- Động tác nào có thực hiện công, không thực hiện công Hướng dẫn giải - Trong các động tác nâng tạ đã có sự truyền và chuyển hóa từ động năng sang thế năng - Động tác nâng tạ là thực hiệ
Lý thuyết năng lượng, công cơ học
Bài 1 (Câu hỏi tr 91 MĐ SÁCH LÝ 10 KNTT) Trong các động tác nâng tạ từ vị trí
(1) sang vị trí (2), từ vị trí (2) sang vị trí (3), từ vị trí (3) sang vị trí (4) ở hình trên:
- Có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào?
- Động tác nào có thực hiện công, không thực hiện công
- Trong các động tác nâng tạ đã có sự truyền và chuyển hóa từ động năng sang thế năng
- Động tác nâng tạ là thực hiện công, động tác đứng lên của vận động viên không thực hiện công.
Bài 2 (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào xảy ra?
Khi đun nước bằng ấm điện, điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng
Khi xoa hai tay vào nhau để tạo nhiệt, có hai quá trình chính xảy ra: truyền năng lượng và chuyển hóa năng lượng Quá trình truyền năng lượng diễn ra khi nhiệt từ sự ma sát giữa hai tay được chuyển từ tay này sang tay kia Đồng thời, năng lượng cơ học từ chuyển động xoa tay cũng được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt, làm tăng nhiệt độ của da.
Khi xoa hai bàn tay vào nhau cho nóng thì cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
Một quả bóng cao su ném từ độ cao h xuống đất cứng sẽ nảy lên nhưng độ cao mỗi lần nảy giảm dần, cho thấy cơ năng của nó cũng giảm theo Điều này không trái với định luật bảo toàn năng lượng, vì năng lượng mất đi do ma sát và biến đổi thành nhiệt Ngoài hiện tượng nảy lên và rơi xuống, quả bóng còn có thể phát sinh âm thanh khi va chạm với mặt đất.
Sau mỗi lần nảy lên, độ cao và cơ năng của quả bóng giảm dần, điều này không vi phạm định luật bảo toàn năng lượng Mỗi khi quả bóng va chạm với mặt đất và nảy lên, một phần năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt năng, dẫn đến việc cơ năng không được bảo toàn.
Khi quả bóng tiếp xúc với mặt đất cứng, ngoài hiện tượng nảy lên và rơi xuống, nó còn bị biến dạng.
Bài 5 (Câu hỏi tr 91 CH SÁCH LÝ 10 KNTT) Có sự truyền và chuyển hóa năng lượng nào trong việc bắn pháo hoa?
Khi pháo hoa nổ thì có sự chuyển hóa từ quang năng thành nhiệt năng
Trong bài 6, nhóm thảo luận cần tìm thêm ví dụ minh họa cho các quá trình chuyển hóa năng lượng, bao gồm: a) Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng, ví dụ như trong các thiết bị sưởi ấm; b) Nhiệt năng chuyển hóa thành điện năng, như trong các nhà máy điện nhiệt; c) Quang năng chuyển hóa thành điện năng, ví dụ như trong các tấm pin mặt trời; và d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng, như trong quá trình quang hợp của cây xanh.
Điện năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng qua các thiết bị như ấm điện, bàn là điện và máy sấy tóc Ngược lại, nhiệt năng có thể được chuyển đổi thành điện năng thông qua các máy móc sử dụng năng lượng địa nhiệt và nhiệt điện đại dương Ngoài ra, quang năng cũng có thể được chuyển đổi thành điện năng nhờ vào máy năng lượng mặt trời Cuối cùng, quang năng có thể chuyển hóa thành hóa năng, ví dụ như trong việc bắn pháo hoa.
Bài 7 (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Hãy trao đổi với bạn để chứng minh rằng trong các ví dụ mô tả ở Hình 23.3 có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.
Hướng dẫn giải a) Động cơ điện đưa vật nặng chuyển động từ dưới đất lên cao
Khi kéo một vật lên cao, lực kéo chuyển đổi trạng thái của vật từ đứng yên sang chuyển động, dẫn đến việc tăng vận tốc và động năng Động năng của vật được cung cấp từ năng lượng do lực kéo của ròng rọc truyền sang.
=> Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công. b) Hỗn hợp xăng và không khí trong xilanh bị đốt cháy đẩy pittông chuyển động.
Khi pittông được đốt cháy, nó chuyển động, cho thấy nhiệt năng đã được chuyển hóa thành động năng Động năng của pittông có được nhờ vào việc nhận năng lượng nhiệt từ xilanh.
=> Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.
