Menu Học Tập

Bài tập Vật Lí 10 Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng (23 bài tập)

Lớp 10 · Vật Lí Bài 34

Khối Lượng Riêng. Áp Suất Chất Lỏng

Khối lượng riêng, áp lực & áp suất, áp suất chất lỏng & phương trình thuỷ tĩnh

1
Khối lượng riêng
▼
📐 Định nghĩa
Khối lượng riêng của một chất cho biết khối lượng chứa trong mỗi đơn vị thể tích của chất đó.
$\rho = \dfrac{m}{V}$
Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị
$\rho$Khối lượng riêngkg/m³ (hoặc g/cm³)
$m$Khối lượngkg
$V$Thể tíchm³
Quy đổi đơn vị
$1$ g/cm³ $= 1000$ kg/m³   |   $1$ lít $= 1$ dm³ $= 10^{-3}$ m³
$1$ cm³ $= 10^{-6}$ m³   |   $1$ tấn $= 1000$ kg

▸ Mối liên hệ với trọng lượng riêng

Trọng lượng riêng
$d = \rho \cdot g$ (N/m³)
với $g$ là gia tốc trọng trường (≈ $9{,}8$ hoặc $10$ m/s²)

Ví dụ: nước có $\rho_n = 1000$ kg/m³ → $d_n = 1000 \cdot 10 = 10000$ N/m³.

▸ Khối lượng riêng phụ thuộc nhiệt độ

Khối lượng $m$ không đổi nhưng thể tích $V$ thay đổi theo nhiệt độ (thường tăng khi nóng, giảm khi lạnh) → khối lượng riêng $\rho$ thay đổi theo nhiệt độ.

Ví dụ: nước ở $20°$C có $\rho = 999$ kg/m³, ở $80°$C có $\rho = 972$ kg/m³.

▸ Bảng khối lượng riêng một số chất (điều kiện thường)

Chất rắn$\rho$ (kg/m³)Chất lỏng/khí$\rho$ (kg/m³)
Chì11 300Thuỷ ngân13 500
Đồng8 900Nước1 000
Thép7 800Xăng700
Nhôm2 700Không khí1{,}29
⚠️ Sai lầm thường gặp
• Sai: "Khối lượng riêng bằng trọng lượng riêng" → $d = \rho g$, hai đại lượng có đơn vị và giá trị khác nhau.
• Sai: "Sắt có $\rho = 7800$ kg/m³ nghĩa là $1$ cm³ sắt nặng $7800$ kg" → Đúng phải là $1$ m³ sắt nặng $7800$ kg (hay $1$ cm³ sắt nặng $7{,}8$ g).
2
Áp lực & Áp suất
▼

▸ Áp lực

📐 Định nghĩa
Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.

Đặc điểm áp lực:

→Phương: luôn vuông góc với mặt bị ép.
→Trên mặt nằm ngang: áp lực bằng trọng lượng vật, $F_N = P = mg$.
→Trên mặt nghiêng góc $\alpha$: $F_N = P\cos\alpha$.

Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào hai yếu tố:

📌 Cường độ áp lực
Áp lực càng lớn → tác dụng nén càng mạnh
📌 Diện tích bị ép
Diện tích càng nhỏ → tác dụng nén càng mạnh

▸ Áp suất

📐 Công thức
Áp suất là độ lớn áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.
$p = \dfrac{F_N}{S}$
Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị
$p$Áp suấtPa (paxcan), $1$ Pa $= 1$ N/m²
$F_N$Áp lực vuông góc với mặt bị épN
$S$Diện tích bị épm²
Cách tăng/giảm áp suất
• Tăng áp suất: tăng áp lực HOẶC giảm diện tích bị ép. Ví dụ: dao mài sắc bén (giảm $S$).
• Giảm áp suất: giảm áp lực HOẶC tăng diện tích bị ép. Ví dụ: xe tăng có bánh xích to (tăng $S$ để không lún).
📝 Ví dụ — Áp suất khi đứng 1 chân vs 2 chân
Người $50$ kg, mỗi bàn chân có $S_0 = 0{,}015$ m². Lấy $g = 10$ m/s² → $P = 500$ N.

• Đứng 2 chân: $S = 0{,}03$ m² → $p = \dfrac{500}{0{,}03} \approx 16\,667$ Pa.
• Đứng 1 chân: $S = 0{,}015$ m² → $p = \dfrac{500}{0{,}015} \approx 33\,333$ Pa.

→ Áp suất khi đứng 1 chân gấp đôi khi đứng 2 chân.
3
Áp suất chất lỏng
▼

▸ Sự tồn tại áp suất chất lỏng

⭐ Tính chất
Khác với vật rắn (chỉ truyền áp suất theo phương vuông góc bề mặt), chất lỏng truyền áp suất theo MỌI HƯỚNG:
• Lên đáy bình
• Lên thành bình
• Lên mọi vật nhúng trong nó

Càng xuống sâu, áp suất càng lớn.
Mặt thoáng h A
Áp suất chất lỏng truyền theo mọi hướng từ điểm $A$

▸ Công thức tính áp suất chất lỏng

⭐ Công thức
Xét cột chất lỏng có khối lượng riêng $\rho$, độ sâu $h$ tính từ mặt thoáng:
Không kể khí quyển: $p = \rho g h = d \cdot h$
Kể cả khí quyển: $p = p_a + \rho g h$
Kí hiệuÝ nghĩaĐơn vị
$p$Áp suất tại điểm xétPa
$p_a$Áp suất khí quyển (≈ $10^5$ Pa)Pa
$\rho$Khối lượng riêng chất lỏngkg/m³
$g$Gia tốc trọng trườngm/s²
$h$Độ sâu từ mặt thoáng đến điểm xétm
Tính chất quan trọng
• Áp suất tại một điểm chỉ phụ thuộc $\rho$, $g$, $h$.
• KHÔNG phụ thuộc vào hình dạng bình, thể tích hay khối lượng chất lỏng.
• Các điểm trên cùng mặt phẳng ngang trong cùng một chất lỏng đứng yên có áp suất bằng nhau.

▸ Phương trình cơ bản chất lỏng đứng yên

⭐ Công thức
Xét hai điểm $M$ và $N$ trong cùng chất lỏng đứng yên, ở độ sâu lần lượt $h_2$ và $h_1$ ($h_1 > h_2$):
$\Delta p = p_N - p_M = \rho g \Delta h = \rho g (h_1 - h_2)$

Ý nghĩa: Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng đứng yên chỉ phụ thuộc chênh lệch độ sâu $\Delta h$ và khối lượng riêng $\rho$; KHÔNG phụ thuộc vào áp suất khí quyển.

📝 Ví dụ — Áp suất tại đáy thùng nước
Thùng cao $1{,}5$ m chứa đầy nước. Tính áp suất tại điểm $A$ cách đáy $0{,}4$ m. Cho $d_n = 10\,000$ N/m³, $p_a = 10^5$ Pa.

Giải:
Độ sâu từ mặt thoáng đến $A$: $h_A = 1{,}5 - 0{,}4 = 1{,}1$ m.
Áp suất do nước: $p_1 = d_n \cdot h_A = 10\,000 \cdot 1{,}1 = 11\,000$ Pa.
Áp suất tại $A$ (kể khí quyển): $p_A = p_a + p_1 = 10^5 + 11\,000 = 111\,000$ Pa.
⚠️ Sai lầm thường gặp
• Sai: "Áp suất chất lỏng phụ thuộc thể tích/khối lượng chất lỏng" → Chỉ phụ thuộc $\rho$, $g$, $h$.
• Sai: "Chiều cao bình chính là $h$" → $h$ là độ sâu từ mặt thoáng đến điểm xét. Nếu điểm cách đáy $\Delta h$ thì $h = h_{cột} - \Delta h$.
• Sai: "Ba bình hình dạng khác nhau cùng độ cao nước có áp suất đáy khác nhau" → Bằng nhau (vì $h$ bằng nhau).
4
Tóm tắt công thức & Phương pháp giải
▼

▸ Tổng hợp công thức cần nhớ

Công thứcÝ nghĩa
$\rho = \dfrac{m}{V}$Khối lượng riêng
$d = \rho g$Trọng lượng riêng
$p = \dfrac{F_N}{S}$Áp suất (vật rắn)
$p = \rho g h$Áp suất chất lỏng (không kể $p_a$)
$p = p_a + \rho g h$Áp suất tại độ sâu $h$ (kể $p_a$)
$\Delta p = \rho g \Delta h$Phương trình thuỷ tĩnh cơ bản

