Đáp án Vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 15: Năng lượng và công

BÀI 15 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG

Câu 1: Năng lượng tồn tại ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Việc đưa ra một định nghĩa hoàn thiện về năng lượng đang là một thử thách cho các nhà khoa học. Trong cơ học, năng lượng được hiểu như thế nào trong một số trường hợp cụ thể? Khi được truyền từ vật này sang vật  khác bằng tác dụng lực thì phần năng lượng này được đo như thế nào?

Trả lời: 

Năng lượng là khả năng làm biến đổi về trạng thái hoặc thực hiện công, tác dụng lên một hệ vật chất. Khi được truyền từ vật này sang vật khác bằng cách tác dụng lực thì phần năng lượng bằng công của lực tác dụng.

1. Năng lượng

Câu 1: Quan sát Hình 15.1, hãy cho biết tên những dạng năng lượng liên quan mà em đã được học ở môn khoa học tự nhiên.

Trả lời: 

Những dạng năng lượng liên quan mà em đã được học ở môn khoa học tự nhiên: Động năng, điện năng, nhiệt năng, quang năng, năng lượng âm thanh, thế năng hấp dẫn, thế năng đàn hồi, năng lượng hóa học, năng lượng hạt nhân.

Câu 2: Một thỏi socola (Hình 15.2) có khối lượng 60 g chứa 280 cal năng lượng. Hãy tính lượng năng lượng của thỏi socola này theo đơn vị joule.

Trả lời: 

Ta có 1 cal= 4,184 J

=> 280 cal= 1171,52 J

2. Định luật bảo toàn năng lượng

Câu 1: Quan sát hình 15.3, hãy cho biết cách thức truyền năng lượng và phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong từng trường hợp.

Trả lời: 

a, Ánh sáng mặt trời qua thấu kính hội tụ tại 1 điểm trên giấy làm giấy bốc cháy thông qua quá trình truyền năng lượng ánh sáng
b, Nhiệt năng truyền từ bếp gas sang ấm nước và nước trong ấm thông qua quá trình truyền nhiệt
c, Năng lượng từ tay người truyền qua thanh củi khiến củi nóng nên thông qua quá trình các dụng lực
d, Điện năng truyền từ thiết bị sạc tới chiếc điện thoại thông qua quá trình truyền năng lượng điện từ

Câu 2: Hãy chỉ ra quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng trong một số trường hợp như Hình 15.4 và 15.5.

Trả lời: 

15.4: Động năng của người được truyền cho xe thông qua quá trình tác dụng lực
15.5 a, Ban đầu người ở dưới truyền động năng cho người chơi xích đu thông qua quá trình tác dụng lực. Sau đó xích đu tự rơi xuống dưới nhò vào tác dụng của trọng lực.
15.5b, Động năng được người truyền cho bình thông qua quá trình tác dụng lực. 
15.5c, Giấy và bề mặt được tay người truyền năng lượng thông qua quá trình tác dụng lực

Câu 3: Tìm hiểu và giải thích tại sao không thể chế tạo được động cơ hoạt động liên tục mà không cần cung cấp năng lượng cho động cơ.

Trả lời:

Không thể chế tạo được động cơ hoạt động liên tục mà không cần cung cấp năng lượng cho động cơ bởi vì trong quá trình hoạt động luôn có một phần năng lượng bị mất đi (do ma sát, sinh nhiệt,...) làm cho năng lượng của động cơ mất dần nếu không được cung cấp thêm năng lượng.

Câu 4: Từ những vật liệu đơn giản như các thanh gỗ thẳng, hòn bi, máng cong, dây không dãn,... Hãy tạo ra các mô hình thí nghiệm minh họa sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng.

Trả lời: 

Chuẩn bị: 2 đến 5 quả cầu thép giống hệt nhau, nhiều sợi dây mảnh, 1 khung có đế vững chắc.
Cách tiến hành: Buộc quả cầu bằng sợ dây mảnh sau đó treo lên khung thép như hình trên

Câu 5: Lời kêu gọi tiết kiệm điện (Hình 15.7) có thể hiểu là để bảo toàn năng lượng được hay không?