Bài 8 (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Khi một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa, ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng, khiến nó nóng lên Quá trình này có thể được xem là thực hiện công, vì năng lượng được chuyển giao từ ngọn lửa đến miếng đồng thông qua sự tiếp xúc và nhiệt độ.
Việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực lên vật làm thay đổi trạng thái chuyển động được gọi là công cơ học.
Khi một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa, ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng, khiến nó nóng lên Quá trình này diễn ra mà không có lực tác dụng lên miếng đồng, do đó, sự truyền năng lượng này không phải là công mà là quá trình truyền nhiệt.
Bài 9 (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Trọng lực tác dụng lên ô tô có thể thực hiện công phát động khi ô tô đang xuống dốc, thực hiện công cản khi ô tô đang lên dốc, và không thực hiện công khi ô tô chạy trên đường nằm ngang.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật a) Ô tô đang xuống dốc.
Ta thấy0 90 => Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công phát động b) Ô tô đang lên dốc.
Ta thấy90 180 => Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công cản c) Ô tô chạy trên đường nằm ngang.
Ta thấy 90 0 => Trọng lực tác dụng lên ô tô không sinh công.
Bài 10 (Câu hỏi tr 93 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Một người kéo một thùng hàng khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc
so với phương nằm ngang Biết lực tác dụng lên dây bằng 150 N.Tính công của lực đó khi hòm trượt đi được 29 m
Công của lực F là: A F s cos 150.29.cos 30 0 3767, 21( )J
Một tàu thuỷ di chuyển trên sông kéo theo sà lan chở hàng với lực không đổi 5.10³ N Khi lực này thực hiện công 15.10⁶ J, ta cần xác định quãng đường mà sà lan đã di chuyển theo phương của lực.
Bài 12 Công của trọng lực trong 2 giây cuối khi vật có 8kg được thả rơi từ độ cao
Quãng đường đi trong 4s đầu:
Khi đi được 4s đầu thì vật đang ở độ cao 100m A p mg h 8000J
Một người nhấc một vật nặng 6kg lên độ cao 1m và di chuyển vật đó theo chiều ngang với độ dời 30m Để tính công tổng cộng mà người đó đã thực hiện, ta sử dụng công thức tính công: công = lực x độ dời Với gia tốc trọng trường g = 10m/s², công thực hiện khi nhấc vật lên là 60J (6kg x 10m/s² x 1m) Công thực hiện khi di chuyển vật theo chiều ngang là 0J vì không có lực cản Do đó, công tổng cộng mà người đã thực hiện là 60J.
Công nâng vật lên cao 1m: A 1 mgh 1 60( )J
Công đi ngang được một độ dời 30m: A 2 mgs1800( )J
Bài tập năng lượng, công cơ học
Một vật có khối lượng 3 kg được kéo lên mặt phẳng nghiêng 30 độ với lực 70 N dọc theo đường dốc Hệ số ma sát là 0,05 và gia tốc trọng trường g = 10 m/s² Cần xác định các lực tác dụng lên vật và công do từng lực thực hiện khi vật di chuyển 2 m.
Vật chịu tác dụng của các lực: Lực kéo F → , trọng lực P → , phản lực N → của mặt phẳng nghiêng và lực ma sát F → ms
Vì Psin 15N < F = 70 N nên vật chuyển động lên theo mặt phẳng nghiêng (được mặc nhiên chọn là chiều dương).
0 0 cos 0 140 cos120 30 cos90 0 cos180 cos cos180 2,6
Một cần cẩu nâng một vật nặng 5 tấn với gia tốc không đổi 0,5 m/s² Để tính lực nâng của cần cẩu, ta sử dụng công thức F = m(g + a), với m là khối lượng, g là gia tốc trọng trường và a là gia tốc Sau khi tính toán, lực nâng cần thiết là 55.000 N Tiếp theo, công mà cần cẩu thực hiện trong 3 giây được tính bằng công thức W = F * s, trong đó s là quãng đường vật di chuyển Sau khi tính toán, công thực hiện được là 165.000 J.
Hướng dẫn giải a) Lực nâng của cần cẩu: F m g a ( ) 52500 N b) Công cần cẩu thực hiện sau 3 giây: Đường đi:
Một vật có khối lượng 20kg đang di chuyển với tốc độ 4 m/s khi vào mặt phẳng nằm ngang nhám với hệ số ma sát $\mu$ Cần tính công của lực ma sát đã thực hiện cho đến khi vật dừng lại.
Lực ma sát tác dụng lên vật có độ lớn bằng công thức: F.mg
Quãng đường vật trượt đến khi dừng là:
Công của lực ma sát đã thực hiện đến khi vật dừng lại là
Do A < 0 và lực có tác dụng cản trở lại chuyển động, khi đó A gọi là công cản.
