Sách bài tập KHTN 9 Bài 2 (Kết nối tri thức): Động năng. Thế năng

Giải SBT KHTN 9 Bài 2: Động năng. Thế năng

Bài 2.1 trang 8 Sách bài tập KHTN 9: Động năng của một vật phụ thuộc vào yếu tố nào?

A. Khối lượng và tốc độ của vật.

B. Khối lượng và độ cao của vật.

C. Tốc độ và hình dạng của vật.

D. Độ cao và hình dạng của vật.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Động năng của một vật phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của vật.

Bài 2.2 trang 8 Sách bài tập KHTN 9: Nếu khối lượng của một vật tăng gấp đôi nhưng tốc độ giữ nguyên thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng gấp đôi.

B. Không thay đổi.

C. Giảm đi một nửa.

D. Tăng gấp bốn.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nếu khối lượng của một vật tăng gấp đôi nhưng tốc độ giữ nguyên thì động năng của vật sẽ tăng gấp đôi vì W_đ = $\frac{1}{2}m{v}^2$, động năng tỉ lệ thuận với khối lượng của vật.

Bài 2.3 trang 8 Sách bài tập KHTN 9: Đơn vị đo của thế năng trọng trường là gì?

A. Niutơn(N).

B. Jun(J).

C. Kilôgam (kg).

D. Mét trên giấy bình phương (m/s²).

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Đơn vị đo của thế năng trọng trường là Jun(J).

Bài 2.4 trang 8 Sách bài tập KHTN 9: Một vật có khối lượng 3 kg ở độ cao 4 m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, hỏi thế năng trọng trường của vật là bao nhiêu?

A. 120J.

B. 30J.

C. 60J.

D. 12J.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Trọng lực của vật là: P = 10m = 10.3 = 30 (N)

Chọn gốc thế năng ở mặt đất, thế năng trọng trường của vật là:

W_t = P.h = 30.4 = 120 (J).

Bài 2.5 trang 8 Sách bài tập KHTN 9: Một quả bóng có khối lượng 0,5 kg đang chuyển động với tốc độ 2 m/s. Động năng của quả bóng là bao nhiêu?

A. 10J.

B. 2J.

C. 4J.

D. 1J.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Động năng của quả bóng là W_đ = $\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,{5.2}^2=1\left(J\right).$

Bài 2.6 trang 9 Sách bài tập KHTN 9: Nếu tốc độ của một vật tăng lên gấp ba lần thì động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng gấp ba lần.

B. Tăng gấp chín lần.

C. Không thay đổi.

D. Giảm đi một nửa.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Nếu tốc độ của một vật tăng lên gấp ba lần thì động năng của vật sẽ tăng gấp chín lần. Vì động năng được tính như sau: W_đ = $\frac{1}{2}m{v}^2$, động năng tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ của vật.

Bài 2.7 trang 9 Sách bài tập KHTN 9: Nếu một vật có động năng là 20 J và khối lượng là 10 kg thì tốc độ của vật là bao nhiêu?

A. 2 m/s.

B. 4 m/s.

C. 20 m/s.

D. 10 m/s.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Ta có: W_đ =$\frac{1}{2}m{v}^2$$\Rightarrow v=\sqrt{\frac{2W_{\text{d}}}{m}}=\sqrt{\frac{2.20}{10}}=2(m/s).$

Bài 2.8 trang 9 Sách bài tập KHTN 9: Một máy bay có khối lượng 200 tấn đang bay với tốc độ ổn định 720 km/h ở độ cao 10 km so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính động năng và thế năng trọng trường của máy bay.

Lời giải:

Đổi 200 tấn = 200 000 kg;

720 km/h = 200 m/s;

10 km = 10 000 m.

Ta có: W_{đ $=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}{\mathrm{.200000.200}}^2={4.10}^{9}J.$}

W_t = P.h = 10m.h = 10.200000.10000 = 2.10¹⁰ J.

Bài 2.9 trang 9 Sách bài tập KHTN 9: Một viên đạn có khối lượng 10 g được bắn ra từ nòng súng theo phương nằm ngang với tốc độ ban đầu 500 m/s. Hãy tính lượng năng lượng được chuyển hoá thành nhiệt năng khi viên đạn xuyên qua một tấm gỗ và dừng lại, giả sử rằng toàn bộ động năng của đạn chuyển hoá thành nhiệt năng.

