Theo truyền thống, người thợ rèn dùng búa và đe để rèn kim loại, và mặc dù việc sử dụng

Theo truyền thống, người thợ rèn dùng búa và đe để rèn kim loại, và mặc dù việc sử dụng sức nước cho việc rèn sắt có từ thế kỉ thứ 12, búa và đe vẫn không lỗi thời. Các lò rèn đã phát triển qua nhiều thế kỉ để trở thành một cơ sở với quy trình thiết kế, sản xuất thiết bị, dụng cụ, nguyên liệu và các sản phẩm để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp hiện đại.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Vận dụng

Giả sử búa có khối lượng $m_{1}$, tốc độ là $v_{1}$, va chạm vào vật có khối lượng $m_{2}$ (hệ vật cần rèn và đe) đang đứng yên. Sau va chạm búa và vật cùng chuyển động với vận tốc $v_{2}$. Phần trăm động năng đã chuyển thành nhiệt?

A. $\dfrac{m_{1} + m_{2}}{m_{1}} \cdot 100\%$

B. $\dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}} \cdot 100\%$

C. $\dfrac{m_{1}}{m_{1} + m_{2}} \cdot 100\%$

D. $\dfrac{m_{1} + m_{2}}{m_{2}} \cdot 100\%$

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:979189

Phương pháp giải

Sử dụng định luật bảo toàn động lượng cho va chạm mềm và công thức tính phần trăm động năng chuyển hóa thành nhiệt lượng: $H = \dfrac{\Delta W_{\text{d}}}{W_{\text{d1}}} \cdot 100\%$.

Giải chi tiết

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ (búa và vật + đe) trong va chạm mềm:

$\left. m_{1}v_{1} = (m_{1} + m_{2})v_{2}\Rightarrow v_{2} = \dfrac{m_{1}}{m_{1} + m_{2}}v_{1} \right.$

Động năng của hệ trước va chạm:

$W_{\text{d1}} = \dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2}$

Động năng của hệ sau va chạm:

$W_{\text{d2}} = \dfrac{1}{2}(m_{1} + m_{2})v_{2}^{2} = \dfrac{1}{2}(m_{1} + m_{2})\left( {\dfrac{m_{1}}{m_{1} + m_{2}}v_{1}} \right)^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{m_{1}^{2}}{m_{1} + m_{2}}v_{1}^{2}$

Độ giảm động năng chuyển hóa thành nhiệt (và công biến dạng):

$\Delta W_{\text{d}} = W_{\text{d1}} - W_{\text{d2}} = \dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2}\left( {1 - \dfrac{m_{1}}{m_{1} + m_{2}}} \right) = \dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}}W_{\text{d1}}$

Phần trăm động năng đã chuyển thành nhiệt là:

$H = \dfrac{\Delta W_{\text{d}}}{W_{\text{d1}}} \cdot 100\% = \dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}} \cdot 100\%$

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Để rèn vật cần nhiệt lượng tỏa ra lớn, vì vậy người ta:

A. nung nóng búa trước khi rèn.

B. đặt vật cần rèn lên chiếc đe nặng.

C. vật được rèn có khối lượng rất lớn.

D. cả ba cách trên.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:979190

Phương pháp giải

Phần trăm động năng đã chuyển thành nhiệt là:

$H = \dfrac{\Delta W_{\text{d}}}{W_{\text{d1}}} \cdot 100\% = \dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}} \cdot 100\%$

Giải chi tiết

Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình va chạm tỉ lệ với biểu thức $\dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}}$.

Để nhiệt lượng tỏa ra là lớn nhất (phần lớn động năng của búa chuyển hóa thành nhiệt làm mềm phôi kim loại), tỉ số $\dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}}$ phải tiến gần đến 1, tức là khối lượng $m_{2}$ phải rất lớn so với khối lượng búa $m_{1}$ ($m_{2} \gg m_{1}$).

Do đó, trong thực tế nghề rèn, người ta phải đặt vật cần rèn lên một chiếc đe rất nặng.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Có các thông tin về sự rèn vật dưới đây:

1. Khi búa va chạm vào vật đặt trên đe thì hầu hết động năng của búa chuyển hóa thành nhiệt năng.

2. Khối lượng búa cần phải rất lớn so với khối lượng của vật cần rèn.

3. Vật cần rèn phải đặt trên một chiếc đe rất nặng.

4. Trước khi rèn cần phải nung nóng đỏ vật cần rèn và búa.

5. Tác dụng của đe là giảm động năng của búa sau va chạm và tăng nhiệt lượng tỏa ra.

Số thông tin đúng là:

A. 3

B. 2

C. 4

D. 1

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:979191

Phương pháp giải

Phân tích tính chính xác của từng nhận định dựa trên bản chất va chạm mềm và công nghệ rèn kim loại.

Giải chi tiết

Nhận định 1 Đúng: Do đe có khối lượng rất lớn so với búa ($m_{2} \gg m_{1}$) nên gần như toàn bộ động năng của búa được chuyển hóa thành nhiệt và công làm biến dạng kim loại.

Nhận định 2 Sai: Khối lượng chiếc đe mới cần lớn so với búa, không phải khối lượng búa lớn so với vật cần rèn/đe.

Nhận định 3 Đúng: Đây là điều kiện để tăng hiệu suất chuyển hóa động năng thành nhiệt lượng theo chứng minh ở Câu 7.

Nhận định 4 Sai: Trong quá trình rèn, người ta chỉ nung nóng phôi kim loại (vật cần rèn) để tăng tính dẻo, không nung nóng đỏ búa rèn vì sẽ làm giảm độ cứng của búa.

Nhận định 5 Đúng: Đe có khối lượng lớn giúp hệ sau va chạm có vận tốc rất nhỏ (giảm động năng sau va chạm), từ đó tối đa hóa phần động năng hao hụt chuyển thành nhiệt lượng.

Vậy có 3 thông tin đúng.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Một người thợ rèn sử dụng búa có khối lượng 4 kg chuyển động với tốc độ 6 m/s đập vuông góc vào một phôi sắt đặt trên chiếc đe rất nặng ($m_{2} \gg m_{1}$). Coi va chạm giữa búa và hệ (phôi sắt, đe) là va chạm mềm. Bỏ qua sự mất mát năng lượng ra môi trường không khí, nhiệt lượng tối đa tỏa ra sau cú đập búa có giá trị là:

A. 72 J.

B. 144 J.

C. 36 J.

D. 24 J.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:979192

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính động năng $W_{\text{d}} = \dfrac{1}{2}mv^{2}$ và điều kiện $m_{2} \gg m_{1}$ trong va chạm mềm.

Giải chi tiết

Vì khối lượng của chiếc đe rất lớn so với khối lượng của búa ($m_{2} \gg m_{1}$), hiệu suất chuyển hóa động năng thành nhiệt lượng là 100% ($\dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}} \approx 1$).

Nhiệt lượng tối đa tỏa ra bằng đúng động năng ban đầu của búa trước khi va chạm:

$Q_{\text{max}} = W_{\text{d1}} = \dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot 4 \cdot 6^{2} = 72\text{J}$

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Trong quá trình dùng búa đập vào phôi kim loại đặt trên đe để rèn (coi va chạm giữa búa và hệ vật – đe là va chạm mềm):

	Đúng	Sai
a) Khi búa va chạm với phôi kim loại và đe, toàn bộ cơ năng của búa chuyển hóa hết thành động năng của hệ sau va chạm.
b) Đe có khối lượng $m_{2}$ càng lớn so với búa có khối lượng $m_{1}$ thì phần trăm động năng của búa chuyển hóa thành nhiệt năng càng cao.
c) Nếu búa có khối lượng 5 kg đập vào đe với tốc độ 4 m/s (coi đe đứng yên và khối lượng đe rất lớn $m_{2} \gg m_{1}$), độ giảm động năng của búa sau va chạm là 40 J.
d) Giả sử 80% động năng của búa chuyển hóa thành nhiệt làm nóng phôi sắt; với một cú đập có động năng ban đầu của búa là 150 J thì nhiệt lượng phôi sắt nhận được là 120 J.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; Đ; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:979193

Phương pháp giải

Vận dụng các đặc điểm về bảo toàn năng lượng và động lượng trong hệ va chạm mềm.

