Lý thuyết Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng – Vật lí 10 Cánh diều

Lý thuyết Vật lí 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

$\rho =\frac{m}{V}$

+ Trong đó: $\rho$ 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 $\approx {10}^{5}Pa.$ 

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

II. 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:

$p=p_0+\rho gh$

+ Trong đó: p₀ là áp suất khí quyển.

                    h: là độ sâu

- Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng là: $\Delta p=\rho g\Delta h$

( không phụ thuộc vào áp suất p₀ tại 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: 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.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

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

Câu 2: 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.

Hiển thị đáp án  

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 $\rho =\frac{m}{V}$ để tính.

Câu 3: 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 ${\rho }_1$ = 7800 kg/m³, của nước là ${\rho }_2$ = 1000 kg/m³.

A. 2 lít.

B. 3 lít.

C. 3,9 lít.

D. 7,8 lít.

Hiển thị đáp án  

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: $m={\rho }_1{V}_1={\rho }_2{V}_2$

$\Rightarrow V_2=\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}{V}_1=\frac{7800}{1000}.1=7,8d{m}^3=7,8\mathcal{l}$

Câu 4: 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.

Hiển thị đáp án  

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 5: 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 $\rho =2750kg/m^3$.

A. 2475 kg.

B. 24750 kg.

C. 275 kg.

D. 2750 kg.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

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

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 6: 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).

Hiển thị đáp án  

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 7: 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).

Hiển thị đáp án  

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 8: 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. $\frac{1}{3}$.

Hiển thị đáp án  

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_An là lực đẩy Archimedes khi vật ở trong nước. F_Ad là 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 $\overrightarrow{P}$ và lực đẩy Archimedes $\overrightarrow{F_A}$. Khi vật đứng cân bằng ta có: $\overrightarrow{P}=\overrightarrow{F_A}$

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

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

$\Rightarrow {\rho }_n.\frac{3}{5}V.g={\rho }_d.V_{cd}.g\Rightarrow 1000.\frac{3}{5}V=800.V_{cd}\Rightarrow V_{cd}=\frac{3}{4}V$

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

Câu 9: 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.

Hiển thị đáp án  

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 $\overrightarrow{P}$ và lực đẩy Archimedes $\overrightarrow{F_A}$. Hai lực này cùng phương, ngược chiều. Số chỉ của lực kế là độ lớn F của hợp lực giữa $\overrightarrow{P}$ và $\overrightarrow{F_A}$

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: $m=\frac{P}{10}=1,35kg$.

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

Câu 10: 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.

Hiển thị đáp án  

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: $p_1=\frac{F}{S_1}=\frac{18,4}{{2.10}^{-2}}=920Pa$

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: $p_2=\frac{F}{S_2}=\frac{18,4}{{5.10}^{-3}}=3680Pa$

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 5: Tổng hợp và phân tích lực

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

Lý thuyết Bài 1: Năng lượng và công

Lý thuyết Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Lý thuyết Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng