên quan đến vận tốc chuyển động của các phân tử, nghĩa là liên quan đến động năng phân tử. (2) Thể tích của vật liên quan đến khoảng cách giữa các phân tử, nghĩa là liên quan đến lực tương tác phân tử và thế năng phân tử. A. Chỉ (1).B. Chỉ (2).C. Cả hai đều đúng.D. Cả hai đều sai. Câu 12. Xét hai nhận định sau đây. Nhận định nào đúng? (1) Đối với chất rắn thì lực tương tác phân tử rất lớn nên thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật là đáng kể vì vật nội năng của vật vừa phụ thuộc vào nhiệt độ, vừa phụ thuộc vào thể tích. (2) Đối với khí lí tưởng vì lực tương tác phân tử là không đáng kể, nên thế năng phân tử là không đáng kể, vì vậy nội năng chỉ phụ thuộc nhiệt độ, không phụ thuộc thể tích. A. chỉ (1).B. chỉ (2).C. cả hai đều đúng.D. cả hai đều sai.
3. Câu 13. Một quả bóng khối lượng 100 g rơi từ độ cao 10 m xuống sân và nảy lên được 7 m. Sở dĩ bóng không nảy lên được tới độ cao ban đầu là vì một phần cơ năng của quả bóng đã chuyển hóa thành nội năng của A. chỉ quả bóng và của sân.B. chỉ quả bóng và không khí. C. chỉ mỗi sân và không khí.D. quả bóng, mặt sân và không khí. Câu 14. Nhiệt dung riêng của một chất được xác định bằng nhiệt lượng cần cung cấp để làm cho nhiệt độ của một đơn vị khối lượng chất đó tăng thêm 1 K. Đối với khí, nhiệt dung riêng A. không phụ thuộc quá trình làm nóng khí. B. của khí trong quá trình đẳng áp lớn hơn trong quá trình đẳng tích. C. của khí trong quá trình đẳng áp nhỏ hơn trong quá trình đẳng tích. D. của khí trong quá trình đẳng áp và trong quá trình đẳng tích là như nhau. Câu 15. Nhiệt độ của vật nào tăng lên nhiều nhất khi ta thả rơi bốn vật dưới đây có cùng khối lượng và từ cùng một độ cao xuống đất? Coi như toàn bộ độ giảm cơ năng dùng để làm nóng vật. A. Vật bằng nhôm, có nhiệt dung riêng là 880 J/kg.K. B. Vật bằng đồng, có nhiệt dung riêng là 380 J/kg.K. C. Vật bằng chì, có nhiệt dung riêng là 120 J/kg.K. D. Vật bằng gang, có nhiệt dung riêng là 550 J/kg.K. Câu 16. Gọi D1 , D2 , D3 và D4 lần lượt là khối lượng riêng của thiếc, nhôm, sắt và niken. Biết D2 < D1 < D3 < D4 . Nội năng của vật nào tăng lên nhiều nhất khi ta thả rơi bốn vật có cùng thể tích từ cùng một độ cao xuống đất? Coi như toàn bộ độ giảm cơ năng chuyển hết thành nội năng của vật. A. Vật bằng thiếc.B. Vật bằng nhôm.C. Vật bằng niken.D. Vật bằng sắt. Câu 17. Câu nào sau đây là đúng? A. Nội năng của một hệ nhất định phải có thế năng tương tác giữa các hạt cấu tạo nên hệ. B. Nhiệt lượng truyền cho hệ chỉ làm tăng tổng động năng của chuyển động nhiệt của các hạt cấu tạo nên hệ. C. Công tác động lên hệ có thể làm thay đổi cả tổng động năng chuyển động nhiệt của các hạt cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa chúng. D. Nói chung, nội năng là hàm của nhiệt độ và thể tích, nên nếu thể tích của hệ đã thay đổi thì nội năng của hệ phải thay đổi. ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH 1. A 2. B 3. B 4. C 5. D 6. B 7. D 8. C 9. A 10. A 11. C 12. C 13. D 14. B 15. C 16. C 17. C
4. TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG PHƯƠNG PHÁP CHUNG * Nội năng của n mol khí lý tưởng đơn nguyên tử, hai nguyên tử, ba nguyên tử ở nhiệt độ T lần lượt là: 3 5 6 U nRT;U nRT và U nRT . 2 2 2 * Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình: + truyền nhiệt là nhiệt lượng: U Q + thực hiện công (là độ giảm cơ năng): U Wt Ws * Nhiệt lượng mà một chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ: Q mc t . * Nếu hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt là 100% thì Qthu Qtoa . * Nếu hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt là H thì Qthu HQtoa . 1. Sự thực hiện công 3 Câu 1. Biết rằng, nội năng của n mol khí lý tưởng đơn nguyên tử ở nhiệt độ tuyệt đối T là: U nRT 2 trong đó R 8,31 J/kgK. Người ta thực hiện công A = 124,65 J lên 2 mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thì nhiệt độ của khối khí tăng thêm bao nhiêu độ? Biết trong quá trình đó không có sự truyền nhiệt. A. 10K.B. 8K.C. 4K.D. 5K. Hướng dẫn 3 A 124,65 * Từ: A U nR T T 5K Chọn D. 2 1,5nR 1,5.2.8,31 Câu 2. Một quả bóng khối lượng 100 g rơi từ độ cao 10 m xuống sân và nảy lên được 7 m. Lấy g 9,8m / s2 . Độ biến thiên nội năng của hệ gồm quả bóng, mặt sân và không khí bằng bao nhiêu? A. 5 J.B. 3,54 J.C. 2,94 J.D. 4,15 J. Hướng dẫn * Độ tăng nội năng của hệ bằng độ giảm cơ năng của quả bóng: U mgh1 mgh2 0,1.9,8(10 7) 2,94(J ) Chọn C. Câu 3. Người ta cọ xát hai vật với nhau, nhiệt dung của hai vật bằng nhau và bằng 800 J/K. Sau 1 phút người ta thấy nhiệt độ của mỗi vật tăng thêm 30 K. Công suất trung bình của việc cọ xát bằng A. 1080 W.B. 980 W.C. 480 W.D. 800 W. Hướng dẫn * Toàn bộ công cọ xát chuyển hết thành nhiệt: A Q Pt C1 T1 C2 T2 P.60 800.30 800.30 P 800(W ) Chọn D. Câu 4. Xác định độ biến thiên nhiệt độ của nước rơi từ độ cao 96 m xuống và đập vào cánh tuabin làm quay máy phát điện, biết rằng 50% thế năng của nước biến thành nội năng của nước. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K. Lấy g 9,8m / s2 .
5. A. 1,25 K.B. 1,42 k.C. 0,11 K.D. 0,18 K. Hướng dẫn * Nhiệt lượng tăng thêm: Q Hmgh mc T Hmgh Hgh 0,5.9,8.96 T 0,1123K Chọn C. c 4190 Câu 5. Một viên đạn bằng bạc có khối lượng 2 g đang bay với tốc độ 200 m/s thì va chạm vào một bức tường gỗ. Nhiệt dung riêng của bạc là 234 J/(kg.K). Nếu coi viên đạn không trao đổi nhiệt với bên ngoài và toàn bộ công cản của bức tường chỉ dùng để làm nóng viên đạn thì nhiệt độ của viên đạn sẽ tăng thêm bao nhiêu độ? A. 91,25 K.B. 85,47 K.C. 87,15 K.D. 89,18 K. Hướng dẫn * Nhiệt lượng tăng thêm bằng bằng cơ năng ban đầu của viên đạn: 1 1 0,5v2 0,5.2002 Q mv2 mc T mv2 T 85,47K Chọn B. 2 2 c 234 Câu 6. Một vật khối lượng 1 kg trượt trên một mặt phẳng nghiêng dài 0,80 m đặt nghiêng 30 . Ở đỉnh của mặt phẳng nghiêng, vận tốc của vật bằng 0; trượt tới chân mặt phẳng nghiêng, tốc độ của vật đạt 1,2 m/s. Lấy g 10m / s2 . Tính nhiệt lượng do vật tỏa ra do ma sát. A. 5 J.B. 3,28 J.C. 2,94 J.D. 4,15 J. Hướng dẫn * Nhiệt lượng tăng thêm bằng công của lực cản và bằng độ giảm cơ năng: 1 1 1 Q mgh mv2 mgLsin 30 mv2 1.10.0,8sin 30 .1.1,22 3,28(J ) 2 2 2 Chọn B. Câu 7. Trong một thí nghiệm, người ta thả rơi tự do một mảnh thép từ độ cao 500 m, khi tới mặt đất nó có tốc độ 50 m/s. Cho biết nhiệt dung riêng của thép c 460 J/kg.K và lấy g 10m / s2 . Mảnh thép đã nóng thêm bao nhiêu độ khi chạm đất, nếu cho rằng toàn bộ công cản của không khí chỉ dùng để làm nóng mảnh thép? A. 9,25 K.B. 8,15 K.C. 7,15 K.D. 9,18 K. Hướng dẫn * Nhiệt lượng tăng thêm bằng công của lực cản không khí và bằng độ giảm cơ năng: 1 1 Q mgh mv2 mc T mgh mv2 2 2 gh 0,5v2 10.500 0,5.502 T 8,15K Chọn B. c 460
