Giải SBT Vật lí 12 Bài 9. Định luật Boyle

Đáp án đúng là A

B – thể tích thay đổi

C – thể tích thay đổi

D – áp suất thay đổi

Đáp án đúng là A

Đường 2 – đẳng áp

Đường 3, 4 – biểu diễn sai mối quan hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.

Đáp án đúng là D

Tại B và E thì tích p.V bằng nhau nên diện tích OABC bằng diện tích ODEF.

– Tích pV của 4 trường hợp đều có giá trị xấp xỉ 20 Pa.cm$^{3}$, nên kết luận: pV ~ hằng số.

– Đồ thị là hình hyperbol.

1. Để có thể coi quá trình biến đổi trạng thái khí là đẳng nhiệt (nhiệt độ không đổi).

2. Không. Chỉ cần đơn vị của các đại lượng ở hai vế của phương trình giống nhau.

3. ${p}_{1}{V}_{1}={p}_{2}{V}_{2}\Rightarrow {V}_{2}=\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{p}_{2}}=\frac{1{,}2.0{,}8}{3{,}2}=0{,}3d{m}^{3}.$

Khi chưa lặn, áp suất không khí trong ống nghiệm bằng áp suất khí quyển p$_{1}$ = p; thể tích của không khí trong ống nghiệm là V$_{1}$ = h$_{1}$S.

Ở đáy hồ, áp suất của không khí trong ống nghiệm: p$_{2}$ = p + p$_{n}$ với p$_{n}$ = Dgx; thể tích của không khí trong ống nghiệm là V$_{2}$ = h$_{2}$S.

Áp dụng định luật Boyle cho lượng không khí trong ống khi chưa lặn và khí ở đáy hồ sẽ tìm được giá trị của x.

${p}_{1}{V}_{1}={p}_{2}{V}_{2}\Rightarrow p.{h}_{1}S=(p+Dgx).{h}_{2}S\Rightarrow p{h}_{1}=p{h}_{2}+Dgx.{h}_{2}\Rightarrow x=\frac{p({h}_{1}-{h}_{2})}{Dg{h}_{2}}$

1. Áp suất không khí trong bánh khi bơm xong: $p={p}_{0}+p'$ với $p'=\frac{350}{0{,}005}=0{,}7.{10}^{5}Pa$

$\Rightarrow p=1{,}7\cdot {10}^{5}Pa>1{,}5{p}_{0}$. Do đó sau khi bơm: ${V}_{2}=2000c{m}^{3}$

Mỗi lần đẩy có 8.25 = 200 cm$^{3}$ không khí được đưa vào bánh.

Trạng thái 1: p$_{1}$ = 10$^{5}$ Pa; V$_{1}$ = (1500 + 200n); T$_{1}$ = T

Trạng thái 2: p$_{2}$ = 1,7.10$^{5}$ Pa; V$_{2}$ = 2 000 cm$^{3}$; T$_{2}$ =T.

Áp dụng định luật Boyle sẽ xác định được ${p}_{1}{V}_{1}={p}_{2}{V}_{2}\Rightarrow n=\frac{19}{2}\approx 10lần.$

2. Nếu bơm không khí mỗi lần đẩy đưa được 200 cm$^{3}$ không khí vào bánh xe, thì khi bơm hở mỗi lần đẩy chỉ đưa được 100 cm$^{3}$ vào bánh nên V$_{1}$ = (1500 + 100n).

Do đó $n'=2n=\frac{19.2}{2}=19$ lần.

Pit-tông ở trạng thái cân bằng chịu tác dụng của áp lực không khí trong xi lanh:

$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{{f}_{1}}+\overrightarrow{{f}_{2}}=\overrightarrow{0}\Rightarrow P+{f}_{1}={f}_{2}\Rightarrow mg+{p}_{0}S=pS\Rightarrow p={p}_{0}+\frac{mg}{S}$ (1)

Đây là quá trình đẳng tích nên: pV = p’V’. (2)

Trong đó p, V là áp suất và thể tích của khí khi xi lanh đứng yên; p’, V’ là áp suất và thể tích của khí khi xi lanh chuyển động.

Khi xi lanh chuyển động lên trên với gia tốc a thì nó chịu tác dụng thêm lực có chiều từ dưới lên. Do đó: $P+{f}_{1}+{f}_{a}={f}_{2}\Rightarrow m(g+a)+{p}_{0}S=pS\Rightarrow p={p}_{0}+\frac{m(g+a)}{S}$ (3)

Từ (1), (2), (3) rút ra: $V=\frac{mg+{p}_{0}S}{m(g+a)+{p}_{0}s}V$

Khi xi lanh chuyển động xuống dưới thì: $V=\frac{mg+{p}_{0}S}{m(g-a)+{p}_{0}s}V$

1. Đáp án đúng là D.

2. a) sai. b) đúng. c) đúng.

3. Khi cá dùng đuôi và vây bơi lên thì vì áp suất của nước giảm theo độ sâu nên áp suất bên ngoài bong bóng cá giảm làm cho áp suất bên trong bong bóng cá giảm theo dẫn đến thể tích của bong bóng cá tăng và lực đẩy Archimede tác dụng lên cá cũng tăng giúp cá bơi lên mạnh hơn, ngược lại với trường hợp cá lặn xuống.

4. Ví dụ: Bong bóng cá là một bộ phận chứa khí. Khi con cá bị lưới kéo nhanh từ dưới sâu lên mặt nước, bong bóng cá sẽ bị vỡ.

Giải thích: Áp suất chất lỏng được tính theo công thức p = pgh với h là khoảng cách từ điểm đang xét đến mặt chất lỏng. Do đó, càng lên cao, áp suất càng giảm, mà theo định luật Boyle thì áp suất tỉ lệ thuận với thể tích cho nên với lượng khí không đổi trong bong bóng cá thì khi càng lên cao thể tích càng giảm và sự thay đổi đột ngột sẽ làm cho nó bị vỡ.