Bài tập file word KHTN 9 chân trời Bài 2: Cơ năng

1. NHẬN BIẾT (5 CÂU)

Câu 1: Động năng là gì? Nêu biểu thức tính động năng.

Trả lời:

- Động năng là dạng năng lượng mà một vật có được do chuyển động. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

- Biểu thức tính động năng:

Trong đó: m (kg) là khối lượng của vật.

v (m/s) là tốc độ chuyển động của vật.

W_đ (J) là động năng của vật.

Câu 2: Thế năng là gì? Nêu biểu thức tính thế năng.

Trả lời:

- Thế năng trọng trường, hay gọi tắt là thế năng, là năng lượng vật có được khi ở trên cao so với mặt đất (hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao). Giá trị của thế năng phụ thuộc vào mốc chọn để tính độ cao hay còn goi là mốc thế năng. Thông thường, gốc thế năng được chọn tại mặt đất. Vật có trọng lượng càng lớn ở độ cao càng lớn thì thế năng của vật càng lớn.

- Biểu thức tính thế năng:

W_t = Ph

Trong đó: P (N) là trọng lượng của vật

h (m) là độ cao của vật so với mặt đất

W_t (J) là thế năng trọng trường của vật.

Câu 3: Lấy ví dụ minh họa các vật có động năng trong đời sống.

Trả lời:

Ví dụ minh họa các vật có động năng trong đời sống:

- Kiện hàng đang dịch chuyển trên băng truyền.

- Ô tô đang chạy trên đường.

- Máy bay chuyển động trên bầu trời.

-…

Câu 4: Lấy ví dụ minh họa các vật có thế năng trong đời sống.

Trả lời:

Ví dụ về các trường hợp có động năng trong đời sống:

- Quả dừa ở trên cây.

- Đồng hồ treo trên tường.

- Khinh khí cầu lơ lửng trên không.

-…

Câu 5: Cơ năng là gì? Nêu một số ví dụ minh họa cho các vật vừa có động năng, vừa có thế năng.

Trả lời:

- Trong thực tế, một vật có thể vừa có động năng, vừa có thế năng. Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng.

W = W_đ + W_t 

- Ví dụ minh họa cho các vật vừa có động năng, vừa có thế năng:

+ Ô tô đang chạy xuống dốc.

+ Vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất.

+ Dù lượn đang bay trên không trung.

2. THÔNG HIỂU (5 CÂU)

Câu 1: Động năng của một người chạy bộ thay đổi như thế nào khi tốc độ chạy tăng lên gấp đôi?

Câu 2: Tính động năng của một ô tô tải có khối lượng 3 tấn đang chạy trên đường với tốc độ 36 km/h.

Câu 3: Một máy bay có tổng khối lượng khoảng 300 tấn, đang bay với tốc độ 972 km/h ở độ cao 10 km so với mực nước biển. Tính động năng, thế năng và cơ năng của máy bay.

Câu 4: Một chiếc hộp nhỏ có trọng lượng 90 N được đặt trên thành giếng có độ cao là 2 m so với mặt đất. Tính thế năng trọng trường của chiếc hộp này trong hai trường hợp sau:

a) Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

b) Chọn gốc thế năng tại đáy giếng, biết giếng sâu 4 m.

Câu 5: Một quả bóng tennis có khối lượng m = 50 g được thả rơi từ vị trí A độ cao 1,8m xuống đất và bật lại lên đến vị trí B có độ cao 1 m.

a) Tính cơ năng của quả bóng tại vị trí A và B.

b) Phần cơ năng bị tiêu hao đã chuyển hóa thành dạng năng lượng nào? 

3. VẬN DỤNG (5 CÂU)

Câu 1: So sánh thế năng trong các trường hợp sau:

a) Vật A có khối lượng 2 kg được giữ yên ở độ cao 4 m so với mặt đất.

b) Vật B có khối lượng 4 kg đang chuyển động với tốc độ 3 m/s ở độ cao 2 m so với mặt đất.

c) Vật C có khối lượng 2,5 kg đang chuyển động với tốc độ 11,52 km/h ở độ cao 4 m so với mặt đất.

d) Vật D có khối lượng 8 kg được đặt trên mặt bàn cao 1 m so với mặt đất.

Câu 2: Một viên đạn có khối lượng 20 g được bắn ra từ nòng súng với tốc độ 500 m/s. Hãy tính năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt khi viên đan xuyên qua một tấm gỗ và dừng lại, giả sử rằng toàn bộ động năng của đạn chuyển thành nhiệt.

Câu 3: Một em bé có khối lượng 10 kg bắt đầu trượt từ trên cầu trượt cao 3 m xuống. Tính độ giảm thế năng của em bé khi trượt xuống đến dưới đất. Biết gốc thế năng tại mặt đất.

Câu 4: Một vận động viên trượt tuyết có khối lượng 60 kg thực hiện pha trượt tuyết mạo hiểm, bắt đầu trượt không vận tốc đầu từ vị trí 1 và trượt theo quỹ đạo như hình bên dưới. Chọn gốc thế năng tại vị trí 5.

a) Phân tích sự chuyển hoá năng lượng của vận động viên này.

b) Nếu cơ năng của vận động viên không đổi thì động năng của người đó tại vị trí 4 bằng bao nhiêu?

Câu 5: Việt Nam có rất nhiều cung đường đèo nguy hiểm, gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông, đặc biệt là xe tải. Để hạn chế tai nạn xảy ra tại các khúc cua quanh co, người ta dùng các biện pháp: lắp gương cầu lồi ở các khúc cua, gờ giảm tốc, hộ lan cứng,…Tuy nhiên có một biện pháp hiệu quả hơn và có thể đảm bảo hơn đó là đường cứu nạn. Khi xe tải mất phanh, xe tải sẽ tắt máy và chạy vào đoạn đường cứu nạn này và chuyển động chậm dần cho đến khi dừng lại.

Do phanh trên xe tải hỏng nên người tài xế đã tắt máy và lái xe vào đường cứu nạn. Theo em, tại đoạn đường cứu nạn, động năng của xe tải đã thay đổi như thế nào cho đến khi dừng lại?

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một cửa hàng sách cần chuyển một lô sách từ tầng 1 lên tầng 3. Mỗi hộp sách có trọng lượng là 20 N và cửa hàng sử dụng một thang máy nhỏ để di chuyển. Mỗi thang máy có thể chứa 5 hộp sách và mất 30 s cho mỗi chuyến, với độ cao mỗi tầng là 5m.

a) Tính thế năng trọng trường mà toàn bộ số hộp sách được chuyển lên trong một lần khi chúng được chuyển lên tầng 3.

b) Tính số lượng hộp sách được chuyển lên tầng 3. Nếu cửa hàng mất tổng cộng 30 phút để chuyển toàn bộ số sách. Giả sử không có thời gian nghỉ giữa các chuyến và thời gian để đưa lên, xuống thang máy là không đáng kể.

Câu 2: Một con lắc gồm vật nặng có khối lượng 1 kg được treo vào đầu sợi dây dài, không dãn. Từ vị trí cân bằng O ban đầu, vật được nâng lên 0,5 m đến điểm A rồi thả nhẹ (hình bên). Coi cơ năng của vật không đổi.

a) Tính cơ năng của vật tại A.

b) Tính tốc độ của vật khi đi qua điểm O.