Trả lời: 

Thực tế lời kêu gọi tiết kiệm điện (Hình 15.7) không phải là để bảo toàn năng lượng được. Dù ta dùng ít hay nhiều điện thì tổng năng lượng của Trái Đất không thay đổi. Tiết kiệm điện là để tránh ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu (vd: các nhà máy thủy điện phát tán ra một lượng lớn các khí metan và cacbonic do sinh vật trong hồ chứa nước gây ra; các khí này gây hiệu ứng nhà kính)

3. Công của một lực không đổi

Câu 1: Quan sát Hình 15.8, thảo luận để phân tích mối quan hệ về hướng của lực tác dụng vào vật và độ dịch chuyển của vật. Từ đó, đưa ra dự đoán về sự thay đổi năng lượng của vật trong quá trình tác dụng lực.

Trả lời: 

Lực tác dụng vào vật tạo với hướng chuyển động thành 1 góc . Góc đó càng nhỏ thì công ta truyền cho vật càng lớn.

Câu 2: Trong giai đoạn giữ tạ trên cao, lực của vận động viên không sinh công. Tuy nhiên vận động viên này vẫn bị mỏi cơ, nghĩa là đang bị mất năng lượng. Lượng năng lượng nào được sử dụng trong trường hợp này?

Trả lời: 

Để 1 vật cân bằng (đứng yên) thì hợp lực phải bằng 0. Chiếc tạ đang được tác dụng bởi trọng lực hướng xuống dưới. Để giữ tạ trên cao, người vận động viên phải tác dụng 1 lực (lực nâng) có độ lớn bằng với trọng lực của chiếc tạ. Vì vậy trong trường hợp này vẫn động viên vẫn bị mỏi cơ do phải tác dụng lực vào chiếc tạ. 

Câu 3:

a, Phân tích các lực tác dụng lên hệ người và ván khi trượt từ trên đồi cát (Hình15.11).
b, Phân tích đặc điểm của công do những lực này sinh ra trong quá trình trượt

Trả lời: 

a, Các lực tác dụng lên người trượt ván là: Trọng lực, lực nâng của cát, lực ma sát.
b, Công do lực năng sinh ra bằng 0, công dô lực sinh ra có giá trị âm, công do trọng lực sinh ra có giá trị âm.

Câu 4: Em hãy kể tên các dạng năng lượng trong hoạt động hằng ngày được thể hiện như Hình 15P.1

Trả lời: 

Quang năng, nhiệt năng, động năng, nhiệt năng, năng lượng gió,...vv

Câu 5: Hãy chỉ ra sự chuyển hóa năng lượng trong các quá trình được cho trong hình 15P.2.

Trả lời: 

Con người ăn quả táo, năng lượng hóa học từ quả táo được chuyển sang cho con người và con người chuyển hóa nó thành động năng

Xăng là một dạng năng lượng hóa học, khi được bơm vào ô tô nó sẽ bị đốt cháy tạo ra nhiệt năng, động cơ ô tô sẽ biến nhiệt năng thành động năng

Năng lượng bức xạ mặt trời được được hấp thụ qua lá cây, lá cây sẽ chuyển hóa dạng năng lượng này thành năng lượng dự trữ trong các bộ phận của cây.

Điện năng được chuyển hóa thành nhiệt năng trong lò vi sóng.

Câu 6: Một người sơn tường đứng trên một cái thang (Hình15P.3). Bất ngờ người thợ sơn làm con lăn rơi thẳng đứng xuống àn. Biết khoảng cách từ nơi con lăn bắt đầu rơi trên sàn là 2m và con lăn có khối lượng là 200g. Tìm công của trọng lực tác dụng lên con lăn trong suốt qua trình rơi.  

Trả lời: 

Trọng lực tác dụng vào con lăn là P= m.g= 0,2.10=2 (N)

Công của trọng lực tác dụng vào con lăn là A= F.S.cos = P.S.cos 0^o=2.2.1=4 (J)