Bài 27: Sự bảo toàn năng lượng trông các hiện tượng cơ và nhiệt

I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác

Cơ năng, nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

Ví dụ:

- Viên bi A lăn với vận tốc v₁ đến va chạm vào viên bi B đang đứng yên. Ngay sau va chạm, bi A tiếp tục chuyển động tới phía trước với vận tốc v’₁ > v₁ còn viên bi B đạt vận tốc v’₂. Một phần cơ năng của viên bi A đã truyền cho viên bi B.

- Thả một miếng đồng đã được nung nóng đến nhiệt độ 800°C vào một cốc nước đang có nhiệt độ 24°C. Nhiệt lượng sẽ truyền từ miếng đồng sang cốc nước. Kết quả là nhiệt độ của miếng đồng giảm còn nhiệt độ của nước tăng. Khi nhiệt độ của đồng và nước đã cân bằng, sự truyền nhiệt kết thúc.

2. Sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng

- Các dạng của cơ năng (động năng và thế năng) có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

- Cơ năng và nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

Ví dụ 1:

Hình ảnh một người đang nhảy qua xà

   + Khi cơ thể chuyển động từ dưới lên đến điểm cao nhất (trên xà), vận tốc giảm, độ cao tăng ⇒ động năng đã chuyển hóa thành thế năng.

   + Khi cơ thể chuyển động từ điểm cao nhất xuống đất, độ cao giảm và vận tốc tăng ⇒ thế năng chuyển hóa thành động năng

Ví dụ 2: Dùng tay cọ xát miếng đồng lên mặt bàn, miếng đồng nóng lên ⇒ Cơ năng của tay đã chuyển hóa thành nhiệt năng của miếng kim loại.

Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:

Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

II: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Bài 1: Cơ năng, nhiệt năng:

A. Chỉ có thể truyền từ vật này sang vật khác.

B. Chỉ có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

C. Có thể truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

D. Cả A, B, C đều sai

Bài 2: Phát biểu nào sau đây là đúng với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:

A. Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ có thể truyền từ vật này sang vật khác.

C. Năng lượng có thể tự sinh ra và tự mất đi, nó truyền từ vật này sang vật khác hay chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

D. Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác hay chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

Bài 3: Phát biểu nào sau đây đầy đủ nhất khi nói về sự chuyển hóa cơ năng?

A. Động năng có thể chuyển hóa thành cơ năng.

B. Thế năng có thể chuyển hóa thành động năng

C. Động năng và thế năng có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhưng cơ năng được bảo toàn.

D. Động năng chỉ có thể chuyển hóa thành thế năng.

Bài 4: Quan sát trường hợp quả bóng rơi chạm đất, nó nảy lên. Trong thời gian nảy lên, thế năng và động năng của nó thay đổi như thế nào?

A. Động năng tăng, thế năng giảm.

B. Động năng và thế năng đều tăng.

C. Động năng và thế năng đều giảm.

D. Động năng giảm, thế năng tăng.

Bài 5: Thả một vật từ độ cao h xuống mặt đất. Hãy cho biết trong quá trình rơi, cơ năng đã chuyển hóa như thế nào?

A. Động năng chuyển hóa thành thế năng.

B. Thế năng chuyển hóa thành động năng.

C. Không có sự chuyển hóa nào.

D. Động năng và thế năng đều tăng.

Bài 6: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào có sự chuyển hóa thế năng thành động năng?

A. Mũi tên được bắn đi từ cung.

B. Nước trên đập cao chảy xuống.

C. Hòn bi lăn từ đỉnh dốc xuống dưới.

D. Cả ba trường hợp trên

Bài 7: Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng để quả cầu của con lắc ở vị trí A rồi buông tay cho con lắc dao động. Bỏ qua ma sát của không khí. Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Con lắc chuyển động từ A về đến vị trí B động năng tăng dần, thế năng giảm dần.

B. Con lắc chuyển động từ B đến C, thế năng tăng dần, động năng giảm dần.

C. Cơ năng của con lắc ở vị trí C nhỏ hơn ở vị trí B.

D. Thế năng của con lắc ở vị trí A bằng ở vị trí C.

Bài 8: Một vật rơi từ vị trí A xuống mặt đất. Bỏ qua sức cản không khí. Khi vật rơi đến vị trí B thì động năng của vật bằng 1/2 thế năng của nó. Động năng của vật tiếp tục tăng thêm một lượng là 100 J thì có giá trị bằng thế năng. Thế năng của vật ở vị trí A là:

A. 50 J         B. 100 J         C. 200 J         D. 600 J

- Gọi W_đ, W_t, W lần lượt là động năng, thế năng và cơ năng của vật.

C là vị trí có động năng bằng thế năng.

- Theo đề bài ta có:

- Lại có:

- Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, ta có:

Cơ năng của vật tại B: W_B = W_dB + W_tB = 200 + 400 = 600 (J)

Thế năng của vật tại A bằng cơ năng của vật tại B (do tại A vật chỉ có thế năng mà không có động năng).

W_tA = W_B = 600 (J)

⇒ Đáp án D

Bài 9: Từ điểm A một vật được ném lên theo phương thẳng đứng. Vật lên đến vị trí cao nhất B rồi rơi xuống đến điểm C trên mặt đất. Gọi D là điểm bất kì trên đoạn AB. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Động năng của vật tại A lớn nhất.

B. Động năng của vật tại A bằng thế năng của vật tại B.

C. Động năng của vật ở tại C là lớn nhất.

D. Cơ năng của vật tại A nhỏ hơn tại C.

Bài 10: Kéo một sợi dây cuốn quanh một ống nhôm đựng nước bịt kín nút, người ta thấy nước trong ống nóng lên rồi sôi, hơi nước đẩy nút bật ra cùng với một lớp khói trắng do các hạt nước rất nhỏ tạo thành. Hỏi trong thí nghiệm trên đã có sự chuyển hóa cơ năng thành nhiệt năng xảy ra khi nào?

A. Kéo đi kéo lại sợi dây

B. Nước nóng lên

C. Hơi nước làm nút bật ra

D. Hơi nước ngưng tụ thành các giọt nước nhỏ.