Lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 25: Động năng, thế năng sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 25 từ đó học tốt môn Lí 10.
Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 25: Động năng, thế năng
Video bài giảng Động năng, thế năng - Kết nối tri thức
Giải vật lí 10 trang 99 Tập 1 Kết nối tri thức
Phương pháp giải:
Quan sát hình
Trả lời:
- Hoạt động của tàu lượn: Tàu bắt đầu chuyển động từ vị trí thấp nhất và tăng tốc dần dần, khi đi lên vị trí cao nhất thì vận tốc của tàu nhỏ nhất và khi đi từ vị trí cao nhất xuống dưới thì tàu lại tăng tốc.
- Khi ở vị trí cao nhất của đường ray thì tốc độ của tàu lại nhỏ nhất để tránh trường hợp tàu bị văng ra khỏi đường ray.
I. Động năng
Câu hỏi 1 trang 99 Vật Lí 10: Năng lượng của các con sóng trong Hình 25.1 tồn tại dưới dạng nào?
- Tại sao sóng thần lại có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thông thường?
- Tại sao sóng thần chỉ gây ra sự tàn phá khi xô vào vật cản?
Phương pháp giải:
Quan sát hình
Trả lời:
Năng lượng của con sóng trong Hình 25.1 tồn tại dưới dạng động năng
- Sóng thần có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thôg thường vì vận tốc của sóng thần rất lớn dẫn đến động năng của sóng vô cùng lớn, trong khi đó các sóng thông thường lại có vận tốc nhỏ hơn rất nhiều so với sóng thần nên năng lượng của sóng thông thường nhỏ hơn sóng thần, vì vậy sóng thần có sức tàn phá rất lớn.
- Khi xô vào vật cản thì năng lượng (động năng) lớn nhất dẫn đến sự tàn phá.
Câu hỏi 2 trang 99 Vật Lí 10: Khi đang bay, năng lượng của thiên thạch tồn tại dưới dạng nào?
- Tại sao năng lượng của thiên thạch lại rất lớn so với năng lượng của các vật thường gặp?
- Khi va vào Trái Đất (Hình 25.2), năng lượng của thiên thạch được chuyển hóa thành những dạng năng lượng nào?
Phương pháp giải:
Động năng tỉ lệ thuận với khối lượng vật và bình phương vận tốc của vật.
Trả lời:
Khi đang bay, năng lượng của thiên thạch tồn tại dưới dạng động năng.
- Năng lượng của các thiên thạch rất lớn so với năng lượng của các vật thường gặp vì thiên thạch có khối lượng và vận tốc lớn hơn rất nhiều so với các vật thường gặp.
- Khi va vào Trái Đất, năng lượng của thiên thạch chuyển hóa thành quang năng, thế năng.
Câu hỏi 3 trang 99 Vật Lí 10: Khi sóng đổ vào bờ nó sinh công và có thể xô đổ các vật trên bờ. Tuy nhiên, với vận động viên lướt sóng thì không bị ảnh hưởng. Tại sao?Phương pháp giải:
Vận dụng các kiến thức đã học về lực
Trả lời:
Khi vận động viên dang lướt ván, bao giờ bản thân cũng ngả về phía sau, hai chân chìa ra phía trước dùng sức đạp lên ván trượt, tạo thành một góc hẹp với mặt nước. Vận động viên dùng sức đạp tạo một lực nghiêng xuống dưới. Mặt khác, theo định luật III newton, ta có mặt nước ngược lại sẽ sinh ra phản lực nghiêng bên trên đối với vận động thông qua ván trượt. Chính phản lực này đã đỡ vận động viên không bị chìm xuống.
Phương pháp giải:
Biểu thức tính động năng:
+ m: khối lượng của vật (kg).
+ v: vận tốc của vật (m/s).
Trả lời:
Ta có: m = 48 g = 0,048 kg; v = 10 m/s
Động năng của mũi tên là:
Trả lời:
Khi bóng rơi xuống sàn thì động năng chuyển hóa thành thế năng.
Trả lời:
Cách 1: Phương pháp sử dụng phương trình động lực học, định luật II newton
Đổi 5 km/h = 25/18 m/s.
Chọn hệ quy chiếu như hình vẽ
Theo định luật II newton ta có:
(1)
Chiếu (1) lên Ox ta có:
(2)
Chiếu (1) lên Oy ta có: N – P = 0 => N = P = m.g thay vào (2), ta có:
(3)
Vật chuyển động chậm dần đều:
thay vào (3), có:
Cách 2: Mối liên hệ giữa động năng và công của lực
Ta có động năng của vật bằng công của lực ma sát
Wđ = A
II. Thế năng
1. Khi búa đang ở một độ cao nhất định thì năng lượng của nó tồn tại dưới dạng nào? Năng lượng đó do đâu mà có?
2. Trong quá trình rơi, năng lượng của búa chuyển từ dạng nào sang dạng nào?
3. Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để làm gì?
Phương pháp giải:
Một vật đặt ở độ cao h so với mặt đất thì lưu trữ năng lượng dưới dạng thế năng.