Chú ý: Một vật khối lượng m trượt trên mặt phẳng ngang với tốc độ v0 đến khi vật dừng lại chỉ do lực ma sát thì:
+ Công của lực ma sát không phụ thuộc vào hệ số ma sát .
Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao h mà không có vận tốc đầu, với gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s² Sau 2 giây, vật vẫn chưa chạm đất Tính công của trọng lực tác động lên vật trong thời gian này.
Trọng lực tác dụng lên vật xác định bởi:
Quãng đường vật rơi tự do sau thời gian 2s là
Góc tạo bởi trọng lực P và vận tốc v
là 0 Vậy công mà trọng lực thực hiện khi vật rơi tự do sau thời gian 2s là
Bài 1 Một vật có khối lượng 500g trượt từ đỉnh B đến chân C của một mặt phẳng nghiêng có chiều dài = BC = 2m, góc nghiêng = 30°; g
= 9,8m/s 2 Tính công của trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến
Trọng lực tác dụng lên vật xác định bởi:
Quãng đường vật di chuyển chính là chiều dài mặt phẳng nghiêng:
Công mà trọng lực thực hiện khi vật di chuyển hết mặt phẳng nghiêng là:
Thay số ta được: A mg .sin 0,5.9,8.2sin 30 4,9J
Công của trọng lực không bị ảnh hưởng bởi hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí ban đầu và vị trí kết thúc của vật Điều này được minh chứng rõ ràng qua một phép biến đổi bổ sung.
A Fs cos mg .sin mgh
+ Công của trọng lực không phụ thuộc hình dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối.
Một vật có khối lượng 500g được ném ngang từ độ cao h, với gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s² Bỏ qua sức cản của không khí, tính công mà trọng lực thực hiện sau thời gian 2 giây.
Trọng lực tác dụng lên vật xác định bởi:
Quãng đường theo phương thẳng đứng vật rơi tự do sau thời gian 2s là
Góc tạo bởi trọng lực P và vận tốc v
Do $\alpha$ luôn thay đổi, việc sử dụng công thức trực tiếp $A = F \cos \alpha$ là không chính xác Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần dựa vào chú ý từ ví dụ 3, đó là $A$.
Vậy công mà trọng lực thực hiện khi ném ngang sau thời gian 2s là
Chú ý: Khi tính công của trọng lực ta chỉ việc tính h h 1 h 2 là độ giảm độ cao.
Biết h ta tính được công: A mgh
Trong bài 3, một người kéo một vật nặng 10kg trên mặt phẳng ngang với hệ số ma sát = 0,2 bằng một sợi dây tạo góc 30° với phương nằm ngang Lực tác dụng lên dây là F và vật trượt không có vận tốc đầu với gia tốc 2 m/s², trong khi g = 9,8 m/s² Cần biểu diễn các lực trên hình vẽ, tính lực kéo Fk và công của lực kéo trong 5 giây kể từ khi bắt đầu chuyển động.
Hướng dẫn giải a Biểu diễn các lực trên hình vẽ b Tính lực kéo Fk
Chọn Ox như hình vẽ
Tính lực kéo theo định luật II Niu-tơn
+ Chiếu lên chiều dương ta được
c Công của lực kéo trong thời gian 5 giây kể từ khi bắt đầu chuyển động
Tính quãng đường đi dựa vào công thức chuyển động thẳng biến đổi đều:
2 Công của lực kéo trong thời gian 5 giây kể từ khi bắt đầu chuyển động là
Chú ý: Khi kéo vật theo phương xiên góc so với mặt phẳng ngang thì
+ Lực ma sát: Fms P F sin k
Một vật có khối lượng 3 kg được kéo lên mặt phẳng nghiêng 30° với lực 70 N Hệ số ma sát là 0,05 và gia tốc trọng trường g = 10 m/s² Tính tổng công của tất cả các lực tác dụng lên vật khi di chuyển 2m.
Vật chịu tác dụng của các lực: Lực kéo F
, phản lực N của mặt phẳng nghiêng và lực ma sát F ms
Vì Psin 15N F 70N nên vật chuyển động lên theo mặt phẳng nghiêng (được mặc nhiên chọn là chiều dương).
Công của từng lực: A F F.s.cos 0 140J ms
Tổng công của tất cả các lực tác dụng lên vật là vat F F ms p N
Một lực 5 N tác dụng vào một vật 10 kg ban đầu đứng yên trên mặt sàn nằm ngang không ma sát Công thực hiện bởi lực trong giây thứ nhất, thứ hai và thứ ba cần được tính toán để hiểu rõ hơn về chuyển động của vật.
