Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 25: Động năng, thế năng

BÀI 25 ĐỘNG NĂNG THẾ NĂNG

I. Động năng

1. Khái niệm động năng

Câu 1: Năng lượng các con sóng trong hình 25.1 tồn tại dưới dạng nào.

1. Tại sao sóng thần có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thông thường?
2. Tại sao sóng thần có sức tàn phá khi xô vật cản?

Trả lời:

Năng lượng các con sóng trong hình 25.1 tồn tại dưới dạng động năng

1. Vì khi có sóng thần thì vận tốc chuyển động của nước là cực lớn dẫn tới động năng của sóng cũng cực lớn.
2. Sóng thần có sức tàn phá khi xô vật cản là vì : Sức mạnh tan phá của sóng thần  được tạo ra bởi sự cộng hưởng khi các đợt sóng xô nhau liên tiếp tràn vào đất liền. Khi gặp các vật cản thì các đợt sóng xô nhau liên tiếp hơn và nhiều hơn dẫn đến sức tàn phá dữ dội hơn. 

Câu 2: Khi đang bay năng lượng của thiên thạch tồn taị dưới dạng nào?

1. Tại sao năng lượng của thiên thạch lại rất lớn so với năng lượng của các vật thường gặp?
2. Khi va vào trái đất ( hình 25.2), năng lượng của thiên thạch được chuyển hoá thành những năng lượng nào?

Trả lời:

Khi đang bay năng lượng của thiên thạch tồn taị dưới dạng quang năng và nhiệt năng.

1. Thiên thạch di chuyển với tốc độ cực nhanh với độ lớn là cực lớn
2. Khi va vào trái đất ( hình 25.2), năng lượng của thiên thạch được chuyển hoá thành những năng lượng là động năng

Câu 3: Khi sóng đổ vào bờ nó sinh công và có thể xô đổ các vật trên bờ. Tuy nhiên với vận động viên lướt sóng thì không ảnh hưởng. Vì sao?

Trả lời:

Khi sóng đổ vào bờ nó sinh công và có thể xô các vật trên bờ. Tuy nhiên, với vận động viên lướt sóng thì không bị ảnh hưởng. Bởi vì khi đứng trên ván, vận động viên tạo một áp lực lên mặt nước thông qua tấm ván và ngược lại, mặt nước cũng gây ra một phản lực lên tấm ván. Với các kĩ thuật chuyên nghiệp, vận động viên biết điều chỉnh góc nghiêng giữa tấm ván với mặt nước cộng với lực nâng của nước nên họ sẽ nổi trên mặt nước, không bị sóng xô đổ.

Câu 4: Một mũi tên nặng 48g đang chuyển động với tốc độ 10m/s. Tìm động năng của mũi tên .

Trả lời:

Ta có : 48g= 0.048kg. Vậy động năng sẽ là 12 x 0.048 x = 2.4 J

2. Liên hệ giữa động năng và công của lực

Câu 1: Thả một quả bóng từ độ cao h xuống sàn nhà. Động năng của quả bóng được chuyển hoá thành những dạng năng lượng nào ngay khi chạm vào sàn nhà?

Trả lời:

Động năng chuyển hoá thành thế năng làm quả bóng nảy lên, và một phần thành nhiệt năng vào sàn nhà và không khí.

Câu 2. Một vật có khối lượng 10kg đang chuyển động với tốc độ 5km/h trên mặt bàn nằm ngang. Do có ma sát, vật chuyển động chậm dần đều và đi được 1m thì dừng lại. Tính hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn. Lấy g=9.8 m/s²

Trả lời:

Vật đang chuyển động với tốc độ 5 km/h có động năng:

Wdl = = 125J

Vật dừng lại có động năng: Wd2 = 0J

Vật chuyển động chậm dần đều và dừng lại nguyên nhân do lực ma sát thực hiện công nên:

Wd2 - Wdl = AFms ⇔ 0 - 125 = AFms => AFms = -125J

Lại có lực ma sát ngược chiều chuyển động nên:

II. Thế năng

1. Khái niệm thế năng trọng trường

Câu 1: Máy đóng cọc hoạt động như sau : Búa máy được nâng lên một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng.

