Câu hỏi lý thuyết môn Vật lý đại cương | Đại học Bách khoa Hà Nội

Câu hỏi lý thuyết môn Vật lý đại cương của Đại học Bách Khoa Hà Nội với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Câu hi lý thuyết t lun môn Vt lý đại cương I
Biên son bi nhóm BK-ĐCMP
(Trung Phm Tho Nguyn)
u 1: . Trình y khái nim chất điểm. Viết phương trình, nêu ý nghĩa, đặc điểm
ca gia tc tiếp tuyến và gia tc pháp tuyến?
- Gia tc tiếp tuyến: Kí hiu: a
t
(m/s
2
): là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức đ
thay đổi độ ln ca vn tc.
+ Đặc đim: có phương tiếp tuyến vi qu đạo cong ti M. Có chiu trùng vi chiu
ca khi chuyển động nhanh dn và ngược chiu vi chiu ca nếu chuyển động
chm dn.
+ Biu thc: a
t
=


- Gia tc pháp tuyến: là đại ng vật lý đăc trưng cho mức độ thay đổi phương
và hướng ca vn tc. Kí hiu: a
n
(m/s
2
)
+ Đặc đim: phương vuông góc với phương của vn tc chiều ng vào
b lõm ca qu đạo chuyn động.
+ Biu thc: a
n =
trong đó v: là vận tc ca chuyn động
R: là bán kính cong ca qu đạo chuyển động
u 2: Định nghĩa động lượng vi mt chất đim, h chất điểm? Nêu hai đnh
động lượng? Chng minh trong mt hlập động lượng ca h bo toàn?
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Động lượng ca mt vt khối lượng m chuyển động vi vn tc
󰇍
󰇍
󰇍
=
m. Là đại lượng vt đặc trưng cho chuyển động ca chất điểm v phương
din động lc hc.
- Động lượng ca h chất điểm: =
- Định lý 1: Đạo m ca động lượng ca 1 chất điểm theo thi gian thi gian
có giá tr bng lc (hay tng hp lc) tác dng lên chất điểm đó.
Biu thc:

=
- Định lý 2: độ biến thiên động lượng ca mt chất điểm trong mt khong thi
gian nào đó giá tr bằng xung lượng ca lc (hay tng hp lc) tác dng
lên chất điểm trong khong thời gian đó.
Biu thc:
󰇍
󰇍
=
t
- Chng minh trong mt hlập động ng ca h bo toàn:
Trong hlp tng hp lc tác dng lên h bng 0:
=
󰇍
Do đó, theo đnh lý 1 t
󰇍

=
=
󰇍
=>
󰇍
= const
Vy trong hlập động lượng ca h là đại lượng được bo toàn.
u 3: Thế nào là vt rn? Định nghĩa momen động lượng vi mt chất điểm?u
2 định lý v momen động lượng?
- Momen động lượng:
󰇍
=
󰇍
󰇍
󰇍
= (m)
Trong đó:
󰇍
là momen động lượng ca chất điểm (kgm
2
/s)
là khong cách t đim ta xét cho ti phương ca lc (m)
m là khối lượng ca chất điểm (kg)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
là vn tc ca chất điểm (m/s)
- Định lý 1: Đạo hàm bc nht của momen động lưng theo thi gian bng tng
momen ca các lc tác dng lên vt:
󰇍

= µ với π là momen ngoại lc
- Momen động ng ca mt chất đim vi mt trục quay được bo toàn khi
tng momen ngoi lc tác dng lên chất điểm bng không: =
󰇍
=>
󰇍

=
󰇍
Do đó
󰇍
= const.
u 4: H quy chiếu quán tính gì? H quy chiếu phi quán tính là gì? Trình bày
định luật III Newton? Ý nghĩa?
- H quy chiếu quán tính h quy chiếu các định lut quán tính nghim
đúng.
- H quy chiếu phi quán tính h quy chiếu mà các đnh lut quán tính không
nghim đúng.
- Định lut III Newton: Khi chất điểm A tác dng lên chất điểm B mt lc
thì chất đim B cũng tác dụng lên chất điểm A mt lc 
󰇍
󰇍
󰇍
. Hai lc
và 
󰇍
󰇍
󰇍
tn
tại đồng thi cùng phương ngược chiu cùng độ ln. Đây là cp lc trc
đối: 
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
= -
- Ý nghĩa: Tổng các ni lc ca mt hlp bng không.
u 5: Chng minh trng trường là trường thế?
Ta có: Lc hp dn F
hd
=
, dA =

dr
Công toàn phn A
12
=

󰇛󰇜
󰇛󰇜
=

dr = (

+ c) (

+ c)
- Năng lượng do trường hp dn sinh ra không ph thuộc vào đường đi mà chỉ
ph thuộc vào điểm đầu và điểm cui.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Những trường có tính chất như trên được gi trường thế. ng lượng ca
trường thế đưc gi là thế năng.
W
t
=

+ c
u 6: Viết phương trình bản trong chuyển động quay ca vt rn vi mt trc
c định? Viết phương trình, giải thích đại ng? Nêu đặc đim ca momen quán
tính?
- Phương trình cơ bản trong chuyn động quay ca vt rn vi mt trc c định:
󰇍
= I
trong đó
là gia tc góc ca chuyển động (rad/s
2
)
I là momen quán tính ca vt, I = mr
2
(kgm
2
)
󰇍
là momen ngoi lc (N/m)
- Đặc điểm ca momen quán tính:
+ đại lượng vật đặc trưng cho tính bo toàn trng thái ca h trong chuyn
động quay.
+ Momen quán tính ph thuc vào khing ca các thành phn trong h và khong
cách gia các thành phn trong h đến trc quay.
+ Momen quán tính không phi là một đại lượng vecto.
u 7: Khái nim động năng? Biểu thức tính động năng? Định lý động năng?
- Khái nim: Động năng là năng lượng vật có được nh chuyn động.
- Biu thc: W =
mv
2
trong đó W
đ
là động năng ca vt (J)
m là khối lượng ca vt (kg)
v là vn tc ca vt (m/s
2
)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Định động năng: ng sinh ra trong quá trình chuyn động bng độ biến
thiên đng năng: A = W
đ2
W
đ1
u 8: Thiết lp biu thc tính ng, công sut ca ngoi lc trong chuyn đng
quay ca vt rn quanh trc c đnh?
Ta có dA = F.ds mà ds = r.d và F=m.a
Do đó dA = m.a.r.d = m.


.r.d =m.r.dv.




= => dA = m.r.dv.
Li có v = r => dv = r.d
Vy dA= m.r
2
.d
Ta có: A =

󰇛󰇜
󰇛󰇜
= m.r
2
.

