Đề cương môn vật lý- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ BÀI TẬP VẬT LÝ 1
(Cơ học, Nhiệt học và Quang học) DÙNG CHO SINH VIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LƯU HÀNH NỘI BỘ Đà Nẵng, 01/2024
CHƯƠNG 2. CHUYỂN ĐỘNG MỘT CHIỀU
2.1 : (VD,3) Một xe đang đi vào khách sạn với tốc độ 16 m/s. Khi cách cổng khách sạn một đoạn
18 m thì người lái xe đạp phanh. Hỏi gia tốc của xe bằng bao nhiêu thì xe dừng lại ngay tại cổng khách sạn?
2.2 : (TT,3) Một vận động viên chạy nước rút 100 m trong 10 s. Giả sử rằng gia tốc của người
đó trong 15 m đầu tiên là không đổi và sau đó trên 85m còn lại vận tốc của người đó là không đổi. Hãy xác định:
a. Tốc độ cuối cùng của người đó
b. Thời gian người đó chạy trong 15 m đầu tiên
c. Thời gian người đó chạy 85 m cuối cùng
d. Độ lớn của gia tốc trong 15m đầu tiên.
2.3 : (VD,3) Xe ô tô A chuyển động với tốc độ không đổi 18 m/s đi qua xe ô tô B đang đỗ cạnh
một biển đỗ. Vào đúng thời điểm A và B ngang qua nhau, xe B bắt đầu chuyển động với gia tốc
không đổi là 4,6 m/s2. Hãy xác định:
a. Thời gian để B đuổi kịp A
b. Quãng đường mà B đi được cho tới khi đuổi kịp A
c. Tốc độ của B khi đuổi kịp A
2.4 : (TT,4) Trên đường chạy lấy đà, tốc độ của máy bay tăng với gia tốc không đổi có độ lớn
bằng 4,0 m/s2 cho tới khi nó được nâng lên không ở tốc độ 85 m/s. Nếu phi công được yêu cầu
hủy cất cánh, thì tốc độ của máy bay sẽ giảm với gia tốc không đổi có độ lớn bằng 5 m/s2. Hãy
xác định chiều dài của đường băng cần phải có để phi công có thể ngừng cất cánh vào đúng
thời điểm máy bay đã đạt tốc độ bay mà không bị lao ra ngoài đường băng.
CHƯƠNG 3: CHUYỂN ĐỘNG HAI CHIỀU
3.1. Một máy bay được lệnh bay về phía bắc. Tốc độ tương đối của máy bay với không khí là
200 km/h và gió thổi từ tây sang đông với tốc độ 90 km/h.
a) Máy bay phải bay theo hướng nào để đến đích?
b) Tốc độ tương đối của máy bay với mặt đất?
3.2. Máy bay trực thăng thả thùng đồ tiếp tế xuống bãi đất trống. Độ cao máy bay khi bắt đầu
thả thùng là 100m và máy bay đang bay lên với vận tốc 25 m/s theo phương hợp với mặt phẳng
ngang một góc 0 = 36,9 . Chọn gốc tọa độ trên mặt đất dọc theo phương thẳng đứng ở vị trí
máy bay khi nó thả thùng hàng.
a) Tìm khoảng cách từ điểm thả đến điểm rơi theo phương ngang.
b) Nếu vận tốc máy bay không đổi, hãy xác định tọa độ của nó khi thùng hàng chạm đất.
3.3. Một hòn đá được ném lên từ nóc tòa nhà cao 45m với vận tốc đầu 20m/s hợp với phương
ngang một góc 30. Tính:
a) Thời gian hòn đá “bay” trong không khí.
b) Vận tốc của hòn đá ngay trước khi chạm đất.
3.4. Một phi công vũ trụ trên hành tinh lạ nhận thấy rằng cô ta có thể nhảy xa một khoảng cách
tối đa 30m dọc theo phương ngang nếu vận tốc ban đầu bằng 9m/s. Tìm gia tốc trọng trường trên hành tinh đó.
3.5. Quỹ đạo của Mặt Trăng quay quanh Trái Đất có thể được xem là đường tròn với bán kính
3,84×108 m. Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất hết 27,3 ngày. Hãy tính:
a) tốc độ trung bình của Mặt Trăng trên quỹ đạo,
b) gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng.
3.6. Một công nhân làm rơi chiếc búa trên mái nhà, búa trượt theo mái nhà xuống dưới với vận
tốc không đổi 4 m/s. Mái nhà có độ dốc 30 so với mặt phẳng ngang, mép dưới cùng cao 10 m
so với mặt đất. Tìm quãng đường mà chiếc búa đi được theo phương ngang sau khi nó rời mái
nhà cho tới khi nó tiếp đất.
3.7. Một người lính cứu hỏa đứng cách tòa nhà đang cháy
một khoảng d = 50 m, hướng dòng nước từ vòi chữa cháy
theo góc θi so với phương nằm ngang như trong hình bên
để vòi nước lên đến được tầng 3 của toà nhà ở độ cao h
= 18,66 m, là nơi xảy ra vụ cháy. Giả sử tốc độ ban đầu
của dòng nước là vi = 40 m/s, xác định góc θi?
3.8. Một cầu thủ bóng rổ đang đứng trên sàn
nhà cách rổ 10 m như hình bên. Chiều cao của
rổ là 3,05 m và người đó ném bóng về phía rổ
theo phương hợp với phương ngang một góc 40 từ độ cao 2 m.
a) Cầu thủ phải ném quả bóng với tốc độ bằng
bao nhiêu để quả bóng lọt vào rổ mà không đập vào mặt sau?
b) Tính vận tốc của quả bóng tại điểm cao nhất trên quỹ đạo của nó?
CHƯƠNG 4: CÁC ĐỊNH LUẬT CHUYỂN ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG
4.1. (VD,3) Trọng lực tác dụng lên một quả bóng chày là 𝐹⃗ 𝑔 = −𝐹⃗𝑔𝑗̂ . Một cầu thủ tăng tốc đều
quả bóng dọc theo đường thẳng nằm ngang từ trạng thái nghỉ trong khoảng thời gian 𝑡 để có thể
ném quả bóng ra với vận tốc 𝑣⃗ = 𝑣⃗𝑖̂ .
a) Tìm quãng đường mà quả bóng di chuyển được trước khi nó được ném ra?
b) Lực do cầu thủ tác dụng lên quả bóng là bao nhiêu? (độ lớn và hướng)
4.2. (VD,3) Ba lực tác dụng lên một vật lần lượt là 𝐹⃗ 1 = (−2𝑖̂ + 2𝑗̂ ) N, 𝐹⃗ 2 = (5𝑖̂ − 3𝑗̂ ) N, và
𝐹⃗ 3 = (12𝑖̂ + 16𝑗̂ ) N. Vật có gia tốc với độ lớn 3,75 m/s2.
a) Tìm hướng của gia tốc?
b) Khối lượng của vật là bao nhiêu?
c) Nếu vật ban đầu đứng yên, tìm tốc độ của nó sau 10 s?
d) Tìm các thành phần của vectơ vận tốc sau 10 s?
4.3. Một vật có khối lượng 5 kg đang ở trên dốc nghiêng một góc 30 so với phương ngang. Hệ
số ma sát trượt giữa vật và bề mặt dốc là μ = 0,2. Một lực 𝐹⃗ 𝑘 có phương song song và hướng lên
dốc tác dụng lên vật, tạo cho vật một gia tốc 1,2 m/s2 hướng lên dốc.
a) Vẽ biểu đồ của các lực tác dụng lên vật.
b) Tính giá trị của lực 𝐹⃗ 𝑘.
4.4. Một ô tô gia tốc xuống một ngọn đồi (Hình 4.4) từ lúc bắt đầu xuất phát đến khi đạt tốc độ
30 m/s mất 6 s. Một vật có khối lượng 0,1 kg được treo bằng sợi dây từ trần bên trong ô tô. Gia
tốc của ô tô được giữ sao cho sợi dây vẫn vuông góc với trần xe. Xác định:
a) góc θ hợp bởi sợi dây và phương thẳng đứng;
b) lực căng của sợi dây. Hình 4.4
4.5. Một người kéo chiếc vali nặng 20 kg ở sân bay với tốc độ không đổi bằng cách kéo dây đeo
theo phương hợp với phương ngang một góc θ (Hình. 4.5). Dây đeo được kéo bởi một lực 35 N
và lực ma sát giữa vali và mặt sàn là 20 N.
a) Vẽ các lực tác dụng lên chiếc vali. b) Xác định góc θ.
c) Độ lớn của phản lực pháp tuyến mà mặt sàn tác dụng lên vali là bao nhiêu?
d) Tính hệ số ma sát giữa vali và mặt sàn Hình 4.5
4.6. Một khúc cua có dạng đường cong với bán kính 150 m và nghiêng θ=10º như hình 4.6. Một
chiếc ô tô có khối lượng 800 kg lái vào khúc cua với vận tốc 85 km/h mà không bị trượt bánh.
a) Vẽ biểu đồ các lực tác dụng lên lốp xe.
b) Tìm phản lực pháp tuyến do mặt đường tác dụng lên lốp xe.
c) Tính lực ma sát mặt đường tác dụng lên lốp xe.
d) Tính hệ số ma sát tĩnh giữa mặt đường và lốp xe. Hình 4.6
4.7. Một tấm ván nặng 95,5 N được kẹp giữa hai tấm ván khác trong hình 4.7. Nếu hệ số ma sát
tĩnh giữa các tấm ván là 0,663 thì độ lớn của lực nén (giả thiết nằm ngang) tối thiểu tác dụng lên
cả hai mặt của tấm ván ở giữa là bao nhiêu để giữ cho nó không bị trượt? Hình 4.7 Hình 4.8
4.8. Một người dùng tay xoay vòng em bé theo một vòng tròn có bán kính 0,75 m, như trong
hình 4.8. Nếu khối lượng của em bé là 25 kg và thời gian xoay mỗi vòng là 1,5 s. Tìm:
a) độ lớn và hướng của lực mà người đó phải tác dụng lên em bé là bao nhiêu?
b) độ lớn và hướng của lực em bé tác dụng lên bạn là bao nhiêu?
CHƯƠNG 5: CÔNG VÀ NĂNG LƯỢNG
5.1 (VD,2): Một vật khối lượng m = 2,5 kg được đẩy đi một đoạn d = 2,2 m trên mặt bàn
nằm ngang, không ma sát bởi một lực tác dụng có độ lớn F = 16 N và có hướng hợp với
phương ngang một góc  = 25 (Hình 5.1). Tính công tác dụng lên vật bởi a) lực tác dụng,
b) phản lực do mặt bàn tác dụng lên vật, c) trọng lực,
d) tổng hợp lực tác dụng lên vật. Hình 5.1
5.2 (VD,2): Một chất điểm chịu tác dụng của lực 𝐹⃗ có thành phần trên trục x thay đổi
theo vị trí x như hình 5.2. Tính công của lực này tác dụng lên chất điểm khi nó di chuyển
(a) từ x = 0 đến x = 4 cm,
(b) từ x = 4 cm đến x = 8 cm,
(c) từ x = 8 cm đến x = 12 cm. Hình 5.2
5.3 (TT,3): Một viên đạn 7,80 g bắn trúng một khúc gỗ dày và cắm sâu vào nó một đoạn
d = 4 cm như hình 5.3. Giả sử lực cản trung bình mà khúc gỗ tác dụng lên viên đạn có độ
lớn 30000 𝑁. Xác định tốc độ 𝑣⃗ của viên đạn ngay trước khi chạm khúc gỗ. Hình 5.3
5.4 : Đường ray của một tàu lượm có một phần được cuống thành vòng tròn thẳng đứng
như hình 5.4. Chứng minh ràng hiệu trọng lực biểu kiến của một người ngồi trên tàu
lượm khi đi tới điểm thấp nhất và cao nhất trên vòng tròn gấp 6 lần trọng lượng của
người đó. Bỏ qua mọi ma sát.
5.5 (TT,3): Một quả pháo 20 kg được bắn ra từ một khẩu pháo tại O với vận tốc đầu nòng
có độ lớn 900 m/s hợp với mặt đất một góc . Sử dụng bài toán hệ cô lập để tìm góc bắn
 sao cho quả pháo bắn trúng mục tiêu tại A có độ cao là 20 km.
