Giải SBT Vật lí 10 trang 37 Cánh diều

Giải SBT Vật lí 10 trang 37 Cánh diều

Bài 3.10 trang 37 SBT Vật lí 10: Một ô tô có khối lượng m = 3,50 tấn đi hết một con dốc có chiều dài s = 100 m trong khoảng thời gian $\tau =10,0s$ với tốc độ không đổi. Biết rằng con dốc là một đoạn đường thẳng hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc $\alpha =30,0°$ và gia tốc rơi tự do là g = 9,80 m/s². Tính công và công suất của trọng lực trong các trường hợp.

a. Ô tô đi lên dốc.

b. Ô tô đi xuống dốc.

Lời giải

a. Công và công suất của trọng lực khi ô tô lên dốc:

$$\begin{gathered} A_1=P.s.\cos \alpha \\ =mg.s.\cos \left({180}^0-{60}^0\right) \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} \Rightarrow A_1=3,\mathrm{5.1000.9},\mathrm{8.100.}cos{120}^0 \\ =-1715000J \end{gathered}$$

Công suất của trọng lực trong trường hợp này là

${\text{P}}_1=\frac{A_1}{\tau }=\frac{-1715000}{10}\approx -171500W$

b. Công và công suất của trọng lực khi ô tô xuống dốc

$A_2=P.s.\cos \alpha =mg.s.\cos {60}^0$

$\Rightarrow A_2=3500.9,\mathrm{8.100.}cos{60}^0=1715000J$

Công suất của trọng lực trong trường hợp này là

${\text{P}}_2=\frac{A_2}{\tau }=\frac{1715000}{10}\approx 171500W$

Bài 3.11 trang 37 SBT Vật lí 10: Một vật có khối lượng m = 300 g được ném lên từ mặt đất với tốc độ ban đầu v₀ = 19,6 m/s theo hướng hợp với mặt đất nằm ngang một góc $\alpha =30,0°$. Bỏ qua lực cản của không khí, gia tốc rơi tự do g = 9,80 m/s². Tính công suất của trọng lực thực hiện lên vật.

a. tại thời điểm t = 0.

b. tại thời điểm vật đạt độ cao cực đại.

c. tại thời điểm vật chạm đất.

Lời giải

Công suất của trọng lực

$$\begin{gathered} {\text{P}}_g=P.v=-mg{v}_y \\ =-mg\left(v_0\sin \alpha -gt\right) \end{gathered}$$

a. Công suất của trọng lực thực hiện lên vật tại thời điểm t = 0

$$\begin{gathered} {\text{P}}_g=-mg{v}_0\sin \alpha \\ =-0,3.9,8.19,6.\sin {30}^0=-28,8W \end{gathered}$$

b. Khi vật đạt độ cao cực đại, v_y = 0 nên công suất của trọng lực thực hiện lên vật là

${\text{P}}_{g{h}_{\max }}=0$

c. Độ cao của vật tại thời điểm t

$y=v_0\left(\sin \alpha \right)t-\frac{1}{2}g{t}^2$

Vật chạm đất khi $t=\frac{2v_0\sin \alpha }{g}$, lúc đó công suất của trọng lực tác dụng lên vật là

$$\begin{gathered} {\text{P}}_g=mg{v}_0\sin \alpha \\ =0,3.9,8.19,6.\sin {30}^0=28,8W \end{gathered}$$

Bài 3.12 trang 37 SBT Vật lí 10: Để múc nước từ dưới giếng lên bể người ta dùng một chiếc gầu có khối lượng m₀ = 500 g. Để di chuyển ổn định (nước trong gầu không bị thất thoát ra ngoài trong quá trình kéo nước từ giếng lên bể) gầu đựng được một lượng nước có khối lượng tối đa m = 4,50 kg. Biết rằng khối lượng của dây gầu không đáng kể, mặt nước trong giếng cách mặt bể một khoảng h = 5,00 m, gia tốc rơi tự do g = 9,80 m/s². Trong các quá trình dùng gầu để đưa nước từ giếng lên bể.

a. Tính công toàn phần tối thiểu để đưa được M = 9,00 kg nước từ giếng lên bể.

b. Tính hiệu suất cực đại của quá trình múc nước.

c. Trong một lần đưa đầy gầu nước (gầu chứa 4,50 kg nước) từ giếng lên bể, người múc nước dùng lực có độ lớn F = 60,0 N để kéo gầu, tính công toàn phần và hiệu suất của lần múc nước này.

Lời giải

a. Mỗi lần múc được m = 4,5 kg nước, số lượng nước cần múc là M = 9kg.

Số lần tối thiểu cần múc: $k=\frac{M}{m}=\frac{9}{4,5}=2$

Công tối thiểu cho 1 lần múc:

$$\begin{gathered} A=\left(m+m_0\right)gh \\ =\left(4,5+0,5\right).9,8.5=245J \end{gathered}$$

Công toàn phần: $A_{tp}=k.A=490J$

b. Giả sử mỗi lần chỉ múc được m_n kg nước (do có sự thất thoát ra ngoài)

Công có ích: $A_{ci}=m_{n}gh$ (công có ích múc được m_n kg nước)

Công toàn phần: $A_{tp}=\left(m+m_n\right)gh$ 

Hiệu suất của quá trình múc nước

$H=\frac{m_{n}gh}{\left(m_0+m_n\right)gh}=\frac{1}{1+\frac{m_0}{m_n}}\le \frac{1}{1+\frac{m_0}{m}}$ (vì khối lượng nước múc được tối đa là m)

Hiệu suất cực đại của quá trình múc nước

$H_{\max }=\frac{1}{1+\frac{m_0}{m}}=\frac{1}{1+\frac{0,5}{4,5}}=90,0\%$

c. Công toàn phần của quá trình múc nước với lực kéo F

$A_{F_{tp}}=Fh=60.5=300J$

Hiệu suất của quá trình múc nước này:

$$\begin{gathered} H=\frac{(m+m_0)gh}{Fh} \\ =\frac{(4,5+0,5).9,8.5}{60.5}\approx 81,67\% \end{gathered}$$

II. Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Bài 3.13 trang 37 SBT Vật lí 10: Khi tăng tốc một vật từ tốc độ v lên tốc độ 2v, động năng của nó

A. tăng lên 2 lần.

B. tăng lên 4 lần.

C. giảm đi 2 lần.

D. giảm đi 4 lần.

Lời giải

Đáp án đúng là: B

Động năng tỉ lệ với bình phương của tốc độ.

Khi tốc độ tăng lên 2 lần thì động năng tăng lên 4 lần.

Bài 3.14 trang 37 SBT Vật lí 10: Nhận xét nào sau đây là đúng về thế năng?

A. Độ biến thiên thế năng phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

B. Giá trị của thế năng không phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

C. Độ biến thiên thế năng không phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

D. Giá trị của thế năng và độ biến thiên thế năng đều phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

Lời giải

Đáp án đúng là: C

Thế năng phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

Độ biến thiên thế năng không phụ thuộc vào mốc tính thế năng.

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Giải SBT Vật lí 10 trang 35

Giải SBT Vật lí 10 trang 36

Giải SBT Vật lí 10 trang 38

Giải SBT Vật lí 10 trang 39

Giải SBT Vật lí 10 trang 40