Vật lý đại cương: Chất khí, Điện trường, Động lực học (kèm giải thích) - Học flashcard

Vật đang chuyển động thẳng nhanh dần đều, bỗng gia tốc a bằng 0 (triệt tiêu hợp lực). Chuyển động sau đó?

Định luật I Newton: không có hợp lực thì vật giữ nguyên vận tốc đang có. Vật chuyển động thẳng đều với vận tốc tại lúc đó, không dừng lại và không chậm dần. Cơ chế: vận tốc không tự mất đi, chỉ đổi khi có gia tốc.

Điện trường của sợi dây thẳng dài vô hạn tích điện đều, mật độ điện dài λ, tại điểm cách dây h?

E = 2k.|λ|/h = |λ|/(2π.ε0.h). E giảm tỉ lệ nghịch với h (không phải h^2 như điện tích điểm). Ghi nhớ: dây thẳng dài vô hạn thì E tỉ lệ 1/h; mặt phẳng vô hạn thì E không đổi.

Hai quả cầu giống nhau tích điện chạm nhau rồi tách ra: điện tích sau thế nào?

Bảo toàn điện tích: tổng điện tích không đổi. Hai quả cầu giống nhau thì chia đều. Ví dụ: +8C và −2C: tổng 6C, mỗi quả +3C. Các đáp án có tổng khác 6C là không thể xảy ra, ví dụ +5C và +5C (tổng 10C). Quy tắc loại đáp án: tính tổng điện tích trước và sau.

Hai vật tích điện +16C và −5C trao đổi điện tích. Giá trị nào KHÔNG thể có sau đó?

Tổng điện tích trước: 16 − 5 = 11C và phải được bảo toàn. +4C, +4C có tổng 8C, không bảo toàn nên là đáp án không thể có. Các cặp −3C và +14C; −9C và +20C; +5C và +6C đều có tổng 11C.

Hai quả cầu bán kính R2 = 2R1, tích điện dương như nhau, rất xa nhau. Quan hệ diện tích và mật độ điện mặt?

Diện tích mặt cầu S = 4πR^2: R2 gấp đôi thì S2 = 4.S1. Mật độ điện mặt σ = Q/S, cùng Q nên σ1/σ2 = S2/S1 = 4, tức σ1 = 4.σ2. Đáp án: S2 = 4S1 và σ1 = 4σ2.

Điện tích q < 0 đặt trên trục vành khuyên tích điện dương rồi thả tự do: chuyển động thế nào?

Lực hút kéo q về phía tâm O của vành, nhanh dần. Tại O lực tổng hợp bằng 0 nhưng q đã có vận tốc nên đi tiếp qua O. Sau O lực hút kéo ngược lại, q chuyển động chậm dần, dừng, rồi đổi chiều. Kết quả: q dao động qua lại quanh O.

Vật nằm yên trên mặt phẳng nghiêng không ma sát, giữ bằng dây song song mặt nghiêng: lực căng dây và phản lực?

Cân bằng theo phương dọc mặt nghiêng: T = m.g.sinα. Vuông góc mặt nghiêng: N = m.g.cosα. Ví dụ: m = 24 kg, α = 45°, g = 10: T = 240.sin45° = 120√2 N, N = 240.cos45° = 120√2 N. vì sin45° = cos45° nên hai lực bằng nhau.

Vật m = 20 kg bị kéo bởi lực F = 40 N hợp ngang góc 60° hướng lên, hệ số ma sát k = 0,1. Phản lực N và gia tốc?

Theo phương thẳng đứng: N = m.g − F.sinα = 200 − 40.sin60° ≈ 165,36 N. Ngang: a = (F.cosα − k.N)/m = (20 − 16,54)/20 ≈ 0,17 m/s^2. Lực kéo hướng lên làm giảm phản lực nên ma sát nhỏ đi.

Thang máy đi xuống chậm dần đều: lực căng dây treo vật so với trọng lượng?

Đi xuống mà chậm dần thì gia tốc hướng LÊN. Chọn chiều dương lên: T − m.g = m.a > 0 suy ra T > m.g. Quy tắc: gia tốc hướng lên (đi lên nhanh dần hoặc đi xuống chậm dần) thì T > mg; gia tốc hướng xuống thì T < mg.

Xe chuyển động thẳng đều trên đệm không khí trơn nhẵn: các lực cân bằng nào?

Theo định luật I Newton, thẳng đều nghĩa là hợp lực bằng 0. Các lực cân bằng theo phương thẳng đứng: trọng lực và phản lực của đệm không khí. Không có lực ma sát đáng kể nên không cần lực kéo.

Cường độ điện trường của mặt phẳng rộng vô hạn tích điện đều?

E = σ/(2ε0), với σ là mật độ điện mặt. Điện trường là đều, KHÔNG phụ thuộc khoảng cách tới mặt phẳng. Vì vậy các điểm A, B, C ở cùng một phía mặt phẳng đều có E_A = E_B = E_C. Đừng nhầm với E = σ/ε0, là điện trường sát mặt vật dẫn.

Vật trượt không vận tốc đầu xuống mặt phẳng nghiêng có ma sát rồi sang mặt phẳng ngang trơn nhẵn: chuyển động thế nào?

Trên mặt nghiêng có ma sát (nghiêng đủ lớn để trượt): nhanh dần đều. Trên mặt ngang trơn nhẵn: không có lực ngang nên a = 0, chuyển động đều với vận tốc ở chân dốc. Đáp án: nhanh dần đều rồi đều. Nếu mặt ngang có ma sát thì mới chậm dần đều.

Chuyển động ném thẳng đứng lên: viết phương trình toạ độ?

Chọn gốc ở vị trí ném, chiều dương hướng lên: y = v0.t − (1/2).g.t^2. Khi chạm đất y = −h. Ví dụ: ném lên v0 = 5 m/s từ độ cao 30 m, g = 10: −30 = 5t − 5t^2 suy ra t^2 − t − 6 = 0, t = 3 s (loại nghiệm âm).

Ném ngang từ độ cao h với vận tốc v0: thời gian chạm đất và tầm xa?

Thời gian rơi chỉ do chuyển động thẳng đứng: t = √(2h/g). Tầm xa: L = v0.t = v0.√(2h/g). Ví dụ: ném ngang từ 20 m, g = 10: t = √4 = 2 s.

Một vật thả rơi tự do và một vật ném ngang cùng lúc, cùng độ cao h. Khoảng cách khi chạm đất?

Hai vật chạm đất cùng lúc vì thời gian rơi cùng t = √(2h/g) (chuyển động thẳng đứng độc lập với ngang). Vật rơi tự do rơi thẳng xuống, vật ném ngang đi xa v0.t. Khoảng cách giữa hai vật: d = v0.√(2h/g).

Rơi trong chân không: hai vật khác khối lượng thả từ cùng độ cao thì sao?

Rơi tự do có gia tốc g như nhau với mọi vật, nên hai vật chạm đất cùng lúc. Thời gian rơi t = √(2h/g) không phụ thuộc khối lượng. Chỉ trong không khí mới có sai khác do lực cản.

Vận tốc góc khi biết số vòng quay trong một phút?

ω = 2π.n/60 (n là số vòng/phút), đơn vị rad/s. Ví dụ: 300 vòng/phút: ω = 2π.300/60 = 10π ≈ 31,4 rad/s.

Moment quán tính của đĩa tròn đồng chất khối lượng m, bán kính R quay quanh trục qua tâm?

I = (1/2).m.R^2. Ví dụ: m = 4 kg, R = 0,5 m: I = 0,5.4.0,25 = 0,5 kg.m^2. Nhớ đổi R từ cm sang m.

Moment quán tính của thanh đồng chất quay quanh trục không đi qua khối tâm (định lí trục song song)?

Thanh qua khối tâm vuông góc thanh: I0 = m.l^2/12. Trục song song cách khối tâm d: I = I0 + m.d^2. Ví dụ: m = 3 kg, l = 2 m, d = 2 m: I = 3.4/12 + 3.4 = 1 + 12 = 13 kg.m^2.

Bài đẳng nhiệt hai tình huống: p tăng 2.10^5 Pa thì V giảm 3 lít; p tăng 5.10^5 Pa thì V giảm 5 lít. Tìm p, V ban đầu?

Đơn vị 10^5 Pa: pV = (p+2)(V−3) suy ra 2V = 3p + 6. pV = (p+5)(V−5) suy ra V = p + 5. Thay vào: 2p + 10 = 3p + 6 suy ra p = 4, V = 9. Đáp án: 4.10^5 Pa và 9 lít.

Định luật Charles (quá trình đẳng áp)?

Áp suất không đổi: V1/T1 = V2/T2 (V/T = hằng số). Nhiệt độ phải đổi sang Kelvin: T = t(°C) + 273.

Định luật Gay-Lussac (quá trình đẳng tích)?

Thể tích không đổi: p1/T1 = p2/T2 (p/T = hằng số). Nhiệt độ phải dùng Kelvin. Ví dụ: khí ở 27°C, 2.10^5 Pa; muốn áp suất gấp đôi (đẳng tích) thì T gấp đôi: T = 600 K.

Phương trình trạng thái khí lí tưởng và phương trình Clapeyron – Mendeleev?

p1.V1/T1 = p2.V2/T2 (lượng khí không đổi). p.V = n.R.T với n = m/M (mol), R ≈ 8,31 J/(mol.K). Dùng khi bài cho khối lượng khí hoặc số mol.

Quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp, đoạn nhiệt khác nhau thế nào?

Đẳng nhiệt: nhiệt độ T không đổi. Đẳng tích: thể tích V không đổi. Đẳng áp: áp suất p không đổi. Đoạn nhiệt: không trao đổi nhiệt với bên ngoài. Ví dụ: quá trình giữ nhiệt độ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.

Điều kiện tiêu chuẩn của chất khí và thể tích mol?

