Bài tập file word Vật lí 10 kết nối Ôn tập chương 4 (P2)

ÔN TẬP CHƯƠNG 4 : NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT
(PHẦN 2 – 20 CÂU)

Câu 1: Động cơ A sinh công 2000J trong 3s, động cơ B sinh công 1000J trong 4s, động cơ C sinh công 3000J trong 3s, động cơ D sinh công 1500J trong 3s. Động cơ nào có công suất lớn nhất trong những động cơ trên?

Trả lời:

Công  suất động cơ A: P1 =

Công  suất động cơ B: P2 =

Công  suất động cơ C: P3 =

Công  suất động cơ D: P4 =

Vậy động cơ C có công suất lớn nhất

Câu 2: 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 = W_{t phan xi păng} – W_{t sapa} = mgh_{phan xi păng} – mgh_sapa

= 75.9,8.(3147 – 1600) = 1,4.10⁶J

Câu 3: Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đất một khoảng 4m. Người ta quan sát thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn bằng 12 m/s. Cho g=10m/s².

a) Xác định vận tốc của vật khi được ném. Tính độ cao cực đại mà vật có thể đạt được

b) Nếu vật được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc bằng 4m/s thì vận tốc của vật khi chạm đất bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Chọn gốc thế năng tại mặt đất

a) W_tmax = W_đmax => mgh_max = 0,5mv² = > h_max = v²:(2g) = 12²:20 = 7,2m

Cơ năng tại vị trí ném = cơ năng tại vị trí vật đạt độ cao cực đại

mgh + 0,5mv_o² = mgh_max => 10 × 4 + 0,5v_o² = 10 × 7,2 => v_o = 8m/s

b) Cơ năng tại vị trí ném = cơ năng tại mặt đất: mgh + 0,5mv_o² = 0,5mv²

hay 10 × 4 + 0,5 × 4² = 0,5v² => v =  (m/s)

Câu 4: Để đưa một vật có khối lượng 250 kg lên độ cao 10 m người ta dùng một hệ thống gồm một ròng rọc cố định và một ròng rọc động. Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F = 1500 N, với g = 10 m/s. Hiệu suất của hệ thống là ?

Trả lời:

Công có ích để đưa vật lên là: A_ci = P.h = mgh = 250.10.10 = 25000 J

Do sử dụng ròng rọc động nên quãng đường sẽ tăng lên gấp đôi

Công toàn phần do lực tác dụng thực hiện: A_tp = F.2.s = 1500.2.10 = 30000 J

Hiệu suất của hệ thống bằng: H =

Câu 5: Ô tô 2 tấn chuyển động thẳng nhanh dần đều từ vị trí đứng yên sau khi đi được 200m đạt vận tốc 20m/s. Biết hệ số ma sát là 0,2 tính công lực phát động và lực ma sát, cho g = 10m/s²

Trả lời:

m = 2000kg; s = 200m; v_o = 0; v = 20m/s; µ = 0,2; g = 10m/s²

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe

v² – v_o² = 2as => a = 1(m/s²)

F_ms = µ.N = µ.mg = 4000N

Áp dụng định luật II Newton theo phương ngang

F_K – F_ms = ma => F_K = F_ms + ma = 6000 (N)

A_F = F_K.s = 6000.200 = 1,2.10⁶ (J); A_Fms = -F_ms.s = 4000.200 = 0,8.10⁶(J)

Câu 6: Một cầu thang máy trong siêu thị mang 20 người, khối lượng của mỗi người trung bình bằng 50kg từ tầng dưới lên tầng trên cách nhau 6m (theo phương thẳng đứng) trong thời gian 1 phút. Xem thang máy chuyển động đều. Bỏ qua ma sát và lực cản. Tính công suất của thang máy này.

Trả lời:

Lực cần để nâng thang máy là F = 20.mg = 20.50.9,8 = 9800 N

Công để nâng thang máy lên là: A = F.s=9800.6 = 58800 J

Công suất là: P=A/t=58800/60 = 980 W

Có thể tính qua P = F.v = F.s/t cho kết quả tương tự.

