Bài tập file word Vật lí 10 kết nối Ôn tập chương 4 (P1)

ÔN TẬP CHƯƠNG 4 : NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT
(PHẦN 1 – 20 CÂU)

Câu 1: Tính toán năng lượng mà một đèn LED tiêu thụ trong một khoảng thời gian.

Trả lời:

Sử dụng công thức E = P.t để tính toán năng lượng dựa trên công suất và thời gian.

Câu 2: Trước đây người ta dùng đơn vị Mã lực để đo công suất. Mã lực được định nghĩa là công suất cần thiết mà một con ngựa dùng để kéo đều một vật khối lượng 75 kg lên cao 1 mét trong thời gian 1 giây. Lấy g = 9,8 m/s². Một mã lực gần bằng bao nhiêu W?

Trả lời:

Vật chuyển động đều: F = p = mg

Ta có: A = F.S.cosα = mg.S.cosα = 72.9,8.1.cos0^o = 735,75 J

Công suất: P =

Câu 3: 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: F_ms = μ.N = μmg = 30.9,8.0,3 = 88,2 N

Công tác dụng lên vật:

A = A_F + A_Fms = F.s.cosα – F_ms.s = 300.20.cos30^o – 88,2.20 = 3432,15J

Áp dụng định lý động năng: :

Câu 4: Vật khối lượng 100g được ném thẳng đứng từ dưới lên với v_o = 20m/s. Tính thế năng, động năng, cơ năng của vật

• a. Lúc bắt đầu ném
• b. Khi vật lên cao nhất
• c. 3s sau khi ném
• d. Khi vật vừa chạm đất

Trả lời:

Chọn gốc thế năng tại vị trí ném

a. W_t = 0; W_đ = 0,5mv² = W = 20J;

b/ W_đ = 0=> W_t = W = 20J

c/ v = v_o – gt => W_đ = 0,5mv² = 5J => W_t = W – W_đ = 15J

d/ Vật vừa chạm đất; W_t =0; v = v_o => W_đ = W = 20J

Câu 5: Một ô tô chạy 100 km với một lực kéo không đổi là 700 N thì tiêu thụ hết 7 lít xăng. Hiệu suất của động cơ ô tô đó là bao nhiêu? Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10⁷ J/kg và khối lượng riêng của xăng là 700 kg/m³.

Trả lời:

Công có ích để kéo xe di chuyển bằng: A_ci = F.S = 700.100.1000 = 70000000 J

Công toàn phần do đốt cháy nhiệt liệu xăng: A_tp = mL = DVL = 700..4,5.10⁷ = 220500000 J

Hiệu suất động cơ là: H = .100% = 31,75%

Câu 6: Một vật 1,5kg trượt từ đỉnh với vận tốc ban đầu 2m/s xuống chân dốc nghiêng một góc 30^o so với phương ngang. Vật đạt vận tốc 6m/s khi đến chân dốc, Biết dốc dài 8m. Lấy g = 10m/s². Tính:

• a. Công của trọng lực.
• b. Công của lực ma sát.
• c. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng.
  • a. A_P = Psinα.s = 60(J)
  • b. A_Fms = -F_ms.s = -36 (J)
  • c. F_ms = µ.N = µ.Pcosα = µ.m.g.cosα = > µ = 0,346

Câu 8: Một ôtô có khối lượng 1100 kg đang chạy với vận tốc 24 m/s.

• a. Độ biến thiên động năng của ôtô bằng bao nhiêu khi vận tốc hãm là 10 m/s?
• b. Tính lực hãm trung bình trên quãng đường ôtô chạy 80 m.

Câu 9: Một hòn bi có khối lượng 20 g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6 m so với mặt đất.

• a. Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật.
• b. Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được.
• c. Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng.
• d. Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu?

Trả lời:

a. Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

Động năng tại lúc ném vật: W_đ = 0,5mv² = 0,16 J.

Thế năng tại lúc ném vật: W_t = mgh = 0,31J.

Cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật: W = W_đ + W_t = 0,47 J.

b. Gọi điểm B là điểm mà hòn bi đạt được.

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: W_A = W_B ⇔ h_max = 2,42 m.

c. 2 W_t = W ⇔ h = 1,175 m.

d. A_cản = W'- W ⇔ F_c ( h'- h )= mgh' ⇔ h’=1,63m

Câu 10: Người ta dùng một mặt phẳng nghiêng có chiều dài 5 m để kéo một  vật có khối lượng 200kg với lực kéo là 1200N. Biết hiệu suất của mặt  phẳng nghiêng là 80%. Tính chiều của mặt phẳng nghiêng?