󰇛󰇜
󰇛󰇜
=
m.r
2
.(
-
)
Vy công ca ngoi lc trong chuyn động quay ca vt rn quanh trc c định :
A =
I
Công sut: P =
=

u 9: Thiết lp ng thc tính gimng loga? Phương trình dao đng tt dn ca
con lc lò xo?
- Thiết lập pơng trình giảm lượng loga:
Ta có hp lc tác dng vào vt:
=

󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
+
󰇍
󰇍
󰇍
Chiếu lên chiu chuyn động ta có: ma = F
đh
- F
c
= -kx rv (r là h c cn)
Hay có m
= -kx - r


+


+
x = 0
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Đặt
=
;
=
+


+
x = 0
Đây là một phương trình vi phân có nghiệm dng x = A
0
.

cos(t+)
Đây là phương trình dao đng tt dn ca con lc lò xo vi =
- Gim lượng loga: là loga t nhiên ca t s 2 biên độ dao động ca 2 chu kì
liên tiếp: = ln
󰇛󰇜
󰇛󰇜
= ln

󰇛󰇜
= ln

= βT
Vy = βT = β


u 10: u ni dung thuyết động hc phân t của khí tưởng. Viết phương trình
trng thái ca khối k tưởng có khối lượng m phương trình liên hệ gia áp
sut và nhiệt đ ca khi khí đó?
- Ni dung thuyết động hc phân t:
+ Các cht khí có cu tạo gián đoạn gm mt s ng ln các phân t kkích
thước rt nh.
+ c phân t k chuyển động hn lon không ngng chúng va chm vi nhau
va chm vào thành bình.
+ Mức độ chuyển động ca các phân t khí biu hin nhiệt độ, chuyển động ng
nhanh tnhiệt độ càng cao, nhiệt đ tuyệt đối t l vi động năng tnh tiến trung
bình.
+ Các phân t khí được coi chất điểm, ch thước c phân t krt nh so vi
khong cách gia chúng nên th tích các phân t có th b qua.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
+ Các phân t khí không tương tác với nhau trc va chm, va chm gia các phân
t vi thành bình là va chạm đàn hồi và tuân theo cơ học Newton.
- Phương trình trạng thái ca khi khí tưởngkhi lượng m:
p.V =
.RT trong đó p là áp suất ca khi khí (N/m
2
)
V là th tích ca khi khí (m
3
)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
R tùy theo đơn vị áp sut và th tích
M là khi lượng ca khi k
µ là khối lượng mol phân t k
- Phương trình liên hệ gia áp sut nhiệt độ:
n
0
=

trong đó n
0
là mt độ phân t k
p là áp sut (N/m
2
)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
k =
= 1,38.10
-23
u 11: u h qu ca thuyết đng hc phân t?
- H qu 1: Động năng trung bình ca các phân t khí t l vi nhit độ tuyt
đối:
=
kT trong đó
là động năng trung bình (J)
k = 1,38.10
-23
(J/K)
T là nhiệt đ tuyệt đối (K)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- H qu 2: Mật độ ca các phân t khí đối vi mi loi khí cùng điu kin
nhit độ và áp suất là như nhau: n
0
=

trong đó n
0
là mt độ phân t
p là áp sut (N/m
2
)
k = 1,38.10
-23
(J/K)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
- H qu 3: Áp sut ca hn hp khí bng tng áp sut riêng phn ca các k
trong hn hp: p = p
1
+ p
2
+ … +
p
n
=

u 12: Coi khí quyn của Trái Đất trong trạng thái tưởng, nhiệt độ là đồng đều.
Tìm ng thc khí áp ca khí quyn độ cao h. T đó tìm ra đnh lut phân b
Boltzman?
- Công thc khí áp ca khí quyn độ cao h:
Ti mặt dưới: p =
=
Ti mt trên: p + dp =
=
=
Coi áp suất theo phương ngang bằng không và khi k đứng yên ti h.
Ta có: d
󰇍
+
󰇍
󰇍
󰇍
+
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
=
󰇍
dP +
= 0 dP + p + dp dp = 0
dp = -dP (*)
Tìm dP: Gi s khi khí có dN ht: dP = m.g.dN
dN = n
0
.S.dh = n
0
.1.dh = n
0
.dh
dP = m.g.n
0
.dh = m.g.

.dh (**)
Thay (*) vào (**) ta có: dp = -m.g.



=


Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI



 p = p
0
.


- Định lut phân b Bolztman: n
0(h)
= n
0(o)
.


Khối k đặt trong một trường lc thế, ch nào thế năng ng nhỏ thì mật độ k
càng ln.
u 13: Nêu khái nim bc t do? Định lut phân b đều động năng theo các bậc t
do?
- Bc t do: s tọa đ cn thiết để xác đnh v trí mt phân t trong không
gian. Đơn nguyên tử i = 3, đôi nguyên t i = 5, đa nguyên t i = 6.
- Định lut phân b đều động năng theo các bc t do: động năng ca mt phn
t khí được phân b đều trên các bc t do. Mi bc t do có giá tr

. W
đ
=

Đơn nguyên t W
đ
=

Đôi nguyên tử W
đ
=

Đa nguyên t W
đ
= 3kT
u 14: u đnh lut phân b phân t theo vn tc ca Maxwell. T đó suy ra
công thc tính vn tc xác sut ln nht và vn tc trung bình ca phân t k. Nêu
ý nghĩa ca các loi vn tốc đó?
- Định lut phân b Maxwell: Xét khi khí có N phn t kcùng khối lưng
m, các phân t khí là đồng nht và không chu tác dng ca lc trng trường.
Gi dN là s phân t chuyển động trong khong (v;v+dv)
Ta có:

󰇛
󰇜
dv vi
󰇛󰇜
là hàm pn b vn tc.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
dN = N.F
(v).
dv

󰇛󰇜

N = N
󰇛󰇜

󰇛󰇜

= 1 là hàm chun hóa xác sut Maxwell
F
(v)
=
󰇛

󰇜



= F
(v)
dv =
󰇛

󰇜


dv
Kho sát hàm F
(v)
ta thu được bng biến thiên:
V

F’
(v)
+ 0 -
F
(v)
Max
- Vn tc xác sut ln nht: v
xs
=

Trong đó k = 1,38.10
-23
là hng s Boltzman
T là nhiệt đ tuyệt đối (K)
m là khối lượng 1 phân t k
- Vn tc trung bình: v
tb
=
󰇛
󰇜

=


Trong đó k, T, m như trên
- Ý nghĩa các vận tc:
+ v
xs
ln nht: là vn tc mà nhiu phân t đạt đến nht
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
+ vn tc trung bình: là giá tr trung bình vn tc ca các phân t trong khi khí, th
hin mức độ chuyn động hn lon ca các phân t k
u 15: Phát biu nguyên lý I nhit động lc học? Ý nghĩa? Hệ qu?
- Phát biu: Trong 1 qtrình biến đổi, độ biến thiên ni năng ca 1 h nhit
động bng tng công và nhit mà h nhn được trong quá trình đó.
∆U = A + Q trong đó ∆U là độ biến thiên nội ng
A, Q là công và nhit mà h nhận được
- Ý nghĩa: + Khẳng đnh không chế tạo được động cơ vĩnh cu loi I.
+ Năng lượng không t sinh ra và mất đi chỉ chuyn t dng này
sang dng khác.
- H qu:
+ H qu 1: Không th chế to được động vĩnh cu loi I: Xét 1 chi trình khép
kín: ∆U = 0 A + Q = 0


trong đó Q’, A’ là công hệ sinh ra
+ H qu 2: Xét h ch gm 2 vật trao đi nhit. Nhit lượng do vt này to ra bng
nhiệt lượng do vt kia thu vào.
u 16: Định nghĩa trạng thái n bng và quá trình n bng? Như thế nào là 1 quá
trình cân bng? Vì sao?
- Trng thái cân bng ca h là trng thái không biến đổi theo thi gian và tính
bt biến đó ca h không ph thuc vào các quá trình ca ngoi vt.
- Quá trình cân bng là 1 quá trình biến đổi gm 1 chui liên tiếp c trng thái
cân bng.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- 1 quá trình được thc hin rt chm hoc cùng chậm để thi gian thiết
lp li s n bng mi ca h thì được coi là 1 quá trình cân bng. Vì qua 1
quá trình biến đổi, h s chuyn t trng thái cân bng này sang trng thái cân
bng tiếp theo t trng tháin bằng trước đã bị phá hy.
u 17: Định nghĩa quá trình đon nhit? Thiết lp pơng trình trạng thái ca quá
trình đoạn nhit. Thiết lp biu thức công sinh ra trong quá trình đoạn nhit?
- Định nghĩa: Đó là quá trình trong đó hệ không trao đổi nhit vi bên ngoài.
- Thiết lập pơng trình trạng thái của quá trình đoạn nhit:
Theo nguyên lý I: dU = Q + (󰇜 dU = 
Có:




=> -p.dV =
 (*)
Rút P t


thay vào (*) ta có:


Hay


= 0 (**)

=
Tích phân 2 vế (**) ta có: lnT + ( 󰇜
ln(T

󰇜 = const T
= const
- Thiết lp biu thc công sinh ra:
A = -


p.
=

= const p =
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
=> A =
dV =

=



=




=


u 18: u định nghĩa quá trình thuận nghch qtrình không thun nghch?
Đặc đim?
- Quá trình thun nghch: 1 quá trình biến đổi t trng thái A sang trng thái B
được gi là thun nghch khi nó có th tiến hành theo chiều ngưc li và trong
quá trình đó hệ đi qua các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận.
- Quá trình không thun nghch: là quá trình khi tiến hành theo chiều ngược li
h không đi qua các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận.
- Đặc điểm:
+ Quá trình thun nghch: Sau khi tiến hành chiu thun và chiu nghịch để đưa hệ
v trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh không xy ra 1 biến đổi nào.
+ Quá trình không thun nghch: Sau khi tiến hành chiu thun và chiu nghch để
đưa hệ v trng thái ban đầu thì môi trường xung quanhxy ra biến đổi.
u 19: Nêu các nhược điểm ca nguyên I nhiệt động lc hc? Phát biu nguyên
II nhiệt đông lực hc?
- Nhược điểm: không ch ra chiu truyn nhiệt trong quá trình trao đổi nhit.
- VD:
- Nguyên lý II: Gm 2 phát biu sau:
+ Phát biu ca Clausious: Nhit không th truyn t vt lạnh hơn sang vt nóng
hơn.
+ Phát biu của Thompson: 1 động cơ không thể sinh công nếu nó ch trao đổi nhit
vi 1 ngun duy nht.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Không th chế tạo động cơ vĩnh cu loi II.
u 20: u định nghĩa chu trình Cacno? Thiết lp biu thc tính hiu sut của động
cơ hoạt động theo chu trình Cacno?
- Định nghĩa: chu trình gồm 2 qtrình đẳng nhit thun nghch và 2 quá
trình đoạn nhit thun nghch.
- Thiết lp biu thc tính hiu sut:
Ta có:
󰆒

󰆒


=> n = 1 -


T

= const
T quá trình 2 đến 3:


T quá trình 4 đến 1:


󰇡
󰇢

󰇡
󰇢

=>

Vi
󰉪󰉳󰉰
󰉪󰉳󰉰󰉗
=> Hiu sut ca qtrình Cacno ch ph thuc
vào nhiệt độ ngun nóng và ngun lnh.
u 21: Nêu định Cacno? Trình y biu thc nh hiu sut cực đại ca động
cơ? Nêu các phương pháp làmng hiệu sut của động cơ nhiệt?
- Hiu sut ca tt c các động thuận nghch chy theo chu trình Cacno vi
cùng nhiệt độ ngun nóng ngun lạnh đu bng nhau và không ph thuc
vào tác nhân cũng như cách chế to máy. Hiu sut của động cơ không thun
nghch thì nh hơn hiệu sut của động cơ thuận nghch.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- n = 1 -


vi

󰉪󰉳󰉙󰉙󰉻󰉰󰉗

󰉪󰉳󰉙󰉻󰉰
- Phương pháp ng hiu sut: gim nhiệt đ ngun lnh hoặc ng nhiệt độ
ngun nóng.
u 22: Trình bày biu thức định lượng ca nguyên lý II nhiệt động lc hc?
u 23: Đnh nghĩa hàm entropy? Phát biểu nguyên lý tăng entropy? Ý nghĩa?
- Hàm entropy là hàm ch ph thuc vào trng thái ca h nhiệt động.
- Nguyên ng entropy: trong 1 hệ lp nếu quá trình din biến thun
nghịch thì entropy không đổi, nếu quá trình là không thun nghch thì entropy
luôn tăng. H cô lp không th 2 lần đi qua cùng 1 trạng thái.
- Ý nghĩa: Vt nhn nhit không cn phi nhiệt độ thấp hơn vật ta nhit.
u 24: Trình bày khái nim cng tích, ni áp, t đó suy ra phương trình Vandecvan
đối vi k thc:
- Cộng tích: Đi vi khí thc, các phân t khí có kích thước, mi phân t chiếm
mt khong không gian nào đấy vào th tích ca các phân t kkhông
đáng kể. Nếu gi
là th tích 1 kilomol khí thc, V là th tích các phân
t khí chuyển động t do t V=
vi b là s hiu chnh v th tích, gi
là cng tích.
- [b]=
b=4
󰇛
󰇜 ( Vi
là s Avogadro; d là đường kính ca
phân t)
- Nội áp: Đối vi khí thc, do t nhau nên lc các phân t ti va chm vào
thành bình thì chúng s b các phân t n trong kéo li. So vi trường hp
khí lý tưởng, lc do các phân t kthc tác dng vào thành bình s nh hơn,
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
do đó áp suất khí thc nh n áp suất khí lí tưởng. Nếu gi
là áp sut khí
thc thì:
vi
là s hng hiu chnh v ni áp.
-

vi a: h s t l ph thuc vào các loi khí.
- Phương trình Vandecvan:
󰇧
󰇨
󰇛
󰇜

B c ch s t nhưng hiểu rng p, V là áp sut và th tích ca khí thc, ta
được :
󰇛
󰇜
󰇛
󰇜
 (*)
Phương trình * y do Vandecvan thiết lập vào năm 1873 và gọi phương
trình Vandecvan.
u 25: Thế nào là vn tốc vũ tr cp I? Tính vn tốc vũ trụ cp I?
- T một điểm A nào đó trong trường hp dn của Ti đất, ta bn một viên đạn
khối lượng m vi vn tc v
0
. Tr s vn tc ban đầu v
0
cn thiết để bn viên
đạn bay vòng quanh Trái Đất theo qu đạo một vòng tròn được gi vn
tốc vũ trụ cp I
- Tính vn tốc tr cp I: Gi thiết viên đạn bay cách mặt đất không xa lm
để ta th coi bán kính qu đạo ca nó bng n kính R của Trái Đất. Vn
tc v
1
ca viên đạn trong chuyn động tròn liên h vi gia tốc hướng m
( đây là gia tốc trng trường).
a
0
= g
0
=
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
T đó suy ra: v
1
=
là công thc tính vn tc vũ trụ cp I.
u 26: Thế nào là vn tốc vũ tr cp II? Tính vn tốc vũ trụ cp II?
- T một điểm A nào đó trong trường hp dn của Ti đất, ta bn một viên đạn
khối lượng m vi vn tc v
0
. Tr s vn tc ban đầu v
0
cn thiết để bn viên
đạn bay ngày càng xa Trái Đất gi là vn tc vũ trụ cp II.
- Tính vn tốc vũ tr cp II: Gi s viên đn xut phát t A cách tâm ca Trái
Đất mt khong bằng bán kính Trái Đất R vi vn tốc ban đầu v
0
và bay ngày
càng xa Trái Đất đến . Áp dụng định lut bảo toàn cơ năng cho viên đạn ta
có:

󰇡

󰇢

󰇡

󰇢
󰇱




Nên





ta có: g
0
=

Vy v
0


.
u 27: Trình bày các vn đề sau: H quy chiếu không quán tính, lc quán
tính và lc quán tính ly tâm
- H quy chiếu không quán tính: H quy chiếu không quán tính là h quy chiếu
xut hin lc quán tính (hay còn cách phát biu khác là h quy chiếu
trong đó các định lut Newton không nghim đúng.
- Lc quán tính là lc sinh ra trong h quy chiếu phi quán tính, lc quán tính
cũng gây ra biến dng và gia tc cho vt, lc quán tính không có phn lc.
- Lc quán tính ly tâm: mt lc quán tính xut hin trên mi vt nm yên
trong h quy chiếu quay so vi mt h quy chiếu quán tính. Nó là h qu ca
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
trường gia tc, xut hin trong h quy chiếu phi quán tính. Cũng thể hiu
lc ly tâm là phn lc ca lực hướng tâm c động vào vật đang chuyển động
theo một đường con, đ gi cho vt nm cân bng trong h quy chiếu.
u 28: Nêu quan điểm v không gian thời gian trong cơ hc Newton. Phép
biến đổi Galileo. Phát biu nguyên tương đối Galileo
Quan điểm v không gian và thi gian trong cơ học Newton: t 2 h trc ta
Oxyz quy ước đứng n, h O’x’y’z’ cuyn động tnh tiến đối vi h Oxyz.
Ta gi định O’x’ luông trượt dọc theo Ox, O’y và O’z’ song song cùng
chiu vi Oy,Oz. Vi mi h tọa độ ta gn vào một đồng h để ch thi gian.
Xét một điểm M có tọa đ không gian và thi gian trong h tọa độ Oxyz là t,
x, y, z; trong h tọa độ O’xy’z’ là t’, x’, y, z’. Theo các quan điểm ca
Newton:
- Thi gian có tính tuyệt đối không ph thuc vào h quy chiếu:
t = t’ (1)
- V trí của điểm M được xác đnh tùy theo h quy chiếu:
x = x’ +OO’; y = y’; z = z’ (2)
Như vậy: v trí trong không gian tínhơng đi ph thuc vào h quy chiếu.
Do đó: chuyển động có tính tương đối tùy thuc vào h quy chiếu.
- Khong cách giữa hai điểm bt kì trong không gian một đại lượng không
ph thuc vào h quy chiếu. Khong cách 2 điểm A,B trong 2 h lần lượt là:


Ta li có: 󰇫
󰆒



Do đó:
󰆒

hay l
0
= l
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIU DÙNG ĐỂ ÔN TP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Nói cách khác: khong không gian có tính tuyệt đi, không ph thuc vào h
quy chiếu.
Phép biến đổi Galileo: Chúng ta xét một trường hp riêng: chuyển động ca
h O’ là chuyển động thẳng và đều. Nếu tại t = 0, O’ trùng với O thì:


V là vn tc chuyển động ca h O’. Theo (1) và (2) ta có:
x = x’ + Vt’; y = y’; z = z’; t = t’ (3)
ngưc lại: x = x’ - Vt’; y = y’; z = z’; t = t’ (4)
Các công thc (3) (4) gi là phép biến đổi Galileo: chúng cho ta ch
chuyn các tọa đ không gian, thi gian t h quy chiếu O’ sang h quy chiếu
O và ngược li.
Nguyên lý tương đối Galileo:
+ Phát biu 1: Mi h quy chiếu chuyển động thng đều đối vi mt h quy
chiếu quán tính cũng là hệ quy chiếu quán tính.
+ Phát biu 2: Các đnh lut Newton được nghim đúng trong h quy chiếu
chuyển động thng đều đối vi h quy chiếu quán tính.
+ Phát biu 3: Các phương trình động lc hc trong các h quy chiếu quán
tính có dng như nhau.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)
lOMoARcPSD|36442750
| 1/19

Preview text:

lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Câu hỏi lý thuyết tự luận môn Vật lý đại cương I
Biên soạn bởi nhóm BK-ĐCMP
(Trung Phạm – Thảo Nguyễn)
Câu 1: . Trình bày khái niệm chất điểm. Viết phương trình, nêu ý nghĩa, đặc điểm
của gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến?
- Gia tốc tiếp tuyến: Kí hiệu: at (m/s2): là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ
thay đổi độ lớn của vận tốc.
+ Đặc điểm: có phương tiếp tuyến với quỹ đạo cong tại M. Có chiều trùng với chiều
của 𝑣⃗ khi chuyển động nhanh dần và ngược chiều với chiều của 𝑣⃗ nếu chuyển động chậm dần. 𝑑𝑣 + Biểu thức: at = 𝑑𝑡
- Gia tốc pháp tuyến: là đại lượng vật lý đăc trưng cho mức độ thay đổi phương
và hướng của vận tốc. Kí hiệu: an (m/s2)
+ Đặc điểm: có phương vuông góc với phương của vận tốc và có chiều hướng vào
bề lõm của quỹ đạo chuyển động. 𝑣2 + Biểu thức: a trong đó v: là vậ n =
n tốc của chuyển động 𝑅
R: là bán kính cong của quỹ đạo chuyển động
Câu 2: Định nghĩa động lượng với một chất điểm, hệ chất điểm? Nêu hai định lý
động lượng? Chứng minh trong một hệ cô lập động lượng của hệ bảo toàn?
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Động lượng của một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc 𝑣⃗ ⃗ là 𝑝⃗ =
m𝑣⃗. Là đại lượng vật lý đặc trưng cho chuyển động của chất điểm về phương diện động lực học.
- Động lượng của hệ chất điểm: 𝑝⃗ = ∑𝑛𝑖=1 𝑚𝑖 𝑣⃗𝑖
- Định lý 1: Đạo hàm của động lượng của 1 chất điểm theo thời gian thời gian
có giá trị bằng lực (hay tổng hợp lực) tác dụng lên chất điểm đó. 𝑑𝑝⃗ Biểu thức: = 𝐹⃗ 𝑑𝑡
- Định lý 2: độ biến thiên động lượng của một chất điểm trong một khoảng thời
gian nào đó có giá trị bằng xung lượng của lực (hay tổng hợp lực) tác dụng
lên chất điểm trong khoảng thời gian đó. Biểu thức: ∆𝐷 ⃗⃗ = 𝐹⃗∆t
- Chứng minh trong một hệ cô lập động lượng của hệ bảo toàn:
Trong hệ cô lập tổng hợp lực tác dụng lên hệ bằng 0: ∑ 𝐹⃗ = 0 ⃗ Do đó, theo đị 𝑑𝑃⃗ nh lý 1 thì =∑ 𝐹⃗ = 0 ⃗ => 𝑃⃗ = const 𝑑𝑡
Vậy trong hệ cô lập động lượng của hệ là đại lượng được bảo toàn.
Câu 3: Thế nào là vật rắn? Định nghĩa momen động lượng với một chất điểm? Nêu
2 định lý về momen động lượng?
- Momen động lượng: 𝐿⃗ = 𝑟⃗ ⃗ ^ 𝑃⃗ = 𝑟⃗ ^ (m𝑣⃗)
Trong đó: 𝐿⃗ là momen động lượng của chất điểm (kgm2/s)
𝑟⃗ là khoảng cách từ điểm ta xét cho tới phương của lực (m)
m là khối lượng của chất điểm (kg)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
𝑣⃗ là vận tốc của chất điểm (m/s)
- Định lý 1: Đạo hàm bậc nhất của momen động lượng theo thời gian bằng tổng 𝑑𝐿⃗
momen của các lực tác dụng lên vật: = µ với π là momen ngoại lực 𝑑𝑡
- Momen động lượng của một chất điểm với một trục quay được bảo toàn khi 𝑑𝐿⃗
tổng momen ngoại lực tác dụng lên chất điểm bằng không: 𝜇⃗ = 0 ⃗ => = 0⃗ 𝑑𝑡 Do đó 𝐿⃗ = const.
Câu 4: Hệ quy chiếu quán tính là gì? Hệ quy chiếu phi quán tính là gì? Trình bày
định luật III Newton? Ý nghĩa?
- Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu mà các định luật quán tính nghiệm đúng.
- Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu mà các định luật quán tính không nghiệm đúng.
- Định luật III Newton: Khi chất điểm A tác dụng lên chất điểm B một lực 𝐹⃗
thì chất điểm B cũng tác dụng lên chất điểm A một lực 𝐹
⃗⃗′⃗. Hai lực 𝐹⃗ và 𝐹⃗⃗′⃗ tồn
tại đồng thời cùng phương ngược chiều và cùng độ lớn. Đây là cặp lực trực
đối: 𝐹⃗′⃗ ⃗ = -𝐹⃗
- Ý nghĩa: Tổng các nội lực của một hệ cô lập bằng không.
Câu 5: Chứng minh trọng trường là trường thế? 𝐺𝑚 −𝐺𝑚 Ta có: Lực hấp dẫn F 1𝑚2 1𝑚2 hd= 𝑟2 , dA = 𝑟2 dr (2) 𝑟 −𝐺𝑚 −𝐺𝑚 Công toàn phần A 2 1𝑚2 1𝑚2 12 = ∫ 𝑑𝐴 (1) = ∫ −𝐺𝑚1𝑚2 𝑟 dr = ( 1 𝑟2 𝑟2 + c) – ( 𝑟2 + c)
- Năng lượng do trường hấp dẫn sinh ra không phụ thuộc vào đường đi mà chỉ
phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Những trường có tính chất như trên được gọi là trường thế. Năng lượng của
trường thế được gọi là thế năng. −𝐺𝑚 W 1𝑚2 t = 𝑟2 + c
Câu 6: Viết phương trình cơ bản trong chuyển động quay của vật rắn với một trục
cố định? Viết phương trình, giải thích đại lượng? Nêu đặc điểm của momen quán tính?
- Phương trình cơ bản trong chuyển động quay của vật rắn với một trục cố định:
µ⃗ = I𝛽⃗ trong đó 𝛽⃗ là gia tốc góc của chuyển động (rad/s2)
I là momen quán tính của vật, I = mr2 (kgm2)
µ⃗ là momen ngoại lực (N/m)
- Đặc điểm của momen quán tính:
+ Là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính bảo toàn trạng thái của hệ trong chuyển động quay.
+ Momen quán tính phụ thuộc vào khối lượng của các thành phần trong hệ và khoảng
cách giữa các thành phần trong hệ đến trục quay.
+ Momen quán tính không phải là một đại lượng vecto.
Câu 7: Khái niệm động năng? Biểu thức tính động năng? Định lý động năng?
- Khái niệm: Động năng là năng lượng vật có được nhờ chuyển động. 1
- Biểu thức: W = mv2 trong đó W 2
đ là động năng của vật (J)
m là khối lượng của vật (kg)
v là vận tốc của vật (m/s2)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Định lý động năng: công sinh ra trong quá trình chuyển động bằng độ biến
thiên động năng: A = Wđ2 – Wđ1
Câu 8: Thiết lập biểu thức tính công, công suất của ngoại lực trong chuyển động
quay của vật rắn quanh trục cố định?
Ta có dA = F.ds mà ds = r.d𝜑 và F=m.a Do đó dA = m.a.r.d𝜑 𝑑𝑣 𝑑𝜑 = m. .r.d𝜑 =m.r.dv. 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝜑 Mà
= 𝜔 => dA = m.r.dv.𝜔 𝑑𝑡
Lại có v = r. 𝜔 => dv = r.d𝜔 Vậy dA= m.r2.𝜔d𝜔 (2) (2) 1 Ta có: A = ∫ 𝑑𝐴 𝜔 . 2 2 (1) = m.r2.∫ 𝜔𝑑 (1) = m.r2.(𝜔 - 𝜔 ) 2 1 2
Vậy công của ngoại lực trong chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định là: 1 A = I𝜔2 2 𝐴 𝐼𝜔2 Công suất: P = = 𝑡 2𝑡
Câu 9: Thiết lập công thức tính giảm lượng loga? Phương trình dao động tắt dần của con lắc lò xo?
- Thiết lập phương trình giảm lượng loga:
Ta có hợp lực tác dụng vào vật: 𝐹⃗ = 𝐹
⃗ đ⃗ℎ⃗⃗ + 𝐹⃗𝑐⃗⃗
Chiếu lên chiều chuyển động ta có: ma = Fđh - Fc = -kx – rv (r là hệ cố cản) 𝑑2𝑥 𝑑𝑥 𝑟 𝑑𝑥 𝑘 Hay có m 𝑑2𝑥 + x = 0 𝑑𝑡2 = -kx - r𝑑𝑡 𝑑𝑡2 + 𝑚 𝑑𝑡 𝑚