Gia tốc của vật thu được :
m Đường đi và công trong giây thứ nhất:
1 0, 25 ; 1, 25 s 2a m A F s J Đường đi và công trong giây thứ hai:
2 2 s a a m A F s J Đường đi và công trong giây thứ ba:
Câu 1 Hiện tượng nào dưới đây không tuân theo định luật bảo toàn năng lượng?
A Bếp nguội đi khi tắt lửa B Xe dừng lại khi tắt máy.
C Bàn là nguội đi khi tắt điện D Không có hiện tượng nào.
Câu 2 Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy Vì sao?
A Vì một đơn vị điện năng lớn hơn một đơn vị cơ năng.
B Vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.
C Vì một phần cơ năng đã tự biến mất.
D Vì chất lượng điện năng cao hơn chất lượng cơ năng.
Câu 3.Trong máy phát điện gió, dạng năng lượng nào đã được chuyển hóa thành điện năng?
A Cơ năng B Nhiệt năng C Hóa năng D Quang năng.
Câu 4.Dòng điện do pin mặt trời cung cấp có gì khác với dòng điện do máy phát điện gió cung cấp?
A Pin Mặt Trời có công suất lớn hơn máy phát điện gió.
B Dòng điện do pin mặt trời cung cấp là dòng một chiều, còn do máy phát điện gió là xoay chiều.
C Pin Mặt Trời cho dòng điện liên tục, còn máy phát điện gió cung cấp dòng điện đứt quãng.
D Dòng điện do Pin Mặt Trời cung cấp là dòng điện xoay chiều còn do máy phát điện cung cấp là dòng một chiều biến đổi.
Câu 5.Dòng điện do pin mặt trời cung cấp có gì khác với dòng điện do máy phát điện gió cung cấp?
A Pin Mặt Trời có công suất lớn hơn máy phát điện gió.
B Dòng điện do pin mặt trời cung cấp là dòng một chiều, còn do máy phát điện gió là xoay chiều.
C Pin Mặt Trời cho dòng điện liên tục, còn máy phát điện gió cung cấp dòng điện đứt quãng.
D Dòng điện do Pin Mặt Trời cung cấp là dòng điện xoay chiều còn do máy phát điện cung cấp là dòng một chiều biến đổi.
Câu 6.Dạng năng lượng không được thể hiện trong hình dưới đây là
Hình Các dạng năng lượng
C cơ năng D năng lượng sinh học
Câu 7.Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về năng lượng?
A Năng lượng là một đại lượng vô hướng.
B Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác.
C Năng lượng luôn là một đại lượng bảo toàn.
D Trong hệ SI, đơn vị của năng lượng là calo.
Câu 8.Vật dụng nào sau đây không có sự chuyển hoá từ điện năng sang cơ năng?
A Quạt điện B Máy giặt C Bàn là D Máy sấy tóc.
Câu 9.Đơn vị nào sau đây là đơn vị của công?
Câu 10 Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về công của một lực?
A Công là đại lượng vô hướng.
B Lực luôn sinh công khi điểm đặt của lực tác dụng lên vật dịch chuyển.
C Trong nhiều trường hợp, công cản có thể có lợi.
Giá trị của công phụ thuộc vào góc giữa vecto lực tác dụng và vecto độ dịch chuyển Trong một số trường hợp, trọng lực không thực hiện công.
A vật đang rơi tự do.
B vật đang chuyển động biến đổi đều trên mặt phẳng ngang.
C vật đang trượt trên mặt phẳng nghiêng,
D vật đang chuyển động ném ngang.
Câu 12 Công của lực là công cản trong trường hợp sau
A Công của lực kéo khi ta kéo vật trượt thẳng đều trên mặt phẳng ngang.
B Công của trọng lực khi vật đang chuyển động ném ngang.
C Công của trọng lực khi vật đang trượt lên trên mặt phẳng nghiêng.
D Công của trọng lực khi vật đang rơi tự do.
Câu 13 Người nào dưới đây đang thực hiện công cơ học?
A Người ngồi đọc báo B Người lực sĩ đỡ quả tạ ở tư thế thẳng đứng.
C Người đi xe đạp xuống dốc không cần đạp xe D Người học sinh đang kéo nước từ dưới giếng lên.
Câu 14 Trường hợp nào dưới đây có công cơ học?
A Hành khách đang ra sức đẩy một xe khách bị chết máy, nhưng xe vẫn không chuyển động được.
B Một lực sĩ cử tạ đang đứng yên ở tư thế đỡ quả tạ.
C Một quả bưởi rơi từ cành cây xuống.
D Một vật sau khi trượt xuống hết một mặt phẳng nghiêng, trượt đều trên mặt bàn nhẵn nằm ngang coi như không có ma sát.