Trả lời:
1. Khi búa đang ở độ cao nhất định thì năng lượng của nó tồn tại dưới dạng thế năng.
Năng lượng này có được là do việc chọn mốc tính độ cao.
2. Trong quá trình rơi, năng lượng của búa chuyển từ thế năng sang động năng.
3. Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đóng cọc xuống dưới đất
Phương pháp giải:
Biểu thức tính thế năng:
Wt = m.g.h
Trong đó:
+ Wt : thế năng của vật (J)
+ m: khối lượng của vật (kg)
+ h: độ cao của vật so với mốc chọn (m)
Trả lời:
Thế năng tỉ lệ thuận với độ cao
Ta có độ cao trong trường hợp gốc thế năng tại sàn nhà lớn hơn độ cao trong trường hợp gốc thế năng tại mặt bàn
=> Thế năng trong trường hợp hợp gốc thế năng tại sàn nhà lớn hơn thế năng trong trường hợp gốc thế năng tại mặt bàn.
Phương pháp giải:
Biểu thức tính thế năng: Wt = m.g.h
Trong đó:
+ m: khối lượng của vật (kg)
+ g: gia tốc trọng trường (m/s2 )
+ h: độ cao của vật tính từ mốc (m)
+ Wt : thế năng của vật (J)
Thế năng của vật ở độ cao h có độ lớn bằng công của lực dùng để nâng vật lên độ cao h.
(A = Wt )
Trả lời:
Chọn mốc thế năng tại A
Ta có m = 500 kg; g = 9,8 m/s2 ; h = 40 m.
Thế năng của khối vật liệu tại B là: Wt = m.g.h = 500.9,8.40 = 1,96.105 (J)
=> Công mà cần cẩu đã thực hiện là: A = Wt = 1,96.105 J.
Phương pháp giải:
Biểu thức tính thế năng: Wt = m.g.h
Trong đó:
+ m: khối lượng của vật (kg)
+ g: gia tốc trọng trường (m/s2 )
+ h: độ cao của vật tính từ mốc (m)
+ Wt : thế năng của vật (J)
Thế năng của vật ở độ cao h có độ lớn bằng công của lực dùng để nâng vật lên độ cao h.
(A = Wt )
Trả lời:
Do ma sát không đáng kể nên công của trọng lực bằng công của lực nhỏ
=> Dù lực có nhỏ hơn trọng lượng nhưng vẫn có thể đưa một vật lên cao trong mặt phẳng nghiêng.
Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 26: Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng
Bài 28: Động lượngLý thuyết Động năng, thế năng
I. Động năng
1. Khái niệm động năng
- Động năng là năng lượng mà vật có được do chuyển động.
- Vật đang chuyển động là vật có khả năng thực hiện công. Những vật đó mang năng lượng dưới dạng động năng.
Ví dụ:
Quả bóng đang chuyển động – có động năng
Hố lõm do thiên thạch gây ra khi va vào Trái đất
Động năng của máy bay đang bay trên bầu trời
- Một vật có khối lượng m đang chuyển động với tốc độ v thì động năng là
- Trong hệ đơn vị SI, đơn vị động năng là jun (J)
2. Liên hệ giữa động năng và công của lực
Xét một vật khối lượng m chuyển động thẳng biến đổi đều với gia tốc a từ trạng thái đứng yên dưới tác dụng của lực không đổi F. Sau khi đi được quãng đường s, vật đạt vận tốc v thì
Thay ta được
Nếu ban đầu vật đứng yên thì động năng của vật có giá trị bằng công của lực tác dụng lên vật.
II. Thế năng
1. Khái niệm thế năng trọng trường
- Một vật ở độ cao h so với mặt đất thì vật đó lưu trữ năng lượng dưới dạng thế năng. Thế năng này liên quan đến trọng lực nên gọi là thế năng trọng trường.
- Thế năng trọng trường được xác định bởi công thức
- Đơn vị của thế năng là jun (J).
- Thế năng của vật trong trọng trường phụ thuộc và khối lượng và độ cao của vật
- Độ cao h phụ thuộc vào vị trí được chọn làm mốc thế năng nên cũng phụ thuộc vào vị trí được chọn làm mốc. Thông thường, mốc thế năng được chọn là mặt đất.
- Trong trọng trường, hiệu thế năng giữa hai điểm chỉ phụ thuộc vào chênh lệch độ cao theo phương thẳng đứng, không phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điểm.
2. Liên hệ giữa thế năng và công của lực thế
- Khi đưa một vật có khối lượng m từ mặt đất lên một độ cao h, ta tác dụng vào vật một lực nâng F có độ lớn tối thiểu bằng trọng lượng P của vật.
- Công mà lực nâng F thực hiện là
- Vậy thế năng của vật ở độ cao h có độ lớn bằng công của lực dùng để nâng đều vật lên độ cao này. Công trong trường hợp này là công của lực thế, nó không phụ thuộc vào quãng đường đi được mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh lệch độ cao của vị trí đầu và vị trí cuối.