▸ Dạng 1 — Tính khối lượng riêng, khối lượng, thể tích

→Áp dụng trực tiếp $\rho = \dfrac{m}{V}$. Suy ra $m = \rho V$ hoặc $V = \dfrac{m}{\rho}$.
→Lưu ý: đổi đơn vị về cùng hệ trước khi tính (kg, m³).
📝 Ví dụ Dạng 1
Một khối sắt có thể tích $0{,}01$ m³, khối lượng riêng sắt $\rho = 7800$ kg/m³. Khối lượng khối sắt là:
$m = \rho V = 7800 \cdot 0{,}01 = 78$ kg.

▸ Dạng 2 — Tính áp suất do vật rắn

①Mặt nằm ngang: $F_N = P = mg \Rightarrow p = \dfrac{mg}{S}$.
②Mặt nghiêng góc $\alpha$: $F_N = P\cos\alpha \Rightarrow p = \dfrac{mg\cos\alpha}{S}$.
③Đứng 2 chân: $S = 2S_0$. Đứng 1 chân: $S = S_0$.

▸ Dạng 3 — Áp suất tại một điểm trong chất lỏng

①Xác định độ sâu $h$ từ mặt thoáng đến điểm xét.
②Áp suất do chất lỏng: $p_{cl} = \rho g h = d \cdot h$.
③Áp suất toàn phần (kể $p_a$): $p = p_a + \rho g h$.
④Chênh lệch áp suất: $\Delta p = \rho g \Delta h$.
📝 Ví dụ Dạng 3
Tính áp suất nước ở đáy thùng cao $2$ m chứa đầy nước, $d_n = 10\,000$ N/m³.
$p = d \cdot h = 10\,000 \cdot 2 = 20\,000$ Pa.
5
Tổng kết & Xem lý thuyết đầy đủ
▼
Tổng kết Bài 34
• Khối lượng riêng: $\rho = \dfrac{m}{V}$ (kg/m³). Trọng lượng riêng: $d = \rho g$ (N/m³).
• Áp lực: lực ép vuông góc với mặt bị ép. Áp suất: $p = \dfrac{F_N}{S}$ (Pa).
• Áp suất chất lỏng: truyền theo mọi hướng. $p = \rho g h$ hoặc $p = p_a + \rho g h$.
• Áp suất chất lỏng không phụ thuộc hình dạng bình, thể tích chất lỏng.
• Phương trình thuỷ tĩnh: $\Delta p = \rho g \Delta h$.
• Cùng độ sâu trong cùng một chất lỏng → cùng áp suất.

Để xem lý thuyết đầy đủ (kèm các công thức mở rộng, lực đẩy Archimedes, bình thông nhau, các bài tập mở rộng và mẹo giải nhanh), tham khảo bài viết bên dưới:

📚 Xem thêm: Lý thuyết đầy đủ + Công thức mở rộng + Phương pháp giải các dạng tại Edus.vn

Sau khi nắm vững lý thuyết, hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện tập 24 câu (chủ yếu trắc nghiệm lý thuyết) bám sát chương trình SGK Vật Lí 10!

1
—
Điểm: 0/24
💧

Cùng luyện Bài 34 — Khối lượng riêng & Áp suất chất lỏng!

24 câu: 19 trắc nghiệm · 1 đúng/sai · 4 tự luận

💡 Gợi ý
Thầy Phạm Trần Quốc Anh

Thầy Phạm Trần Quốc Anh

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn

Bài tập Vật Lí 10 Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo (20 bài tập) ( 09/05 )

Bài tập Vật Lí 10 Bài 2: Các quy tắc an toàn trong phòng thực hành vật lí (22 bài tập) ( 09/05 )

Bài tập Vật Lí 10 Bài 1: Làm quen với vật lí (23 bài tập) ( 09/05 )

Bài tập Vật Lí 10 Bài 33: Biến dạng của vật rắn (23 bài tập) ( 09/05 )

Bài tập Vật Lí 10 Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm (23 bài tập) ( 09/05 )