6. Câu 8. Có hai quả cầu bằng chì giống nhau có nhiệt dung riêng là c, chuyển động đến va chạm mềm trực diện với tốc độ lần lượt là v và 2v. Cho rằng, toàn bộ phần cơ năng bị giảm chuyển thành nội năng của hai quả cầu. Độ tăng nhiệt độ t của hai quả cầu. 9v2 7v2 9v2 11v2 A. .B. .C. D. 8c 8c 7c 7c Hướng dẫn    * Từ: m1v1 m2 v2 (m1 m2 )V (m m)V mv 2mv V 0,5v * Độ giảm cơ năng bằng nhiệt lượng tăng thêm: 1 1 1 m v 2 m v 2 (m m )V 2 (m m )c t 2 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 9v2 mv2 m(2v)2 (2m)(0,5v)2 (2m)c t t Chọn A. 2 2 2 8c Câu 9. Một viên đạn chì phải có tốc độ tối thiểu là bao nhiêu để khi nó va chạm vào vật cản cứng thì nóng chảy hoàn toàn? Cho rằng 80% động năng của viên đạn chuyển thành nội năng của nó khi va chạm; nhiệt độ của viên đạn trước khi va chạm là 127C . Cho biết nhiệt dung riêng của chì là c 130 J/kg.K; nhiệt độ nóng chảy của chì là 327C , nhiệt nóng chảy riêng của chì là  25 kJ/kg. A. 357 m/s.B. 324 m/s.C. 352 m/s.D. 457 m/s. Hướng dẫn 1 * Phương trình cân bằng: H. mv2 mc T m 2 2 2 v (c T ) (130.(327 127) 25000) 357(m / s) Chọn A. H 0,8 Câu 10. Trong một xilanh đặt nằm ngang có một lượng không khí thể tích 2,73 dm3 ở điều kiện chuẩn ( nhiệt độ 0C , áp suất 101,3 kPa). Người ta hơ nóng xilanh sao cho nhiệt độ tăng thêm 40C và pit – tông dịch chuyển đều trong khi áp suất của không khí trong xilanh coi như không đổi. Bỏ qua ma sát giữa pit – tông và xilanh. Công do lượng khí sinh ra khi dãn nở gần giá trị nào nhất sau đây? A. 65 J.B. 38 J.C. 40 J.D. 45 J. Hướng dẫn V V V V * Quá trình đẳng áp: 1 2 2 1 T1 T2 T2 T1 T2 T1 3 40 4 3 V V2 V1 V1 2,73.10 4.10 (m ) T1 273 * Công do lượng khí sinh ra khi dãn nở: A' F h pS h p V A' 101,3.103.4.10 4 40,52(J ) Chọn C. 2. Sự truyền nhiệt
7. Câu 1. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi một miếng sắt có khối lượng 2 kg ở nhiệt độ 500C hạ xuống còn 40C . Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K. A. 219880 J.B. 439760 J.C. 879520 J.D. 109940 J. Hướng dẫn * Nhiệt lượng tỏa ra: Q mc t 2.478(500 40) 439760(J ) Chọn B. Câu 2. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng 5 kg nước từ nhiệt độ 20C lên 100C . Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K. A. 1672.103 J.B. 1267.103 J. C. 3344.103 J.D. 836.103 J. Hướng dẫn * Nhiệt lượng cần cung cấp: Q mc t 5.4180(100 20) 1672.103 (J ) Chọn A. Câu 3. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 5 kg nước từ 15C đến 100C trong một cái thùng bằng sắt có khối lượng 1,5 kg. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và của sắt là 460 J/kg.K A. 1843650 J.B. 1883650 J.C. 1849650 J.D. 1743650 J. Hướng dẫn * Nhiệt lượng cần cung cấp: Q (m1c1 m2c2 ) t Q (5.4200 1,5.460)(100 15) 1843650(J ) Chọn A. Câu 4. Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20C . Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/(kg.K); của nước là 4,18.103 J/(kg.K); của sắt là 0,46.103 J/(kg.K). Nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt gần giá trị nào nhất sau đây? A. 19C .B. 23C .C. 28C .D. 25C . Hướng dẫn * Phương trình cân bằng nhiệt: (m1c1 m2c2 )(t t12 ) m3c3 (t3 t) (0,118.4180 0,5.896)(t 20) 0,2.460(75 t) t 24,9C Chọn D. Câu 5. Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4C . Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100C vào nhiệt lượng kế. Biết nhiệt độ khi bắt đầu sự cân bằng nhiệt là 21,5C . Cho nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K; của đồng thau là 0,128.103 J/kg.K. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại gần giá trị nào nhất sau đây? A. 977 J/kg.KB. 787 J/kg.K.C. 777 J/kg.K.D. 577 J/kg.K. Hướng dẫn * Phương trình cân bằng nhiệt: (m1c1 m2c2 )(t t12 ) m3c3 (t3 t) (0,21.4180 0,128.128)(21,5 8,4) 0,192.c3 (100 21,5)
8. c3 777,19(kg / JK) Chọn C. Câu 6. Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50 g ở nhiệt độ 136C vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung 50 J/K (nhiệt lượng cần để làm cho vật nóng thêm lên 1C ) chứa 100 g nước ở 14C . Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là 18C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K; của kẽm là 337 J/kg.K; của chì là 126 mk J/kg.K. Khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên lần lượt là mk và mch . Giá trị của gần giá trị mch nào nhất sau đây? A. 10.B. 0,7.C. 9.D. 0,1. Hướng dẫn * Phương trình cân bằng nhiệt: (Cnlk mncn )(t t12 ) (mk ck mchcch )(t3 t) (50 0,1.4180)(18 14) (mk .337 mch .126)(136 18) 3 m 0,04533 936 mk mch mhk 50.10 k mk mk .337 mch .126  9,7 59 mch 0,00467 mch Chọn A. Câu 7. Để xác định nhiệt độ của một cái lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C . Nhiệt độ của nước tăng lên tới 22,5C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K); của nước là 4180 J/(kg.K). Nếu bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế thì nhiệt độ của lò gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1346C .B. 1423C .C. 1408C .D. 1525C . Hướng dẫn * Phương trình cân bằng nhiệt: (0 mncn )(t t12 ) mscs (ts t) (0 0,45.4180)(22,5 15) 0,0223.478(ts 22,5) ts 1345,98C . Chọn A. Câu 8. Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có khối lượng 200 g có chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C thì nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 22,5C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K; của chất làm nhiệt lượng kế là 418 J/kg.K; của nước là 4,18.103 J/kg.K. Nhiệt độ của lò gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1559C .B. 1423C .C. 1408C .D. 1525C . Hướng dẫn * Phương trình cân bằng nhiệt: (mnlk cnlk mncn )(t t12 ) mscs (ts t)
