Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Bài 26: Thế năng

Lý thuyết
Mục lục
* * * * *

Bài 26-27.1, 26-27.2, 26-27.3, 26-27.4 trang 60 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

26-27.1. Một tảng đá khối lượng 50 kg đang nằm trên sườn núi tại vị trí M có độ cao 300 m so với mặt đường thì bị lăn xuống đáy vực tại vị trí N có độ sâu 30 m. Lấy g ≈ 10 m/s2. Xác định thế năng của tảng đá tại các vị trí M và N:

a) khi chọn gốc thế năng là mặt đường.

      A. 15 kJ ;-15 kJ.                     B. 150 kJ ; -15 kJ.

      C. 1500 kJ ; 15 kJ.                  D. 150 kJ ; -150 kJ.

b) khi chọn gốc thế năng là đáy vực.

       A. 165 kJ ; 0 kJ.                      B. 150 kJ ; 0 kJ.

       C. 1500 kJ ; 15 kJ.                  D. 1650 kJ ; 0 kJ.

26-27.2. Một cần cẩu nâng một vật khối lượng 400 kg lên đến vị trí có độ cao 25 m so với mặt đất. Lấy g ≈ 10 m/s2. Xác định công của trọng lực khi cần cẩu di chuyển vật này xuống phía dưới tới vị trí có độ cao 10 m.

A. 100 kJ.              B. 75 kJ.                

C. 40 kJ.               D. 60 kJ.

26-27.3. Từ độ cao 5,0 m so với mặt đất, người ta ném một vật khối lượng 200 g thẳng đứng lên cao với vận tốc đầu là 2 m/s. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g ≈ 10 m/s2. Xác định cơ năng của vật tại vị trí cao nhất mà vật đạt tới.

A. 8,0 J.                  B. 10,4J.                

C.4, 0J.                   D. 16 J.

26-27.4. Người ta móc một vật nhỏ vào đầu một lò xo có độ cứng 250 N.m, đầu kia của lò xo gắn cố định với giá đỡ. Xác định thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị nén lại một đoạn 2,0 cm.

A. 50 mJ.              B. 100 mJ.             

C. 80 mJ.              D. 120 mJ.

Hướng dẫn giải

26-27.1. 

  • a. Chọn đáp án B
  • b. Chọn đáp án A

26-27.2: Chọn đáp án D

26-27.3: Chọn đáp án B

26-27.4: Chọn đáp án A

Bài 26-27.5 trang 60 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một vận động viên bơi lội, nhảy thẳng đứng từ trên cầu xuống bé bơi. Cho biết cầu nhảy có độ cao 10 m so với mặt nước. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g ≈  10 m/s2. Xác định vận tốc của vận động viên này ngay trước khi chạm mặt nước.

Hướng dẫn giải

Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng của vật trong trọng trường:

W = Wđ + Wt=  \({{m{v^2}} \over 2} + mgz\)

- Khi vận động viên đứng trên cầu (v0 = 0, z0 = h = 10 m), nên: W1 = mgh.

- Ngay trước khi chạm mặt nước (z = 0), nên: \({W_2} = {{m{v^2}} \over 2}\)

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng đối với chuyển động nhảy cầu của vận động viên bơi lội ta có

W= W1=> \({{m{v^2}} \over 2} = mgh\)

Suy ra vận tốc của vận động viên này ngay trước khi chạm mặt nước:

\(v = \sqrt {2gh} = \sqrt {2.10.10} \approx 14(m/s)\)

Bài 26-27.6 trang 61 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một vật khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ độ cao 5,0 m lên phía trên với vận tốc đầu là 10 m/s. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g ≈ 10 m/s2. Xác định cơ năng của vật tại vị trí của nó sau 0,50 s kể từ khi chuyển động.

Hướng dẫn giải

Chọn mặt đất làm gốc tính thế năng, chiều từ mặt đất lên cao là chiều dương. Trường hợp này, vật chuyển động chậm dần đều từ độ cao z0 với gia tốc g và vận tốc đầu v0, nên vận tốc v và độ cao z của vật sau khoảng thời gian t được tính theo các công thức :

v = gt + v0 = -10.0,5 + 10 = 5 m/s

\(z = {{g{t^2}} \over 2} + {v_0}t + {z_0} = {{ - 10.{{(0,5)}^2}} \over 2} + 10.0,5 + 5 = 11,25(m)\)

Từ đó suy ra cơ năng của vật tại vị trí có vận tốc v và độ cao z

W = Wđ + Wtt =\({{m{v^2}} \over 2} + mgz = m({{{v^2}} \over 2} + gz)\)

Thay số ta tìm được

\(W \approx {100.10^{ - 3}}\left( {{{{5^2}} \over 2} + 10.11,25} \right) = 12,5(kJ)\)

Bài 26-27.7 trang 61 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một vật khối lượng 10 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh của một mặt dốc có độ cao 20 m. Tới chân mặt dốc, vật có vận tốc 15 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Xác định công của lực ma sát trên mặt dốc này.

Hướng dẫn giải

Chọn mặt đất làm gốc tính thế năng (Wt = 0), chiều chuyển động của vật trên mặt dốc là chiều dương. Do chịu tác dụng của lực ma sát (ngoại lực không phải là lực thế), nên cơ năng của vật không bảo toàn. Trong trường, hợp này, độ biến thiên cơ năng của vật có giá trị bằng công của lực ma sát:

\({W_2} - {W_1} = \left( {{{m{v^2}} \over 2} + mgz} \right) - \left( {{{mv_0^2} \over 2} + mg{z_0}} \right) = {A_{ms}}\)

Thay số: v0 = 0, z0 = 20 m, v = 15 m/s và z = 0, ta tìm được

\({A_{ms}} = m\left( {{{{v^2}} \over 2} - g{z_0}} \right) = 10\left[ {{{{{\left( {15} \right)}^2}} \over 2} - 10.20} \right] = - 875(J)\)

Có thể bạn quan tâm


Có thể bạn quan tâm