Bài tập file word Vật lí 10 kết nối Ôn tập chương 4 (P3)

ÔN TẬP CHƯƠNG 4 : NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT 
(PHẦN 3 – 20 CÂU)

Câu 1: Tác dụng lực không đổi 150N theo phương hợp với phương ngang góc 30^o vào vật khối lượng 80kg làm vật chuyển động được quãng 20m. Tính công của lực tác dụng.

Trả lời:

A = F.s.cosα = 150.20.cos30^o = 2598(J)

Câu 2: Thiết kế một hệ thống sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp điện cho một ngôi nhà.

Trả lời:

Xây dựng một kế hoạch sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió.

Câu 3: Cho hệ như hình vẽ

α = 30^o; m₁ = 1kg; m₂ = 2kg. Tính công của trọng lực của hệ thống khi m₁ đi lên không ma sát trên mặt phẳng nghiêng được quãng đường 1m

Trả lời:

Khi m₁ đi lên quãng đường s = 1m trên mặt phẳng nghiêng thì m₂ đi xuống thẳng đứng một quãng đường cũng bằng s (hình vẽ)

Ta có: h₁ = s.sinα = 1.0,5 = 0,5m; h₂ = s = 1m

Công của trọng lực của hệ thống: A = A₁ + A₂

=> A = -m₁gh₁ + m₂gh₂ = -1.10.0,5 + 2.10.1 = 15J

Câu 4: Khi một lò xo nhẹ, đầu trên cố định, đầu dưới treo một đĩa cân khối lượng 100g thì lò xo có chiều dài 10cm. Đặt thêm lên một đĩa cân vật khối lượng 200g lò xo dãn thêm và có chiều dài 14cm so với vật ở vị trí cân bằng. Tính công của trọng lực và lực đàn hồi của lò xo khi lò xo dãn thêm.

Trả lời:

L_o: chiều dài tự nhiên của lò xo

L₁: chiều dài của lò xo khi treo vật m₁

L₂: chiều dài của lò xo khi thêm vật m₂

Công của trọng lực khi thêm vật m₂: A_p = (m₁ + m₂)gh = (m₁ + m₂)g(L₂ – L₁) = 0,12J

m₁g = k(L₁ – L_o) (1); (m₁ + m₂)g = k(L₂ – L_o) (2)

Từ (1) và (2) = > k = 50N/m

=> x₁ = L₁ – L_o = 0,02m; x₂ = L₂ – L_o = 0,06m

Công của lực đàn hồi: A_đh = 0,5k(x₁² – x₂²) = -0,08J

Câu 5: 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 70%.

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 = 0,7.300.10³.10.30 = 630.10⁵ W = 63000kW

Vậy: Công suất của trạm thủy điện là P_i = 63000kW

Câu 6: Một máy bơm nước có công suất tiêu thụ ghi trên máy bơm là 125W. Dùng máy bơm này để bơm nước thì bơm đều đặn được 50 lít nước (1 lít nước có khối lượng tương đương 1kg) lên 1 bể ở độ cao 30m trong 3 phút. Tính hiệu suất của máy bơm này

Trả lời:

Công bơm nước của máy bơm là: A=mg.h = 14700 J

Công suất bơm nước là: P=A:t= 14700:(3.60)= 81,67 W

Do đó hiệu suất máy bơm là H = P:P_{tiêu thụ} = 81,67:125 = 0,653 = 65,3%

Câu 7: Một ô tô 1,5tấn chuyển động chậm dần đều từ vận tốc ban đầu 10m/s dưới tác dụng của lực ma sát. Tính công và công suất của lực ma sát từ lúc ô tô tắt máy cho đến lúc dừng lại, biết hệ số ma sát 0,2 cho g = 10m/s².

Trả lời:

m = 1500kg; v_o = 10m/s; v = 0; µ = 0,2; g = 10m/s².