5.6 (VD,2): Một tàu mô hình gia tốc từ trạng thái nghỉ đến 0,62 m/s trong khoảng thời
gian 21 ms. Khối lượng của tàu là 875 g. Tìm công suất trung bình tối thiểu của động cơ
cung cấp cho tàu trong quá trình gia tốc.
5.7 (TT,3): Một em bé khối lượng m = 25 kg bắt đầu trượt không ma sát ở độ cao h = 2
m từ trạng thái đứng yên dọc theo một máng trượt bên cạnh một hồ bơi (hình 5.7).
a) Tìm tốc độ khi em bé ở điểm cuối của máng trượt.
b) Xác định độ cao tối đa trong không khí ymax của em bé, biết góc  = 30.
c) Nếu cầu trượt có ma sát thì đáp án các câu a), b) có thay đổi không? Giải thích. Hình 5.7
5.8 (TT,4): Gậy nhún của một em bé (Hình 5.8) tích trữ năng lượng vào một lò xo có độ
cứng là 2,5  104 N/m. Tại vị trí A (xA = -0,1 m), lò xo nén cực đại và em bé đứng yên
trong giây lát. Tại vị trí B (xB = 0), lò xo ở vị trí không biến dạng và em bé chuyển động
hướng lên. Vị trí C là điểm cao nhất của bước nhảy. Khối lượng kết hợp của em bé và
thanh nhún là 25 kg. Mặc dù em bé phải nghiêng về phía trước để giữ thăng bằng, nhưng
góc nhỏ, vì vậy xem như thanh nhún là thẳng đứng. Cũng giả sử em bé không uốn cong
chân của mình trong quá trình chuyển động. Xác định độ cao lớn nhất mà em bé có thể
đạt được (tọa độ của vị trí C (𝑥©)). Hình 5.8
CHƯƠNG 6: ĐỘNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ
6.1 (VD,2). Phân tử nước gồm có một nguyên tử oxy liên kết với hai nguyên tử hydro
như hình 6.1. Góc giữa hai liên kết O-H là 106°. Nếu chiều dài mỗi liên kết là 0,1 nm,
Xác định vị trí khối tâm của phân tử nước? Hình 6.1
6.2 (VD,2): Một quả bóng có khối lượng 0,3 kg và chạm đàn hồi với một bức tường theo
phương pháp tuyến với nó. Giả sử tốc độ của quả bóng ngay trước khi va chạm với bức
tường là 28 m/s và thời gian va chạm là 0,026s. Xác định giá trị trung bình của lực tương
tác giữa quả bóng và bức tường.
6.3 (TT,3). Trong trận chung kết U23 châu Á năm 2018 với Uzbekistan, cầu thủ Nguyễn
Quang Hải đã thực hiện một pha sút phạt thành bàn ở cuối hiệp 1. Cho biết khối lượng
quả bóng là 0,42 kg và được sút với tốc độ ban đầu là 30 m/s. Tìm:
a) Xung lượng đã truyền cho quả bóng.
b) Lực tác dụng trung bình lên quả bóng, biết thời gian tác dụng lực là 0,02 s.
6.4 (TT,3): Trong ngành xây dựng, để đóng những chiếc cọc bê tông rất to và dài để xử
lí nền móng, các kĩ sử phải sử dụng đến búa máy đóng cọc. Hình bên dưới mô tả một búa
máy đóng cọc sử dụng động cơ động cơ diesel. Trước khi đóng cọc, búa máy là một khối
thép rất nặng cỡ vài tấn được nâng lên cao so với đầu cọc nhờ động cơ diesel. Hãy cho biết:
a) Tại sao búa máy lại rất nặng và được đưa lên cao? Hãy mô tả cách đóng cọc của búa máy.
b) Biết một búa máy nặng 4,2 tấn được nâng lên cao khoảng 2 m so với đầu cọc rồi thả
xuống tự do. Bỏ qua lực cản của không khí. Biết cọc có khối lượng khoảng 780 kg (với
cọc kích thước 0,25 m x 0,25 m, cao 5 m), đầu cọc bị lún sâu khoảng 15 cm sau mỗi lần
đóng. Trong mỗi lần đóng, tính:
+ tốc độ của cọc và búa máy ngay sau khi búa chạm vào cọc (coi va chạm là mềm).
