Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 4: Các định luật bảo toàn - Chuyên đề 2: Công. Công suất

Nội dung text: Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 4: Các định luật bảo toàn - Chuyên đề 2: Công. Công suất

1. CHƯƠNG 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CHUYÊN ĐỀ 2: CÔNG – CÔNG SUẤT PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: 1. Phương pháp giải Để tính công của lực, ta làm theo hai bước sau Ví dụ: Dùng một lực F 50 N hợp với phương nằm ngang một góc 60 để kéo một thùng gỗ đi. Tính công của lực khi kéo thùng đi được 20 m? Hướng dẫn Bước 1: Xác định góc giữa hướng chuyển động của Lực hướng theo phương hợp vật và lực. với phương ngang góc 60 , hòm chuyển động theo phương ngang 60 Bước 2: Áp dụng công thức tính công. Công của lực khi thùng đi được 20 m là: A F.s.cos 50.20.cos60 500J. Chú ý: Trong công thức tính công F là độ lớn của lực. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một người thực hiện một công 3000 J để đẩy một thùng có khối lượng 150 kg đi 20 m trên mặt Trang 1
2. sàn nhẵn nằm ngang. Lực đẩy ngang của người này bằng: A. 100 N.B. 150 N.C. 200 N.D. 300 N. Hướng dẫn Vì lực đẩy hướng theo phương ngang và thùng chuyển động cùng hướng với lực đẩy nên góc giữa lực đẩy và hướng chuyển động 0 A 3000 Công của người này thực hiện: A F.s.cos F 150 N. s.cos 20.cos0 Chọn B. Ví dụ 2: Một xe máy khối lượng 100 kg đang chuyển động với vận tốc 36 km/h thì đột ngột hãm phanh. Sau 5 s xe dừng lại. Coi trong suốt thời gian hãm phanh lực hãm không đổi và luôn ngược hướng chuyển động của xe. Công mà lực hãm đã thực hiện là: A. 10000 J.B. -10000 J.C. 5000 J.D. -5000 J. Hướng dẫn Đổi đơn vị: 36 km h 10 m s . Lực hãm ngược hướng chuyển động nên góc giữa lực và hướng chuyển động bằng 180 . Áp dụng biểu thức liên hệ giữa lực và độ biến thiên động lượng: m v v 100. 0 10 F. t m. v v F 0 200 N. 0 t 5 F 200 Gia tốc của xe: a 2 m s2 m 100 v2 v2 02 102 Quãng đường xe đi được đến khi dừng lại: s 0 25m. 2a 2. 2 Công mà lực hãm đã thực hiện: A F.s.cos 200.25.cos180 5000 J . Chọn D. Ví dụ 3: Một vật khối lượng 10 kg rơi tự do từ một đỉnh tháp. Tính công của trọng lực thực hiện trong 5 s kể từ lúc thả vật? Lấy g 10 m s2 . A. 125 J.B. 1250 J.C. 12500 J.D. 10000 J. Hướng dẫn Vật được thả rơi tự do nên vật chuyển động cùng hướng với trọng lực do đó góc 0 1 1 Trong 5s kể từ lúc thả, vật đi được quãng đường: s gt2 .10.52 125 m. 2 2 Công của trọng lực thực hiện trong 5s là: A F.s.cos P.s.cos mg.s.cos 10.10.125.cos0 12500 J. Chọn C. Ví dụ 4: Một người nâng một thùng gỗ khối lượng 50 kg lên đều theo phương thẳng đứng đến độ cao 1,5m. Biết gia tốc trọng trường g 10 m s2 . Công của người này thực hiện và công của trọng lực bằng A. 750 J và 750 J.B. 750 J và 750 J. Trang 2
