Cách giải bài tập về Áp suất chất lỏng (cực hay)

Bài viết Cách giải bài tập về Áp suất chất lỏng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về Áp suất chất lỏng.

Cách giải bài tập về Áp suất chất lỏng (cực hay)

A. Phương pháp giải

Học sinh cần nắm kiến thức về áp suất, công thức tính áp suất, áp suất chất lỏng

1. Áp suất

- Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.

- Công thức xác định áp suất:

    

- Trong đó p: là áp suất; F là áp lực tác dụng lên mặt bị ép có diện tích là S

- Đơn vị của áp suất là paxcan: 1Pa = 1N/m²

2. Áp suất chất lỏng

Áp suất của chất lỏng có những đặc điểm sau đây:

- Tại một điểm trong lòng chất lỏng, áp suất tác dụng theo mọi phương và có giá trị như nhau.

- Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức:

    p = d.h

- Trong đó:

    h là độ sâu tính từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng chất lỏng

    d là trọng lượng riêng của chất lỏng

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Câu nào sau đây chỉ nói về chất lỏng là đúng?

A. Chất lỏng chỉ gây áp suất theo phương thẳng đứng từ trên xuống.

B. Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng

C. Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào chiều cao của cột chất lỏng

D. Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương

Lời giải:

đáp án D

   Tại một điểm trong lòng chất lỏng, áp suất tác dụng theo mọi phương và có giá trị như nhau.

Ví dụ 2: Hãy so sánh áp suất tại các điểm M, N và Q trong bình chứa chất lỏng trong hình:

Lời giải:

đáp án A

- Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức:

   p = d.h

- Như vậy trong lòng một chất lỏng điểm nào càng sâu thì có áp suất càng lớn.

Ví dụ 3: Vì sao khi lặn xuống biển, người thợ lặn phải mặc một bộ “áo giáp” nặng nề?

Lời giải:

Vì khi lặn sâu dưới lòng biển, áp suất do nước biển gây ra lên đến hàng nghìn N/m². Cơ thể người sẽ không chịu được áp suất đó vì vậy khi lặn xuống biển người thờ lặn phải mặc bộ áp lặn nặng nề để có thể chịu được áp suất do nước biển gây ra.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Hai nhánh A và B thông nhau. Nhánh A đựng dầu, nhánh B đựng nước tới cùng một độ cao. Khi bình mởi khóa K, nước và dầu có chảy từ bình nọ sang bình kia không?

A. Không, vì độ cao của cột chất lỏng ở hai bình bằng nhau

B. Dầu chảy sang nước vì lượng dầu nhiều hơn

C. Dầu chảy sang nước vì dầu nhẹ hơn

D. Nước chảy sang dầu vì áp suất cột nước lớn hơn áp suất cột dầu do trọng lượng riêng của nước lớn hơn của dầu.

Lời giải:

đáp án D

- Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng cách mặt thoáng của chất lỏng một độ cao h được tính theo công thức:

   p = d.h

- Hai nhánh này có độ cao như nhau nhưng trọng lượng riêng nước lớn hơn dầu nên áp suất ở đáy nhánh B lớn hơn nhánh A. Vì vậy nước chảy sang dầu

Câu 2: Một thùng cao 2m đựng một lượng nước cao 1,2m. Áp suất của nước tác dụng lên đáy thùng là:

A. 12000Pa      B. 1200Pa

C. 120Pa      D. 20000Pa

Lời giải:

Đáp án: A

- Áp suất của nước ở đáy thùng là:

   p = d.h = 10000.1,2 = 12000N/m² = 12000Pa

Câu 3: Một bể hình hộp chữ nhật có chiều cao 1,5m. Người ta đổ đầy nước vào bể. Áp suất của nước tại điểm cách đáy 0,7m là:

A. 15000Pa      B. 7000Pa

C. 8000Pa      D. 23000Pa

Lời giải:

Đáp án: C

- Áp suất của nước lên điểm cách đáy thùng 0,7m là:

   p = d.h = 10000.(1,5 – 0,7) = 8000N/m² = 8000Pa

Câu 4: Hai bình có tiết diện bằng nhau. Bình thứ nhất chứa chất lỏng có trọng lượng riêng d1, chiều cao h1; bình thứ hai chứa chất lỏng có trọng lượng riêng d2 = 1,5d1, chiều cao h2 = 0,6h1. Nếu gọi áp suất tác dụng lên đáy bình thứ nhất là p₁, lên đáy bình thứ 2 là p₂ là:

A. p₂ = 3p₁      B. p₂ = 0,9p₁

C. p₂ = 9p₁      D. p₂ = 0,4p₁

Lời giải:

đáp án B

- Áp suất của nước ở đáy bình thứ nhất là:

   p₁ = d1.h1

- Áp suất của nước ở đáy bình thứ hai là:

   p₂ = d2.h2

- Suy ra:

   p₂= 1,5d1.0,6.h1 = 0,9d1.h1 = 0,9p₁

Câu 5: Một chiếc tàu bị thủng một lỗ nhỏ ở đáy. Lỗ này nằm cách mặt nước 2,2m. Người ta đặt một miếng vá áp vào lỗ thủng từ phía trong. Hỏi cần một lực tối thiểu bằng bao nhiêu để giữ miếng vá nếu lỗ thủng rộng 150cm² và trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m²?