+ lực cản trung bình của đất tác dụng vào cọc.
CHƯƠNG 7. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
7.1 (VD,2): Bốn chất điểm được kết nối với nhau bằng thanh cứng có khối lượng không đáng
kể như hình 7.1. Gốc tọa tộ là tâm của hình chữ nhật. Hệ quay trong mặt phẳng xy quanh trục z
với tốc độ góc 6 rad /s. Tính:
a) mômen quán tính của hệ đối với trục z,
b) động năng quay của hệ. Hình 7.1 Hình 7.2
7.2 (TT,3): Một động cơ điện làm quay một bánh đà thông qua một dây đai truyền động nối với
một ròng rọc trên động cơ và một ròng rọc được gắn chặt vào bánh đà như hình 7.2. Bánh đà là
một đĩa đặc có khối lượng 80 kg và bán kính R= 0,625 m. Nó quay trên một trục không ma sát.
Ròng rọc của nó có khối lượng nhỏ hơn nhiều và bán kính r = 0,23 m. Lực căng T ở đoạn trên
(căng) của dây đai là 135 N và bánh đà quay theo chiều kim đồng hồ với gia tốc góc có độ lớn
1,67 rad/s2 . Tìm lực căng ở đoạn dưới (chùng) của dây đai.
7.3 (TT,3). Một trạm vũ trụ được xây dựng với hình dạng của một cái vòng rỗng có khối lượng
M = 5 × 104 kg như hình dưới. Để các phi hành gia có thể đi bộ trên bề mặt bên trong của thành
ngoài của vòng (có dạng là một vành tròn với bán kính r = 100 m), người ta thiết kế để trạm vũ
trụ có thể quay đều quanh trục của nó sao cho phi hành gia chịu một gia tốc rơi tự do biểu kiến
bằng đúng gia tốc rơi tự do trên mặt đất g.
a) Xác định mômen động lượng của trạm vũ trụ.
b) Sự quay quanh trục của trạm vũ trụ được thực hiện bằng cách gắn hai tên lửa nhỏ theo phương
tiếp tuyến tại hai điểm đối diện trên vành của nó như hình dưới. Hãy xác định khoảng thời gian
kể tử lúc tên lửa phụt khí cho đến khi tên lửa đạt tới tốc độ góc như câu (a) nếu mỗi tên lửa tạo
ra một lực đẩy có độ lớn F = 125 N lên trạm vụ trụ.
7.4 (VD,3): Một đĩa đặc đồng chất lăn xuống trên một mặt phẳng nghiêng góc 𝜃 so với phương ngang.
(a) Xác định gia tốc của khối tâm của một đĩa.
(b) Tìm hệ số ma sát nhỏ nhất cần thiết để đĩa tròn lăn không trượt.
(c) So sánh gia tốc tìm được trong câu (a) với gia tốc của của một vành tròn trong trường hợp tương tự.
7.5 (VD,3): Hai vật có khối lượng m1 = 2 kg và m2 = 6 kg được nối với nhau bởi một sợi dây có
khối lượng không đáng kể vắt qua một ròng rọc có dạng hình đĩa đặc với bán kính R3 = 10 cm
và khối lượng m3 = 1 kg. Hệ cơ học được bố trí như hình vẽ dưới. Hệ số ma sát giữa vật 𝑚1 với
mặt phẳng nằm ngang là 0,36.
(a) Vẽ giản đồ lực tác dụng lên cả hai vật và ròng rọc.
(b) Xác định gia tốc chuyển động của hai vật và lực căng dây cả hai bên của ròng rọc.
7.6 : (TT,3) Một cửa gỗ vững chắc rộng 1 m và cao 2 m được gắn bản lề dọc theo một bên của
cánh cửa và có tổng khối lượng 40 kg. Ban đầu cửa đang mở và đứng yên, cánh cửa bị một khối
đất sét với khối lượng 0,5 kg bay đến va vào khối tâm của cánh cửa, biết khối đất sét bay vuông
góc với cửa với tốc độ 12 m/s ngay trước khi va chạm với cánh cửa. Tìm tốc độ góc cuối cùng
của cửa. Khối đất sét có đóng góp đáng kể vào momen quán tính không?
