Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn | Myphamthucuc.vn

Giải SBT Vật Lí 10: Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Bài 36.1 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10

Một thanh dầm cầu bằng sắt có độ dài 10 m khi nhiệt độ ngoài trời là 10oC. Độ dài của thanh dầm sẽ tăng thêm bao nhiêu khi nhiệt độ ngoài trời là 40oC. Cho biết hộ số nở dài của sắt là 11.10-6 K-1.

A. Tăng xấp xỉ 3,6 mm.       

B. Tăng xấp xỉ 1,2 mm.

C. Tăng xấp xỉ 4,8 mm.       

D. Tăng xấp xỉ 3,3 mm.

Lời giải

Chọn đáp án D

Bài 36.2 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10

Một thanh nhôm và một thanh thép ở 0oC có cùng độ dài là l. Khi nung nóng tới 100oC, độ dài của hai thanh chênh nhau 0,5 mm. Xác định độ dài l của hai thanh này ở 0oC. Cho biết hệ số nở dài của nhôm là 24.10-6 K-1và của thép là 11.10-6 K-1.

A. l≈ 0,38 m.       

B. l≈ 5,0 m.

C. l= 0,25 m.       

D. l= 1,5 m.

Lời giải

Chọn đáp án A

Bài 36.2 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

Bài 36.3 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10

Đường sắt từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh dài khoảng 1500 km khi nhiệt độ trung bình là 20oC. về mùa hè khi nhiệt độ tăng lên tới 40oC thì đoạn đường sắt này dài thêm bao nhiêu ? Cho biết hệ số nở dài của sắt là 11.10-6 K-1.

A. Xấp xỉ 200 m.       

B. Xấp xỉ 330 m.

C. Xấp xỉ 550 m.       

D. Xấp xỉ 150 m.

Lời giải

Chọn đáp án B

Bài 36.3 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

Vì αt1 << 1 nên khi nhiệt độ tăng từ t1 = 20°C đến t2 = 40°C thì đoạn đường sắt này sẽ dài thêm một đoạn đường gần đúng bằng

Δl = l2 – l1 ≈ l1α(t2 – t1)

= 1500.103.11.10-6(40-20) = 330m

Bài 36.4 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10

Một băng kép gồm hai lá kim loại thẳng, lá đồng ở dưới, lá thép ở trên. Khi bị nung nóng thì

A. băng kép cong xuống dưới, vì đồng có hệ số nở dài lớn hơn thép.

B. băng kép cong lên trên, vì thép có hệ số nở dài lớn hơn đồng.

C. băng kép cong xuống dưới, vì đồng có hệ số nở dài nhỏ hơn thép.

D. băng kép cong lên trên, vì thép có hệ số nở dài nhỏ hơn đồng.

Lời giải

Chọn đáp án D

Bài 36.5 trang 87 Sách bài tập Vật Lí 10

Khi đốt nóng một vành kim loại mỏng và đồng chất thì

A. đường kính ngoài và đường kính trong tăng theo tỉ lệ như nhau.

B. đường kính ngoài và đường kính trong tăng theo tỉ lệ khác nhau.

C. đường kính ngoài tăng, đường kính trong không đổi.

D. đường kính ngoài tăng, đường kính trong giảm theo tỉ lệ như nhau.

Lời giải

Chọn đáp án A

Bài 36.6 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Một tấm hình vuông cạnh dài 50 cm ở 0oC, làm bằng một chất có hệ số nở dài là 16.10-6K-1. Diện tích của tấm này sẽ tăng thêm 16 cm2 khi được nung nóng tới

A. 500oC.       

B. 200oC.       

C. 800oC.       

D. 100oC.

Lời giải

Chọn đáp án C

Bài 36.7 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Một thước kẹp có giới hạn đo 150 mm, được khắc độ chia ở 0oC. Xác định sai số tuyệt đối của thước kẹp này khi sử dụng nó để đo độ dài các vật ở 50oC trong hai trường hợp :

a) Thước kẹp được làm bằng thép có hộ số nở dài là 11.10-6K-1.

b) Thước kẹp được làm bằng hợp kim Inva (thép pha 36% niken) có hệ số nở dài là 0,9. 10-6K-1.