Lời giải:

Đổi 10 g = 0,01 kg.

Động năng của viên đạn là: W_đ $=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,{01.500}^2=1250J.$

Bài 2.10 trang 9 Sách bài tập KHTN 9: Một cửa hàng sách cẩn chuyển một lô sách từ tầng 1 lên tầng 5. Mỗi hộp sách có trọng lượng là 15 N và cửa hàng sử dụng một thang máy nhỏ để chuyển. Mỗi chuyến thang máy chỉ có thể chứa 10 hộp sách và mất 20 giây cho mỗi chuyến, với độ cao tổng cộng từ tầng 1 đến tầng 5 là 16 m.

a) Một hộp sách được đặt trên sàn thang máy khi nó ở tầng 1, hỏi thế năng trọng trường của hộp sách thay đổi như thế nào khi thang máy đi lên tầng 5?

A. Thế năng giảm đi.

B. Thế năng tăng lên.

C. Thế năng không thay đổi.

D. Không đủ thông tin để xác định.

b) Tính thế năng trọng trường mà toàn bộ số hộp sách trong một lần chuyển sẽ có khi chúng được chuyển lên tầng 5.

c) Nếu cửa hàng mất tổng cộng 1 giờ để chuyển toàn bộ lô sách lên tầng 5, hãy ước lượng số hộp sách được chuyển. Giả sử không có thời gian nghỉ giữa các chuyến và thời gian để đưa sách vào, đưa sách ra khỏi thang máy là không đáng kể.

Lời giải:

a) Đáp án đúng là: B

Thế năng trọng trường của hộp sách tăng lên khi thang máy đi lên tầng 5, vì W_t = P.h, thế năng tỉ lệ thuận với độ cao của vật.

b) Mỗi hộp sách có trọng lượng là 15 N, mỗi chuyến thang máy chỉ có thể chứa 10 hộp sách nên trọng lượng của toàn bộ số hộp sách trong một lần chuyển là:

P = 15.10 = 150 N.

Thế năng trọng trường mà toàn bộ số hộp sách trong một lần chuyển sẽ có khi chúng được chuyển lên tầng 5 là W_t = P.h = 150.16 = 2400 J.

c) Mỗi chuyến thang máy mất 20 giây, nếu cửa hàng mất tổng cộng 1 giờ để chuyển toàn bộ lô sách lên tầng 5 thì số chuyến thang máy được chuyển là: $\frac{1.3600}{20}=180$ (chuyến).

Mỗi chuyến thang máy chỉ có thể chứa 10 hộp sách, vậy số hộp sách được chuyển là:

180. 10 = 1800 (hộp sách).

Lý thuyết KHTN 9 Bài 2: Động năng. Thế năng

I. Động năng

Động năng là năng lượng mà vật có được do chuyển động.

Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của nó.

Công thức tính: $W_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

Trong đó:

+ m là khối lượng của vật, đơn vị đo là kg.

+ v là tốc độ của vật, đơn vị đo là m/s.

+ W_d là động năng của vật, đơn vị đo là jun (J).

II. Thế năng

Thế năng trọng trường (thế năng) là năng lượng của một vật khi nó ở một độ cao nhất định so với mặt đất hoặc so với một vị trí được chọn làm gốc để tính độ cao.

Công thức tính: W_t = P.h

Trong đó:

+ P là trọng lượng của vật, đơn vị đo là niuton (N).

P = 10m, với m là khối lượng của vật, đơn vị đo là kilôgam (kg).

+ h là độ cao của vật so với vị trí chọn làm gốc, đơn vị đo là mét (m).

+ W_t là thế năng trọng trường của vật, đơn vị đo là jun (J).

Giá trị của thế năng phụ thuộc vào gốc chọn để tính độ cao (gốc thế năng). Người ta thường chọn mặt đất làm gốc để tính độ cao.

Mở rộng:

- Thế năng đàn hồi xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi.

- Thế năng tĩnh điện có được khi một điện tích đặt cạnh một điện tích khác, lực tương tác giữa các điện tích tạo ra thế năng của hệ điện tích.