7.7 (TT,3): Lồng của máy giặt chuyển sang chế độ vắt khô, bắt đầu quay từ trạng thái nghỉ và
đạt tốc độ góc ổn định trong khoảng thời gian 8 s. Ngay lúc đạt tốc độ quay ổn định, lồng giặt
quay với tốc độ góc 11 vòng/s. Ngay lúc này, người giặt mở nắp máy giặt, một công tắc an toàn
sẽ ngắt nguồn máy giặt. Lồng giặt quay chậm dần và dừng lại trong khoảng thời gian 12 s. Lồng
giặt quay được bao nhiêu vòng kể từ khi bắt đầu quay cho đến khi dừng lại?
7.8 (TT,2): Một người ngồi câu cá đang cầm cần câu sao cho phương của cần câu hợp với
phương ngang một góc 20° như mô tả trên hình vẽ. Một con cá cắn câu và kéo sợi dây câu với
một lực 100 N, khi đó phương của sợi dây câu hợp với phương ngang một góc 37° (ở bên dưới
phương ngang) như hình vẽ. Biết cần câu dài 2 m. Con cá đã tác dụng một moment lực có giá
trị bằng bao nhiêu lên tay người câu cá?
CHƯƠNG 8. NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
8.1 (VD,3). Cho một khí lý tưởng đơn nguyên tử ban đầu ở trạng thái A có thể tích V1 = 5 lít, áp
suất P1 = 1 atm và nhiệt độ T1 = 300 K. Khí thực hiện quá trình biến đổi đẳng tích đến trạng thái
B có áp suất P2 = 3 atm. Sau đó, khí giãn đẳng nhiệt đến trạng thái C có áp suất P3 = P1. Cuối
cùng, khí được làm lạnh đẳng áp về lại trạng thái ban đầu.
a) Vẽ chu trình biến đổi trên giản đồ (P,V). Tính nhiệt độ tại các trạng thái B và C.
b) Tính nhiệt hệ và công khối khí nhận vào trong từng quá trình và cả chu trình trên.
8.2 (TT,3). Một vận động viên nặng 75 kg đang trượt tuyết như hình dưới. Hệ số ma sát giữa
ván trượt và tuyết là 0,08. Giả sử tuyết bên dưới ở 0C và tất cả nội năng được tạo ra bởi ma sát
được truyền vào trong tuyết để làm tan chảy nó. Xác định định quãng đường vận động viên phải
trượt để làm tan chảy 1 kg tuyết.
8.3 (TT,3). Trong một ngày mùa đông lạnh giá, bạn có thể làm ấm hai bàn tay của mình bằng
cách cọ xác chúng với nhau. Giả sử hệ số ma sát giữa hai bàn tay là 0,5, phản lực giữa chúng
là 35 N và tốc độ tương đối trung bình giữa chúng là 35 cm/s.
a) Xác định tốc độ tiêu tán (giảm) của cơ năng.
b) Giả sử khối lượng của mỗi bàn tay là 350 g, nhiệt dung của bàn tay là 4 kJ/kg.K và tất cả cơ
năng bị mất đi là để tăng nhiệt độ của hai bàn tay. Tính thời gian bạn cọ xác 2 bàn tay để tăng
nhiệt độ bàn tay lên 2C.
8.4 (TT,4). Có một bình sơn xịt đã qua sử dụng nhưng vẫn còn chứa 0,02 mol khí nitrogen. Trên
nhãn của bình có ghi: “Do Not Dispose by Incineration.” (“Tránh xa các nguồn nhiệt.”). Nhà
sản xuất cũng khuyến cáo rằng bình sơn vẫn không nổ nếu áp suất bên trong nó không vượt quá
6 atm. Để kiểm tra an toàn của sản phẩm nhà sản xuất thực hiện một bài kiểm tra bình sơn xịt
như sau: Họ nung nóng nó trong một phòng thí nghiệm bằng một nguồn nhiệt có công suất 200
W. Giả sử chỉ 1 % nhiệt do nguồn nhiệt cung cấp được hấp thụ bởi khí trong bình và ban đầu
bình sơn ở nhiệt độ phòng (27C) và áp suất khí quyển (1 atm). Xác định khoảng thời gian nung
bình sơn trước khi nó phát nổ.
