Bài tập về lực cản của chất lưu, lực đẩy acsimet lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về lực cản của chất lưu, lực đẩy acsimet (lực đẩy Ác–si-mét) lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về lực cản của chất lưu, lực đẩy Ác–si-mét.

Bài tập về lực cản của chất lưu, lực đẩy acsimet lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Bài toán 1. Bài toán liên quan đến lực đẩy Acsimet

Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật có điểm đặt tại vị trí trùng với trọng tâm của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có phương thẳng đứng, có chiều từ dưới lên trên, có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ.

F_A = ρ.g.V

Lưu ý: Khi vật nằm yên, điểm đặt C của lực đẩy ở trên đường thẳng đứng đi qua trọng tâm G của vật.

Bài toán 2. Bài tập áp suất chất lỏng

- Áp suất p: là đại lượng được xác định bằng độ lớn áp lực F trên một đơn vị diện tích S của mặt bị ép theo công thức:

$p=\frac{F}{S}$

Đơn vị của áp suất trong hệ SI là Pa (1 Pa = 1 N/m²). Trong lòng chất lỏng luôn tồn tại áp suất do trọng lượng của chất lỏng tạo ra.

- Khối lượng riêng ρ của một chất: là đại lượng được xác định bằng khối lượng m của vật tạo thành từ chất đó trên một đơn vị thể tích V của vật theo công thức

$\rho =\frac{m}{V}$

Đơn vị của khối lượng riêng trong hệ SI là kg/m³.

- Độ chênh lệch áp suất giữa hai điểm A và B được xác định bằng công thức

∆p = ρ.g.∆h

Trong đó:

+ ∆p là độ chênh lệch áp suất giữa A và B, có đơn vị Pa hay N/m².

+ ρ là khối lượng riêng của chất lỏng, có đơn vị kg/m³.

+ g là gia tốc trọng trường, có đơn vị m/s².

+ ∆h là độ chênh lệch độ sâu giữa hai điểm A và B, có đơn vị m.

Bài toán 3: Vật chuyển động trong chất lưu

- Khi chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung (gọi chung là chất lưu), vật đều chịu tác dụng của lực cản.

- Khi xuất hiện lực cản của chất lưu, chuyển động rơi của vật không còn là chuyển động nhanh dần đều đơn giản mà chia làm ba giai đoạn:

+ Nhanh dần đều từ lúc bắt đầu rơi trong một thời gian ngắn.

+ Nhanh dần không đều trong một khoảng thời gian tiếp theo. Lúc này lực cản bắt đầu có độ lớn đáng kể và tăng dần.

+ Chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi. Khi đó, tổng lực tác dụng lên vật rơi bị triệt tiêu.

- Lực cản của chất lưu được biểu diễn bởi một lực đặt tại trọng tâm vật, cùng phương và ngược chiều với chiều chuyển động của vật trong chất lưu. Lực cản này phụ thuộc vào hình dạng vật.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:Một khối hộp có dạng hình lập phương nặng 1g đặt trong nước nguyên chất có khối lượng riêng ρ = 1000kg/m³. Mỗi cạnh của hộp có độ dài 1cm. Khối hộp này sẽ:

A. nổi lên.

B. chìm xuống.

C. đứng yên trong nước.

D. Không đủ dữ liệu để kết luận.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

- Đổi khối lượng riêng ρ = 1000 kg/m³ = 1g/cm³.

Trọng lượng của khối hộp P = mg

Lực đẩy Archimedes lên khối hộp đó: F_A = ρ.g.V

Do m = 1g. ρ.V = 1.1 = 1g

Từ đó ta thấy P và F_A có độ lớn bằng nhau. Vì vậy vật này đứng yên trong nước.

Lưu ý: Các lực khác ngoài 2 lực này triệt tiêu nhau.

Ví dụ 2:Có ba hình lập phương giống hệt nhau đứng cân bằng trên mặt nước như hình vẽ. Phần thể tích chìm trong nước của vật nào là lớn nhất?

A. Vật A.

B. Vật B.

C. Vật C.

D. Cả 3 đáp án đều sai.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Vì ba khối lập phương đều đứng cân bằng và giống hệt nhau nên lực đẩy Archimedes lên cả ba vật phải bằng nhau: F_A = F_B = F_C = ρ.g.V.

Dễ thấy phần thể tích chìm trong nước của cả ba vật phải bằng nhau.

Ví dụ 3: Lực cản không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

A. Vận tốc của vật.

B. Hình dạng của vật.

C. Khối lượng của vật.

D. Cả vận tốc và hình dạng của vật.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Lực cản tác dụng lên vật phụ thuộc vào hình dạng và vận tốc của vật.

Ví dụ 4: Tính độ chênh lệch áp suất giữa 2 điểm nằm trong nước, trong thủy ngân trên hai mặt phẳng nằm ngang cách nhau 20 cm. Biết ${\rho }_{H_{2}O}=1000\mathrm{kg}/m^3$; ${\rho }_{\mathrm{Hg}}=13600\mathrm{kg}/m^3$ và g = 9,8 m/s².

A. ${\mathrm{\Delta p}}_{H_{2}O}=1960\mathrm{Pa}$; ${\mathrm{\Delta p}}_{\mathrm{Hg}}=1960\mathrm{Pa}$.

B. ${\mathrm{\Delta p}}_{H_{2}O}=26656\mathrm{Pa}$;${\mathrm{\Delta p}}_{\mathrm{Hg}}=26656\mathrm{Pa}$.

C. ${\mathrm{\Delta p}}_{H_{2}O}=1960\mathrm{Pa}$;${\mathrm{\Delta p}}_{\mathrm{Hg}}=26656\mathrm{Pa}$.

D. ${\mathrm{\Delta p}}_{H_{2}O}=26656\mathrm{Pa}$; ${\mathrm{\Delta p}}_{\mathrm{Hg}}=1960\mathrm{Pa}$.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Công thức tính độ chênh lệch áp suất: $\mathrm{\Delta p}=\mathrm{\rho g}.\mathrm{\Delta h}$

${\mathrm{\Delta p}}_{H_{2}O}=1000.9,8.0,2=1960\mathrm{Pa}$

${\mathrm{\Delta p}}_{\mathrm{Hg}}=13600.9,8.0,2=26656\mathrm{Pa}$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Chất lưu là thuật ngữ dùng để chỉ?

A. Chất lỏng.

B. Chất khí.

C. Chất rắn.

D. Chất lỏng và chất khí.

Bài 2: Một chiếc lá vàng rơi từ trên cây xuống thường chao liệng trên không rồi mới rơi tới đất là do

A. trọng lực nhỏ không đáng kể.

B. lực cản của không khí không đáng kể.

C. lực cản của không khí đáng kể.

D. chiếc lá không chịu tác dụng lực nên chuyển động chậm.

Bài 3: Độ lớn của lực cản phụ thuộc vào yếu tố nào?

A. Hình dạng của vật.

B. Trọng lượng của vật.

C. Khối lượng của vật.

D. Màu sắc của vật.

Bài 4: Biết thể tích các chất chứa trong bốn bình ở Hình 34.1 bằng nhau,$S_1=S_2=S_3=4S_4;{\rho }_{\mathrm{cat}}=3,6{\rho }_{\mathrm{nuoc}\mathrm{muoi}}=4{\rho }_{\mathrm{nuoc}}$. Sự so sánh nào sau đây về áp lực của các chất trong bình tác dụng lên đáy bình là đúng?

A.$F_1=F_2=F_3=F_4$.

B. $F_1>F_4>F_2>F_3$.

C. $F_1>F_4>F_2=F_3$.

D. $F_4>F_3>F_2=F_1$.

Bài 5. Chọn phát biểu đúng.

A. Áp suất nước ở đáy bình chứa chỉ phụ thuộc vào diện tích mặt đáy.

B. Áp suất chất lỏng phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của bình chứa.

C. Áp suất chất lỏng tại một điểm bất kì trong chất lỏng có tác dụng như nhau theo mọi hướng.

D. Tại một điểm bất kì trong chất lỏng, áp suất chất lỏng có chiều hướng xuống.

Bài 6: Một quả cầu có thể tích 20 cm³ lơ lửng trong nước, khối lượng riêng của nước là 1 g/cm³, lấy g = 9,8 m/s², lực đẩy Archimedes tác dụng lên quả cầu là

A. 0,3 N.

B. 0,32 N.

C. 0,196 N.

D. 0,98 N.

Bài 7:Một vật nổi được trên bề mặt chất lỏng là do

A. lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật lớn hơn trọng lực của vật.

B. lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật nhỏ hơn trọng lực của vật.

C. lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật cân bằng với trọng lực của vật.

D. Tất cả đều sai.

Bài 8: Một vật ở trong lòng chất lỏng và đang chuyển động đi xuống, khi đó độ lớn giữa lực đẩy Archimedes và trọng lượng của vật như thế nào?

A. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của vật.

B. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes nhỏ hơn trọng lượng của vật.

C. Độ lớn giữa lực đẩy Archimedes lớn hơn trọng lượng của vật.

D. Không xác định được.

Bài 9:Một bình nước có dạng ống dài chứa đầy nước, có một lỗ thủng để nước chảy ra như hình. Đâu là mô tả đúng về lượng nước chảy ra theo thời gian?

A. Nước chảy ra đều đặn tới khi tới lỗ thủng thì ngừng.

B. Nước chảy ra nhanh dần tới khi tới lỗ thủng thì ngừng.

C. Nước chảy ra chậm dần tới khi tới lỗ thủng thì ngừng.

D. Nước chảy nhiều ít không có quy luật rõ ràng.

Bài 10: Một hòn đá được thả rơi vào chất lỏng. Sau một khoảng thời gian, người ta quan sát thấy hòn đá chuyển động thẳng đều. Khi đó, các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình dưới. Hình dưới đã biểu diễn đủ các lực tác dụng lên vật chưa? Nếu chưa, hãy bổ sung và tính độ lớn của lực còn thiếu.

A. Chưa đủ, thiếu lực cản của nước có phương thẳng đứng, chiều hướng lên, độ lớn 2N.

B. Đã đủ các lực.

C. Chưa đủ, thiếu lực cản của nước có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống, độ lớn 2N.

D. Chưa đủ, thiếu lực cản của nước có phương thẳng đứng, chiều hướng lên, độ lớn 3N.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

• Bài tập tổng hợp và phân tích lực
• Bài tập mômen lực
• Bài tập về tổng hợp hai lực song song. Ngẫu lực
• Bài tập về công và công suất
• Bài tập cơ năng

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---