Câu 15 Chọn phát biểu sai:
A Công của lực cản là công do lực cản chuyển động của vật sinh ra.
B Những lực có phương vuông góc với hướng dịch chuyển của vật thì không sinh công.
C Khi một vật chuyển động tròn đều, lực hướng tâm không sinh công.
D Khi một vật chuyển động có gia tốc, hợp lực tác dụng lên vật sinh công dương.
Khi một thùng các-tông được kéo trượt theo phương ngang bằng lực F, công của trọng lực P và phản lực N tác dụng lên thùng là không đáng kể Trọng lực P tác động theo phương thẳng đứng, trong khi phản lực N cũng hướng thẳng đứng, do đó không có công nào được thực hiện trong phương ngang.
Hình Thùng các tông được kéo
Câu 17 đề cập đến ba lực tác động lên một viên gạch trên mặt phẳng ngang Khi viên gạch di chuyển sang bên trái, công thực hiện bởi các lực F1, F2 và F3 tương ứng với các quãng đường A1, A2 và A3 Cần xác định nhận định đúng về sự tác động của các lực này trong quá trình di chuyển của viên gạch.
Hình Viên gạch dịch chuyển do ngoại lực tác dụng
Câu 18: Một vật chịu tác dụng của lực F không đổi với độ lớn 5N, tạo với phương chuyển động một góc 60° Quá trình di chuyển của vật kéo dài 6 m Công của lực F được tính toán dựa trên các thông số này.
Một vật có khối lượng 3 kg rơi tự do từ độ cao h mà không có vận tốc đầu Trong 5 giây đầu tiên, vật vẫn chưa chạm đất, với gia tốc trọng trường g = 10 m/s² Trọng lực đã thực hiện một công trong khoảng thời gian này.
Lý thuyết công suất
Bài 1 Một động cơ thực hiện 1000J trong thời gian 10 giây Tính công suất của động cơ
Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức
Bài 2 Một máy bơm nước trên nhãn mác có ghi 2kWh Nêu ý nghĩa của thông số đó
Hướng dẫn giải: Ý nghĩa 2kWh là: Công của máy bơm nước có công suất là 2kW thực hiện trong thời gian
Bài 3 1kWh bằng bao nhiêu Jun (J)
Bài 4 ( Câu hỏi tr 97 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Hãy giải thích tác dụng của líp nhiều tầng trong xe đạp thể thao (Hình 24.1)
Líp nhiều tầng có tác dụng tạo lực đẩy, giúp xe di chuyển dễ dàng
Líp xe đạp giúp giảm thiểu sức lực khi đạp, cho phép bánh xe di chuyển về phía trước nhờ quán tính Với nhiều tầng líp, người điều khiển dễ dàng điều chỉnh xích phù hợp với độ dốc của đường, từ đường bằng phẳng đến đường dốc hay đèo.
Khi điều khiển xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có ma sát lớn, việc sử dụng số nhỏ là cần thiết để tăng lực kéo và kiểm soát tốc độ Số nhỏ giúp động cơ hoạt động ở vòng tua cao hơn, từ đó tạo ra sức mạnh lớn hơn để vượt qua độ dốc và giảm thiểu nguy cơ trượt ngã Điều này cũng giúp người lái dễ dàng điều chỉnh tốc độ và tăng cường an toàn khi di chuyển trong những điều kiện khó khăn.
Khi điều khiển xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có độ ma sát cao, việc sử dụng số nhỏ giúp tăng công suất của hộp số, từ đó nâng cao công thực hiện của động cơ Điều này giúp xe di chuyển mượt mà hơn và tránh tình trạng dừng lại đột ngột do ma sát quá lớn.
Khi chuyển sang số thấp, vòng quay bánh xe và tốc độ sẽ giảm Việc chuyển số nhỏ khiến xích gắn vào líp chuyển sang líp có bánh răng thấp hơn, với số lượng lớn răng ở vùng bán xích lớn nhất Nhờ đó, xe có thể leo dốc một cách nhẹ nhàng hơn mà không tiêu tốn nhiều công suất.
Hai công nhân đang sử dụng ròng rọc để kéo xô vữa lên các tầng cao của một công trình xây dựng Dựa vào bảng số liệu, chúng ta cần xác định ai là người thực hiện công nhanh hơn, với gia tốc g = 10 m/s².
Công nhân Khối lượng xô vữa m kg Độ cao công trình h m
+ F là lực tác dụng lên vật làm vật chuyển động (N)
+ d là độ dịch chuyển của vật (m).