Trả lời:

Công của lực kéo vật là:

A = F.l = 1200.5 = 6000 J

Công có ích là:

A₁ = A.H = 6000.80% = 4800 J (1)

Mặt khác ta lại có:

A₁ = P.h = 10.m.h = 2000h J (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 2000h = 4800 => h = 2,4 m

Câu 11: Một vật m = 100g trượt không vận tốc đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng dài L = 2m, chiều cao h = 0,4m. Vận tốc ở chân mặt phẳng nghiêng là 2m/s. Tính công của lực ma sát.

Trả lời:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật

Gia tốc của vật a = v_B²:(2L) = 1m/s²

Theo định luật II Newton = > mgsinα – F_ms = ma = > F_ms = m(gsinα – a)

A_Fms = – F_msL = -0,2J

Câu 12: Một thùng nước có khối lượng tổng cộng 10kg ở dưới đáy giếng sâu 5m so với mặt đất. Một người kéo đều thùng nước này lên tới mặt đất trong khoảng thời gian 10s. Lấy g = 10 m/s². Công suất của người này thực hiện là?

Trả lời:

Thùng nước chuyển động đều: F = p = mg

Ta có: A = F.S.cosα = mg.S.cosα = 10.10.5.cos0^o = 500J

Công suất: P =

Câu 13: 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 14: Vật khối lượng m=1kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1m, dài 10m, lấy g=9,8m/s²; hệ số ma sát là 0,05

a/ Tính vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng.

b/ Tính quãng đường mà vật đi thêm được cho đến khi dừng hẳn trên mặt phẳng ngang.

Trả lời:

Cơ năng tại A: W_A = mgh = 9,8(J)

Trong khi vật chuyển động từ A đến B, tại B cơ năng chuyển hóa thành động năng tại B và công để thắng lực ma sát => áp dụng định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng => W_A = (W_đ)_B + A (1)

(W_đ) = 0,5mv_B²; A = -F_ms.l = -µPsinα.l (2)

Từ (1) và (2) => v_B = 3,1m/s.

Tại điểm C vật dừng lại => toàn bộ động năng tại B đã chuyển thành năng lượng để thắng lực ma sát trên đoạn BC => (W_đ)_B = |A_BC| = µ.mg.BC => BC = 10m.

Câu 15: Một máy bơm nước mỗi giây có thể bơm 15 lít nước lên trên bể ở độ cao 10 m. Coi hao tổn không đáng kể. Lấy g = 10 m/s. Công suất của máy bơm bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Đổi 15 lít = 15 kg

Công để đưa 15l nước lên độ cao 10m là: A_ci = mgh = 15.10.10 = 1500J

Coi hao tổn không đáng kể nên công của máy bơm bằng công có ích

Suy ra A_tp = A_ci = 1500J

Công suất của máy bơm bằng: P =

Câu 16: Một thang máy khối lượng m = 800kg chuyển động thẳng đứng lên cao 10m. Tính công của động cơ để kéo thang máy đi lên khi:

• a. Thang máy đi lên đều.
• b. Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc 1m/s². Lấy g = 10m/s².
  • a. Thang máy đi lên đều
  • b. Thang máy đi lên nhanh dần đều:  F_K – P = ma = > F_K = P + ma = 8800 (N)

Câu 18: Một viên đạn có khối lượng 14 g bay theo phương ngang với vận tốc 400 m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm, sau khi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn.

Trả lời:

Độ biến thiên động năng của viên đạn khi xuyên qua tấm gỗ là:

Theo định lí biến thiên động năng:

A_c = ΔW_đ = F_c.s = -1220,8 => F_C = -24416N

Dấu trừ chỉ lực cản.

Câu 19: Vật nhỏ nằm trên định của bán cầu nhẵn cố định bán kính R, vật được truyền vận tốc v_o theo phương ngang.

a/ Xác định v_o để vật không ởi khỏi bán cầu ngay thời điểm ban đầu.

b/ Khi v_o thỏa mãn điều kiện trong câu a, xác định vị trí α nơi vật bắt đầu rời khỏi bán cầu.

Trả lời:

• a. Tại đỉnh A, theo định luật II Newton

Câu 20: Để đưa một vật có trọng lượng 250 kg lên độ cao 10 m, người ta sử dụng một hệ thống gồm một ròng rọc cố định  và một ròng rọc động. Lúc này lực cần dùng để kéo dây nâng vật lên là F₁ = 1500N. Hiệu suất hệ thống la bao nhiêu?

Trả lời:

Công có ích để nâng vật lên độ cao 10m là:

A₁ = 10.m.h = 10.250.10 = 25000 J

Hiệu suất của hệ thống là:

H =