Giải SBT Lí 10 Bài 13: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng có đáp án
-
132 lượt thi
-
34 câu hỏi
-
40 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
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:
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:
Xem đáp án
Lời giải
Công mà vật nhận được chính là công truyền cho vật làm thay đổi thế năng từ W0 đến Wh, do đó:
\[A = {{\rm{W}}_h} - {{\rm{W}}_0} = mgh = 11760J\]
Câu 6:
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:
Xem đáp án
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 ht là độ cao của ô tô (so với chân dốc) ở thời điểm t, st 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:
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:
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:
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
WtA = mgH = 0,5.9,8.1,2 = 5,88 J
WtB = mgh = 0,5.9,8.0,8 = 3,92 J
Câu 12:
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 = WtB – WtA = 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:
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
Wđ1 = \[\frac{1}{2}{m_1}v_1^2 = \frac{1}{2}{.50.10^{ - 6}}{.5^2} = 0,625mJ\]
Câu 14:
Tính động năng của các đối tượng sau:
Xem đáp án
Lời giải
Wđ2 = \[\frac{1}{2}{m_2}v_2^2 = \frac{1}{2}{.3,5.0,01^2} = 0,175mJ\]
Câu 15:
Xem đáp án
Lời giải
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
Wđ0 = \[\frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}{.1,25.1000.15^2} \approx 141kJ\]
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
\[{v_\tau } = a\tau = 0,141.10 = 1,4\,1\,m/s\]
Câu 18:
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:
Xem đáp án
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
Wđ0 = \[\frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}{.0,1.15^2} = 11,25J\]
Câu 21:
Xem đáp án
Ta có vận tốc tại một điểm bất kì trong chuyển động ném xiên là
\[v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} = \sqrt {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \]
\( \Rightarrow \) Wđ \[ = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right) \ge \frac{1}{2}mv_0^2{\cos ^2}\alpha \]
Động năng cực tiểu của vật trong suốt quá trình chuyển động
Wđmin = \[\frac{1}{2}mv_0^2{\cos ^2}\alpha = \frac{1}{2}{.0,1.15^2}.cos{60^0} \approx 2,81J\]
Câu 22:
Động năng của vật tại thời điểm là bao nhiêu?
Xem đáp án
Lời giải
Động năng của vật tại thời điểm t
Wđt = \[\frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right) = \frac{1}{2}mv_0^2\left( {1 - \frac{{2gt\sin \alpha }}{{{v_0}}} + \frac{{{g^2}{t^2}}}{{v_0^2}}} \right)\]
Hay: Wđt = 11,25.(1 - 1,13.t + 0,427.t2)
Câu 23:
Xem đáp án
Lời giải
Động năng của vật ở độ cao h
Wđt = \[\frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha - gt} \right)}^2}} \right)\]
\[ = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha } \right)}^2} + {g^2}{t^2} - 2{v_0}.\sin \alpha .g.t} \right)\] (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:
Wđt\[ = \frac{1}{2}m\left( {{{\left( {{v_0}\cos \alpha } \right)}^2} + {{\left( {{v_0}\sin \alpha } \right)}^2} - 2gh} \right)\]
\( \Rightarrow \) Wđt = \[\frac{1}{2}mv_0^2\left( {1 - \frac{{2gh}}{{v_0^2}}} \right)\]
\( \Rightarrow \) Wđt \[ = 11,25\left( {1 - {{8,71.10}^{ - 2}}h} \right)\]
Câu 24:
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
Wđ1 = \[\frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}{.0,005.800^2} = 1,60kJ\]
Câu 25:
Xem đáp án
Lời giải:
Động năng ban đầu của khúc gỗ
Wđ2 = \[\frac{1}{2}M{v^2} = \frac{1}{2}{.10.2,5^2} = 31,25J\]
Câu 26:
Xem đáp án
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:
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:
Xem đáp án
Lời giải
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:
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:
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:
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:
Xem đáp án
Lời giải
Xe chuyển động với vận tốc không đổi nên công của lực ma sát có độ lớn bằng công của lực phát động làm ô tô chuyển động và bằng chính năng lượng có ích nhưng có dấu “-”
\[{A_{{F_{ms}}}} = {F_{ms}}.v \Leftrightarrow - {8,1.10^6} = {F_{ms}}.\frac{{7000}}{{10}} \Leftrightarrow {F_{ms}} = - {1,15.10^4}N\]
Độ lớn lực ma sát là: \[{F_{ms}} = {1,15.10^4}N\]