Sách bài tập KHTN 9 Bài 4 (Kết nối tri thức): Công và công suất

Giải SBT KHTN 9 Bài 4: Công và công suất

Bài 4.1 trang 11 Sách bài tập KHTN 9: Công cơ học được tính theo công thức nào sau đây?

A. A = F.s.

B. $A=\frac{F}{s}.$

C. $A=\frac{s}{F}.$

D. A = F + s.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Công cơ học được tính theo công thức: A = F.s.

Bài 4.2 trang 11 Sách bài tập KHTN 9: Công suất được định nghĩa là

A. lực tác dụng trên một quãng đường.

B. tốc độ thực hiện công.

C. quãng đường dịch chuyển của vật.

D. khả năng thực hiện công của một vật.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Công suất được định nghĩa là tốc độ thực hiện công. Vì đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công được gọi là công suất.

Bài 4.3 trang 11 Sách bài tập KHTN 9: Công suất của một máy phát điện được tính bằng

A. tổng động năng và thế năng của nước chảy qua máy.

B. lực của dòng nước nhân với tốc độ chảy.

C. công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

D. tổng trọng lượng của nước trong hồ chứa.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Công suất của một máy phát điện được tính bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

Bài 4.4 trang 12 Sách bài tập KHTN 9: Hình 4.1 mô tả lực sĩ A nhấc tạ từ mặt đất lên trên (trường hợp 1) và lực sĩ B giữ yên tạ ở trên cao trong thời gian 10 s (trường hợp 2).

Nhận định dưới đây là đúng hay sai?

a) Công cơ học được thực hiện trong trường hợp 1.

b) Công cơ học được thực hiện trong trường hợp 2.

c) Cả hai trường hợp đều không thực hiện công cơ học.

d) Trường hợp 2 thực hiện công lớn hơn trường hợp 1.

e) Trong trường hợp 2, lực sĩ tốn công sức để giữ yên tạ ở trên cao nhưng không thực hiện công cơ học.

Lời giải:

a) Đúng.

b) Sai.

c) Sai.

d) Sai.

e) Đúng.

Vì công cơ học được thực hiện trong trường hợp 1. Trong trường hợp 2, lực sĩ tốn công sức để giữ yên tạ ở trên cao nhưng không thực hiện công cơ học.

Bài 4.5 trang 12 Sách bài tập KHTN 9: Một công nhân dùng sức kéo một vật nặng 500 N lên cao 10 m trong thời gian 0,5 phút. Tính công suất cần thiết mà công nhân thực hiện.

A. 100 W.

B. 50 W.

C. 166,7 W.

D. 10 W.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Công mà công nhân đã thực hiện: A = F.s = 500 . 10 = 5000 (J)

Công suất cần thiết mà công nhân thực hiện: P $=\frac{A}{t}=\frac{5000}{0,5.60}=166,7\left(\text{W}\right).$

Bài 4.6 trang 12 Sách bài tập KHTN 9: Một máy bơm có công suất 1 500 W hoạt động liên tục trong 2 h. Tính tổng công mà máy đã thực hiện.

A. 3 MJ.

B. 10,8 MJ.

C. 1,5 MJ.

D. 0,75 MJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Tổng công mà máy đã thực hiện: A = 𝒫. t = 1500 . 2 . 3600 = 10800000 J = 10,8 MJ.

Bài 4.7 trang 13 Sách bài tập KHTN 9: Một chiếc xe có khối lượng 1 000 kg chuyển động với tốc độ 20 m/s. Tính công cần thiết để đưa xe từ trạng thái đứng yên lên tốc độ này.

A. 200 000 J.

B. 400 000 J.

C. 100 000 J.

D. 500 000 J.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Công cần thiết để đưa xe từ trạng thái đứng yên đến tốc độ 20 m/s bằng động năng của xe: A = W_đ = $\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}{\mathrm{.1000.20}}^2=200000J.$

Bài 4.8 trang 13 Sách bài tập KHTN 9: Một người thợ xây cần đưa 200 viên gạch, mỗi viên nặng 3 kg lên cao 10 m. Tính tổng công mà người thợ cần thực hiện.

A. 60 000 J.

B. 30 000 J.

C. 6 000 J.

D. 3 000 J.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Trọng lượng 1 viên gạch là P = 10m = 10.3 = 30N

Công dùng cho 1 viên gạch: A = P.h = 30.10 = 300 J

Tổng công mà người thợ thực hiện: 200.300 = 60000 J.

Bài 4.9 trang 13 Sách bài tập KHTN 9: Hiệu suất động cơ ô tô

Một động cơ ô tô được thiết kế để chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu thành năng lượng cơ học để xe di chuyển. Tuy nhiên, không phải toàn bộ năng lượng từ nhiên liệu đều được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích. Một phần năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt. Giả sử động cơ ô tô có hiệu suất 25% (tức là chỉ 25% năng lượng từ nhiên liệu được sử dụng để tạo ra công cơ học, còn lại 75% năng lượng bị mất mát).

a) Nếu động cơ tiêu thụ 1 000 J năng lượng từ nhiên liệu thì lượng năng lượng cơ học thực sự tạo ra là bao nhiêu?

b) Nếu ô tô cần 500 J công cơ học để vượt qua một quãng đường nhất định thì năng lượng từ nhiên liệu cần tiêu thụ là bao nhiêu?

c) Giả sử trong quá trình vận hành, động cơ cải tiến hiệu suất lên tới 40%. Để đạt được cùng một công cơ học 500 J như trước, lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng lên.

B. Giảm xuống.

C. Không thay đổi.

D. Không thể xác định.

Lời giải:

a) Năng lượng cơ học (năng lượng hữu ích) = Hiệu suất . Tổng năng lượng

= 25% . 1000 J = 250 J.

b) Năng lượng từ nhiên liệu cần tiêu thụ = Công cần thực hiện/Hiệu suất

= 500 J/25% = 2000 J.

c) Đáp án đúng là: B

Giả sử trong quá trình vận hành, động cơ cải tiến hiệu suất lên tới 40%. Để đạt được cùng một công cơ học 500 J như trước, lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ là:

500 J/40% = 1250 J < 2000 J.

Vậy lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ giảm xuống do hiệu suất tăng lên.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 4: Công và công suất

I. Công

Công cơ học (Công) là số đo phần năng lượng được truyền từ vật này qua vật khác trong tương tác giữa các vật.

Công A của một lực F không đổi làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực được xác định bởi biểu thức: A = F.s

Trong đó:

+ F là lực tác dụng lên vật, đơn vị đo là niuton (N).

+ S là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực, đơn vị đo là mét (m).

- Đơn vị của công là jun, kí hiệu là J (1 J = 1 N.m)

+ 1 kJ = 10³ J + 1 MJ = 10⁶ J

+ 1 BTU = 1055 J + 1 cal = 4,186 J

+ 1 kcal = 1 000 cal = 4186 J

- Trong trường hợp vật dịch chuyển không theo phương của lực, công của lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s được tính theo công thức:

(với $\alpha$ là góc hợp bởi hướng của lực tác dụng và hướng dịch chuyển của vật).

- Nếu vật dịch chuyển theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng 0.

II. Công suất

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công.

Công thức tính: $P$ = $\frac{A}{t}$

Trong đó:

+ A là công thực hiện được, 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). $1W=\frac{1J}{1s}$

1 kW = 10³ W; 1 MW = 10⁶ W

1 GW = 10⁹ W; 1 HP = 746 W

1 BTU/h = 0,293 W

- Công suất cũng được sử dụng để mô tả tốc độ chuyển hóa năng lượng của các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, điện năng.

Ví dụ: Một bóng đèn có công suất 50 W có nghĩa là bóng đèn đó có thể chuyển hóa 50 J điện năng trong 1 s thành các dạng năng lượng khác như quang năng, nhiệt năng.