Lời giải

a) Thước kẹp bằng thép : Sai số tuyệt đối của 150 độ chia tương ứng với 150 mm trên thước kẹp khi nhiệt độ của thước tăng từ t= 0oC đến t1= 50oC là :

Δl = lαtht1 ≈ 150.11.10-6.50 = 82,5 μm

b) Thước kẹp bằng hợp kim Inva : Hợp kim Inva có hệ số nở dài αinv= 0,90.10-6K-1. Áp dụng công thức tính tương tự phần (a), ta xác định được sai số tuyệt đối của thước kẹp này khi nhiệt độ của thước tăng từ t = 0oC đến t1 = 50oC là :

Δl’ = lαinvt1 ≈ 150.0,9.10-6.50 = 6,75 μm

Bài 36.8 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Một thanh nhôm và một thanh đồng ở 100oC có độ dài tương ứng là 100,24 mm và 200,34 mm được hàn ghép nối tiếp với nhau. Cho biết hệ số nở dài của nhôm là 24.10-6 K-1. Và của đồng là 17.10-6 K-1. Xác định hệ số nở dài của thanh kim loại ghép này.

Lời giải

Gọi α là hệ số nở dài của thanh kim loại ghép. Độ dài của thanh này ở nhiệt độ t = 100oC được tính theo công thức :

Bài 36.8 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

với l = l1+ l2 = 100,24 + 200,34 = 300,58 mm, còn l = l01 + l02 là độ dài của thanh kim loại ghép ở 0oC, với l01 và l02 là độ dài tương ứng của thanh nhôm và thanh đồng ở 0oC. Vì l1 = l01(1 + α1t) và l2 = l02(1 + α2t), nên ta có :

 Bài 36.8 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 2)

Bài 36.9 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Tại tâm của một đĩa tròn bằng thép có một lỗ thủng. Đường kính lỗ thủng 0oC bằng 4,99 mm. Tính nhiệt độ cần phải nung nóng đĩa thép để có thể vừa lọt qua lỗ thủng của nó một viên bi thép đường kính 5 mm ở cùng nhiệt độ đó ? Cho biết hệ số nở dài của thép là 11.10-6 K-1.

Lời giải

Muốn bỏ viên bi thép vừa lọt lỗ thủng thì đường kính D của lỗ thủng ở nhiệt độ toC phải vừa đúng bằng đường kính d của viên bi thép ở cùng nhiệt độ đó, tức là

D = D( 1 + αt) = d

trong đó D là đường kính của lỗ thủng ở 0oC, α là hệ số nở dài của thép. Từ đó suy ra nhiệt độ cần phải nung nóng tấm thép :

Bài 36.9 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

Bài 36.10 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Một thanh thép ở 20oC có tiết diện 4 cm2 và hai đầu của nó được gắn chặt vào hai bức tường đối diện. Xác định lực do thanh thép tác dụng lên hai bức tường nếu nó bị nung nóng đến 200oC ? Cho biết suất đàn hồi của thép E = 21,6.1010 Pa và hệ số nở dài của nó là 11.10-6 K-1.

Lời giải

Độ nở dài tỉ đối của :

– Thanh thép khi bị nung nóng từ nhiệt độ t1 đến t2:

Bài 36.10 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

– Thanh thép khi bị biến dạng kéo tính theo định luật Húc:

Bài 36.10 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 2)

So sánh hai công thức này, ta tìm được lực do thanh thép tác dụng lên hai bức tường nếu nó bị nung nóng từ t1 = 20oC đến t2 = 200oC tính bằng :

Bài 36.10 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 3)

Bài 36.11 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10

Khi tiến hành thí nghiệm khảo sát sự nở dài vì nhiệt của vật rắn, các k quả đo độ dài l của thanh thép ở 0oC và độ nở dài Δl của nó ứng với độ tăng nhiệt độ t (tính từ 0oC đến toC) được ghi trong Bảng 36.1 :

Bài 36.11 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

a) Tính độ dãn dài tỉ đối Δl/lcủa thanh thép ở những nhiệt độ t khác nhau được ghi trong Bảng 36.1.

b) Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dãn dài tỉ đối Δl/lvào nhiệt độ t của thanh thép.

c) Dựa vào đồ thị vẽ được, tính giá trị trung bình của hệ số nở dài α của thanh thép.