9. (0,2.418 0,45.4180)(22,5 15) 0,0223.478(ts 22,5) ts 1404,8C . Chọn C. Câu 9. Để xác định nhiệt độ của một cái lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C . Nhiệt độ của nước tăng lên tới 23,5C . Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K). Nếu bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế thì từ số liệu xác định được nhiệt độ của lò là t0 . Thực ra nhiệt lượng kế có khối lượng là 200 g và làm bằng chất có nhiệt dung riêng là 418 J/(kg.K). Hỏi nhiệt độ xác định t0 sai bao nhiêu phần trăm so với nhiệt độ của lò? A. 4,5 %.B. 8,3 %.C. 5,2 %.D. 4,2 %. Hướng dẫn (0 mncn )(t t12 ) mscs (t0 t) * Phương trình cân bằng nhiệt: (mnlk cnlk mncn )(t t12 ) mscs (ts t) (0 0,45.4180)(23,5 15) 0,0223.478(t0 23,5) t0 1523,44C (0,2.418 0,45.4180)(23,5 15) 0,0223.478(ts 23,5) t s 1590,11C t t s 0 4,2% Chọn D. ts Câu 10. Một bình chứa 14 g khí nitơ ở nhiệt độ 27C và áp suất 1 atm. Sau khi hơ nóng, áp suất trong bình chứa khí tăng lên tới 5 atm. Biết nhiệt dung riêng của nitơ trong quá trình nung nóng đẳng tích là cv 742 J/(kg.K). Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể . Nhiệt lượng cần cung cấp cho khí nitơ là Q và độ tăng nội năng của khí là U . Giá trị của Q U gần giá trị nào nhất sau đây? A. 64 kJ.B. 25 kJ.C. 32 kJ.D. 42 kJ. Hướng dẫn p1 p2 p2 * Quá trình đẳng tích nên: T2 T1 (273 27).5 1500K T1 T2 p1 3 3 T T2 T1 1200K U Q cvm T 742.14.10 .1200 12,4656.10 (J ) U Q 24,9312.103 (J ) Chọn B. BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 4 kg nước ở nhiệt độ 20C . Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 500C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/kg.K; của nước là 4,18.103 J/kg.K; của sắt là 0,46.103 J/kg.K. Nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt gần giá trị nào nhất sau đây? A. 19C .B. 23C .C. 28C .D. 43C . Câu 2. Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 70 g ở nhiệt độ 136C vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung 50 J/K (nhiệt lượng cần để làm cho vật nóng thêm lên 1C ) chứa 100 g nước ở
10. 14C . Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là 18C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K; của kẽm là 337 J/kg.K; của chì là 126 mk J/kg.K. Khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên lần lượt là mk và mch . Giá trị của gần giá trị mch nào nhất sau đây? A. 10.B. 0,7.C. 9.D. 0,1. Câu 3. Biết rằng, nội năng của n mol khí lý tưởng phân tử gồm hai nguyên tử ở nhiệt độ tuyệt đối T là: 5 U nRT trong đó R 8,31 J/kg.K. Người ta thực hiện công A 124,65 J lên 2 mol khí lý tưởng phân 2 tử gồm hai nguyên tử thì nhiệt độ của khối khí tăng thêm bao nhiêu độ? Biết trong quá trình đó không có sự truyền nhiệt. A. 3K.B. 8K.C. 4K.D. 5K. Câu 4. Một quả bóng khối lượng 100 g rơi từ độ cao 10 m xuống sân và nảy lên được 6 m. Lấy g 9,8m / s2 . Độ biến thiên nội năng của hệ gồm quả bóng, mặt sân và không khí bằng bao nhiêu? A. 5 J.B. 3,54 J.C. 2,94 J.D. 3,92 J. Câu 5. Người ta cọ xát hai vật với nhau, nhiệt dung của hai vật lần lượt là 600 J/K và 800 J/K. Sau 1 phút người ta thấy nhiệt độ của mỗi vật tăng thêm 30K. Công suất trung bình của việc cọ xát bằng A. 1080 W. B. 980 W.C. 700 W.D. 800 W. Câu 6. Xác định độ biến thiên nhiệt độ của nước rơi từ độ cao 96 m xuống và đập vào cánh tuabin làm quay máy phát điện, biết rằng 60% thế năng của nước biến thành nội năng của nước. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K. Lấy g 9,8m / s2 . A. 1,25 K.B. 1,42 K.C. 0,11 K.D. 0,13K. Câu 7. Một viên đạn bằng bạc có khối lượng 2 g đang bay với tốc độ 220 m/s thì va chạm vào một bức tường gỗ. Nhiệt dung riêng của bạc là 234 J/(kg.K). Nếu coi viên đạn không trao đổi nhiệt với bên ngoài và toàn bộ công cản của bức tường chỉ dùng để làm nóng viên đạn thì nhiệt độ của viên đạn sẽ tăng thêm bao nhiêu độ? A. 91,25 K. B. 85,47 K.C. 87,15 K.D. 103,42 K. Câu 8. Một vật khối lượng 1 kg trượt trên một mặt phẳng nghiêng dài 0,8 m đặt nghiêng 30C . Ở đỉnh của mặt phẳng nghiêng, vận tốc của vật bằng 0; trượt tới chân mặt phẳng nghiêng, tốc độ của vật đạt 1,4 m/s. Lấy g 10m / s2 . Tính nhiệt lượng do vật tỏa ra do ma sát. A. 3,02 J.B. 3,28 J.C. 2,94 J.D. 4,15 J. Câu 9. Trong một thí nghiệm, người ta thả rơi tự do một mảnh thép từ độ cao 500 m, khi tới mặt đất nó có tốc độ 40 m/s. Cho biết nhiệt dung riêng của thép c 460 J/kg.K và lấy g 10m / s2 . Mảnh thép đã nóng thêm bao nhiêu độ khi chạm đất, nếu cho rằng toàn bộ công cản của không khí chỉ dùng để làm nóng mảnh thép?
11. A. 9,25 K.B. 8,15 K.C. 7,15 K.D. 9,13 K. Câu 10. Có hai quả cầu bằng chì giống nhau có nhiệt dung riêng là c, chuyển động đến va chạm mềm trực diện với tốc độ lần lượt là v và 3v. Cho rằng, toàn bộ phần cơ năng bị giảm chuyển thành nội năng của hai quả cầu. Độ tăng nhiệt độ t của hai quả cầu. 9v2 7v2 9v2 2v2 A. .B. .C. .D. . 8c 8c 7c c Câu 11. Một viên đạn chì phải có tốc độ tối thiểu là bao nhiêu để khi nó va chạm vào vật cản cứng thì nóng chảy hoàn toàn? Cho rằng 70% động năng của viên đạn chuyển thành nội năng của nó khi va chạm; nhiệt độ của viên đạn trước khi va chạm là 127C . Cho biết nhiệt dung riêng của chì là c 130 J/kg.K; nhiệt độ nóng chảy của chì là 327C , nhiệt nóng chảy riêng của chì là  25 kJ/kg. A. 357 m/s.B. 382 m/s.C. 352 m/s.D. 457 m/s. Câu 12. Trong một xilanh đặt nằm ngang có một lượng không khí thể tích 5,46 dm3 ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ 0C , áp suất 101,3 kPa). Người ta hơ nóng xilanh sao cho nhiệt độ tăng thêm 40C và pit – tông dịch chuyển đều trong khi áp suất của không khí trong xilanh coi như không đổi. Bỏ qua ma sát giữa pit – tông và xilanh. Công do lượng khí sinh ra khi dãn nở gần giá trị nào nhất sau đây? A. 65 J.B. 38 J.C. 40 J.D. 81 J. Câu 13. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi một miếng sắt có khối lượng 2 kg ở nhiệt độ 500C hạ xuống còn 80C . Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K. A. 219880 J.B. 439760 J.C. 401520 J.D. 109940 J. Câu 14. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng 5 kg nước từ nhiệt độ 30C lên 100C . Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K. A. 1672.103 J.B. 1267.103 J. C. 1463.103 J.D. 836.103 J. Câu 15. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 5 kg nước từ 25C đến 100C trong một cái thùng bằng sắt có khối lượng 1,5 kg. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và của sắt là 460 J/kg.K. A. 1843650 J.B. 1626750 J.C. 1849650 J.D. 1743650 J. Câu 16. Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,12 kg nước ở nhiệt độ 30C . Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/(kg.K); của nước là 4,18.103 J/(kg.K); của sắt là 0,46.103 J/(kg.K). Nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt gần giá trị nào nhất sau đây? A. 49C .B. 34C .C. 38C .D. 35C . Câu 17. Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4C . Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 184 g đã nung nóng tới 100C vào nhiệt lượng kế. Biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5C . Cho nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/(kg.K); của đồng