1. Khi búa đang ở một độ cao nhất định thì năng lượng của nó tồn tại dưới dạng nào? năng lượng đó do đâu mà có?
2. Trong quá trình rơi, năng lượng của búa chuyển từ dạng nào sang dạng nào?
3. Khi chạm vào cọc thì búa sinh công để làm gì?

Trả lời:

1. Năng lượng tồn tại dưới dạng thế năng. Năng lượng này có được là do việc chọn mốc tính độ cao.
2. Trong quá trình rơi, năng lượng của búa chuyển từ thế năng sang động năng. Nó được sinh ra bởi trọng lực tác dụng lên vật. 
3. Khi chạm cọc thì búa sinh công để đẩy cọc xuống sâu hơn
4. Trong quá trình rơi, năng lượng cơ năng của búa chuyển từ thế năng sang động năng.

2. Liên hệ giữa thế năng và công của lực thế

Câu 1: Hình 25.5 mô tả một cuốn sách được đặt trên giá sách. Hãy so sánh thế năng của cuốn sách trong hai rường hợp gốc thế năng là sàn nhà và gốc thế năng là mặt bàn.

Trả lời:

Khoảng cách từ sàn nhà đến cuốn sách lớn hơn khoảng cách từ cái bàn đến cuốn sách. Mà độ lớn của thế năng phụ thuộc vào độ cao của vật so với gốc thế năng. Nên thế năng của cuốn sách khi gốc thế năng là sàn nhà sẽ lớn hơn gốc thế năng là cái bàn. (dựa vào công thức : Wt= m.g.h )

Câu 2: Một chiếc cần cẩu xây dựng cẩu một khối vật liệu nặng 500kg từ vi trí A ở mặt đát đến vị trí B của một toà nhà cao tầng với các thông số cho trên hình 25.6. Lấy gia tốc trọng trường là g=9.8 m/s², tính thế năng của khối vật liệu tại B và công mà cần cẩu thực hiện

Trả lời:

Thế năng của khối vật liệu tại B có độ lớn bằng công mà cần cẩu thực hiện và = m.g.h = 500 x 9.8 x 40 = 196 000 J

Câu 3: Hãy chứng minh có thể dùng một mặt phẳng nghiêng để đưa một vật lên cao với một lực nhỏ hơn trọng lượng của vật. hình 25.7

Trả lời:

Công của lực F:  = F.s

Công của trọng lực P.  = P.h  

Do thế năng của vật ở độ cao h có độ lớn bằng công của lực dùng để nâng đều vật lên độ cao này. 

Khi đó tại độ cao h, thế năng của vật ở độ cao h bằng công của lực nâng vật đó lên độ cao h:  => F.s = P.h

Mà theo hình 25.7 thì s chính là l, mà trong tam giác vuông thì cách góc vuông h luôn nhỏ hơn cạnh huyền l

=>h<s=>F<P.

Phần em có thể 

Câu 1: Giải thích được hoạt động của máy đóng cọc dựa trên sự chuyển hóa động năng và thế năng của vật.

Trả lời:

Hoạt động của máy đóng cọc: Búa máy được nâng lên đến một độ cao nhất định (lúc này búa máy có thế năng trọng trường ), sau đó thả cho rơi xuống cọc cần đóng. Trong quá trình rơi, độ cao của búa so với mặt đất giảm dần, và do chịu tác dụng của trọng lực trái đất nên tốc độ chuyển động của búa tăng dần. Lúc này, năng lượng của búa chuyển từ thế năng trọng trường sang động năng. Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đẩy cọc cắm sâu xuống đất.