Lời giải

a) Kết quả tính độ dãn dài tỉ đối của thanh thép ở những nhiệt độ t khác nhau (được ghi ở bảng bên)

Bài 36.11 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 2)

b) Chọn tỉ xích trên các trục toạ độ :

Trục hoành : 1 cm → t = 10oC.

Trục tung : 1 cm → = 1,2.10-4

Bài 36.11 trang 88 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 3)

Đường biểu diễn đồ thị vẽ được trên

Hình 36.1G có dạng đoạn thẳng.

Điều này chứng tỏ độ biến dạng tỉ đối Δl/l của thanh sắt tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ t (tính từ 0oC):

Δl/l = αt

Nhận xét thấy hệ số tỉ lệ α chính là hệ số nở dài của thép.

Hệ số tỉ lệ α được xác định bởi hệ số góc của đường biểu diễn đồ thị ở Hình 36.1G.

Bài 36.12 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10

Một tấm đồng hình vuông ở 0oC có cạnh dài 50 cm. Khi bị nung nóng tới nhiệt độ toC, diện tích của đồng tăng thêm 17 cm2. Tính nhiệt độ nung nóng toC của tấm đồng. Hệ số nở dài của đồng là 17. 10-6 K-1.

Lời giải

Diện tích tấm đồng hình vuông ở 0oC là S = l2. Khi bị nung nóng, kích thước của tấm đồng tăng theo mọi hướng, nên diện tích của tấm đồng này ở toC sẽ là :

S = l2 =(l + Δl)2 = l2 + 2lΔl + (Δl)2

Theo công thức nở dài : Δl = ΔlΔt.

Vì α = 17.l0-6 K-1 khá nhỏ và Δt = t – t = t không lớn, nên Δl << l.

Do đó, bỏ qua (Δl)2 và coi gần đúng.:

S ≈ S + 2lΔl hay ΔS = S – S ≈ 2αSΔt

Từ đó suy ra:

Bài 36.12 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

Bài 36.13 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10

Xác định độ dài của thanh thép và của thanh đồng ở 0oC sao cho ở bất kì nhiệt độ nào thanh thép luôn dài hơn thanh đồng một đoạn bằng 50 mm. Cho biết hệ số nở dài của đồng là 16.10-6 K-1.và của thép là 12.10-6 K-1.

Lời giải

Khi nhiệt độ tăng từ 0oC đến toC thì độ dãn dài của :

– Thanh thép : Δl1 = l01α1t.

– Thanh đồng : Δl2 = l02α2t.

Từ đó suy ra độ dài chênh lệch của hai thanh thép và đồng ở nhiệt độ bất kì toC có giá trị bằng :

Δl = Δl1 – Δl2 = l01α1t – l02α2t = (l01α1 – l02α2)t = 50 mm

Công thức này chứng tỏ Δl phụ thuộc bậc nhất vào t. Rõ ràng, muốn Δl không phụ thuộc t, thì hệ số của t phải luôn có giá trị bằng không, tức là:

Bài 36.13 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10

hay:

Bài 36.13 trang 89 Sách bài tập Vật Lí 10 | Giải SBT Vật Lí 10 (ảnh 2)

Từ đó suy ra độ dài ở 0oC của :

– Thanh đồng : l02 = 3(l01 – l02) = Δl = 3.50 = 150 mm.

– Thanh thép : l01 = l02 + Δl = 150 + 50 = 200 mm.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Học tập
READ  Cảm nhận Vẻ đẹp tâm hồn Nguyễn Trãi qua bài Cảnh ngày hè (ngắn gọn, hay nhất) | Myphamthucuc.vn