A. 308N      B. 330N

C. 450N      D. 485N

Lời giải:

Đáp án: B

- Áp suất do nước gây ra tạo chỗ thủng là:

   P = d.h = 10 000 . 2,2 = 22000 (N/m²)

- Lực tối thiểu để giữ miếng ván là

   F = p.s = 22000 . 0,015 = 330 (N)

Câu 6: Một bình thông nhau có hai nhánh, và 1 khóa K để ngăn cách giữa hai nhánh. Nhánh lớn có tiết diện lớn gấp đôi nhánh nhỏ. Người ta đổ nước vào nhánh lớn của bình, chiều cao của cột nước là 45cm. Tìm chiều cao cột nước ở hai nhánh sau khi mở khóa K một thời gian. Bỏ qua thể tích của ống nối hai nhánh.

Lời giải:

- Gọi diện tích tiết diện của ống nhỏ là S, thì diện tích tiết diện ống lớn là 2S. Sau khi mở khóa T, cột nước ở hai nhánh có cùng chiểu cao h.

- Do thể tích nước trong bình thông nhau là không đổi nên thể tích nước ở nhánh lớn lúc ban đầu bằng với tổng thể tích nước ở hai nhánh lúc sau

- Ta có:

   2S.45 = S.h + 2S.h

   ⇒ h = 30 (cm)

Đáp số: 30cm

Câu 7: Một tàu ngầm di chuyển dưới biển. Áp kế đặt ở ngoài vỏ tàu chỉ áp suất 2.10⁶N/m². Một lúc sau áp kế chỉ 0,5.10⁶N/m². Tàu đã nổi lên hay đã lặn xuống? Vì sao khẳng định được như vậy?

Lời giải:

- Số chỉ của áp kế giảm tức là áp suất tác dụng lên vỏ tàu ngầm giảm. Áp suất tác dụng lên vỏ tàu phụ thuộc vào trọng lượng riêng của nước biển và chiều cao cột nước ở phía trên tàu ngầm.

- Áp suất giảm suy ra chiều cao cột nước phía trên tàu ngầm giảm tức là tàu ngầm đã nổi lên.

Câu 8: Người ta thả một áp kế xuống đáy biển. Ở vị trí A áp kế chỉ 0,85.106N/m². Khi xuống đến đáy áp kế chỉ 2,4.106N/m². Tính độ sâu của vị trí A và độ sâu đáy biển. Cho biết trọng lượng riêng của nước biển là 10300N/m².

Lời giải:

- Áp dụng công thức:

   

- Độ sâu của điểm A là:

   

- Độ sâu của đáy biển là:

   

Đáp số: 82,5m; 233m

Câu 9: Một cái bình có lỗ nhỏ A ở thành bên và đáy là một pit tông. Người ta đổ nước đến điểm B. Có một tia nước phun ra từ A.

a) Khi mực nước hạ dần từ B đến điểm A thì hình dạng của tia nước thay đổi như thế nào?

b) Người ta kéo pit tông lên cao một đoạn (chưa đến điểm A) rồi lại đổ nước cho tới điểm B. Tia nước phun từ A có gì thay đổi không? Vì sao?

Lời giải:

a) Hình dạng của tia nước phụ thuộc vào áp suất mà nước tác dụng vào thành bình tại điểm A. Áp suất đó càng lớn thì tia nước càng vọt ra xa bình.Mực nước hạ dần từ miệng bình tới điểm A thì áp suất áp dụng lên điểm A giảm dần. Vì vậy tia nước dịch dần về phía bình nước khi mực nước gần sát điểm A, áp suất rất nhỏ, không tạo được tia nước, và nước sẽ chạy dọc theo thành bình xuống đáy bình.

b) Khi đẩy pittông lên cao, đáy bình được nâng cao đến gần điểm A, nhưng khoảng cách từ A đến điểm B không thay đổi, vì áp suất mà nước tác dụng vào A không thay đổi. Do đó tia nước từ lỗ A vẫn như trong trường hợp trên

Câu 10: Một cái cốc hình trụ, chứa một lượng nước và thủy ngân cùng khối lượng. Độ cao tổng cộng của chất lỏng trong cốc là H = 146cm. Tính áp suất của các chất lỏng lên đáy cốc, biết khối lượng riêng của nước là D1 = 1g/cm³ và của thủy ngân là D2 = 13,6g/cm³

Lời giải:

- Gọi h₁ là độ cao cột nước; h₂ là độ cao cột thủy ngân S là diện tích đáy bình.

