Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài 23: Năng lượng. Công cơ học

Câu hỏi 23.1 trang 43 SBT Vật lí 10: Đại lượng nào sau đây không phải là một dạng năng lượng?

A. Cơ năng.

B. Hóa năng.

C. Nhiệt năng.

D. Nhiệt lượng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Nhiệt lượng không phải là một dạng năng lượng.

Câu hỏi 23.2 trang 43 SBT Vật lí 10: Khi hạt mưa rơi, thế năng của nó chuyển hóa thành

A. Nhiệt năng.

B. Động năng.

C. Hóa năng.

D. Quang năng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Khi hạt mưa rơi, thế năng của nó chuyển hóa thành động năng.

Câu hỏi 23.3 trang 43 SBT Vật lí 10: Năng lượng phát ra từ Mặt Trời có nguồn gốc là:

A. năng lượng hóa học.

B. năng lượng nhiệt.

C. năng lượng hạt nhân.

D. quang năng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Năng lượng phát ra từ Mặt Trời có nguồn gốc là: năng lượng hạt nhân.

Bên trong lòng Mặt Trời xảy ra các phản ứng hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), các phản ứng hạt nhân này tỏa ra năng lượng rất lớn.

Câu hỏi 23.4 trang 43 SBT Vật lí 10: Trong hệ đơn vị SI, công được đo bằng:

A. cal.         

B. W.          

C. J.            

D. W/s.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Công được đo bằng đơn vị J

A – cal là đơn vị đo nhiệt lượng

B – W là đơn vị đo công suất

Câu hỏi 23.5 trang 43 SBT Vật lí 10: Khi kéo một vật trượt lên trên một mặt phẳng nghiêng, lực tác dụng vào vật nhưng không sinh công là

A. trọng lực.

B. phản lực.

C. lực ma sát.

D. lực kéo.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Khi kéo vật trượt lên trên một mặt phẳng nghiêng, phản lực có phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng (vuông góc với độ dịch chuyển) nên phản lực không sinh công.

Câu hỏi 23.6 trang 43 SBT Vật lí 10: Một lực $\overrightarrow{F}$  có độ lớn không đổi tác dụng vào một vật đang chuyển động với vận tốc v theo các phương khác nhau như Hình 23.1.

Độ lớn của công do lực F thực hiện xếp theo thứ tự tăng dần là:

A. (a, b, c).

B. (a, c, b).

C. (b, a, c).

D. (c, a, b).

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Công của lực có biểu thức:$A=F.s.\cos \alpha$

Ở hình a:$A=F.s.\cos \alpha$

Ở hình b:$A=F.s$

Ở hình c: A = 0

Độ lớn của công do lực F thực hiện xếp theo thứ tự tăng dần: c, a, b.

Câu hỏi 23.7 trang 44 SBT Vật lí 10: Một vật đang chuyển động dọc theo chiều dương của trục Ox thì bị tác dụng bởi hai lực có độ lớn là F₁, F₂ và cùng phương chuyển động. Kết quả là vận tốc của vật tăng lên theo chiều Ox. Phát biểu nào sau đây đúng?

A. F₁ sinh công dương, F₂ không sinh công.

B. F₁ không sinh công, F₂ sinh công dương.

C. Cả hai lực đều sinh công dương.

D. Cả hai lực đều sinh công âm.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Vận tốc của vật tăng lên theo chiều Ox nên chuyển động của vật là chuyển động nhanh dần. Gia tốc cùng chiều dương, khi đó lực tác dụng cùng chiều dương.

Suy ra cả hai lực đều sinh công dương.

Câu hỏi 23.8 trang 44 SBT Vật lí 10: Lực nào sau đây không thực hiện công khi nó tác dụng vào vật đang chuyển động?

A. Trọng lực.

B. Lực ma sát.

C. Lực hướng tâm.

D. Lực hấp dẫn.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi vật chuyển động tròn đều, lực hướng tâm có hướng vào tâm quỹ đạo và có phương vuông góc với vectơ vận tốc tại mỗi điểm trên quỹ đạo.

Lực hướng tâm trong trường hợp này không thực hiện công.

Câu hỏi 23.9 trang 44 SBT Vật lí 10: Mỗi tế bào cơ trong cơ thể người có thể coi như một động cơ siêu nhỏ, khi con người hoạt động, tế bào cơ sử dụng năng lượng hóa học để thực hiện công. Trong mỗi nhịp hoạt động, tế bào cơ có thể sinh một lực 1,5.10^-12 N để dịch chuyển 8 nm. Tính công mà tế bào cơ sinh ra trong mỗi nhịp hoạt động.

Lời giải:

Công mà tế bào cơ sinh ra: A = F.s = 1,5.10^-12.8.10^-9 = 1,2.10^-20 J.

Câu hỏi 23.10 trang 44 SBT Vật lí 10: Một em bé mới sinh nặng 3 kg được một y tá bế ở độ cao 1,2 m so với mặt sàn và đi dọc theo hành lang dài 12 m của bệnh viện. Tính công mà trọng lực tác dụng vào em bé đã thực hiện.

Lời giải:

Trọng lực có phương vuông góc với độ dịch chuyển. Công của trọng lực trong trường hợp này bằng 0.

Câu hỏi 23.11 trang 44 SBT Vật lí 10: Một vật có khối lượng m = 2 kg đang đứng yên thì bị tác dụng bởi lực F và nó bắt đầu chuyển động thẳng. Độ lớn của lực F và quãng đường s mà vật đi được biểu diễn trên đồ thị Hình 23.2.

a. Tính công của lực.

b. Tìm vận tốc của vật tại vị trí ứng với điểm cuối của đồ thị.

Lời giải:

a. Công của lực F trong cả quãng đường bằng diện tích giới hạn bởi đồ thị (F, s) ở hình dưới.

Từ đồ thị, tính được diện tích hình thang OABC là:

 $S_{OABC}=\frac{\left(15+7\right).8}{2}=88\Rightarrow$  A = 88 J

b. Vì ban đầu vật đứng yên nên động năng của vật bằng công của lực tác dụng lên vật.

$\Rightarrow A={\text{W}}_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

Thay số, tính được vận tốc của vật tại vị trí ứng với điểm cuối đồ thị:

$88=\frac{1}{2}\mathrm{.2.}{v}^2\Rightarrow v=\mathrm{9,38}m/s$

Câu hỏi 23.12 trang 44 SBT Vật lí 10: Một người ngồi trên xe trượt tuyết (có tổng khối lượng 75 kg) trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh đồi xuống chân đồi dài 100 m, cao 50 m. Hệ số ma sát giữa xe và mặt tuyết là 0,11. Gia tốc trọng trường là 9,8 m/s².

a. Tính độ lớn lực ma sát giữa xe và mặt tuyết khi xe trượt đến chân đồi.

b. Đến chân đồi, xe còn trượt được một đoạn trên đường nằm ngang thì dừng lại. Tính công của lực ma sát trên đoạn đường này.

Lời giải:

a.

Từ hình vẽ, ta có:$\sin \alpha =\frac{50}{100}=\mathrm{0,5}\Rightarrow \alpha ={30}^0$

$N=P.\cos \alpha =mg.\cos \alpha$

Độ lớn lực ma sát:

$F_{ms}=\mu N=\mu mg.\cos \alpha$= 0,11.75.9,8.cos30⁰ = 70 N

b. Công của lực ma sát khi trượt trên đoạn AB:

A_ms = - F_ms.s = - 70.100 = - 7000 J

Chọn gốc thế năng ở chân đồi (mặt phẳng ngang đi qua B)

Cơ năng tại A: W_A = mgh = 75.9,8.50 = 36750 J

Cơ năng tại B: W_B

Vì có ma sát trên đoạn AB nên:

${\text{W}}_B={\text{W}}_A+A_{ms}=36750+\left(-7000\right)=29750J$

Đến chân đồi, xe trượt một đoạn trên đường nằm ngang rồi dừng lại (tại C).

Cơ năng tại C: W_C = 0

Vì có ma sát trên đoạn BC nên:${\text{W}}_C={\text{W}}_B+A_{ms}^{\text{'}}$

$A_{ms}^{\text{'}}=-{\text{W}}_B=-29750J$

Lưu ý: Có thể giải bài này bằng phương pháp động lực học.

Câu hỏi 23.13 trang 45 SBT Vật lí 10: Một người y tá đẩy bệnh nhân nặng 87 kg trên chiếc xe băng ca nặng 18 kg làm cho bệnh nhân và xe băng ca chuyển động thẳng trên mặt sàn nằm ngang với gia tốc không đổi là 0,55 m/s² (Hình 23.2). Bỏ qua ma sát giữa bánh xe và mặt sàn.

a. Tính công mà y tá đã thực hiện khi bệnh nhân và xe băng ca chuyển động được 1,9 m.

b. Sau quãng đường dài bao nhiêu thì y tá sẽ tiêu hao một công là 140 J?

Lời giải:

a. Độ lớn lực đẩy của y tá:

F = ma = (87 + 18).0,55 = 57,75 N

Công mà y tá đã thực hiện:

A = F.s = 57,75.1,9 = 109,725 J

b. Khi y tá tiêu hao một công là 140 J, quãng đường chuyển động của xe băng ca là:

$s\text{'}=\frac{A\text{'}}{F}=\frac{140}{\mathrm{57,75}}=\mathrm{2,4}m$