Trả lời Câu 9.10 Bài 9. Định luật Boyle (trang 26, 27, 28) – SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng nhiệt.
Câu hỏi/Đề bài:
Một quan niệm khác về cơ chế nổi lên và chìm xuống của cá. Đoạn văn sau đây có nội dung dựa theo bài “Công dụng của bong bóng cá” trong sách Vật lí vui của Ia.I.Perelman (NXB Giáo Dục, năm 2010).
Quan niệm sau đây về cơ chế nổi lên và chìm xuống của cá đã được nhà khoa học Borenli người Italia nêu lên từ năm 1685. Muốn nổi lên, cá làm cho bóng bóng trong bụng phồng lên để lực đẩy Archimede tác dụng lên cá trở thành lớn hơn trọng lượng cá. Ngược lại, muốn chìm xuống, cá làm cho bong bóng xẹp xuống để lực đẩy Archimede tác dụng lên cá trở thành nhỏ hơn trọng lượng cá.
Mọi người đều nghĩ quan niệm trên là đúng. Phải hơn 200 năm sau mới có người
đưa ra một quan niệm khác về cơ chế này. Cá không thể chủ động làm thay đổi
thể tích của bong bóng cá vì khi giải phẫu bong bóng cá, người ta không thấy có mô cơ. Sự thay đổi thể tích của bóng bóng cá do đó là tự động tuân theo các định luật về chất khí, cụ thể là định luật Boyle.
Hãy dựa vào đoạn văn trên để trả lời các câu hỏi sau:
1. Để giải thích cơ chế nổi lên và chìm xuống của cá:
A. Chỉ cần dùng định luật Boyle.
B. Chỉ cần dùng định luật Archimede.
C. Chỉ cần dùng tính chất phụ thuộc vào độ sâu của áp suất chất lỏng.
D. Cần sử dụng tất cả các nội dung trên.
2. Nội dung câu nào dưới đây là đúng, sai?
|
Nội dung |
Đánh giá |
|
|
Đúng |
Sai |
|
|
a) Bong bóng cá không có tác dụng gì trong việc làm cho cá nổi lên hoặc chìm xuống. |
||
|
b) Khi cá dùng vây và đuôi để bơi lên thì bong bóng cá phồng lên làm cho lực đẩy Archimede tác dụng lên cá tăng giúp cá bơi lên mạnh hơn. Khi cá dùng vây và đuôi để lặn xuống thì bong bóng cá xẹp xuống làm cho lực đẩy Archimede tác dụng lên cá giảm giúp cá lặn xuống mạnh hơn. |
||
|
c) Cá chủ động bơi lên hoặc lặn xuống được chủ yếu là nhờ cậy lực của vây và đuôi. Bong bóng cá chỉ có tác dụng hỗ trợ them cho việc bơi lên hoặc lặn xuống của cá. |
||
3. Hãy dùng định luật Boyle để giải thích tại sao khi cá bơi lên thì bong bóng cá lại tự động phồng lên và ngược lại khi cá lặn xuống.
4. Hãy kể một hiện tượng thực tế chứng tỏ bong bóng cá phồng lên hay xẹp xuống là tự động tuân theo định luật Boyle.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng nhiệt
Lời giải:
1. Để giải thích cơ chế nổi lên và chìm xuống của cá cần dùng định luật Boyle, định luật Archimede, tính chất phụ thuộc vào độ sâu của áp suất chất lỏng.
2. a) sai. “Muốn nổi lên, cá làm cho bóng bóng trong bụng phồng lên để lực đẩy Archimede tác dụng lên cá trở thành lớn hơn trọng lượng cá. Ngược lại, muốn chìm xuống, cá làm cho bong bóng xẹp xuống để lực đẩy Archimede tác dụng lên cá trở thành nhỏ hơn trọng lượng cá.” Nên bong bóng cá có tác dụng trong việc làm cho cá nổi lên hoặc chìm xuống.
b) đúng.
c) đúng.
3. Khi cá dùng đuôi và vây bơi lên thì vì áp suất của nước giảm theo độ sâu nên áp suất bên ngoài bong bóng cá giảm làm cho áp suất bên trong bong bóng cá giảm theo dẫn đến thể tích của bong bóng cá tăng và lực đẩy Archimede tác dụng lên cá cũng tăng giúp cá bơi lên mạnh hơn.
Từ đây dễ dàng suy ra trường hợp cá lặn xuống.
4. Hãy tưởng tượng bạn đang lặn biển. Khi bạn lặn sâu hơn, bạn sẽ cảm thấy áp suất nước tác dụng lên cơ thể tăng lên đáng kể. Tương tự như vậy, bong bóng khí nhỏ trong tai bạn cũng sẽ bị nén lại do áp suất tăng. Đây chính là lý do tại sao chúng ta thường cảm thấy ù tai khi lặn sâu.
Việc bong bóng cá phồng lên hay xẹp xuống khi cá bơi ở các độ sâu khác nhau là một ví dụ điển hình minh họa cho định luật Boyle trong thực tế. Sự thay đổi áp suất của nước tác động trực tiếp đến thể tích của bong bóng khí, khiến nó phồng lên hoặc xẹp xuống để duy trì một trạng thái cân bằng nhất định.