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe sau khi tắt máy

Áp dụng định luật II Newton: -F_ms = ma = > -µ.mg = ma = > a = -2(m/s²)

v² – v_o² = 2as = > s = 25(m)

v = v_o + at = > t = 5(s)

A_Fms = -F_ms.s = -75000(J)

P = |A|:t = 15000W

Câu 8: Vật khối lượng 10kg trượt không ma sát dưới tác dụng theo phương ngang của lực có độ lớn không đổi bằng 5N tính

• a. Công của lực trong giây thứ ba và thứ tư.
• b. Công suất tức thời của lực ở đầu giây thứ năm.
  • a. Gia tốc a = F:m = 0,5m/s².
  • b. Vận tốc tức thời của vật ở đầu giây thứ 5 (cuối giây thứ 4): v = at = 2 (m/s)
• a. Công và công suất trung bình của lực tác dụng
• b. Công và công suất trung bình của lực ma sát trong thời gian đó.
• c. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang.
• d. Công suất tức thời của lực tác dụng và lực ma sát tại thời điểm 1 giây.

Câu 12: 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 không 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 14: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất, vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản không khí. Trong quá trình MN thì cơ năng thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Không đổi

Câu 15: Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10 m/s, lấy g = 10 m/s².

• a. Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
• b. Ở vị trí nào thì W_đ = 3 W_t.
• c. Xác định vận tốc của vật khi W_đ = W_t.
• d. Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất.

Trả lời:

Chọn gốc thế năng tại mặt đất.

a. Cơ năng tại O: W_O = 0,5mv₀² + mgh.

Cơ năng tại : W_A = mgh.

Theo định luật bảo toàn cơ năng: W_O = W_A

b. Tính h₁ để: W_đ1 = 3 W_t3.

Gọi C là điểm có W_đ1 = 3 W_t3 .

Cơ năng tại C: W_C = 4 W_t1 = 4 mgh₁.

Theo định luật bảo toàn cơ năng: W_C = W_A =>

c. Tìm v₂ để W_đ2 = W_t2.

Gọi D là điểm có W_đ2 = W_t2.

Cơ năng tại D: W_D = 2 W_đ2 = mv₂²

Theo định luật bảo toàn cơ năng: W_D = W_A

d. Cơ năng tại B: W_B = 0,5mv² => W_B = W_A

Câu 16: Một vật có khối lượng m = 1kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1 m, dài 10 m. Lấy g = 9,8 m/s², hệ số ma sát μ = 0,05.

• a. Tính vận tốc của vật tại cân mặt phẳng nghiêng.
• b. Tính quãng đường mà vật đi thêm được cho đến khi dừng hẳn trên mặt phẳng ngang.
  • a. Cơ năng tại A: W_A = mgh = 9,8 (J).
  • b. Tại điểm C vật dừng lại thì toàn bộ động năng tại B đã chuyển thành năng lượng để thắng lực ma sát trên đoạn BC.
• a. Tính vận tốc của vật tại điểm B và điểm chạm đất E.
• b. Chứng minh rằng 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 v_B 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.

Câu 20: Người ta lăn 1 thùng dầu từ mặt đất  lên sàn xe tải bằng một tấm gỗ nghiêng. Sàn xe tải cao 1,2m, tấm ván dài 2m. Thùng có tổng khối lượng là 100kg và lực đẩy thùng là  420N

a) Tính lực ma sát  giữa tấm ván và thùng

b) Tính hiệu suất của mặt phẳng nghiêng

Trả lời:

a) Trọng lượng thùng là: P = 10.m = 10.100 = 1000 N

Nếu không có ma sát thì lực đẩy thùng là: F’ =

Mà thực tế phải đẩy thùng với 1 lực là 420N

=> Lực ma sát giữa tấm ván và thùng là: F_ms = F – F’ = 420 – 400 = 20 N

b) Công có ích để đưa vật lên là: A₁ = P.h = 1000.1,2 = 1200 J

Công toàn năng để đưa vật lên là: A = F.S = 420.3 = 1260 J

Hiệu suất mặt phẳng nghiêng là: H =