CHƯƠNG 9. NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
9.1 (VD,2). Một động cơ nhiệt hấp thụ 1,70 kJ từ nguồn nóng ở 277°C và nhả ra 1,20 kJ cho
nguồn lạnh ở 27°C trong mỗi chu trình.
a) Tính hiệu suất động cơ.
b) Tính công sinh ra bởi động cơ trong mỗi chu trình.
c) Xác định công suất của động cơ nếu mỗi chu trình xảy ta trong 0,3 s.
9.2 (VD,3). Xét một chu trình Otto như hình dưới với VA/VB = 4. Hai quá trình AB và CD là hai
quá trình đoạn nhiệt. Tại trạng thái A, 500 cm3 khí có áp suất là 100 kPa và nhiệt độ 20°C. Tại
trạng thái C, nhiệt độ khí tC = 500°C. Xem tác nhân là khí lý tưởng với γ = 1,4. Tìm:
a) các thông số trạng thái (P, V, T) của khí tại các trạng thái A, B, C và D,
b) công chất khí sinh ra, nhiệt chất khí nhận vào và sự biến thiên nội năng của khí trong mỗi quá trình của chu trình,
c) xác định nhiệt nhận vào từ nguồn nóng, công thực sự sinh ra và nhiệt tỏa ra cho nguồn lạnh của tác nhân,
d) tính hiệu suất của chu trình.
9.3 (TT,3). Một giờ trước khi các vị khách đến nhà để dự tiệc thì
An phát hiện ra mình đã quên chuẩn bị đá cho bữa tiệc. An lập tức
đi lấy nước để làm đá bằng tủ lạnh của nhà mình. Biết rằng trên
nhãn hiệu của tủ lạnh nhà An có ghi hiệu suất năng lượng (hệ số
hiệu suất hay hệ số làm lạnh) là 1,99 và công suất danh định (định
mức) là 100 W như hình bên. Quan sát bên trong tủ lạnh, An ước
lượng 50% công suất điện đóng góp đến quá trình làm đông đặc
nước trong ngăn đông của tủ lạnh. Xác định lượng nước tối đa ở
20C mà An ước lượng cho vào ngăn đông của tủ lạnh để kịp có
đá cho bữa tiệc. Cho biết nhiệt dung riêng và ẩn nhiệt nóng chảy
của nước lần lượt là 4200 J/kg.K và 3,4  105 J/kg.
9.4 (TT,3). Giả sử bạn sử dụng một máy nhiệt có hệ số công suất
bằng ½ hệ số công suất của một máy nhiệt thuận nghịch để làm ấm phòng ngủ nhà bạn. Kích
thước phòng ngủ là 5 𝑚 × 3,5 𝑚 × 2,5 𝑚. Nhiệt độ không khí bên ngoài là 2C và nhiệt độ
không khí tại nơi xử lý không khí trong phòng là 44C. Nếu công suất tiêu thụ điện của máy
nhiệt là 750 W, bạn cần bao lâu để nhiệt độ không khí trong phòng ngủ tăng từ 20C đến 25C.
Giả sử nhiệt dung riêng của các thiết bị trong phòng, tường và các cửa của phòng ngủ là không
đáng kể. Cho nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của không khí lần lượt là 1,005 kJ/kg.K và 1,293 kg/m3.