Giải chi tiết

a) Sai: Trong va chạm mềm, động năng (cơ năng) của hệ không bảo toàn mà phần lớn bị hao hụt để chuyển hóa thành nội năng (nhiệt lượng) và công biến dạng kim loại.

b) Đúng: Phần trăm động năng chuyển hóa thành nhiệt là $H = \dfrac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}} \cdot 100\%$. Khi $m_{2}$ càng lớn so với $m_{1}$ thì tỉ số này càng lớn.

c) Đúng: Động năng ban đầu của búa là $W_{\text{d1}} = \dfrac{1}{2} \cdot 5 \cdot 4^{2} = 40\text{J}$. Vì $m_{2} \gg m_{1}$ nên hệ sau va chạm đứng yên ($\left. v_{2} \approx 0\Rightarrow W_{\text{d2}} = 0 \right.$), do đó độ giảm động năng đúng bằng $\Delta W_{\text{d}} = 40 - 0 = 40\text{J}$.

d) Đúng: Nhiệt lượng phôi sắt nhận được sau một cú đập là $Q = H \cdot W_{\text{d1}} = 80\% \cdot 150 = 120\text{J}$.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; Đ; Đ

Câu hỏi số 6:

Vận dụng

Một người thợ rèn dùng búa có khối lượng 5 kg đập đều đặn 23 lần liên tiếp xuống một phôi sắt có khối lượng 400 g đang đặt trên đe. Tốc độ của búa ngay trước mỗi lần va chạm đều là 8 m/s. Coi va chạm là mềm, chiếc đe có khối lượng rất lớn so với búa ($m_{2} \gg m_{1}$) và có 50% động năng của búa chuyển hóa thành nhiệt lượng truyền cho phôi sắt. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/(kg.K) và bỏ qua sự truyền nhiệt ra đe và môi trường xung quanh. Sau 23 lần đập búa, nhiệt độ của phôi sắt tăng thêm bao nhiêu kelvin (K)?

Đáp án:

Đáp án đúng là: 10

Xem lời giải

Câu hỏi:979194

Phương pháp giải

Tính động năng của búa trong một lần va chạm: $W_{\text{d1}} = \dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2}$.

Tính tổng nhiệt lượng phôi sắt nhận được sau $N$ lần va chạm: $Q = N \cdot H \cdot W_{\text{d1}}$.

Sử dụng công thức truyền nhiệt để tìm độ tăng nhiệt độ: $\left. Q = mc\Delta T\Rightarrow\Delta T = \dfrac{Q}{mc} \right.$.

Giải chi tiết

Động năng của búa ngay trước mỗi lần va chạm là:

$W_{\text{d1}} = \dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot 5 \cdot 8^{2} = 160\text{J}$

Nhiệt lượng phôi sắt nhận được sau 1 lần đập là:

$Q_{1} = 50\% \cdot W_{\text{d1}} = 0,5 \cdot 160 = 80\text{J}$

Tổng nhiệt lượng phôi sắt nhận được sau 23 lần đập búa liên tiếp là:

$Q = 23 \cdot Q_{1} = 23 \cdot 80 = 1840J$

Đổi khối lượng phôi sắt: $m = 400\text{g} = 0,4\text{kg}$.

Độ tăng nhiệt độ $\Delta T$ của phôi sắt là:

$\Delta T = \dfrac{Q}{mc} = \dfrac{1840}{0,4.460} = \dfrac{1840}{184} = 10\text{K}$

Đáp án cần điền là: 10

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.