Điều kiện tiêu chuẩn: nhiệt độ 0°C (273 K), áp suất 1 atm ≈ 1,013.10^5 Pa. 1 mol khí lí tưởng ở điều kiện này chiếm 22,4 lít. Dùng để tìm thể tích khi biết số mol hoặc khối lượng khí.

Nhận xét nào KHÔNG phù hợp với mô hình khí lí tưởng?

Mô hình khí lí tưởng: - Thể tích các phân tử có thể bỏ qua. - Các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm. - Phân tử chuyển động càng nhanh khi nhiệt độ càng cao. KHÔNG đúng: coi khối lượng các phân tử là bỏ qua được. Phân tử vẫn có khối lượng.

Đổi đơn vị áp suất và thể tích thường gặp?

1 atm ≈ 1,013.10^5 Pa; 1 at ≈ 9,8.10^4 Pa; 1 kPa = 10^3 Pa. 1 lít = 10^-3 m^3 = 1000 cm^3. Với định luật Boyle, tỉ số nên hai vế dùng cùng đơn vị là đủ, không cần đổi sang đơn vị SI.

Giải nhanh bài đẳng nhiệt cho Δp: nén khí từ 9 lít xuống 6 lít thì áp suất tăng 50 kPa. Áp suất ban đầu?

Gọi p là áp suất ban đầu: p.9 = (p + 50).6 9p = 6p + 300, suy ra 3p = 300, p = 100 kPa. Cách làm: viết p1V1 = p2V2 với p2 = p1 + Δp rồi giải.

Định luật Boyle – Mariotte (quá trình đẳng nhiệt)?

Nhiệt độ không đổi: p1.V1 = p2.V2 (p.V = hằng số). Áp suất tăng thì thể tích giảm theo tỉ lệ nghịch. Ví dụ: p1 = 10^5 Pa, V1 = 10 lít, p2 = 1,25.10^5 Pa thì V2 = 10^5.10 / 1,25.10^5 = 8 lít.

Bài đẳng nhiệt: áp suất tăng từ 1 at lên 4 at thì thể tích giảm 3 lít. Thể tích ban đầu?

1.V = 4.(V − 3) suy ra V = 4V − 12, 3V = 12, V = 4 lít. Lưu ý: thể tích giảm 3 lít nên V2 = V − 3, đừng cộng.

Khí ở 33°C, áp suất 300 kPa, nung đẳng tích đến 37°C. Áp suất tăng bao nhiêu?

Đổi Kelvin: T1 = 306 K, T2 = 310 K. p2 = p1.T2/T1 = 300.310/306 ≈ 303,92 kPa. Độ tăng áp suất: Δp ≈ 3,92 kPa. Đề hỏi độ tăng thì phải trừ đi p1, đừng chọn p2.

Khí ở 0°C, áp suất 1,5.10^5 Pa; thể tích không đổi, nung lên 273°C. Áp suất mới?

T1 = 273 K, T2 = 546 K, nhiệt độ Kelvin gấp đôi. Đẳng tích: p2 = 2.p1 = 3.10^5 Pa.

Xilanh chứa 100 cm^3 khí ở 2.10^5 Pa, nén đẳng nhiệt còn 50 cm^3. Áp suất lúc sau?

p1V1 = p2V2 suy ra p2 = 2.10^5.100/50 = 4.10^5 Pa. Thể tích giảm một nửa thì áp suất tăng gấp đôi.

Nén 10 g khí oxy từ điều kiện tiêu chuẩn đến thể tích 4 lít (đẳng nhiệt). Cách tìm áp suất?

n = 10/32 = 0,3125 mol; V0 = n.22,4 = 7 lít ở 1 atm. Boyle: p = 1.7/4 = 1,75 atm ≈ 1,77.10^5 Pa. Nhiệt độ không đổi nên chỉ cần tính thể tích ban đầu rồi dùng p.V = hằng số.

Độ biến thiên nội năng của n mol khí lí tưởng?

ΔU = n.(i/2).R.ΔT Khí đơn nguyên tử (i = 3): ΔU = 3/2.n.R.ΔT. Khí lưỡng nguyên tử (i = 5): ΔU = 5/2.n.R.ΔT. i là số bậc tự do. Nội năng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.

6,5 g hiđrô ở 27°C nhận nhiệt, giãn nở gấp đôi ở áp suất không đổi. Tính ΔU?

H2 có M = 2, n = 3,25 mol, khí lưỡng nguyên tử (i = 5). Đẳng áp: V gấp đôi nên T gấp đôi, từ 300 K lên 600 K, ΔT = 300 K. ΔU = 5/2.3,25.8,31.300 ≈ 20,2.10^3 J.

Điện tích điểm: công thức độ lớn cường độ điện trường?

E = k.|Q|/r^2 với k = 9.10^9 N.m^2/C^2. Ví dụ: Q = −5.10^-8 C, r = 0,3 m: E = 9.10^9.5.10^-8/0,09 = 5000 V/m = 5 kV/m. Dấu của Q chỉ cho chiều, độ lớn dùng |Q|.