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI Đặ 𝑘 𝑟 t = 𝜔2 ; = 2β 𝑚 𝑚  𝑑2𝑥 + 𝜔2x = 0 𝑑𝑡2 + 2β𝑑𝑥 𝑑𝑡
Đây là một phương trình vi phân có nghiệm dạng x = A0.𝑒−𝛽𝑡cos(𝜔t+𝜑)
Đây là phương trình dao động tắt dần của con lắc lò xo với 𝜔 = √𝜔20 − 𝛽2
- Giảm lượng loga: là loga tự nhiên của tỉ số 2 biên độ dao động của 2 chu kì 𝐴(𝑡) 𝐴 liên tiếp: 𝛿 = ln = ln 0𝑒−𝛽𝑡 𝐴(𝑡+𝑇)
𝐴0𝑒−𝛽(𝑡+𝑇) = ln𝑒𝛽𝑇 = βT Vậy 𝛿 = βT = β 2𝜋 √𝜔20−𝛽2
Câu 10: Nêu nội dung thuyết động học phân tử của khí lý tưởng. Viết phương trình
trạng thái của khối khí lý tưởng có khối lượng m và phương trình liên hệ giữa áp
suất và nhiệt độ của khối khí đó?
- Nội dung thuyết động học phân tử:
+ Các chất khí có cấu tạo gián đoạn gồm một số lượng lớn các phân tử khí có kích thước rất nhỏ.
+ Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng chúng va chạm với nhau và va chạm vào thành bình.
+ Mức độ chuyển động của các phân tử khí biểu hiện ở nhiệt độ, chuyển động càng
nhanh thì nhiệt độ càng cao, nhiệt độ tuyệt đối tỷ lệ với động năng tịnh tiến trung bình.
+ Các phân tử khí được coi là chất điểm, kích thước các phân tử khí rất nhỏ so với
khoảng cách giữa chúng nên thể tích các phân tử có thể bỏ qua.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
+ Các phân tử khí không tương tác với nhau trừ lúc va chạm, va chạm giữa các phân
tử với thành bình là va chạm đàn hồi và tuân theo cơ học Newton.
- Phương trình trạng thái của khối khí lý tưởng có khối lượng m: 𝑚
p.V = .RT trong đó p là áp suất của khối khí (N/m2) µ
V là thể tích của khối khí (m3)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
R tùy theo đơn vị áp suất và thể tích
M là khối lượng của khối khí
µ là khối lượng mol phân tử khí
- Phương trình liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ: 𝑝 n0 = trong đó n 𝑘𝑇
0 là mật độ phân tử khí p là áp suất (N/m2)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K) 𝑅 k = = 1,38.10-23 𝑁𝑎
Câu 11: Nêu hệ quả của thuyết động học phân tử?
- Hệ quả 1: Động năng trung bình của các phân tử khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đố 3 i: 𝑊
̅̅đ̅̅ = kT trong đó 𝑊
̅̅̅̅ là động năng trung bình (J) 2 đ k = 1,38.10-23(J/K)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- Hệ quả 2: Mật độ của các phân tử khí đối với mọi loại khí ở cùng điều kiện 𝑝
nhiệt độ và áp suất là như nhau: n0 = trong đó n 𝑘𝑇 0 là mật độ phân tử p là áp suất (N/m2) k = 1,38.10-23(J/K)
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
- Hệ quả 3: Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của các khí trong hỗn hợp: p = p + … + 𝑛 1 + p2 pn = ∑𝑖=1 𝑝𝑖
Câu 12: Coi khí quyển của Trái Đất trong trạng thái lý tưởng, nhiệt độ là đồng đều.
Tìm công thức khí áp của khí quyển ở độ cao h. Từ đó tìm ra định luật phân bố Boltzman?
- Công thức khí áp của khí quyển ở độ cao h: 𝐹
Tại mặt dưới: p = 1 = 𝐹1 = 𝐹 𝑆 1 1 𝐹 𝐹
Tại mặt trên: p + dp = 2 = 2 = 𝐹 𝑆 1 2
Coi áp suất theo phương ngang bằng không và khối khí đứng yên tại h. Ta có: d𝑃⃗ + 𝐹
⃗ 1⃗ + 𝐹⃗2⃗⃗ = 0⃗  dP + 𝐹2 − 𝐹1 = 0  dP + p + dp – dp = 0  dp = -dP (*)
• Tìm dP: Giả sử khối khí có dN hạt: dP = m.g.dN
Mà dN = n0.S.dh = n0.1.dh = n0.dh  𝑝
dP = m.g.n0.dh = m.g. .dh (**) 𝑘𝑇 𝑝 𝑑𝑝 −𝑚.𝑔.𝑑ℎ
Thay (*) vào (**) ta có: dp = -m.g. . 𝑑ℎ  = 𝑘𝑇 𝑝 𝑘𝑇
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI −𝑚.𝑔.ℎ
 ∫ 𝑑𝑝 = −𝑚.𝑔 ∫ 𝑑ℎ  p = p 𝑘𝑇 𝑝 𝑘𝑇 0.𝑒 −𝑚.𝑔.ℎ
- Định luật phân bố Bolztman: n0(h) = n0(o).𝑒 𝑘𝑇
Khối khí đặt trong một trường lực thế, chỗ nào thế năng càng nhỏ thì mật độ khí càng lớn.
Câu 13: Nêu khái niệm bậc tự do? Định luật phân bố đều động năng theo các bậc tự do?
- Bậc tự do: là số tọa độ cần thiết để xác định vị trí một phân tử trong không
gian. Đơn nguyên tử i = 3, đôi nguyên tử i = 5, đa nguyên tử i = 6.
- Định luật phân bố đều động năng theo các bậc tự do: động năng của một phn 𝑘𝑇
tử khí được phân bố đều trên các bậc tự do. Mỗi bậc tự do có giá trị . W 2 đ 𝑖𝑘𝑇 = 2 Đơn nguyên tử 3 Wđ = 𝑘𝑇 2 Đôi nguyên tử 5 Wđ = 𝑘𝑇 2 Đa nguyên tử Wđ = 3kT
Câu 14: Nêu định luật phân bố phân tử theo vận tốc của Maxwell. Từ đó suy ra
công thức tính vận tốc xác suất lớn nhất và vận tốc trung bình của phân tử khí. Nêu
ý nghĩa của các loại vận tốc đó?
- Định luật phân bố Maxwell: Xét khối khí có N phần tử khí có cùng khối lượng
m, các phân tử khí là đồng nhất và không chịu tác dụng của lực trọng trường.
Gọi dN là số phân tử chuyển động trong khoảng (v;v+dv) 𝑑𝑁 Ta có: = 𝐹 𝑁
(𝑣)dv với 𝐹(𝑣) là hàm phân bố vận tốc.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI  ∞ ∞ ∞
dN = N.F(v).dv  ∫ 𝑑𝑁 = 𝑁 ∫ 𝐹(𝑣)𝑑𝑣 0 0
 N = N∫ 𝐹(𝑣)𝑑𝑣 0  ∞ ∫ 𝐹(𝑣)𝑑𝑣 0
= 1 là hàm chuẩn hóa xác suất Maxwell 4 3 −𝑚𝑣2 𝑑𝑁 4 3 −𝑚𝑣2 F(v) =
( 𝑚 )2𝑒 2𝑘𝑇 𝑣2  = F
( 𝑚 )2𝑒 2𝑘𝑇 𝑣2dv √𝜋 2𝑘𝑇 𝑁 (v)dv = √𝜋 2𝑘𝑇
Khảo sát hàm F(v) ta thu được bảng biến thiên: V √2𝑘𝑇 𝑚 F’(v) + 0 - F(v) Max
- Vận tốc xác suất lớn nhất: vxs = √2𝑘𝑇 𝑚
Trong đó k = 1,38.10-23 là hằng số Boltzman
T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
m là khối lượng 1 phân tử khí ∞
- Vận tốc trung bình: vtb = ∫ 𝐹(𝑣)𝑑𝑣 0 = √8𝑘𝑇 𝜋𝑚 Trong đó k, T, m như trên - Ý nghĩa các vận tốc:
+ vxs lớn nhất: là vận tốc mà nhiều phân tử đạt đến nhất
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
+ vận tốc trung bình: là giá trị trung bình vận tốc của các phân tử trong khối khí, thể
hiện mức độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí
Câu 15: Phát biểu nguyên lý I nhiệt động lực học? Ý nghĩa? Hệ quả?
- Phát biểu: Trong 1 quá trình biến đổi, độ biến thiên nội năng của 1 hệ nhiệt
động bằng tổng công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình đó.
∆U = A + Q trong đó ∆U là độ biến thiên nội năng
A, Q là công và nhiệt mà hệ nhận được
- Ý nghĩa: + Khẳng định không chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại I.
+ Năng lượng không tự sinh ra và mất đi nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. - Hệ quả:
+ Hệ quả 1: Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại I: Xét 1 chi trình khép
kín: ∆U = 0  A + Q = 0  {𝐴 = −𝑄 = 𝑄′
𝑄 = −𝐴 = 𝐴′ trong đó Q’, A’ là công hệ sinh ra
+ Hệ quả 2: Xét hệ chỉ gồm 2 vật trao đổi nhiệt. Nhiệt lượng do vật này tạo ra bằng
nhiệt lượng do vật kia thu vào.
Câu 16: Định nghĩa trạng thái cân bằng và quá trình cân bằng? Như thế nào là 1 quá trình cân bằng? Vì sao?
- Trạng thái cân bằng của hệ là trạng thái không biến đổi theo thời gian và tính
bất biến đó của hệ không phụ thuộc vào các quá trình của ngoại vật.
- Quá trình cân bằng là 1 quá trình biến đổi gồm 1 chuỗi liên tiếp các trạng thái cân bằng.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
- 1 quá trình được thực hiện rất chậm hoặc vô cùng chậm để có thời gian thiết
lập lại sự cân bằng mới của hệ thì được coi là 1 quá trình cân bằng. Vì qua 1
quá trình biến đổi, hệ sẽ chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân
bằng tiếp theo thì trạng thái cân bằng trước đã bị phá hủy.
Câu 17: Định nghĩa quá trình đoạn nhiệt? Thiết lập phương trình trạng thái của quá
trình đoạn nhiệt. Thiết lập biểu thức công sinh ra trong quá trình đoạn nhiệt?
- Định nghĩa: Đó là quá trình trong đó hệ không trao đổi nhiệt với bên ngoài.
- Thiết lập phương trình trạng thái của quá trình đoạn nhiệt:
Theo nguyên lý I: dU = 𝛿Q + 𝛿𝐴 (mà 𝛿𝑄 = 0)  dU = 𝛿𝐴
𝛿𝐴 = 𝑑𝑈 = 𝑀 . 𝑖 . 𝑅. 𝑑𝑇 = 𝑀 . 𝐶 𝑀 Có: { 𝜇 2 𝜇
𝑣. 𝑑𝑇 => -p.dV = . 𝐶𝑣.𝑑𝑇 (*) 𝛿𝐴 = −𝑝. 𝑑𝑉 𝜇 𝑝𝑉 −𝑅.𝑇.𝑑𝑉 Rút P từ = 𝑀 thay vào (*) ta có: = 𝐶 𝑅𝑇 𝜇 𝑉 𝑉. 𝑑𝑇 𝑑𝑇 Hay + 𝑅 . 𝑑𝑉 = 0 (**) 𝑇 𝐶𝑣 𝑉 𝑅 Có
= 𝐶𝑝− 𝐶𝑣 = 𝛾 − 1 𝐶𝑣 𝐶𝑣
Tích phân 2 vế (**) ta có: lnT + (𝛾 − 1)𝑙𝑛𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
 ln(T𝑉𝛾−1) = const  T𝑉𝛾−1 = const
- Thiết lập biểu thức công sinh ra: 𝑉 𝑉 A = -∫ 2 𝑝. 𝑑𝑉 = 1 𝑉 ∫ 𝑝. 𝑑𝑉 1 𝑉2 𝛾 𝛾 𝑝 𝛾 p.𝑉𝛾 = 𝑝 1𝑉1
1.𝑉1 = 𝑝2𝑉2 = const  p = 𝑉𝛾
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI 𝛾 𝑉 𝛾 𝑉 𝛾 𝑉1−𝛾
𝛾 𝑉1−𝛾− 𝑉1−𝛾 => A = ∫ 1 𝑝1𝑉1 1 ⃒ 𝑉1 1 2 𝑉
dV = 𝑝1𝑉 ∫ 𝑑𝑉 = 𝑝1𝑉 = 𝑝1𝑉 2 𝑉𝛾 1 𝑉2 𝑉𝛾 1 1−𝛾 𝑉2 1 1−𝛾 𝑝 = 1𝑉1− 𝑝2𝑉2 1−𝛾
Câu 18: Nêu định nghĩa quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch? Đặc điểm?
- Quá trình thuận nghịch: 1 quá trình biến đổi từ trạng thái A sang trạng thái B
được gọi là thuận nghịch khi nó có thể tiến hành theo chiều ngược lại và trong
quá trình đó hệ đi qua các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận.
- Quá trình không thuận nghịch: là quá trình khi tiến hành theo chiều ngược lại
hệ không đi qua các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận. - Đặc điểm:
+ Quá trình thuận nghịch: Sau khi tiến hành chiều thuận và chiều nghịch để đưa hệ
về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh không xảy ra 1 biến đổi nào.
+ Quá trình không thuận nghịch: Sau khi tiến hành chiều thuận và chiều nghịch để
đưa hệ về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh có xảy ra biến đổi.
Câu 19: Nêu các nhược điểm của nguyên lý I nhiệt động lực học? Phát biểu nguyên
lý II nhiệt đông lực học?
- Nhược điểm: không chỉ ra chiều truyền nhiệt trong quá trình trao đổi nhiệt. - VD:
- Nguyên lý II: Gồm 2 phát biểu sau:
+ Phát biểu của Clausious: Nhiệt không thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn.
+ Phát biểu của Thompson: 1 động cơ không thể sinh công nếu nó chỉ trao đổi nhiệt với 1 nguồn duy nhất.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
 Không thể chế tạo động cơ vĩnh cửu loại II.
Câu 20: Nêu định nghĩa chu trình Cacno? Thiết lập biểu thức tính hiệu suất của động
cơ hoạt động theo chu trình Cacno?
- Định nghĩa: là chu trình gồm 2 quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch và 2 quá
trình đoạn nhiệt thuận nghịch.
- Thiết lập biểu thức tính hiệu suất: 𝑛 = 1 − 𝑄2′ 𝑄1 𝑇2𝑙𝑛𝑉3 Ta có: 𝑄 . 𝑅. 𝑇 => n = 1 - 𝑉4 1 = 𝑀 𝜇 1. 𝑙𝑛 𝑉2 𝑉1 𝑇1𝑙𝑛𝑉2 𝑉 ′ 1
{𝑄2 = −𝑄2 = 𝑀 . 𝑅. 𝑇 𝜇 2. 𝑙𝑛 𝑉3 𝑉4 Mà T𝑉1−𝛾 = const 𝛾−1 𝛾−1
Từ quá trình 2 đến 3: 𝑇1𝑉2 = 𝑇3𝑉3 𝛾−1 𝛾−1
Từ quá trình 4 đến 1: 𝑇1𝑉1 = 𝑇2𝑉4 𝛾−1 𝛾−1  𝑉 (𝑉2) = (𝑉3)
=> 2 = 𝑉3 => 𝑛 = 1 − 𝑇2 𝑉 𝑉4 𝑉1 𝑉4 𝑇1
Với {𝑇1 𝑙à 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 𝑛ó𝑛𝑔
𝑇2 𝑙à 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 𝑙ạ𝑛ℎ => Hiệu suất của quá trình Cacno chỉ phụ thuộc
vào nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh.
Câu 21: Nêu định lý Cacno? Trình bày biểu thức tính hiệu suất cực đại của động
cơ? Nêu các phương pháp làm tăng hiệu suất của động cơ nhiệt?
- Hiệu suất của tất cả các động cơ thuận nghịch chạy theo chu trình Cacno với
cùng nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh đều bằng nhau và không phụ thuộc
vào tác nhân cũng như cách chế tạo máy. Hiệu suất của động cơ không thuận
nghịch thì nhỏ hơn hiệu suất của động cơ thuận nghịch.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI 𝑇
- n = 1 - 𝑚𝑖𝑛 với {𝑇𝑚𝑖𝑛 𝑙à 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑡ℎấ𝑝 𝑛ℎấ𝑡 𝑐ủ𝑎 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 𝑙ạ𝑛ℎ 𝑇𝑚𝑎𝑥
𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑙à 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑐𝑎𝑜 𝑛ℎấ𝑡 𝑐ủ𝑎 𝑛𝑔𝑢ồ𝑛 𝑛ó𝑛𝑔
- Phương pháp tăng hiệu suất: giảm nhiệt độ nguồn lạnh hoặc tăng nhiệt độ nguồn nóng.
Câu 22: Trình bày biểu thức định lượng của nguyên lý II nhiệt động lực học?
Câu 23: Định nghĩa hàm entropy? Phát biểu nguyên lý tăng entropy? Ý nghĩa?
- Hàm entropy là hàm chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ nhiệt động.
- Nguyên lý tăng entropy: trong 1 hệ cô lập nếu quá trình diễn biến là thuận
nghịch thì entropy không đổi, nếu quá trình là không thuận nghịch thì entropy
luôn tăng. Hệ cô lập không thể 2 lần đi qua cùng 1 trạng thái.
- Ý nghĩa: Vật nhận nhiệt không cần phải có nhiệt độ thấp hơn vật tỏa nhiệt.
Câu 24: Trình bày khái niệm cộng tích, nội áp, từ đó suy ra phương trình Vandecvan đối với khí thực:
- Cộng tích: Đối với khí thực, các phân tử khí có kích thước, mỗi phân tử chiếm
