Bài tập — Bài 33: Biến dạng của vật rắn

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn? A. Biến dạng đàn hồi: vật trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực. B. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S}$; độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0}$. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. C. Khi chịu tác dụng của ngoại lực, vật rắn có thể bị biến dạng, tức là thay đổi hình dạng hoặc kích thước. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục. D. Nếu sau khi ngoại lực thôi tác dụng, vật trở lại hình dạng ban đầu thì biến dạng là biến dạng đàn hồi.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một sợi dây thép có tiết diện $2,mm^2$ và suất đàn hồi $E = 2 \cdot 10^{11},Pa$ chịu lực kéo $400,N$. Tính ứng suất và độ biến dạng tỉ đối của dây.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Đổi $S = 2,mm^2 = 2 \cdot 10^{-6},m^2$. Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S} = \frac{400}{2 \cdot 10^{-6}} = 2 \cdot 10^8,Pa$. Độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{2 \cdot 10^8}{2 \cdot 10^{11}} = 10^{-3}$. Vậy dây dãn ra $0{,}1$ so với chiều dài ban đầu, ứng suất là $200,MPa$.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một khẩu súng lò xo được nén 0,1 m, lò xo có độ cứng 400 N/m, viên đạn có khối lượng 0,05 kg. Bỏ qua ma sát. Tính tốc độ của viên đạn khi lò xo trở về trạng thái tự nhiên.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một xe ô tô có khối lượng 1500 kg chuyển động với tốc độ 20 m/s, đâm vào một xe khác có khối lượng 1000 kg đang đứng yên. Sau va chạm, hai xe dính vào nhau. Tính tốc độ của hai xe sau va chạm và động năng đã mất trong va chạm.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một máy bơm bơm 200 kg nước lên cao 15 m trong 20 s. Hiệu suất của máy bơm là 75%. Tính công suất có ích và công suất toàn phần của máy bơm.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

• Bảng đáp án: 1-A, 2-B, 3-C, 4-D.
• Giải thích chi tiết:
  • Câu 1 (A): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Biến dạng đàn hồi: vật trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực."
  • Câu 2 (B): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S}$; độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0}$."
  • Câu 3 (C): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Khi chịu tác dụng của ngoại lực, vật rắn có thể bị biến dạng, tức là thay đổi hình dạng hoặc kích thước."
  • Câu 4 (D): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Nếu sau khi ngoại lực thôi tác dụng, vật trở lại hình dạng ban đầu thì biến dạng là biến dạng đàn hồi."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

• Bài 1:
  • Nội dung cốt lõi cần trình bày: Khi chịu tác dụng của ngoại lực, vật rắn có thể bị biến dạng, tức là thay đổi hình dạng hoặc kích thước. Có hai loại biến dạng cơ bản: biến dạng kéo và biến dạng nén.
  • Tổng kết ghi nhớ: Biến dạng đàn hồi: vật trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.; Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S}$; độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0}$.; Định luật Hooke: $\sigma = E\varepsilon$, với $E$ là suất đàn hồi.
• Bài 2:
  • Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một sợi dây thép có tiết diện $2,mm^2$ và suất đàn hồi $E = 2 \cdot 10^{11},Pa$ chịu lực kéo $400,N$. Tính ứng suất và độ biến dạng tỉ đối của dây.
  • Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
• Bài 3:
  • Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 33: Biến dạng của vật rắn (Biến dạng đàn hồi: vật trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.; Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S}$; độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0}$.; Định luật Hooke: $\sigma = E\varepsilon$, với $E$ là suất đàn hồi.).
  • Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Đổi $S = 2,mm^2 = 2 \cdot 10^{-6},m^2$. Ứng suất: $\sigma = \frac{F}{S} = \frac{400}{2 \cdot 10^{-6}} = 2 \cdot 10^8,Pa$. Độ biến dạng tỉ đối: $\varepsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{2 \cdot 10^8}{2 \cdot 10^{11}} = 10^{-3}$. Vậy dây dãn ra $0{,}1$ so với chiều dài ban đầu, ứng suất là $200,MPa$.
• Bài 4: $\frac{1}{2}k(\Delta l)^2 = \frac{1}{2}mv^2 \Rightarrow v = \Delta l\sqrt{\frac{k}{m}} = 0{,}1 \cdot \sqrt{\frac{400}{0{,}05}} = 0{,}1\sqrt{8000} \approx 8{,}94$ m/s.
• Bài 5: $v = \frac{1500 \cdot 20}{1500 + 1000} = 12$ m/s. Động năng trước va chạm: $\frac{1}{2} \cdot 1500 \cdot 400 = 300000$ J. Động năng sau va chạm: $\frac{1}{2} \cdot 2500 \cdot 144 = 180000$ J. Động năng đã mất: $300000 - 180000 = 120000$ J.
• Bài 6: $P_{ci} = \frac{mgh}{t} = \frac{200 \cdot 10 \cdot 15}{20} = 1500$ W; $P_{tp} = \frac{P_{ci}}{H} = \frac{1500}{0{,}75} = 2000$ W.