Sách bài tập KHTN 9 Bài 1 (Cánh diều): Công và công suất

Giải SBT KHTN 9 Bài 1: Công và công suất

Bài 1.1 trang 5 Sách bài tập KHTN 9: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị đo công?

A. jun (J).

B. niutơn (N).

C. kilôoát giờ (kWh).

D. calo (cal).

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Đơn vị đo công gồm jun (J), kilôoát giờ (kWh), calo (cal), BTU.

Bài 1.2 trang 5 Sách bài tập KHTN 9: Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo công suất?

A. mêgaoát (MW).

B. BTU.

C. paxcan (Pa).

D. kilôcalo (kcal).

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Đơn vị đo công suất là oát (W) và các bội số của oát là kilôoát (kW), mêgaoát (MW).

Bài 1.3 trang 6 Sách bài tập KHTN 9: Trong những trường hợp sau đây, trường hợp nào không có công cơ học?

A. Đầu tàu hoá kéo đoàn tàu chuyển động.

B. Hòn bi lăn đều trên mặt sàn nhẵn nằm ngang không ma sát.

C. Lực sĩ đang nhấc tạ từ thấp lên cao.

D. Thuyền buồm chuyển động khi có gió mạnh.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Công cơ học thường được gọi tắt là công. Công được thực hiện khi lực tác dụng vào vật và làm vật đó dịch chuyển theo hướng của lực. Ví dụ các trường hợp sau:

- Đầu tàu hoá kéo đoàn tàu chuyển động.

- Lực sĩ đang nhấc tạ từ thấp lên cao.

- Thuyền buồm chuyển động khi có gió mạnh.

Bài 1.4 trang 6 Sách bài tập KHTN 9: Trường hợp nào sau đây có công suất lớn nhất?

A. Máy hút bụi cầm tay có công suất 800 W.

B. Máy kéo có công suất 2,5 HP.

C. Máy điều hoà có công suất 9 000 BTU/h.

D. Vận động viên cử tạ thực hiện công 1 152 J trong thời gian 3 s.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trường hợp B: 2,5 HP = 1 865 W;

Trường hợp D: vận động viên cử tạ thực hiện công suất $\frac{1152}{3}=384W$;

Trường hợp C: 9 000 BTU/h = 2 637 W có giá trị lớn nhất nên máy điều hoà có công suất 9 000 BTU/h có công suất lớn nhất.

Bài 1.5 trang 6 Sách bài tập KHTN 9: Các lực được mô tả trong hình 1.1 có sinh công không? Vì sao?

Lời giải:

a) Lực đẩy xe sinh công vì xe dịch chuyển theo hướng của lực đẩy.

b) Lực bê thùng hàng không sinh công vì thùng hàng không dịch chuyển.

c) Lực giữ chùm đèn không sinh công vì chùm đèn không dịch chuyển.

Bài 1.6 trang 6 Sách bài tập KHTN 9: Trong siêu thị, cô gái đẩy xe hàng với một lực F = 50 N theo phương nằm ngang trên quãng đường dài s = 15 m (hình 1.2).

a) Tính công cô gái đã thực hiện.

b) Để tránh hư hỏng hàng hoá, cô gái đẩy xe hàng chuyển động đều trên quãng đường 15 m đó trong thời gian t = 30 s. Tính tốc độ di chuyển v của xe hàng.

c) Tính công suất đẩy xe hàng của cô gái. Chứng minh rằng công suất đẩy xe có theo tính bằng công thức P = Fv.

Lời giải:

a) Công cô gái đã thực hiện là A = Fs = 50 . 15 = 750 (J).

b) Tốc độ của xe hàng là: $v=\frac{s}{t}=\frac{15}{30}=0,5(m/s)$

c) Công suất đẩy hàng là: P $=\frac{A}{t}=\frac{750}{30}=25\left(\text{W}\right).$

Mặt khác, công suất có thể tính bằng cách sau: P $=\frac{A}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv.$

Bài 1.7 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Em hãy lấy ví dụ trong cuộc sống hằng ngày ở các trường hợp sau đây.

a) Em thực hiện công cơ học.

b) Em tác dụng lực vào vật nhưng lực đó không sinh công cơ học.

c) Một vật chịu tác dụng của lực và di chuyển nhưng lực không sinh công cơ học.

Lời giải:

Một số ví dụ về:

a) Em thực hiện công cơ học: Trong giờ chào cờ, em kéo dây treo lá cờ.

b) Em tác dụng lực vào vật nhưng lực đó không sinh công cơ học: Em xách cặp đứng chờ xe bus.

c) Một vật chịu tác dụng của lực và di chuyển nhưng lực không sinh công cơ học: Quả bóng lăn trên sân phẳng nằm ngang, mặc dù quả bóng chịu tác dụng của trọng lực nhưng trọng lực không sinh công.

Bài 1.8 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Vào ngày trời không có gió, một quả bưởi có trọng lượng 5 N rụng từ cành cây cao 2 m xuống mặt đất. Trong trường hợp này, lực nào đã thực hiện công cơ học? Tính công lực đó đã thực hiện (bỏ qua lực cản của không khí).

Lời giải:

Trong trường hợp trên, lực thực hiện công là trọng lực.

Trọng lực đã thực hiện công bằng: A = Ps = 5 . 2 = 10 (J).

Bài 1.9 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Một người làm vườn nhấc chậu cây có trọng lượng 45 N từ mặt đất lên cao 1,2 m theo phương thẳng đứng để đặt vào một chiếc xe đẩy. Sau đó, người này đẩy xe di chuyển theo phương ngang trên quãng đường 20 m. Tính công cơ học mà người làm vườn đã thực hiện lên chậu cây.

Lời giải:

Người làm vườn chỉ thực hiện công khi nhấc chậu cây từ mặt đất lên độ cao 1,2 m.

Công này có độ lớn là: A = Fs = 45 . 1,2 = 54 (J).

Khi người đó đẩy xe di chuyển trên quãng đường dài 20 m, lực này không sinh công lên chậu cây.

Bài 1.10 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Một thang máy có trọng lượng 2 000 N chứa 8 người với tổng trọng lượng 3 600 N. Thang đi lên đều với tốc độ 2,5 m/s trong thời gian 20 s. Tính công suất của động cơ thang máy theo hai cách.

Lời giải:

Động cơ thang máy cần tác dụng lực kéo bằng tổng trọng lượng của thang và người:

F = 2 000 + 3 600 = 5 600 (N).

Quãng đường thang máy được kéo lên là: s = vt = 2,5 . 20 = 50 (m).

Công suất động cơ thang máy tính theo hai cách:

Cách 1: P $=\frac{A}{t}=\frac{Fs}{t}=\frac{5600.50}{20}=14000\left(\text{W}\right).$

Cách 2: P = Fv = 5 600 . 2,5 = 14 000 (W).

Bài 1.11 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Một máy bơm hút dầu thô từ mỏ có độ sâu 3 500 m lên mặt đất với lưu lượng 0,38 m³ trong mỗi phút. Biết trọng lượng riêng của dầu thô là 9 000 N/m³. Tính công suất của máy bơm.

Lời giải:

Trọng lượng dầu thô được máy hút lên trong mỗi phút là:

P = dV = 9 000 . 0,38 = 3 420 (N).

Công máy hút thực hiện để hút lượng dầu thô có trọng lượng đó lên mặt đất từ độ sâu 3500 m là:

A = Ps = 3 420 . 3 500 = 11 970 000 (J).

Công suất của máy hút là: P $=\frac{A}{t}=\frac{11970000}{60}=199500\left(\text{W}\right).$

Bài 1.12 trang 7 Sách bài tập KHTN 9: Xe cứu hộ giao thông thực hiện công 120 000 J để kéo xe con di chuyển đều liên tục trong thời gian 1 phút.

a) Tính công suất của lực kéo xe biết lực kéo này có phương nằm ngang.

b) Biết xe con được kéo và chuyển động đều trên đường với tốc độ là 15 m/s. Tính lực kéo xe trong khoảng thời gian đó.

Lời giải:

a) Công suất của lực kéo xe là: P $=\frac{A}{t}=\frac{120000}{60}=2000\left(\text{W}\right).$

b) Lực kéo xe là: P = Fv $\Rightarrow F=\frac{P}{v}=\frac{2000}{15}=133,3\left(N\right).$

Lý thuyết KHTN 9 Bài 1: Công và công suất

I. Công cơ học

1. Thực hiện công cơ học

- Công cơ học thường được gọi tắt là công. Trong trường hợp đơn giản nhất, công được thực hiện khi lực tác dụng vào vật và làm vật đó dịch chuyển theo hướng của lực.

- Công cơ học khác với công trong cuộc sống hàng ngày.

2. Biểu thức tính công

- Công (công cơ học) có giá trị bằng lực tác dụng lên vật nhân với quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực.

A = F.s

Trong đó:

+ A là công cơ học (J)

+ F là lực tác dụng lên vật (N)

+ s là quãng đường vật dịch chuyển theo hướng của lực (m).

- Nếu vật dịch chuyển theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng không.

- Đơn vị đo của công là jun (J): 1 J = 1 N.m

+ 1 cal = 4,2 J

+ 1 BTU = 1 055 J

+ 1 kWh = 3 600 000 J

II. Công suất

1. Tốc độ thực hiện công

Tốc độ thực hiện công phụ thuộc vào công thực hiện và thời gian thực hiện công.

2. Định nghĩa công suất

- Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công và được tính bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

$\text{P}=\frac{A}{t}$

Trong đó:

+ A là công thực hiện, đơn vị đo là jun (J).

+ t là thời gian thực hiện công, đơn vị đo là giây (s).

+P là công suất, đơn vị đo là oát (W)

- Đơn vị của công suất: $1W=1J/s$ ; 1 kW = 1 000 W; 1 MW = 1 000 000 W

1 HP = 746 W; 1 BTU/h = 0,293 W