- Ta có: H = h₁ + h₂ (1)

- Khối lượng của nước là: m₁ = V₁.D₁

   mà V₁ = h₁.S ⇒ m₁ = h₁.S.D₁

- Khối lượng của thủy ngân là : m₂ = V₂.D₂

   mà V₂ = h₂.S ⇒ m₂ = h₂.S.D₂

- Do 2 vật có khối lượng bằng nhau nên ta có :

   h₁.S.D₁= h₂.S.D₂

   

- Vậy chiều cao của cột nước gấp 13,6 lần chiều cao cột thủy ngân.

- Chiều cao cột nước là:

   13,6.146 : (13,6 +1) = 136 (cm)

- Áp suất của thủy ngân và của nước lên đáy bình là:

   p = p₁ + p₂ = 10000.1,36 + 136000.0,1 = 27200 (N/m²

Đáp số: 27200 (N/m²

D. Bài tập bổ sung

Bài 1. Ba bình chứa cùng 1 lượng nước ở 4⁰C. Đun nóng cả 3 bình lên cùng 1 nhiệt độ. So sánh áp suất của nước tác dụng lên đáy bình ta thấy:

A. p₁ = p₂ = p₃.               

B.  p₁ > p_{2 >} p₃.               

C.  p₃ > p_{2 >} p₁.                                                   

D.  p₂ > p_{3 >} p₁.

Bài 2. Một bình đựng chất lỏng như hình dưới. Áp suất tại điểm nào nhỏ nhất?

A. Tại M.                       

B.  Tại N.                       

C.  Tại P.                                                           

D.  Tại Q.

Bài 3. Tính toán và điền các số thích hợp vào các ô trống trong bảng sau:

Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)	Độ sâu h (m)	Áp suất chất lỏng (N/m2)
10 300	500
	30	300 000
7000		175 000

 Bài 4. Một bể chứa nước, khoảng cáh từ mặt nước tới đáy bể là 1 m. Hãy tính áp suất tại điểm cáh đáy bể 0,2 m. Cho trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m³.

Bài 5. Độ cao của cột rượu trong một ống chia độ là 18 cm. Biết khối lượng riêng của rượu là 800 kg/m³. Tính:

a. Áp suất của cột rượu gây ta tại điểm A cách mặt thoáng là 6 cm.

b. Áp suất của cột rượu gây ra tại điểm B cách đáy ống 3 cm.

Bài 6. Một tàu ngầm đang di chuyển ở dưới biển, áp kế đặt ngoài vỏ tàu chỉ áp sất 2020000 N/m², một lúc sau áp kế chỉ 860 000 N/m². Độ sâu của tàu ngầm ở hai thời điểm là bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của nước biển 10 300 N/m³.

Bài 7. Có hai bình A và B; bình A chứa nước, bình B chứa xăng. Biết trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m³ và của xăng là 7 000 N/m³, cột nước trong bình A có độ cao 70 cm.

a. Tính áp suất của cột nước gây lên đáy bình A.

b. Để áp suất ở đáy bình B bằng áp suất của cột nước gây lên đáy bình A thì cột xăng trong bình B phải có độ cao bao nhiêu?

Bài 8. Người ta đổ nước vào một cái thùng cao 1,5m; mực nước trong thùng cách miệng thùng 30 cm. Biết khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³. Tính áp suất của cột nước gây ra tịa điểm A cách miệng thùng 50 cm; tại điểm B cách mặt thoáng 60 cm và tại điểm C tại đáy thùng.

Bài 9. Để đo áp suất của đáy một vùng biển người ta có thể dùng máy siêu âm bằng cách: Phát thẳng đứng tia siêu âm từ máy phát đặt trên tàu và khi tia siêu âm gặp đáy biển thì nó sẽ phản xạ lại vào máy thu. Tính áp suất tại đáy biển biết rằng máy thu nhận được âm phản xạ sau khi phát 4 giây. Cho biết vận tốc truyền siêu âm trong nước biển là 1 500m/s và trọng lượng riêng của nước biển là 10 300N/m³.

Bài 10. Đáy của một bình A (có thể dịch chuyển được) có khối lượng 200g.         

a. Đổ nước vào trong bình A sao cho mực chất lỏng ở trong bình và ngoài chậu ngang nhau thì đáy của A có thể rời ra không? Tại sao?                   

b. Hãy tính độ chênh lệch tối thiểu giữa mực nước trong bình và ngoài chậu để đáy của bình A không rời ra. Biết tiết diện ngang của bình A là 20 cm².

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 8 cực hay, có lời giải chi tiết khác:

• Dạng 15: Cách giải bài tập về Bình thông nhau (cực hay)
• Dạng 16: Cách giải bài tập về Máy nén thủy lực (cực hay)
• Dạng 17: Phương pháp tính công cơ học, tính hiệu suất cực hay, có lời giải
• Dạng 18: Cách giải bài tập về Công suất (cực hay)
• Dạng 19: Cách giải bài tập về Hai lực cân bằng, lực quán tính (cực hay)

Xem thêm các loạt bài Để học tốt môn Vật Lí 8 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 8
• Giải sách bài tập Vật lí 8
• Giải VBT Vật Lí 8
• Top 36 Đề thi Vật Lí 8 có đáp án

---