Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 202 203 sgk Vật Lí 10

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 37. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 202 203 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

I – Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.

Ta có: $f = σl$ với σ là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị niutơn trên mét (N/m).

Giá trị của σ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng; σ giảm khi nhiệt độ tăng.

II – Hiện tượng dính ướt. Hiện tượng không dính ướt

Nếu thành bình bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng một khum lõm.

Nếu thành bình không bị dính ướt thì bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và có dạng một khum lồi.

III – Hiện tượng mao dẫn

Hiện tượng mức chất bên trong các ống dẫn có đường kính nhỏ luôn dâng cao hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 198 Vật Lý 10

Cho biết hình tròn có diện tích lớn nhất trong số các hình có cùng chu vi. Hãy lập luận để chứng minh bề mặt phần màng xà phòng còn đọng trên khung dây đồng đã tự co lại để giảm diện tích của nó tới mức nhỏ nhất.

Trả lời:

Giả sử màng nước xà phòng lấp đầy toàn bộ diện tích khung dây đồng, khi đó diện tích bề mặt nước xà phòng là lớn nhất.

Nếu vòng dây chỉ tăng diện tích lên thì phần diện tích còn lại của màng nước xà phòng giảm đi.

Khi vòng dây chỉ có dạng hình tròn-diện tích của nó lớn nhất-thì phần diện tích còn lại của màng xà phòng là nhỏ nhất.

Lực căng bề mặt tác dụng lên vòng dây chỉ có chiều sao cho vòng dây chỉ hình tròn, tương ứng mà màng xà phòng co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 199 Vật Lý 10

Dựa vào công thức $\sigma = \dfrac{{{F_c}}}{{2\pi D}}$ hãy cho biết ý nghĩa của hệ số căng bề mặt $\sigma $.

Trả lời:

Ta có: $\sigma = \dfrac{{{F_c}}}{{2\pi D}}$

Lại có: $2\pi D$ là độ dài đường biên của màng bao quanh vòng dây.

Nếu ta chọn độ dài đường biên này là 1m thì suy ra $\sigma = F_c$

⇒ $\sigma $ có ý nghĩa là lực căng bề mặt tác dụng lên 1 đơn vị độ dài đường biên bao quanh của màng (N/m)

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 199 Vật Lý 10

Từ kết quả thí nghiệm theo hình 37.3, hãy tính:

– Tổng các lực căng bề mặt của nước tác dụng lên chiếc vòng V.

${F_C} = F – P$

– Tổng chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng V:

$L = \pi \left( {D + d} \right)$

– Giá trị hệ số căng bề mặt của nước:

$\sigma = \dfrac{{{F_C}}}{{\pi \left( {D + d} \right)}}$

Trả lời:

$\dfrac{{\Delta l}}{{{l_0}}}$ gọi là độ dãn tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ tăng.

Từ công thức $\alpha = \dfrac{{\Delta l}}{{{l_0}\Delta t}}$ ta thấy khi $\Delta t = {1^o}C$ thì $\alpha = \dfrac{{\Delta l}}{{{l_0}}}$ , tức hệ số nở dài có trị số bằng độ dãn tỉ đối khi nhiệt độ tăng 1 độ.

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 200 Vật Lý 10

Lấy hai bản thủy tinh, trong đó một bản để trần, một bản phủ lớp nilon. Nhỏ lên mặt của mỗi bản này một giọt nước. Hãy quan sát xem mặt bản nào bị dính ướt nước? Mặt bản nào không bị dính ướt nước?

Trả lời:

Bản thủy tinh không phủ lớp nilon bị nước làm dính ướt.

Bản thủy tinh có phủ lớp nilon không bị nước làm dính ướt.

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 200 Vật Lý 10

Đổ nước vào một cốc thủy tinh có thành phần nhẵn. Quan sát xem bề mặt của nước ở sát thành cốc có dạng mặt phẳng hay mặt khum?

Trả lời:

Bề mặt nước ở sát thành cốc có dạng mặt khum lõm.

6. Trả lời câu hỏi C6 trang 201 Vật Lý 10

Hãy so sánh mức nước trong các ống thủy tinh với nhau và với bề mặt của nước ở bên ngoài các ống.

Trả lời:

Ống có đường kính trong càng nhỏ thì mực nước trong ống càng dâng cao hơn so với bề mặt của nước ở bên ngoài ống h₃> h₂> h₁.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 202 203 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 202 Vật Lý 10

Mô tả hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. Nói rõ phương, chiều của lực căng bề mặt?

Trả lời:

Khi phần màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ bị chọc thủng thì phần màng xà phòng còn lại trong khung dây đã tự co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất, đồng thời tác dụng lên vòng dây những lực kéo căng đều theo theo phương vuông góc với vòng dây, làm cho vòng dây có dạng hình tròn. Những lực kéo căng này gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng.

