Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 7: Chủ đề 2

Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 7: Chủ đề 2 trang bị cho học sinh kiến thức về sự nở vì nhiệt của chất rắn. Bài giảng này giúp người học có thể nắm bắt được các công thức liên quan đến biến dạng cơ của vật rắn cũng như áp dụng các công thức để giải bài tập. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 7: Chủ đề 2 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.com 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮNA. KIẾN THỨC:1. Sự nở dài - Công thức tính độ nở dài ∆ l = l - l 0 = α l 0∆tVới l0 là chiều dài ban đầu tại t0- .Công thức tính chiều dài tại t 0C l = lo (1 + α .∆t )Trong đó: α : Heä soá nôû daøi (K-1).2. sự nở khối - Công thức độ nở khối ∆ V=V–V0 = β V0 ∆ t - Công thức tính thể tích tại t 0C V = Vo(1 + β .∆t) Với V0 là thể tích ban đầu tại t0* Nhớ: β = 3 α : Heä soá nôû khoái ( K-1)B Bài tập vận dụng Bài 1: Hai thanh kim loại, một bằng sắt và một bằng kẽm ở 00C có chiều dàibằng nhau, còn ở 1000C thì chiều dài chênh lệch nhau 1mm. Tìm chiều dài haithanh ở 00C. Biết hệ số nở dài của sắt và kẽm là 1,14.10-5K-1 và 3,4.110-5K-1 Giải- Chiều dài của thanh sắt ở 1000C là: l s = l0 (1 + α s ∆t )- Chiều dài của thanh kẽm ở 1000C là: l k = l0 (1 + α k ∆t )- Theo đề bài ta có: lk − l s = 1⇔ l0 (1 + α k ∆t ) - l0 (1 + α s ∆t ) =1 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.com 1 ⇔ l0 (α k ∆t - α s ∆t ) =1 ⇔ l0 = = 0,43 (m) (α k − α s )∆tBài 2: Một dây nhôm dài 2m, tiết diện 8mm2 ở nhiệt độ 20oC.a. Tìm lực kéo dây để nó dài ra thêm 0,8mm.b. Nếu không kéo dây mà muốn nó dài ra thêm 0,8mm thì phải tăng nhiệt độ củadây lên đến bao nhiêu độ? Cho biết suất đàn hồi và hệ sô nở dài tương ứng củadây là E = 7.1010Pa; α = 2,3.10−5 K −1 Giải- Lực kéo để dây dài ra thêm 0,8mm. S 8.10−6Ta có: F = Fdh = E. . ∆l = 7.1010. .0.8.10 −3 = 224 N lo 2b. Ta có: ∆l 0,8.10 −3∆l = α .lo . ( t − t0 ) ⇒ t = + t0 = + 20 = 37,4o C lo .α 2.2,3.10 −5Bài 3:Ở một đầu dây thép đường kính 1,5mm có treo một quả nặng. Dưới tácdụng của quả nặng này, dây thép dài ra thêm một đoạn bằng khi nung nóng thêm30oC. Tính khối lượng quả nặng. Cho biết α = 12.10−6 K −1 , E = 2.1011 Pa . Hướng dẫn Độ dãn của sợi dây: ∆l = lo α .∆t Ta có: 2 S E. .lo .α .∆t 11 2.10 . 3,14. 1,5.10−3 ( ) .12.10 −6.30 S lo E.S.α .∆t 4 Fdh = P = m.g = E . . ∆l ⇒ m = = = = 12,7kg l0 g g 10Bài 4 Tính lực cần đặt vào thanh thép với tiết diện S = 10cm2 để không cho thanhthép dãn nở khi bị đốt nóng từ 20oC lên 50oC , cho biết α = 12.10−6 K −1 , E = 2.1011 Pa . Hướng dẫn Ta có: ∆l = lo α .∆t S S Có: F = E . . ∆l = E . .α .lo .∆t = E.S.α .∆t = 2.1011.10.10−4.12.10 −6.30 = 72000 N lo loBài 5: Tính độ dài của thanh thép và thanh đồng ở 0oC sao cho ở bất kỳ nhiệt độnào thanh thép cũng dài hơn thanh đồng 5cm.Cho hệ số nở dài của thép và đồnglần lượt là 1, 2.10−5 K −1 và 1, 7.10−5 K −1 .Giải - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.com- Gọi l01 , l02 là chiều dài của thanh thép và thanh đồng tại 00 CTa có: l01 − l02 = 5cm (1) - Chiều dài của thanh thép và đồng tại t oC làl1 = l01 (1 + α1t ) Theo đề thì l01 − l02 = l1 − l2 = l01 − l02 + l01.α1t − l02α 2tl2 = l02 (1 + α 2t ) l02 α1 12Nên l02α 2 = l01α1 ⇒ = = (2) l01 α 2 17Từ (1) và (2), ta được: l01 = 17cm và l02 = 12cm