12. thau là 0,128.103 J/(kg.K). Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại gần giá trị nào nhất sau đây? A. 977 J/kg.K.B. 787 J/kg.K.C. 777 J/kg.K.D. 811 J/kg.K. Câu 18. Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 80g ở nhiệt độ 136C vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung 50 J/K (nhiệt lượng cần để làm cho vật nóng thêm lên 1K) chứa 100 g nước ở 14C . Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là 18C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K; của kẽm là 337 J/kg.K; của chì là 126 mk J/kg.K. Khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên lần lượt là mk và mch . Giá trị của gần giá trị mch nào nhất sau đây? A. 10.B. 0,7.C. 9.D. 0,5. Câu 19. Để xác định nhiệt độ của một cái lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 23 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C . Nhiệt độ của nước tăng lên tới 22,5C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K). Nếu bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế thì nhiệt độ của lò gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1346C .B. 1305C .C. 1408C .D. 1525C . Câu 20. Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 23 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có khối lượng 200 g chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C thì nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 22,5C . Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của chất làm nhiệt lượng kế là 418 J/(kg.K), của nước 4,18. 10 3 J/(kg.K), của nước là 4,18.103 J/kg.K. Nhiệt độ của lò gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1559C .B. 1423C .C. 1408C .D. 1362C . Câu 21. Để xác định nhiệt độ của một cái lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 23 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15C . Nhiệt độ của nước tăng lên tới 23,5C . Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K). Nếu bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế thì từ số liệu xác định được nhiệt độ của lò là t0 . Thực ra nhiệt lượng kế có khối lượng là 200 g và làm bằng chất có nhiệt dung riêng là 418 J/(kg.K). Hỏi nhiệt độ xác định t0 sai bao nhiêu phần trăm so với nhiệt độ của lò? A. 4,5%.B. 8,3 %.C. 5,2 %. D. 4,2 %. Câu 22. Một bình chứa 14 g khí nitơ ở nhiệt độ 27C và áp suất 1 atm. Sau khi hơ nóng, áp suất trong bình chứa khí tăng lên tới 4 atm. Biết nhiệt dung riêng của nitơ trong quá trình nung nóng đẳng tích là
13. cv 742 J/(kg.K). Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể. Nhiệt lượng cần cung cấp cho khí nitơ là Q và độ tăng nội năng của khí là U . Giá trị của Q U gần giá trị nào nhất sau đây? A. 19 kJ.B. 25 kJ.C. 9 kJ.D. 12 kJ. ĐÁP ÁN BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG 1. B 2. B 3. A 4. D 5. C 6. D 7. D 8. A 9. D 10. D 11. B 12. D 13. C 14. C 15. B 16. B 17. D 18. D 19. B 20. D 21. D 22. A