Lực căng bề mặt của chất lỏng có phương tiếp tuyến với mặt thoáng và vuông góc với đường giới hạn của mặt thoáng, có chiều sao cho tác dụng của lực này làm giảm diện tích mặt thoáng của chất lỏng, có độ lớn: $f = σ.l$

với σ là hệ số căng bề mặt (N/m)

2. Giải bài 2 trang 202 Vật Lý 10

Trình bày thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng theo phương pháp kéo vòng kim loại bứt ra khỏi bề mặt của chất lỏng đó.

Trả lời:

– Nhúng một khung dây thép mảnh trên đó có buộc một vòng dây chỉ hình dạng bất kì vào trong nước xà phòng. Sau đó nhấc nhẹ khung dây thép ra ngoài để tạo thành một màng xà phòng phủ kính mặt khung dây, chọc thủng phần màng xà phòng ở giữa vòng dây chỉ và quan sát hình dạng của vòng dây này.

– Khi phần màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ bị chọc thủng thì phần màng xà phòng còn lại trong khung dây đã tự co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất, đồng thời tác dụng lên vòng dây những lực kéo căng đều theo theo phương vuông góc với vòng dây, làm cho vòng dây có dạng hình tròn. Những lực kéo căng này gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng.

– Kết quả của thí nghiệm trên và nhiều thí nghiệm chứng tỏ: Lực căng bề mặt của chất lỏng có phương tiếp tuyến với mặt thoáng và vuông goc với đường giới hạn của mặt thoáng, có chiều sao cho tác dụng của lực này làm giảm diện tích mặt thoáng của chất lỏng.

3. Giải bài 3 trang 202 Vật Lý 10

Viết công thức xác định độ lớn của lực căng bề mặt của chất lỏng. Hệ số căng bề mặt phụ thuộc những yếu tố nào của chất lỏng?

Trả lời:

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kỳ trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.

$f=σl$

σ gọi là hệ số căng bề mặt, đơn vị đo là niu-tơn trên mét (N/m). Nó phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất chất lỏng. Khi nhiệt độ của chất lỏng tăng thì hệ số căng bề mặt của nó giảm.

4. Giải bài 4 trang 202 Vật Lý 10

Mô tả hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt chất lỏng. Bề mặt của chất lỏng ở sát thành bình có dạng như thế nào khi thành bình bị dính ướt?

Trả lời:

Lấy một tấm thủy tinh và một lá môn (hoặc kính bọc ni long). Nhỏ lên bề mặt vài giọt nước. Nếu trên bề mặt nào giọt nước lan rộng ra thành một lớp mỏng thì ta nói là bị dính ướt nước. Nếu trên bề mặt nào giọt nước co tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực thì ta nói bề mặt đó không dính ướt .

Bề mặt của chất lỏng ở sát thành bình bị cong lên cao hơn mặt thoáng của chất lỏng khi thành bình bị dính ướt?

5. Giải bài 5 trang 202 Vật Lý 10

Mô tả hiện tượng mao dẫn?

Trả lời:

Nhúng ba ống thủy tinh có đường kính trong nhỏ khác nhau vào chậu nước. Mực nước trong ống dâng cao hơn so với bề mặt nước ngoài ống.Ống có đường kính càng nhỏ. cột nước dâng lên càng cao hơn. Nếu nhúng vào chậu thủy ngân thì mực thủy ngân trong ống hạ thấp hơn so với bề mặt thủy ngân ngoài ống. Ống càng nhỏ, mực thủy ngân càng hạ thấp.

Vậy hiện tượng mức chất lỏng trong các ống có đường kính trong nhỏ dâng cao hoặc hạ thấp hơn so với mặt thoáng bên ngoài các ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

?

1. Giải bài 6 trang 202 Vật Lý 10

Câu nào sau đây là không đúng khi nói về lực căng bề mặt của chất lỏng?

A. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt của chất lỏng.

B. Lực căng bề mặt luôn có phương vuông góc với bề mặt chất lỏng.

C. Lực căng bề mặt có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.

D. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng có độ lớn f tỉ lệ với độ dài l của đoạn đường đó.

Bài giải:

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng.

⇒ Đáp án: B.

2. Giải bài 7 trang 203 Vật Lý 10

Tại sao chiếc kim khâu có thể nổi trên mặt nước khi đặt nằm ngang ?

A. Vì chiếc kim không bị dính ướt nước.

B. Vì khối lượng riêng của chiếc kim nhỏ hơn khối lượng riêng của nước.

C. Vì trọng lượng riêng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực đẩy Ác- si- mét.

D. Vì trọng lượng riêng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực căng bề mặt của nước tác dụng lên nó.

Bài giải:

Chiếc kim khâu có thể nổi trên mặt nước khi đặt nằm ngang vì trọng lượng riêng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực căng bề mặt của nước tác dụng lên nó.

⇒ Đáp án: D.

3. Giải bài 8 trang 203 Vật Lý 10

Câu nào dưới đây không đúng khi nói về hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt của chất lỏng?

A. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên giọt nước nhỏ trên mặt bàn thủy tinh lan rộng thành một hình có dạng bất kì.

B. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên bề mặt của nước ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.

C. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt, nên giọt thủy ngân nhỏ trên mặt bản thủy tinh vo tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.

D. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt,nên bề mặt của thủy ngân ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.

Bài giải:

Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình bị dính ướt ⇒ Chọn D.

⇒ Đáp án: D.

4. Giải bài 9 trang 203 Vật Lý 10

Tại sao nước mưa không bị lọt qua được các lỗ nhỏ trên tấm vải bạt ?

A. Vì vải bạt bị dính ướt nước.

B. Vì vải bạt không bị dính ướt nước.

C. Vì lực căng bề mặt của nước ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ nhỏ của tấm bạt.

D. Vì hiện tượng mao dẫn ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ trên tấm bạt.

Bài giải:

Nước mưa không bị lọt qua được các lỗ nhỏ trên tấm vải bạt vì lực căng bề mặt của nước ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ nhỏ của tấm bạt.

⇒ Đáp án: C.

5. Giải bài 10 trang 203 Vật Lý 10

Tại sao giọt dầu lại có dạng khối cầu nằm lơ lửng trong dung dịch rượu có cùng khối lượng riêng với nó ?

A. Vì hợp lực tác dụng lên giọt dầu bằng không, nên do hiện tượng căng bề mặt, làm cho diện tích bề mặt của giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

B. Vì giọt dầu không chịu tác dụng của lực nào cả, nên do hiện tượng căng bề mặt, diện tích bề mặt giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

C. Vì giọt dầu không bị dung dịch rượu dính ướt, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

D. Vì lực căng bề mặt của dầu lớn hơn lực căng bề mặt của dung dịch rượu, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

Bài giải:

Giọt dầu có dạng khối cầu nằm lơ lửng trong dung dịch rượu có cùng khối lượng riêng với nó vì hợp lực tác dụng lên giọt dầu bằng không, nên do hiện tượng căng bề mặt, làm cho diện tích bề mặt của giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

Hai khối cùng thể tích, khối dạng hình cầu có diện tích mặt ngoài là nhỏ nhất. Vì vậy khi hợp lực tác dụng lên chất lỏng bằng không thì lực căng bề mặt làm cho khối chất có dạng hình cầu để giảm tối đa diện tích bề mặt thoáng.

⇒ Đáp án: A.

6. Giải bài 11 trang 203 Vật Lý 10

Một vòng xuyến có đường kính ngoài là 44 mm và đường kính trong là 40 mm. Trọng lượng của vòng xuyến là 45 mN. Lực bứt vòng xuyến này ra khỏi bề mặt của glixerin ở 20^oC là 64,3 mN. Tính hệ số căng bề mặt của glixerin ở nhiệt độ này.

Bài giải:

– Khi nhấc vòng xuyến lên, lực căng bề mặt của glixerin hướng xuống cùng hướng trọng lực P của vòng xuyến, do đó ta có lực bứt vòng xuyến này ra khỏi bề mặt của glixerin là:

${F_b} = {f_c} + P$

⇒ Lực căng bề mặt của glixerin tác dụng lên vòng xuyến:

${f_c} = {F_b} – P = 64,3 – 45 = 19,3mN $$= {19,3.10^{ – 3}}N$

– Đường giới hạn bằng tổng chu vi ngoài và chu vi trong của vòng xuyến:

$l = \pi d + \pi D = \pi \left( {d + D} \right) $$= 3,14.\left( {{{40.10}^{ – 3}} + {{44.10}^{ – 3}}} \right) = 0,26376\left( m \right)$

– Áp dụng công thức tính lực căng bề mặt: ${f_c} = \sigma l$

Ta có hệ số căng bề mặt của glixerin:

$\sigma = {{{f_c}} \over l} = {{{{19,3.10}^{ – 3}}} \over {0,26376}} = 0,073\left( {N/m} \right) $$= {73.10^{ – 3}}\left( {N/m} \right)$

7. Giải bài 12 trang 203 Vật Lý 10

Một màng xà phòng được căng trên bề mặt khung dây đồng mảnh hình chữ nhật treo thẳng đứng, đoạn dây đồng ab dài 50 mm và có thể trượt dễ dàng dọc theo chiều dài của khung (Hình 37.8). Tính trọng lượng P của đoạn dây ab để nó nằm cân bằng. Màng xà phòng có hệ số căng bề mặt σ = 0,040 N/m.

Bài giải:

Ta có: ab = 50 mm; σ = 0,04 N/m.

Đoạn dây ab nằm cân bằng khi trọng lượng của đoạn dây có độ lớn bằng lực căng bề mặt F_c của màng xà phòng tác dụng lên nó:

${P = {f_c}\; = \sigma l = \sigma .2.ab = {{0,04.2.50.10}^{ – 3}} = {{4.10}^{ – 3}}N}$

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 197 sgk Vật Lí 10

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 209 210 sgk Vật Lí 10

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 202 203 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“