Bài tập file word vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 17: động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

BÀI 17: ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Định nghĩa động năng và thế năng.

Trả lời:

Động năng là năng lượng do vật thực hiện chuyển động, thế năng là năng lượng do vị trí của vật trong môi trường.

Câu 2: Liệt kê các loại năng lượng khác nhau mà em biết.

Trả lời:

Động năng, thế năng, năng lượng nhiệt, năng lượng hạt nhân, năng lượng hóa học.

Câu 3: Động năng được tính bằng biểu thức:

Trả lời:

Câu 4: Nêu một ví dụ về việc chuyển đổi năng lượng cơ năng thành năng lượng cơ điện.

Trả lời:

Sử dụng động cơ phát điện từ sự chuyển động của gió để tạo ra năng lượng điện.

Câu 5: Nêu định luật bảo toàn cơ năng.

Trả lời:

Khi một vật đang chuyển động trong trọng trường sẽ chỉ phải chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật đó chính là một đại lượng được bảo toàn

Trên cùng của Biểu mẫu

2. THÔNG HIỂU

Câu 6: Cơ năng đàn hồi là một đại lượng luôn

Trả lời:

Luôn luôn dương hoặc bằng không (

Câu 7: Tại sao một quả cầu rơi từ độ cao cao sẽ có năng lượng cơ năng tăng lên khi rơi xuống?

Trả lời:

Vì độ cao giảm, năng lượng cơ năng tăng do chuyển đổi từ năng lượng tiềm năng.

Câu 8: Giải thích tại sao lực nâng làm công việc nâng vật nặng từ mặt đất lên làm tăng năng lượng cơ năng của vật.

Trả lời:

Lực nâng thực hiện công việc tăng độ cao vật, làm tăng năng lượng cơ năng.

3. VẬN DỤNG

Câu 9: Cần công bao nhiêu để 1 chiếc xe tô nặng 1,5 tấn tăng tốc từ 20m/s lên 30m/s? Tinh lực cần thiết để thực hiện công đó nếu xe tăng tốc trên đoạn đường 3m.

Trả lời:

Áp dụng định lý động năng:

Lực cần thực hiện công đó:

Câu 10: Một ô tô có khối lượng 1600kg đang chạy với tốc độ 80km/h thì người lái xe nhìn thấy một vật cản trước mặt cách khoảng 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp với lực hãm không đổi là 1,2.104N. Xe có kịp dừng trước khi đâm vào vật cản đó không?

Trả lời:

Đổi vận tốc: v = 80 km/h = 22,22 m/s

Áp dụng định lý động năng:

Xe phải đi thêm 32,9m mới dừng lại. Do đó xe không tránh khỏi vật cản

Câu 11: Một chiếc xe trượt tuyết chở một em bé có khối lượng tổng cộng 30kg được kéo từ trạng thái nghỉ trên một đoạn đường nằm ngang dài 20m bằng một lực có độ lớn không đổi bằng 300N và có phương hợp với độ dịch chuyển một góc 30, hệ số ma sát của xe với đường là 0,3. Vận tốc của xe ở cuối đoạn đường là bao nhiêu?

Trả lời:

Lực ma sát tác dụng lên xe: Fms = μ.N = μmg = 30.9,8.0,3 = 88,2 N

Công tác dụng lên vật:

A = AF + AFms = F.s.cosα – Fms.s = 300.20.cos30o – 88,2.20 = 3432,15J

Áp dụng định lý động năng: :

ð 



Câu 12: Đỉnh Phan Xi Păng là đỉnh núi cao nhất Việt Nam ở độ cao 3147m. Một người và hành lý có khối lượng 75 kg xuất phát từ thành phố Sa Pa ở độ cao 1600m đi chinh phục đỉnh Phan Xi Păng. Tính thế năng của người đó khi ở đỉnh núi và công của trọng lực khi người đó leo núi. Tùy chọn gốc thế năng.

Trả lời:

Chọn gốc thế năng là ở mặt đất

Thế năng của người khi ở đỉnh Phan Xi Păng: Wt = mgh = 75.9,8.3147 = 2,31.106J

Công của trọng lực:

A = Wt phan xi păng – Wt sapa = mghphan xi păng – mghsapa = 75.9,8.(3147 – 1600) = 1,4.106J

Câu 13: Một chiếc xe có khối lượng 300 kg trượt đều từ vị trí A xuống vị trí C như hình vẽ. Bỏ qua ma sát. Xác định thế năng của xe tại điểm A, B và C. Tính công mà chiếc xe thực hiện khi di chuyển từ A đến B và từ A đến C.

• a. Chọn điểm C làm gốc thế năng
• b. Chọn điểm B làm gốc thế năng
  • a.     Thế năng tại A: WtA = mghA = 300.9,8.30 = 88,2.103 J
  • b.    Thế năng tại A: WtA = mg(hA – hB) = 300.9,8.(30 – 15) = 44,1.103J
• a. Độ cao h.
• b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
• c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng.
  • a. Chọn góc thế năng tại mặt đất (tại B).
  • b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
  • c. Gọi C là điểm mà Wđ(C) = 3Wt(C).
• a. Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
• b. Ở vị trí nào thì Wđ = 3 Wt.
• c. Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt.
• d. Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất.

Câu 18: Một xe có khối lượng m = 2 tấn chuyển động trên đoạn AB nằm ngang với vận tốc không đổi v = 6 km/h. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là μ = 0,2, lấy g = 10 m/s2.

• a. Tính lực kéo của động cơ.
• b. Đến điểm B thì xe tắt máy và xuống dốc BC nghiêng góc 30° so với phương ngang, bỏ qua ma sát. Biết vận tốc tại chân C là 72 km/h. Tìm chiều dài dốc BC.
• c. Tại C xe tiếp tục chuyển động trên đoạn đường nằm ngang CD và đi thêm được 200 m thì dừng lại. Tìm hệ số ma sát trên đoạn CD.
  • a. Vì xe chuyển động với vận tốc khống đổi là 6 km/h nên ta có:
  • b. Theo định lí biến thiên động năng, ta có:
  • c. Gia tốc trên đoạn CD.

Câu 20: Từ điểm A của một mặt bàn phẳng nghiêng, người ta thả một vật có khối lượng m = 0,2 kg trượt không ma sát với vận tốc ban đầu bằng 0 rơi xuống đất. Cho AB = 50 cm, BC = 100 cm, AD = 130 cm, g = 10 m/s2 (hình vẽ). Bỏ qua lực cản không khí.

• a. Tính vận tốc của vật tại điểm B và điểm chạm đất E.
• b. Chứng minh rẳng quỹ đạo của vật là một parabol. Vật rơi cách chân bàn một đoạn CE là bao nhiêu?
• c. Khi rơi xuống đất, vật ngập sâu vào đất 2cm. Tính lực cản trung bình của đất lên vật.
  • a. Vì bỏ qua ma sát nên cơ năng của vật được bảo toàn. Cơ năng của vật tại A là:
  • b. Chọn hệ quy chiếu (hình vẽ). Khi vật rơi khỏi B, vận tốc ban đầu vB hợp với phương ngang một góc α. Xét tam giác ABH có:
  • c. Sau khi ngập sâu vào đất 2 cm vật đứng yên. Độ giảm động năng gần đúng bằng công cản.