Câu 7: Một vật có khối lượng 500 g rơi tự do từ độ cao z = 100 m xuống đất, lấy g = 10 m/s². Động năng của vật tại độ cao 50 m so với mặt đất bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Vận tốc của vật tại độ cao 50 m là v.

Ta có: v² - v₀² = 2gh ⇔ v² = v₀² + 2gh = 0² + 2.10.50 = 1000.

⇒ Động năng của vật tại vị trí đó là: W_đ = 0,5mv² = 250 J.

Câu 8: Vật nhỏ khối lượng m trượt từ độ cao h qua vòng xiếc bán kính R bỏ qua ma sát.

• a. Tính lực nén của vật lên vòng xiếc tại vị trí α (hình vẽ)
• b. Tính h để vật có thể vượt qua vòng xiếc
• c. khi vật không qua vòng xiếc, xác định vị trí α nơi vật bắt đầu rời vòng xiếc hoặc trượt trở xuống.
  • a. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hai điểm A và C (gốc thế năng tại B)
  • b. Để vật có thể vượt qua hết vòng xiếc thì lực nén lên vòng xiếc
  • c. Vật rời vòng xiếc hoặc trượt xuống khi N = 0

Câu 10: Lò xo có độ cứng k = 50N/m. Tính công của lực đàn hồi của lò xo khi nó dãn thêm 10cm từ

• a. Chiều dài tự nhiên
• b. Vị trí đã dãn 10cm
• c. Vị trí đang nén 10cm
  • a. x₁ = 0; x₂ = 0,1m = > A₁ = -0,25J
  • b. x₁ = 0,1m; x₂ = 0,1 + 0,1 = 0,2m = > A₂ = -0,75J
  • c. x₁ = -0,1m; x₂ = 0 = > A₃ = 0,25J
• a. Tính công suất động cơ
• b. Ô tô bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần đều sau 20s đạt vận tốc 20m/s. Tính công suất trung bình của động cơ trong thời gian đó.
  • a. Ô tô chuyển động đều = > F_k = F_ms = µ.mg = 0,1.2,5.10³.10 = 2,5.10³(N)
  • b. Gia tốc: a = (v-v_o):t = 0,25 (m/s²),
• a. Tính công của động cơ, công suất trung bình và lực kéo của động cơ.
• b. Sau đó xe tắt máy, hãm phanh và đi xuống dốc BC dài 100 m, cao 10 m. Biết vận tốc của xe ở chân dốc là 7,2 km/h. Tính công của lực cản và lực cản trung bình tác dụng lên xe trên đoạn đường BC.
  • a. v₀ = 0, v_B = 10 m/s
  • b. Áp dụng định lí động năng cho vật chuyển động theo phương song song với mặt phẳng nghiêng:

Câu 16: Thác nước cao 30m, mỗi giây đổ xuống 300m³ nước. Lợi dụng thác nước có thể xây dựng trạm thủy điện công suất bao nhiêu? Biết hiệu suất của trạm thủy điện là 75%.

Trả lời:

Gọi V₀ (m³) và m₀ (kg) lần lượt là thể tích và khối lượng nước đổ xuống trong mỗi giây; D (= 10³ kg/m³) là khối lượng riêng của nước; H là hiệu suất của động cơ

Công suất toàn phần: P_tp =

Công suất của trạm thủy điện (bằng công suất có ích): P_i = H.P_tp = H.V₀Dgh

=> P_i – 0,75.300.10³.10.30 = 675.10⁵ W = 67500kW

Vậy: Công suất của trạm thủy điện là P_i = 67500kW

Câu 17: 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: W_tA = mgh_A = 300.9,8.30 = 88,2.10³ J
  • b. Thế năng tại A: W_tA = mg(h_A – h_B) = 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 W_đ(C) = 3W_t(C).