một khoảng không gian nào đấy vào thể tích của các phân tử khí là không
đáng kể. Nếu gọi 𝑉𝑡 là thể tích 1 kilomol khí thực, V là thể tích mà các phân
tử khí chuyển động tự do thì V=𝑉𝑡 − 𝑏, với b là số hiệu chỉnh về thể tích, gọi là cộng tích.
- [b]=𝑚3/𝑘𝑚𝑜𝑙; b=4𝑁𝑎(1 𝜋𝑑3) ( Với 𝑁 6
𝑎 là số Avogadro; d là đường kính của phân tử)
- Nội áp: Đối với khí thực, do hút nhau nên lực các phân tử tới va chạm vào
thành bình thì chúng sẽ bị các phân tử bên trong kéo lại. So với trường hợp
khí lý tưởng, lực do các phân tử khí thực tác dụng vào thành bình sẽ nhỏ hơn,
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
do đó áp suất khí thực nhỏ hơn áp suất khí lí tưởng. Nếu gọi 𝑃𝑡 là áp suất khí
thực thì: 𝑃 = 𝑃𝑡 + 𝑃𝑖 với 𝑃𝑖 là số hạng hiệu chỉnh về nội áp. - 𝑃 2
𝑖 = 𝑎/𝑉𝑡 với a: hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào các loại khí. - Phương trình Vandecvan: 𝑎
(𝑃𝑡 − 𝑉2)(𝑉𝑡 − 𝑏) = 𝑅𝑇 𝑡
Bỏ các chỉ số t nhưng hiểu rằng p, V là áp suất và thể tích của khí thực, ta được :
(𝑃 + 𝑎 )(𝑉 − 𝑏) = 𝑅𝑇 (*) 𝑉2
Phương trình * này do Vandecvan thiết lập vào năm 1873 và gọi là phương trình Vandecvan.
Câu 25: Thế nào là vận tốc vũ trụ cấp I? Tính vận tốc vũ trụ cấp I?
- Từ một điểm A nào đó trong trường hấp dẫn của Trái đất, ta bắn một viên đạn
khối lượng m với vận tốc v0. Trị số vận tốc ban đầu v0 cần thiết để bắn viên
đạn bay vòng quanh Trái Đất theo quỹ đạo là một vòng tròn được gọi là vận tốc vũ trụ cấp I
- Tính vận tốc vũ trụ cấp I: Giả thiết viên đạn bay cách mặt đất không xa lắm
để ta có thể coi bán kính quỹ đạo của nó bằng bán kính R của Trái Đất. Vận
tốc v1 của viên đạn trong chuyển động tròn có liên hệ với gia tốc hướng tâm
(ở đây là gia tốc trọng trường). 𝑣2 a0 = g0 = 𝑅
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Từ đó suy ra: v1 = √𝑔0. 𝑅 là công thức tính vận tốc vũ trụ cấp I.
Câu 26: Thế nào là vận tốc vũ trụ cấp II? Tính vận tốc vũ trụ cấp II?
- Từ một điểm A nào đó trong trường hấp dẫn của Trái đất, ta bắn một viên đạn
khối lượng m với vận tốc v0. Trị số vận tốc ban đầu v0 cần thiết để bắn viên
đạn bay ngày càng xa Trái Đất gọi là vận tốc vũ trụ cấp II.
- Tính vận tốc vũ trụ cấp II: Giả sử viên đạn xuất phát từ A cách tâm của Trái
Đất một khoảng bằng bán kính Trái Đất R với vận tốc ban đầu v0 và bay ngày
càng xa Trái Đất đến ∞. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho viên đạn ta 𝑚𝑣2 2 có:
0 + (−𝐺 𝑀𝑚) = 𝑚𝑣∞ + (−𝐺 𝑀𝑚) 2 𝑅 2 ∞ −𝐺 𝑀𝑚 = 0 ∞ Vì { 2 𝑚𝑣∞ ≥ 0 2 𝑚𝑣2 Nên
0 ≥ −𝐺 𝑀𝑚 => 𝑣 2 𝑅 0 ≥ √2𝐺𝑀 𝑅 𝐺𝑀 Mà ta có: g0 = 𝑅2 Vậy v0 ≥ √2. 𝑔0𝑅.
Câu 27: Trình bày các vấn đề sau: Hệ quy chiếu không quán tính, lực quán
tính và lực quán tính ly tâm
- Hệ quy chiếu không quán tính: Hệ quy chiếu không quán tính là hệ quy chiếu
có xuất hiện lực quán tính (hay còn có cách phát biểu khác là hệ quy chiếu
trong đó các định luật Newton không nghiệm đúng.
- Lực quán tính là lực sinh ra trong hệ quy chiếu phi quán tính, lực quán tính
cũng gây ra biến dạng và gia tốc cho vật, lực quán tính không có phản lực.
- Lực quán tính ly tâm: là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên
trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính. Nó là hệ quả của
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính. Cũng có thể hiểu
lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác động vào vật đang chuyển động
theo một đường con, để giữ cho vật nằm cân bằng trong hệ quy chiếu.
Câu 28: Nêu quan điểm về không gian và thời gian trong cơ học Newton. Phép
biến đổi Galileo. Phát biểu nguyên lý tương đối Galileo
➢ Quan điểm về không gian và thời gian trong cơ học Newton: Xét 2 hệ trục tọa
Oxyz quy ước đứng yên, hệ O’x’y’z’ cuyển động tịnh tiến đối với hệ Oxyz.
Ta giả định O’x’ luông trượt dọc theo Ox, O’y’ và O’z’ song song và cùng
chiều với Oy,Oz. Với mỗi hệ tọa độ ta gắn vào một đồng hồ để chỉ thời gian.
Xét một điểm M có tọa độ không gian và thời gian trong hệ tọa độ Oxyz là t,
x, y, z; trong hệ tọa độ O’x’y’z’ là t’, x’, y’, z’. Theo các quan điểm của Newton:
- Thời gian có tính tuyệt đối không phụ thuộc vào hệ quy chiếu: t = t’ (1)
- Vị trí của điểm M được xác định tùy theo hệ quy chiếu:
x = x’ +OO’; y = y’; z = z’ (2)
Như vậy: vị trí trong không gian có tính tương đối phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
Do đó: chuyển động có tính tương đối tùy thuộc vào hệ quy chiếu.
- Khoảng cách giữa hai điểm bất kì trong không gian là một đại lượng không
phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Khoảng cách 2 điểm A,B trong 2 hệ lần lượt là:
{𝑙0 = 𝑥′𝐵 − 𝑥′𝐴 𝑙 = 𝑥 𝐵 − 𝑥𝐴 𝑥 ̅̅̅̅̅
𝐴 = 𝑂𝑂′ + 𝑥′𝐴 Ta lại có: { 𝑥 ̅̅̅̅̅
𝐵 = 𝑂𝑂′ + 𝑥′𝐵
Do đó: 𝑥𝐵 − 𝑥𝐴 = 𝑥′𝐵 − 𝑥′𝐴 hay l0 = l
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com) lOMoARcPSD|36442750
TÀI LIỆU DÙNG ĐỂ ÔN TẬP, KHÔNG DÙNG LÀM PHAO THI
Nói cách khác: khoảng không gian có tính tuyệt đối, không phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
➢ Phép biến đổi Galileo: Chúng ta xét một trường hợp riêng: chuyển động của
hệ O’ là chuyển động thẳng và đều. Nếu tại t = 0, O’ trùng với O thì: 𝑂𝑂 ̅̅̅̅′̅ = 𝑉𝑡
V là vận tốc chuyển động của hệ O’. Theo (1) và (2) ta có:
x = x’ + Vt’; y = y’; z = z’; t = t’ (3)
Và ngược lại: x = x’ - Vt’; y = y’; z = z’; t = t’ (4)
Các công thức (3) và (4) gọi là phép biến đổi Galileo: chúng cho ta cách
chuyển các tọa độ không gian, thời gian từ hệ quy chiếu O’ sang hệ quy chiếu O và ngược lại.
➢ Nguyên lý tương đối Galileo:
+ Phát biểu 1: Mọi hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều đối với một hệ quy
chiếu quán tính cũng là hệ quy chiếu quán tính.
+ Phát biểu 2: Các định luật Newton được nghiệm đúng trong hệ quy chiếu
chuyển động thẳng đều đối với hệ quy chiếu quán tính.
+ Phát biểu 3: Các phương trình động lực học trong các hệ quy chiếu quán tính có dạng như nhau.
Downloaded by v?n ti?n Lê (vantienle525@gmail.com)