Đáp án Vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng (P2)

BÀI 17 ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG.

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Câu 3: Thả một viên bi sắt xuống một hố cát được làm phẳng, viên bi sẽ tạo nên trên hố cát một vết lõm rõ nét. Thảo luận để đưa ra dự đoán về bán kính tương ứng của vết lõm trên hố cát khi thả viên bi sắt ở những độ cao khác nhau. Giải thích dự đoán của em và tiến hành thí nghiệm.

Trả lời: 

Thả viên bi sắt ở những độ cao khác nhau sẽ thu được những vết lõm có bán kính khác nhau. Thả viên bi ở độ cao càng hớn thì bán kính của vết lõm càng lớn. Ngược lại thả viên bi ở độ cao càng thấp thì bán kính của vết lõm càng nhỏ

3. Cơ năng

Câu 1: Quan sát hình 17.7 nhận xét về sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của người khi trượt xuống đường trượt nước (  Hình 17,7a) và quả bóng rổ khi được ném lên cao(Hình 17.7b).

Trả lời: 

17.7a, Khi ở trên cao thế năng của người đó lớn nhất, khi trượt xuống thế năng giảm dần, động năng lớn dần.
17.7b, Quả bóng được khi được ném lên cao thì động năng giảm dần, thế năng tăng dần đến độ cao cực đại

Câu 2: Thảo luận và chỉ ra các dạng năng lượng của hai vận đông viên xiếc khi thực hiên trò chơi nhảy cầu (Hình 17.8) vào lúc:

a, Người A chuẩn bị nhảy
b, Người A chạm vào đòn bẩy
c, Người B ở vị trí cao nhất

Trả lời: 

Xét hệ quy chiếu gốc tại mặt đất

a,
Người A có thế năng 
Người B không có thế năng và động năng

b, 

Người A có thế năng giảm, động năng giảm

Người B có thế năng tăng, động năng tăng

c, 

Người A không có động năng và thế năng
Người B có thế năng

Câu 3: Phân tích lực tác dụng lên quả bóng và sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng của quả bóng trong quá trình rơi ( Hình 17.9)

Trả lời: 

Các lực tác dụng lên quả bóng: Trọng lực

Khi quả bóng ở độ cao h thì thế năng lớn nhất động năng bằng 0, khi quả bóng rơi xuống thì thế năng dần chuyển hóa thành động năng tức là thế năng giảm, động năng tăng.

Khi quả bóng chạm mặt đất, động năng lớn nhất còn thế năng bằng 0

Câu 4: Một con bọ chét có khối lượng 1 mg có thể bật nhảy thẳng đứng lên độ cao tối đa 0,2m từ mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g=9,8 m/s². Hãy xác định tốc độ của bọ chét ngay khi bật nhảy.

Trả lời: 

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta có:

m.v²/2 = mgh
=> v²/2= 9,8.0,2

=> v= 1,98 m/s

Câu 5: Hãy chỉ ra vị trí đặt bồn nước ( Hình 17.10) phục vụ cho việc sinh hoạt trong gia đình sao cho nước chảy ra từ vòi nước sinh hoạt là mạnh nhất và giải thích tại sao.

Trả lời: 

Vị trí đặt bồn nước ( Hình 17.10) phục vụ cho việc sinh hoạt trong gia đình sao cho nước chảy ra từ vòi nước sinh hoạt là mạnh nhất là trên tầng thượng của tòa nhà. Vì thế năng lớn, khi nước chảy xuống phía dưới thế năng chuyển hóa thành động năng.

Câu 6: Em có nhận xét gì về động năng, thế năng và cơ năng của cô gái đang chơi trượt ván ở các vị trí 1,2,3,4,5 ( Hình 17P.1). Bỏ qua mọi ma sát.

Trả lời: 

Động năng ở vị trí 1 và 5 là nhỏ nhất, tăng dần đến 2 và 4, lớn nhất ở 3

Thế năng ở vị trí 1 và 5 là lớn nhất, giảm dần đến 2 và 4, nhỏ nhất ở 3

Cơ năng không thay đổi ở bất kì vị trí 1,2,3,4

Câu 7: Một vật được thả từ đỉnh của một mặt phẳng nghiêng có độ cao h ( Hình 17P.2). Vậy động năng của vật tại chân của mặt phăng nghiêng có phụ thuộc vào góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng hay không? Bỏ qua mọi ma sát.

Trả lời: 

Động năng của vật tại chân của mặt phẳng nghiêng có phụ thuộc vào góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng. 

Câu 8:  Một người đi bộ lên các bậc thang như hình 17P.3. Các bậc thang có chiều cao 15cm, tổng cộng cố 25 bậc thang. Người đi bộ này có khối lượng là 55 kg, chuyển động lên với vận tốc xem như không đổi từ bậc thang đầu tiên cho đến bậc thang cuối cùng là 1,5 m/s.
a, Tính cơ năng của người này trước khi lên bậc thang đầu tiên.

b, Tính cơ năng của người này ở bậc thang trên cùng.

c, Phần năng lượng thay đổi ở hai vị trí này được cung cấp từ đâu?

Trả lời: 

a, Khi bước lên bậc cầu thang đâu tiên cơ năng của người đó là: 

W_c= W_đ + W_t = mv²/2 + mgz= 55.1,5² + 55.9,8.0,15 = 204,6 (J)

b, Cơ năng của người này khi bước đến bậc thang cuối cùng là: 

W_c= W_đ + W_t = mv²/2 + mgz= 55.1,5² +55.9,8.0,15.25= 2145 (J)

c, Phần năng lượng thay đổi này được cung cấp bởi cơ bắp của con người.

Câu 9: Trò chơi đệm nhún là một trò chơi vui vẻ dành cho các bạn nhỏ (Hình 17P.4). Hai bạn nhỏ có khối lượng lần lượt là 16kg và 13 kg, nhảy từ độ cao khoảng 70 cm xuống đệm nhún với tốc độ ban đầu theo phương thẳng đứng hoàn toàn giống nhau và bằng 1m/s.
a, Tính công trọng lực tác dụng lên hai bạn trong quá trình từ lức ban đầu nhảy đến thời điểm ngay trước khi chạm đệm nhún.

b, Tính tốc độ của cả 2 bạn khi sắp chạm đệm nhún.

Trả lời: 

a, Công của trọng lực tác dụng lên hai bạn trong quá trình từ lúc bắt đầu nhảy đên thời điểm ngay trước khi chạm đệm nhún là:

A=F.S.cos0^o = (16+13) .9,8.0,7=198,94 (J)

b, Ta có v²-v₀²= 2aS 

=>    v²- 1² = 2.9,8.0,7
=>    v=  3,84 (m/s)