Biểu thức tính trọng lực: P = m.g
Lực làm cho hai anh công nhân kéo được xô vữa lên trên các tầng cao là lực kéo, lực kéo cân bằng với trọng lực
Công của anh công nhân 1: A1F d1 1P h1 1m g.h1 120.10.10 2000 J
Trong 1 giây anh công nhân 1 thực hiện được công là: 1 2000 s
Công của anh công nhân 2: A2 F d2 2 P h2 2 m g.h2 221.10.11 2310 J
Trong 1 giây anh công nhân 2 thực hiện được công là: 2 2310 s
=> Anh công nhân 1 thực hiện công nhanh hơn anh công nhân 2.
Bài 7 ( Câu hỏi tr 96 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Công suất trung bình của trái tim là 3 W, do đó trong một ngày – đêm, trái tim thực hiện một công là 259200 J Nếu một người sống 70 tuổi, trái tim sẽ thực hiện tổng công là 1.642.560.000 J Để thực hiện được công này, một ô tô tải với công suất 3.10 W sẽ cần khoảng 1.000.000 giây, tương đương với khoảng 11,57 ngày.
Biểu thức mối liên hệ giữa công, công suất và thời gian: A = P.t
+ A là công của vật thực hiện (J)
+ t: thời gian vật thực hiện công (s) a) Đổi 1 ngày = 86 400 s.
Trong 1 ngày đêm, trái tim thực hiện được một công là:
Công thực hiện của trái tim là:
A P.t 3 2 207 520 000 6 622 560 000 J Ô tô muốn thực hiện công này thì phải mất thời gian là:
Động cơ thang máy tác dụng lực kéo 20000N để di chuyển thang máy lên trên trong 10 giây, với quãng đường 18 m Để tính công thực hiện của thang máy, ta sử dụng công thức công = lực x quãng đường Công suất trung bình của động cơ được tính bằng công thực hiện chia cho thời gian.
+ F là lực tác dụng lên vật làm vật chuyển động (N)
+ d là độ dịch chuyển của vật (m).
Biểu thức mối liên hệ giữa công, công suất và thời gian: A = P.t
+ A là công của vật thực hiện (J)
+ t: thời gian vật thực hiện công (s) a, Công thực hiện được của thang máy là: A F.d 20 000.18 3,6.10 J 5 b, Công suất trung bình của động cơ là: P A / t 3,6.10 /10 3,6.10 W 5 4
Bài 9 ( Câu hỏi tr 97 HĐ SÁCH LÝ 10 KNTT)
Một ô tô có khối lượng 1 tấn đang hoạt động với công suất 5 kW và di chuyển với vận tốc 54 km/h cần biết công suất tối thiểu để lên dốc với tốc độ này Dốc nghiêng góc 2,3 độ so với mặt đường nằm ngang và hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường không đổi Với gia tốc trọng trường g = 10 m/s², cần tính toán công suất cần thiết cho động cơ ô tô.
Hướng dẫn giải: Định luật 2 Newton: F m. a F m.a
Biểu thức tính lực ma sát: Fms.N
Khi vật chuyển động trên mặt đường nằm ngang ms
F' mg(sin cos ) 10000(sin 2,3 cos 2,3 ) 733(N)
Bài 10 Một học sinh của trung tâm bồi dưỡng kiến thức Hà Nội nâng tạ có khối lượng
90kg lên cao 65cm trong t = 0,5s Trong trường hợp học sinh đã hoạt động với công suất là bao nhiêu? Lấy g 10 m / s 2
+ Ta có công suất của học sinh:
Bài tập công suất
Một vật có khối lượng 10kg được kéo trên sàn bằng lực 20N, tạo với phương ngang một góc 30 độ Khi vật di chuyển 2m trong 4 giây, ta cần tính công suất của lực.
Bài 2 Một gàu nước khối lượng 10kg kéo cho chuyển động đều lên độ cao 5m trong thời gian 1 phút 40 giây Tính công suất của lực kéo, g 10 m / s 2
Bài 3 Một lực sĩ cử tạ nâng quả tạ m = 125kg lên cao 70cm trong t = 0,3s Trong trường hợp lực sĩ đã hoạt động với công suất là bao nhiêu? g 9,8 m / s 2
Bài 4 Một động cơ có công suất 360W, nâng thùng hàng 180kg chuyển động đều lên cao 12m Hỏi phải mất thời gian là bao nhiêu? g 10 m / s 2
Bài 5 Một vật khối lượng m được kéo chuyển động thẳng đều trên sàn bằng một lực F = 20N hợp với phương ngang góc
30 , khi vật di chuyển 2m hết thời gian
4s a, Tính công của lực kéo b, Tính công suất của lực kéo
Hướng dẫn giải: a, Công A của lực kéo trong 4s là
A F.s.cos 20.2.cos 30 20 3J b, Công suất của lực kéo bằng
Chú ý: Chuyển động đều nên công lực F sinh ra trong một đơn vị thời gian là như nhau tức là công suất không đổi Biểu thức
= hằng số vì F và t không đổi.
Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao h với gia tốc trọng trường g = 10 m/s² a) Vận tốc của vật sau 2 giây rơi tự do được tính bằng công thức \( v = g \cdot t \), với \( t = 2 \) giây b) Công suất tức thời của trọng lực tại thời điểm 2 giây được xác định bằng công thức \( P = F \cdot v \), trong đó \( F \) là trọng lực và \( v \) là vận tốc tại thời điểm đó.
Hướng dẫn giải: a, Vận tốc tức thời tại thời điểm t = 2s là v gt 10.2 20m / s b, Công suất tức thời tại thời điểm t = 2 s là
Chú ý: Để tính công suất tức thời tại một thời điểm t trong bài toán chuyển động biến đổi, cần sử dụng biểu thức \$P = F \cdot v\$ với \$v\$ là vận tốc tức thời tại thời điểm t được xét.
Bài 7 đề cập đến một động cơ điện có công suất 5KW, được sử dụng để nâng một vật nặng 1000Kg lên cao 30m với gia tốc trọng trường g = 10 m/s² Để tính công mà động cơ thực hiện, ta sử dụng công thức công = trọng lượng x độ cao Thời gian để hoàn thành công việc này cũng cần được tính toán dựa trên công suất của động cơ.
Hướng dẫn giải: a, Công cần thiết để kéo vật lên cao 10 m là: A F.S.cos
Vậy A 10000.30.cos 0 300000J b, Công này chính là công mà động cơ điện đã cung cấp do vậy:
Chú ý: Với một máy điện, thiết bị điện (hay máy cơ học) khi hoạt động sẽ biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
Công A chính là số đo chuyển hóa năng lượng.
Một vật có khối lượng m = 10 kg được kéo theo phương ngang bằng lực F = 5 N trên sàn nhẵn không ma sát từ trạng thái nghỉ Để tính gia tốc của vật, ta sử dụng công thức \( a = \frac{F}{m} \) Sau 4 giây chuyển động, ta tính công thực hiện được bằng công thức \( W = F \cdot s \), trong đó s là quãng đường vật đi được Công suất trung bình của lực F trong thời gian này được tính bằng \( P = \frac{W}{t} \).
Hướng dẫn giải: a, Gia tốc của vật thu được:
m b, Đường đi và công, công suất trong bốn giây là:
Chú ý: Bài toán này ta có thể giải bằng công thức P F.v
Xong ta lưu ý rằng v trong công thức này là v trung bình do vậy ta giải như sau:
Gia tốc của vật thu được:
m Đường đi và công trong bốn giây là:
Khi sử dụng biểu thức \$P = F \cdot v\$ để tính công suất trung bình trong các bài toán chuyển động biến đổi, cần lưu ý rằng \$v\$ trong biểu thức này đại diện cho vận tốc trung bình.
Trong chuyển động biến đổi, vật di chuyển quãng đường khác nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau, dẫn đến công suất tại các thời điểm khác nhau cũng không giống nhau.
t ta hiểu là công suất trung bình trong thời gian t.
Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do từ độ cao 10 m, bỏ qua sức cản của không khí và lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s² Sau 1,2 giây, quãng đường vật rơi được và công của trọng lực trong thời gian này cần được tính toán Đồng thời, công suất trung bình của trọng lực trong 1,2 giây và công suất tức thời của trọng lực tại thời điểm t = 1,2 giây cũng sẽ được xác định.
Hướng dẫn giải: a, Quãng đường rơi sau 1,2 s: gt2 s 7, 2 m.
2 Công của trọng lực: A Pscos0 0 mgs 144 J. b, Công suất trung bình: tb
t Công suất tức thời tại thời điểm t = 1,2 s: v gt 12 m / s; P tt mgv 240 W.
Trong bài 10, một vật có khối lượng m được kéo di chuyển thẳng với gia tốc đều trên mặt sàn nhờ vào lực F từ trạng thái nghỉ Công suất của lực F được sinh ra trong giây thứ nhất được gọi là P1, và trong giây thứ hai là P2 Nhiệm vụ là tìm ra mối liên hệ giữa P1 và P2.
Gia tốc của vật thu được: a F
m Đường đi và công suất trong giây thứ nhất:
Đường đi và công trong giây thứ hai:
Lấy (2) chia cho (1) ta được: P 2 3P 1
Bài 11 Một vật có khối lượng m=0,3 kg nằm yên trên mặt phẳng nằm không ma sát.
