34 câu hỏi trắc nghiệm thuộc Giải SBT Lí 10 Bài 13: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng có đáp án

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.

Xem đáp án

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.

Câu 2:

21/07/2024

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.

Xem đáp án

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.

Câu 3:

Nhận xét nào sau đây là đúng nhất về cơ năng trong trọng trường?

A. Cơ năng là đại lượng vô hướng luôn dương.

B. Cơ năng là đại lượng vô hướng luôn âm.

C. Cơ năng là đại lượng có hướng.

D. Giá trị của cơ năng phụ thuộc vào cả vị trí và tốc độ của vật.

Xem đáp án

Lời giải

Đáp án đúng là: D

Cơ năng trong trọng trường là đại lượng vô hướng.

Cơ năng phụ thuộc vào cả vị trí và tốc độ của vật.

Câu 4:

Một vật khối lượng m = 30,0 kg được kéo từ mặt đất (được chọn làm gốc thế năng) lên đến một vị trí xác định có độ cao h = 40,0 m. Biết gia tốc rơi tự do là g = 9,80 m/s².

Tính thế năng của vật khi ở mặt đất và khi ở độ cao h.

Xem đáp án

Lời giải

Thế năng của vật ở mặt đất (h = 0) là

W₀ = mg.h = 0

Thế năng của vật ở độ cao h = 40 m là

\[{{\rm{W}}_h} = mgh = 30.9,8.40 = 11760J\]

Câu 5:

Tính công mà vật nhận được trong quá trình kéo vật từ mặt đất lên vị trí xác định nói trên.

Xem đáp án

Lời giải

Công mà vật nhận được chính là công truyền cho vật làm thay đổi thế năng từ W₀ đến W_h, do đó:

\[A = {{\rm{W}}_h} - {{\rm{W}}_0} = mgh = 11760J\]

Câu 6:

Lấy gốc thời gian là lúc ô tô ở chân dốc, tìm thời điểm thế năng của ô tô bằng \[\varepsilon = 25,0\% \] thế năng của nó tại đỉnh dốc.

Một ô tô có khối lượng m = 1,20 tấn chuyển động lên trên một con dốc phẳng có độ dài S = 1,50 km với vận tốc v = 54,0 km/h. Chiều cao của đỉnh dốc so với mặt phẳng nằm ngang đi qua chân dốc (gốc thế năng nằm ở chân dốc) là h = 30,0 m. Biết gia tốc rơi tự do là g = 9,80 m/s².

Tính thế năng của ô tô ở đỉnh con dốc.

Xem đáp án

Lời giải

Thế năng của ô tô khi nó ở đỉnh dốc

\[{{\rm{W}}_{th}} = mgh = 1200.9,8.30 = 352800J\]

Câu 7:

23/07/2024

Xem đáp án

Lời giải

Ta có: \[\frac{{{{\rm{W}}_t}}}{{{{\rm{W}}_{th}}}} = \frac{{mg{h_t}}}{{mgh}} = \frac{{{h_t}}}{h} = \frac{{{S_t}}}{{{S_h}}} = \frac{{vt}}{S} = \varepsilon \]

Trong đó h_t là độ cao của ô tô (so với chân dốc) ở thời điểm t, s_t là quãng đường ô tô đi được trong khoảng thời gian t.

\[ \Rightarrow t = \frac{{\varepsilon S}}{v} = \frac{{0,25.1500}}{{\frac{{54}}{{3,6}}}} = 25,0s\]

Câu 8:

Xác định công suất của động cơ ô tô biết rằng tỉ số giữa thế năng của ô tô với công mà động cơ của nó thực hiện là \[\eta = 90,0\% \].

Xem đáp án

Lời giải

Ta có: \[\eta = \frac{{{W_t}}}{A} = \frac{{mg{h_t}}}{{{\rm{P }}t}}\]

Từ câu b, ta có:

\[{h_t} = \frac{{hvt}}{S} \Rightarrow \eta = \frac{{mghv}}{{{\rm{P }}S}}\]

$ \Rightarrow $ Công suất của động cơ ô tô là

\[{\rm{P}} = \frac{{mghv}}{{\eta S}} = \frac{{1,2.1000.9,8.30.\frac{{54}}{{3,6}}}}{{90\% .1,5.1000}} = 3920W\]

Câu 9:

Một vật có khối lượng m = 1,00 kg được thả rơi không vận tốc ban đầu từ độ cao h = 10,0 m so với mặt đất nằm ngang. Vật dừng lại sau khi ngập sâu vào lòng đất một đoạn d = 30,0 cm theo phương thẳng đứng. Biết rằng gia tốc rơi tự do là g = 9,80 m/s². Lấy gốc thế năng là mặt đất nằm ngang. Tính

Thế năng cực tiểu của vật trong quá trình chuyển động.

Xem đáp án

Lời giải

Thế năng của vật đạt giá trị cực tiểu khi nó ở độ sâu cực đại, do đó:

\[{{\rm{W}}_{t\min }} = - mgd = - {1.9,8.30.10^{ - 2}} = - 2,94J\]

Câu 10:

Công mà mặt đất truyền cho vật.

Xem đáp án

Lời giải

Vì vật không sinh công lên không khí nên công mà vật thực hiện lên đất

\[A = {{\rm{W}}_{t1}} - {{\rm{W}}_{t2}} = mgh - \left( { - mgd} \right)\]

$ \Rightarrow A = 1.9,8(10 + 0,3) \approx 101J$

Công mà đất truyền cho vật

A’ = - A = - 101 J

Câu 11:

Tính công mà sợi cáp kim loại tác dụng lên vật.

Một vật nhỏ khối lượng m = 500 g được lồng vào một sợi cáp kim loại mảnh đã được uốn thành một đường cong như hình 3.2 qua một lỗ nhỏ trên vật. Khi người ta thả vật không vận tốc ban đầu từ điểm A cách mặt sàn nằm ngang một đoạn H = 1,20 m thì vật trượt dọc theo đường cong cho đến khi nó dừng lại tại điểm B cách mặt sàn nằm ngang một khoảng h = 80,0 cm. Biết gia tốc rơi tự do g = 9,80 m/s².

Hình 3.2

Tính thế năng của vật tại A và B.

Xem đáp án

Lời giải

Chọn mốc tính thế năng tại mặt sàn nằm ngang.

Thế năng của vật tại A và B

W_tA = mgH = 0,5.9,8.1,2 = 5,88 J

W_tB = mgh = 0,5.9,8.0,8 = 3,92 J

Câu 12:

21/07/2024

Xem đáp án

Lời giải

Công mà sợi cáp tác dụng lên vật là phần thế năng truyền vào vật khi nó chuyển động từ A đến B nên:

A = W_tB – W_tA = mg(h – H) = 0,5.9,8. (0,8 - 1,2) = - 1,96 J

Dấu “-” thể hiện năng lượng được truyền từ vật vào sợi cáp trong quá trình vật trượt từ A đến B.

Câu 13:

Một con rùa có khối lượng m₂ = 3,50 kg đang bò với vận tốc v₂ = 1,00 cm/s.

Tính động năng của các đối tượng sau:

Một giọt nước mưa có khối lượng m₁ = 50,0 mg rơi với vận tốc v₁ = 5,00 m/s.

Xem đáp án

Lời giải

W_đ1 = \[\frac{1}{2}{m_1}v_1^2 = \frac{1}{2}{.50.10^{ - 6}}{.5^2} = 0,625mJ\]

Câu 14:

23/07/2024

Tính động năng của các đối tượng sau:

Xem đáp án

Lời giải

W_đ2 = \[\frac{1}{2}{m_2}v_2^2 = \frac{1}{2}{.3,5.0,01^2} = 0,175mJ\]

Câu 15:

Một viên đạn có khối lượng m₃ = 5,00 kg đang bay với vận tốc v₃ = 600 m/s.

Xem đáp án

Lời giải

W_đ3 = \[\frac{1}{2}{m_3}v_3^2 = \frac{1}{2}{.5.600^2} = 900000J\]

Câu 16:

Một ô tô có khối lượng m = 1,25 tấn chuyển động nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ cho đến khi đạt tốc độ v = 54,0 km/h thì chuyển động thẳng đều. Biết rằng trong quá trình tăng tốc ô tô đi được quãng đường có độ dài S = 800 m.

Tính động năng của ô tô trong giai đoạn nó chuyển động thẳng đều.

Xem đáp án

Lời giải

Đổi 54 km/h = 15 m/s

Động năng của ô tô giai đoạn nó chuyển động thẳng đều

W_đ0 = \[\frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}{.1,25.1000.15^2} \approx 141kJ\]

Câu 17:

Một ô tô có khối lượng m = 1,25 tấn chuyển động nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ cho đến khi đạt tốc độ v = 54,0 km/h thì chuyển động thẳng đều. Biết rằng trong quá trình tăng tốc ô tô đi được quãng đường có độ dài S = 800 m.

Tính động năng của ô tô ngay khi nó đã tăng tốc được một khoảng thời gian \[\tau = 10s\]

Xem đáp án

Lời giải

Ta có gia tốc của ô tô là \[a = \frac{{{v^2}}}{{2S}} = \frac{{{{15}^2}}}{{2.800}} \approx 0,14\,1\,m/{s^2}\]

Vận tốc của ô tô sau khoảng thời gian \[\tau \] là

\[{v_\tau } = a\tau = 0,141.10 = 1,4\,1\,m/s\]

Động năng của ô tô sau khoảng thời gian \[\tau \] là

W_{d t} = \frac{1}{2} m v_{t}^{2} = \frac{1}{2} . 1, 25.1000.1, 41^{2} = 1242, 6 J

Câu 18:

Tính động năng của ô tô ngay khi nó đã đi được quãng đường S’ = 200 m tính từ lúc bắt đầu xuất phát.

Xem đáp án

Lời giải

Vận tốc của ô tô khi nó đi được quãng đường S’

\[{v_{S'}} = \sqrt {2aS'} = \sqrt {2.\frac{{{v^2}}}{{2S}}.S'} = v\sqrt {\frac{{S'}}{S}} = 15\sqrt {\frac{{200}}{{800}}} = 7,5\,m/s\]

Câu 19:

18/07/2024

Tính công suất của động cơ ô tô khi nó có vận tốc v’ = 10,0 m/s biết rằng hiệu suất của động cơ ở vận tốc này là \[\eta = 70\% \].

Xem đáp án

Lời giải

Công suất có ích mà ô tô nhận được để tăng tốc

\[{{\rm{P}}_i} = Fv' = mav' = \eta {{\rm{P}}_{dc}}\]

Công suất của động cơ ô tô:

\[{\rm{P}}{ & _{dc}} = \frac{{mav'}}{\eta } = \frac{{1,25.1000.0,141.10}}{{70\% }} = 2517,9W\]

Câu 20:

Một vật nhỏ có khối lượng m = 100 g được ném lên từ mặt đất với vận tốc ban đầu v₀ = 15,0 m/s theo hướng hợp với mặt đất nằm ngang một góc \[\alpha = 60,0^\circ \]. Bỏ qua sức cản của không khí, biết gia tốc rơi tự do là g = 9,80 m/s².

Tính động năng ban đầu của vật.

Xem đáp án

Lời giải

Động năng ban đầu của vật

W_đ0 = \[\frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}{.0,1.15^2} = 11,25J\]

Câu 21:

Tính động năng cực tiểu của vật trong suốt quá trình chuyển động.

Xem đáp án

Lời giải

Ta có vận tốc tại một điểm bất kì trong chuyển động ném xiên là

\[v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} = \sqrt {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \]

$ \Rightarrow $ W_đ \[ = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right) \ge \frac{1}{2}mv_0^2{\cos ^2}\alpha \]

Động năng cực tiểu của vật trong suốt quá trình chuyển động

W_đmin = \[\frac{1}{2}mv_0^2{\cos ^2}\alpha = \frac{1}{2}{.0,1.15^2}.cos{60^0} \approx 2,81J\]

Câu 22:

Động năng của vật tại thời điểm $t < \frac{2 v_{0} \sin α}{g}$ là bao nhiêu?

Xem đáp án

Lời giải

Động năng của vật tại thời điểm t

W_đt = \[\frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right) = \frac{1}{2}mv_0^2\left( {1 - \frac{{2gt\sin \alpha }}{{{v_0}}} + \frac{{{g^2}{t^2}}}{{v_0^2}}} \right)\]

Hay: W_đt = 11,25.(1 - 1,13.t + 0,427.t²)

Câu 23:

Động năng của vật khi nó ở độ cao h là bao nhiêu?

Xem đáp án

Lời giải

Động năng của vật ở độ cao h

W_đt = \[\frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right)\]

\[ = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha } \right)}^2} + {g^2}{t^2} - 2{v_0}.\sin \alpha .g.t} \right)\] (1)

Do vật ném xiên nên ta có phương trình theo trục 0y:

$y = {v_0}.\sin \alpha .t - \frac{1}{2}.g.{t^2}$

Tại độ cao y = h có:

$h = {v_0}.\sin \alpha .t - \frac{1}{2}.g.{t^2} \Rightarrow 2gh = 2{v_0}.\sin \alpha .gt - {g^2}{t^2}$

Thay vào (1) ta được:

W_đt\[ = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha } \right)}^2} - 2gh} \right)\]

$ \Rightarrow $ W_đt = \[\frac{1}{2}mv_0^2\left( {1 - \frac{{2gh}}{{v_0^2}}} \right)\]

$ \Rightarrow $ W_đt \[ = 11,25\left( {1 - {{8,71.10}^{ - 2}}h} \right)\]

Câu 24:

21/07/2024

Một viên đạn có khối lượng m = 5,00 g đang bay với vận tốc v₀ = 800 m/s thì va chạm với một khúc gỗ có khối lượng M = 10,0 kg đang chuyển động với vận tốc v = 2,50 m/s. Sau va chạm viên đạn cắm chặt vào khúc gỗ, cả hệ đạn và khúc gỗ chuyển động với vận tốc V = 2,20 m/s. Tính:

Động năng ban đầu của viên đạn.

