Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài tập cuối chương 4

Câu hỏi IV.1 trang 52 SBT Vật lí 10: Một động cơ điện được thiết kế để kéo một thùng than khối lượng 400 kg từ dưới mỏ có độ sâu 1200 m lên mặt đất trong thời gian 2 phút. Hiệu suất của động cơ là 80%. Lấy g = 9,8 m/s². Công suất toàn phần của động cơ là:

A. 7,8 kW.

B. 9,8 kW.

C. 31 kW.

D. 49 kW.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Lực kéo có độ lớn bằng trọng lượng của thùng than

${\text{P}}_{ci}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=\frac{P.s}{t}=\frac{m.g.s}{t}=\frac{\mathrm{400.9,8.1200}}{2.60}=39200W$

Hiệu suất: $H=\frac{{\text{P}}_{ci}}{{\text{P}}_{tp}}.100\%=80\%\Rightarrow {\text{P}}_{tp}=\frac{{\text{P}}_{ci}.100\%}{H}=\frac{39200.100\%}{80\%}=49000W$

Câu hỏi IV.2 trang 52 SBT Vật lí 10: Khi quạt điện hoạt động thì phần năng lượng hao phí là

A. điện năng.

B. cơ năng.

C. nhiệt năng.

D. hóa năng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi quạt điện hoạt động thì phần năng lượng hao phí là nhiệt năng, do động cơ hoạt động sinh ra nhiệt.

Câu hỏi IV.3 trang 52 SBT Vật lí 10: Khi con lắc đồng hồ dao động thì

A. cơ năng của nó bằng không.

B. động năng và thế năng được chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhờ công của lực căng dây treo.

C. động năng và thế năng được chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhờ công của trọng lực.

D. động năng và thế năng được chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhờ công của lực ma sát.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi con lắc đồng hồ dao động thì động năng và thế năng được chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhờ công của trọng lực.

Câu hỏi IV.4 trang 52 SBT Vật lí 10: Một thùng hàng được đặt trên mặt phẳng nhẵn, nằm ngang. Để dịch chuyển nó, người ta móc dây nối với nó và kéo dây theo phương hợp với phương nằm ngang một góc $\theta$  và kéo bởi lực có độ lớn 45 N. Sau khi đi được quãng đường 1,5 m thì lực thực hiện công 50 J và thùng hàng đạt vận tốc 2,6 m/s.

a. Tính góc $\theta$ .

b. Tính khối lượng của thùng hàng.

Lời giải:

a. Công của lực kéo: $A_k=F_{k}s\cos \theta$

$\Rightarrow \cos \theta =\frac{A_k}{F_{k}s}=\frac{50}{\mathrm{45.1,5}}\approx \mathrm{0,741}\Rightarrow \theta \approx 42°$

b. Vì mặt sàn nhẵn, nằm ngang nên công của lực kéo chuyển hóa thành động năng của thùng hàng:

$A_k={\text{W}}_d=\frac{1}{2}m{v}^2\iff 50=\frac{1}{2}.m{\mathrm{.2,6}}^2\iff m=\mathrm{14,8}kg$

Câu hỏi IV.5 trang 52 SBT Vật lí 10: Một con nhện có khối lượng 0,42 g bò trên bề mặt kính cửa sổ một ngôi nhà với tốc độ không đổi 2,3 cm/s theo hướng hợp với phương thẳng đứng một góc như Hình IV.1. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s². Tính công suất của con nhện.

Lời giải:

Công suất: P = F. v (với $F=\frac{mg}{\cos \alpha }$ ).

Thay số: $\text{P}=\frac{{\mathrm{0,42.10}}^{-3}\mathrm{.9,8}}{\cos 25°}\mathrm{.2,3}\approx \mathrm{0,01}W$

Câu hỏi IV.6 trang 52 SBT Vật lí 10: Khi tàu vũ trụ Apollo đổ bộ xuống Mặt Trăng vào ngày 20/7/1969, phi hành gia Neil Armstrong đã được trải nghiệm hiệu ứng hấp dẫn yếu. Ông thực hiện cú nhảy từ bề mặt Mặt Trăng với vận tốc 1,51 m/s và đạt được độ cao 0,7 m. Hãy tính gia tốc trọng trường ở bề mặt Mặt Trăng.

Lời giải:

Chọn mốc thế năng ở bề mặt Mặt Trăng.

Cơ năng được bảo toàn ở vị trí nhảy và ở độ cao 0,7 m.

Ta có: $\frac{1}{2}m{v}^2=m{g}_{T}h\Rightarrow g_T=\frac{v^2}{2h}=\frac{{\mathrm{1,51}}^2}{\mathrm{2.0,7}}\approx \mathrm{1,63}m/s^2$

Câu hỏi IV.7 trang 53 SBT Vật lí 10: Trên công trường xây dựng, người công nhân sử dụng ròng rọc để đưa vật liệu lên cao (Hình IV.2). Do ảnh hưởng của thời tiết nên hệ thống ròng rọc và dây nối bị bẩn và rỉ sét. Người công nhân phải dùng lực có độ lớn 90 N để nâng vật có trọng lượng 70 N lên độ cao 8 m. Tính hiệu suất của ròng rọc.

Lời giải:

Hiệu suất: $H=\frac{P.s.\cos \alpha }{F.s.\cos \alpha }.100\%=\frac{P}{F}.100\%=\frac{70}{90}.100\%=\mathrm{77,8}\%$

Câu hỏi IV.8 trang 53 SBT Vật lí 10: Một cái bánh mì bơ cung cấp năng lượng 415 cal. Một người có khối lượng 60 kg ăn hết một chiếc bánh mì này rồi leo núi. Tính độ cao tối đa mà người này leo lên được. Biết hiệu suất chuyển hóa năng lượng thành cơ năng của người trung bình là 17% và gia tốc trọng trường là g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Đổi: 1 cal = 4,2 J

Năng lượng chuyển hóa thành cơ năng để leo núi là:

$H=\frac{W_{ich}}{W_{tp}}.100\%\Rightarrow W_{ich}=\frac{W_{tp}.H}{100\%}=\frac{415.17\%}{100\%}=\mathrm{70,55}$ cal = 70,55 . 4,2 = 296,31 J

Độ cao tối đa mà người đó leo lên được là

$h=\frac{\text{W}}{mg}=\frac{\mathrm{296,31}}{\mathrm{60.9,8}}\approx \mathrm{0,5}m$