Lực kéo F = 5N tác dụng lên vật hợp với phương ngang một góc α Để tính công do lực thực hiện sau 5 giây, ta cần áp dụng công thức công Tiếp theo, công suất tức thời tại thời điểm cuối cũng cần được tính toán Cuối cùng, nếu giữa vật và mặt phẳng có ma sát trượt với hệ số μ = 0,2, ta sẽ xác định giá trị của công toàn phần.
- Chọn trục tọa độ như hình vẽ:
- Các lực tác dụng lên vật:P
- Theo định luật II N- T: P N F ma
- Vật dưới tác dụng của lực F thì vật chuyển động nhanh dần đều.
- Quãng đường vật đi được trong 5s là:
P F v F a t W t t c) Trong trường hợp có ma sát: x
Theo định luật II N-T: P N F F ms ma
Chiếu (1) xuống trục oy, ta được: N P F.sin m.g F.sin
- Quãng đường vật đi được sau 5s là:
- Công của lực ma sát: A ms F s ms 0,1.176, 2517, 63J
- Công của lực kéo: A F F s .cos 763,18J
- Công của trọng lực và phản lực:
- Công toàn phần của vật:
Một ôtô có khối lượng 1,5 tấn chuyển động xuống dốc với góc nghiêng 45 độ và chuyển động thẳng đều khi tắt máy Khi ôtô lên dốc với vận tốc không đổi 54 km/h, động cơ cần có công suất P Với gia tốc trọng trường g = 10 m/s², hãy tính giá trị của P.
Khi tắt máy, xuống dốc, hợp lực tác dụng lên ô tô là:
Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật là: hl k ms
Chiếu lên phương chuyển động với chuyển động đều ta được: hl(S) ms ms
F 0 F P sin F P sin mg.sin mg.cos (1)
Khi ô tô lên dốc, để ô tô chuyển động đều thì lực kéo của ô tô phải là:
Từ (1) và (2) ta được: F k mg(sincos ) 2.mg.sin
Công suất của ô tô khi đó: P Fv 2.mg.(sin ).v
Thay số ta được P Fv 2.1500.10 sin 40 15 318198,05W
Câu 1.Gọi A là công mà một lực đã sinh ra trong thời gian t để vật đi được quãng đường s.
Câu 3.kW.h là đơn vị của
A công B công suất C hiệu suất D lực.
Câu 4.Đơn vị nào sau đây không được dùng để đo công suất?
Câu 5.Một lực F không đổi liên tục kéo 1 vật chuyển động với vận tốc v theo hướng của lực F
.Công suất của lực F là:
Một người nặng 60 kg leo lên cầu thang với chiều cao 8 m trong 10 giây Với gia tốc trọng trường g = 10 m/s², công suất mà người đó thực hiện được tính theo mã lực (1 Hp = 746 W) là một thông số quan trọng để đánh giá khả năng leo trèo của họ.
Một vật có khối lượng 8kg được kéo trên sàn bằng lực 20N, tạo với phương ngang một góc α = 30° Nếu vật di chuyển quãng đường trong thời gian 5 giây, ta cần tính công suất của lực.
Câu 8.Một ô tô có công suất của động cơ 100kW đang chạy trên đường với vận tốc 72 km/h.
Lực kéo của động cơ lúc đó là:
Câu 9.Một thang máy có trọng lượng 10000 N được kéo đều lên tầng 5 cao 20 m mất thời gian 1 phút 20 giây Công suất của động cơ thang máy bằng
Câu 10 Một động cơ thực hiện 1000J trong thời gian 5 giây Công suất của động cơ là
Câu 11 Một máy bơm nước trên nhãn mác có ghi 1kWh Ý nghĩa của thông số đó là
A Công của máy bơm nước có công suất là 1kW thực hiện trong thời gian 1 phút
B Công của máy bơm nước có công suất là 10kW thực hiện trong thời gian 1 giờ
C Công của máy bơm nước có công suất là 1kW thực hiện trong thời gian 1 giờ
D Công của máy bơm nước có công suất là 1kW thực hiện trong thời gian 1 ngày
Câu 12 Đổi 2kWh bằng bao nhiêu Jun (J)
Động cơ của thang máy tác dụng lực kéo 40000N để di chuyển thẳng lên trong 10 giây, với quãng đường đi được là 18 mét Để tính công suất trung bình của động cơ, ta sử dụng công thức công suất, trong đó công suất trung bình được xác định bằng công thực hiện chia cho thời gian.
Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang hoạt động với công suất 5 kW và di chuyển với vận tốc 54 km/h Khi ô tô lên dốc với góc nghiêng 4 độ, cần tính toán công suất động cơ để duy trì tốc độ này Biết rằng hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường không đổi và gia tốc trọng trường là 10 m/s².