3. C. 750 J và 750 J.D. 750 J và 750 J. Hướng dẫn Tác dụng lên thùng gỗ có trọng lực P và lực nâng F của người. Hai lực đều có phương thẳng đứng và ngược chiều nhau. Vì thùng gỗ đi lên đều nên: F P mg 500 N . Góc giữa hướng chuyển động và lực nâng bằng 0 . Góc giữa hướng chuyển động và trọng lực bằng 180 . Công của lực nâng: A1 F.s.cos0 500.1,5.cos0 750 J . Công của trọng lực: A2 F.s.cos180 500.1,5.cos180 750 J Chọn C. Ví dụ 5: 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 A. 1250 W.B. 2500 W.C. 5000 W.D. 1000 W. Hướng dẫn Tác dụng lên thang máy có 2 lực là trọng lực P và lực kéo F của động cơ. Vì thang máy đi lên đều, nên: F P 10000 N Góc giữa hướng chuyển động của thang máy và lực kéo bằng 0 . Công mà động cơ thang máy đã thực hiện là A F.s.cos 10000.20.cos0 200000 J Thời gian thực hiện công trên là 1 phút 20 giây = 80 giây. A 200000 Công suất của động cơ: P 2500 W . t 80 Chọn B. Ví dụ 6: Một lực F không đổi kéo một vật chuyển động với vận tốc v theo hướng của lực. Công suất của lực F là A. F.v.B. F.v.t.C. F.tD. F.v2 . Hướng dẫn Trong thời gian t, vật chuyển động với vận tốc v đi được quãng đường bằng: s v.t Vật chuyển động theo hướng của lực nên góc giữa lực và hướng chuyển động bằng 0 . Công của lực: A F.s.cos F.v.t.cos0 F.v.t A F.v.t Công suất của lực: P F.v t t Chọn A. PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu 1. Người ta kéo một cái thùng nặng 30 kg trượt trên sàn nhà nằm ngang bằng một dây có phương hợp với phương ngang một góc 45, lực tác dụng lên dây là 150 N. Khi hòm trượt được 15 m thì công mà trọng lực đã thực hiện bằng A. 4500 J.B. 1591 J.C. 0 J.D. 3182 J. Trang 3
4. Câu 2. Một người nhấc đều một vật có khối lượng 6 kg lên độ cao 1 m rồi mang vật đi ngang được một độ dời 30 m. Cho gia tốc rơi tự do là g 10 m s2 . Công tổng cộng mà người đó thực hiện được là A. 1860 J.B. 1800 J.C. 180 J.D. 60 J. Câu 3. Một chiếc xe khối lượng 400 kg. Động cơ của xe có công suất 25 kW. Xe cần bao nhiêu thời gian để chạy quãng đường dài 2 km kể từ lúc đứng yên trên đường ngang nếu bỏ qua ma sát, coi xe chuyển động thẳng nhanh dần đều? A. 50 s.B. 100 s.C. 108 s.D. 216 s. Câu 4. Một chiếc trực thăng khối lượng m 3,6 tấn, bay lên thẳng đều với vận tốc 54 km/h. Tính công do lực nâng thực hiện trong 1 phút? Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g 10 m s2 . A. 32,4 J.B. 32,4 kJ.C. 32,4 MJ.D. 3240 J. Câu 5. Một xe tải khối lượng 2,5 tấn bắt đầu chuyển động nhanh dần đều sau khi đi quãng đường 144m thì vận tốc đạt được 12 m/s. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là  0,04. Tính công của lực đẩy xe trên quãng đường 144 m đầu tiên? Lấy g 10 m s2 . A. 324000 J.B. 342000 J.C. 432000 J.D. 32400 J. Câu 6. Một lực 5 N tác dụng vào một vật 10 kg ban đầu đứng yên trên mặt sàn nằm ngang không ma sát. Tính công thực hiện bởi lực trong giây thứ ba? A. 4,25 J.B. 6,25 J.C. 5,25 J.D. 10 J. Đáp án: 1 – C 2 – D 3 – A 4 – C 5 – A 6 – B Trang 4