Hướng dẫn giải bài 9.4:
Nhiệt máy nhiệt truyền vào phòng là để tăng nhiệt độ không khí: 1
𝑄′ = 𝛽′𝑊 = 𝛽′𝑃∆𝑡 = 𝑚𝑐∆𝑇 = 𝑉𝑐∆𝑇
Thời gian để nhiệt độ phòng ngủ tăng lên là:
𝑉𝑐∆𝑇 2𝑉𝑐∆𝑇 2𝑉𝑐∆𝑇 ∆𝑡 = = = = 100,43 𝑠 𝛽′𝑃 𝛽 ′ 𝑇 𝑚𝑎𝑥 𝑃 1 𝑃 𝑇1 − 𝑇2
CHƯƠNG 10. GIAO THOA ÁNH SÁNG
10.1 (TT,3): Dầu có chiết suất 1,47 bị rò và loang trên mặt nước biển có chiết suất 1,33.
a) Nếu quan sát từ trên máy bay theo phương thẳng đứng xuống lớp dầu có độ dày 460 nm vào
giữa trưa thì bước sóng nào của ánh sáng nhìn thấy có cường độ mạnh nhất?
b) Cùng lúc đó một người lặn dưới lớp váng dầu nhìn lên theo phương vuông góc với mặt nước
thì sẽ thấy bước sóng nào cường độ mạnh nhất?
10.2 (VD,3): Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5µm vuông góc với mặt của
một nêm không khí và quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm, người ta thấy khoảng cách giữa
hai vân sáng liên tiếp bằng 0,05 cm.
a) Tìm góc nghiêng giữa hai mặt nêm.
b) Nếu chiếu đồng thời hai chùm tia sáng đơn sắc (bước sóng lần lượt bằng λ1 = 0,5µm, λ2 = 0,6
µm) xuống mặt nêm thì hệ thống vân trên mặt nêm có gì thay đổi? Xác định vị trí tại đó các vân
tối của hai hệ thống vân trùng nhau.
10.3 (VD,3): Trong một hệ thống vân tròn Newton như hình vẽ bên với thấu kính phẳng lồi có
chiết suất n = 1,52. Khi rọi một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ =650 nm thẳng góc vào
mặt trên thấu kính thì quan sát được vân sáng thứ 35 ứng với bán kính r = 3cm. Hãy xác định
bán kính cong mặt lồi R của thấu kính.
10.4 (TT,3): Một người quan sát một giọt dầu (có hình dạng một chõm cầu) có chiết suất 1,47
nổi trên mặt nước (chiết suất 1,33) theo phương gần thẳng đứng từ trên xuống như hình vẽ bên dưới.
a) Hỏi vùng ngoài cùng của giọt dầu tương ứng với vùng sáng hay vùng tối?
b) Hãy xác định độ dày của lớp dầu tại vùng ánh sáng màu xanh da trời (λ = 460 nm) thứ 3 kể
từ vành ngoài của giọt dầu?
CHƯƠNG 11. NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
11.1(VD,3). Cho một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng =0,7µm chiếu vuông góc tới một
cách tử. Trên màn quan sát người ta thấy vạch quang phổ bậc ba ứng với góc lệch  = 48036’. Xác định:
a. Chu kì của cách tử và số khe trên 1cm chiều dài của cách tử.
b. Số cực đại quan sát được.
11.2 (TT,2). Một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng  = 0,589µm chiếu thẳng góc tới một
khe hẹp có độ rộng b = 2 µm. Xác định số cực tiểu nhiễu xạ quan sát được trên màn đặt sau khe
hẹp và góc nhiễu xạ tương ứng.
11.3 (TT,2). Màu sắc của cánh bướm và bọ cánh cứng là do ảnh hưởng của hiện tượng nhiễu
xạ. Bướm Morpho có các phần tử cấu trúc trên đôi cánh của nó được thiết kế như là một cách
tử nhiễu xạ có chu kì d = 800 nm. Cực đại nhiễu xạ đầu tiên sẽ xảy ra ở góc nào đối với ánh
sáng tới có màu xanh lam và có bước sóng 440 nm.
11.4. Hình dưới là giản đồ nhiễu xạ tia X của một vật liệu đa tinh thể được đo bởi máy nhiễu xạ
tia X D8-Advance Eco tại Phòng Thí nghiệm Khoa học Vật liệu của Khoa Vật lí, Trường ĐHSP-
ĐHĐN. Xác định khoảng cách mạng 𝑑 ứng với đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh nhất (2 =
31,5). Cho bước sóng của tia X được sử dụng trong máy nhiễu xạ này là  = 1,54056 Å.