Xem đáp án

Lời giải

Động năng ban đầu của viên đạn

W_đ1 = \[\frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}{.0,005.800^2} = 1,60kJ\]

Câu 25:

Động năng ban đầu của khúc gỗ.

Tính:

Xem đáp án

Lời giải:

Động năng ban đầu của khúc gỗ

W_đ2 = \[\frac{1}{2}M{v^2} = \frac{1}{2}{.10.2,5^2} = 31,25J\]

Câu 26:

Công mà hệ đạn, khúc gỗ sinh ra trong quá trình đạn cắm vào khúc gỗ.

Xem đáp án

Lời giải

Động năng của hệ đạn, khúc gỗ lúc đạn đã cắm chặt vào khúc gỗ

Công mà hệ đạn, khúc gỗ sinh ra do va chạm là phần năng lượng mà hệ này mất đi

Câu 27:

Một vật khối lượng m = 100 g được thả rơi tự do từ độ cao H = 20,0 m so với mặt đất (được chọn làm mốc thế năng). Biết gia tốc rơi tự do g = 9,80 m/s².

Tính cơ năng của vật.

Xem đáp án

Lời giải

Cơ năng của vật: W = mgH = 0,1.9,8.20 = 19,6 J

Câu 28:

Tính độ lớn vận tốc tiếp đất của vật.

Xem đáp án

Lời giải

Áp dụng định luậ bảo toàn cơ năng, ta có: \[\frac{1}{2}m{v^2} = mgH\]

\[ \Rightarrow v = \sqrt {2gH} = \sqrt {2.9,8.20} = 19,8m/s\]

Câu 29:

Khi động năng của vật gấp ba lần thế năng của nó thì vật cách mặt đất một khoảng bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

Lời giải

Ta có:

\Rightarrow W = W_{d} + W_{t} = 4 W_{t}

\[ \Rightarrow mgH = 4mgh\]

Khoảng cách giữa vật và mặt đất khi đó

\[h = \frac{H}{4} = \frac{{20}}{4} = 5\,m\]

Câu 30:

Một vật khối lượng m = 200 g được ném thẳng đứng lên trên với vận tốc ban đầu v₀ = 15,0 m/s từ một điểm có độ cao h = 20,0 m so với mặt đất nằm ngang (là mốc thế năng). Biết gia tốc rơi tự do tại nơi ném vật là g = 9,80 m/s². Vật đạt độ cao cực đại so với mặt đất là H = 30,0 m và tiếp đất với vận tốc v = 22,0 m/s.

Tính cơ năng ban đầu của vật.

Xem đáp án

Lời giải

Cơ năng ban đầu của vật

\[{{\rm{W}}_0} = \frac{1}{2}mv_0^2 + mgh = \frac{1}{2}{.0,2.15^2} + 0,2.9,8.20 = 61,7J\]

Câu 31:

Tính cơ năng của vật khi nó đạt độ cao cực đại so với mặt đất và khi nó tiếp đất.

Xem đáp án

Lời giải

Cơ năng của vật khi nó ở độ cao cực đại so với mặt đất

\[{{\rm{W}}_H} = mgH = 0,2.9,8.30 = 58,8J\]

Cơ năng của vật lúc tiếp đất

\[{{\rm{W}}_v} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}{.0,2.22^2} = 48,4J\]

Câu 32:

Tính công mà vật thực hiện lên không khí trong giai đoạn vật đi lên và trong giai đoạn vật rơi xuống.

Xem đáp án

Lời giải

Công mà vật thực hiện lên không khí bằng độ giảm cơ năng nên công mà vật truyền vào không khí trong các giai đoạn đi lên (A₁) và đi xuống (A₂) là:

\[{A_1} = {{\rm{W}}_0} - {{\rm{W}}_H} = 61,7 - 58,8 = 2,9J\]

\[{A_2} = {{\rm{W}}_H} - {{\rm{W}}_v} = 58,8 - 48,4 = 10,4J\]

Câu 33:

19/07/2024

Động cơ xăng của ô tô có hiệu suất là 27%. Điều này có nghĩa là chỉ 27% năng lượng được lưu trữ trong nhiên liệu của ô tô được sử dụng để ô tô chuyển động (sinh công thắng lực ma sát).

Biết một lít xăng dự trữ năng lượng 30 MJ. Năng lượng trong 1 lít xăng mà ô tô sử dụng được để chuyển động là bao nhiêu MJ?

Xem đáp án

Lời giải

Năng lượng trong 1 lít xăng mà ô tô sử dụng được để chuyển động là

\[{W_{ci}} = 30.0,27 = 8,1\,MJ\]

Câu 34: