W A = W B ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = m g z B ⇒ 1 2 .10 2 + 10.15 = 10. z B ⇒ z B = 20 ( m ) Show
W A = W C ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = W dD + W t = 4 3 W dD ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = 4 3 . 1 2 m v C 2 ⇒ 1 2 .10 2 + 10.15 = 4 6 v C 2 ⇒ v C = 10 3 ( m / s ) Mà W d = 3 W t ⇒ 1 2 m v 2 = 3 m g z ⇒ z = v 2 6 g = ( 10 3 ) 2 6.10 = 5 ( m ) d.Theo định luật bảo toàn năng lượng 1 2 m v M D 2 = − m g s + A C ⇒ 1 2 m v M D 2 = − m g s + F C . s ⇒ F C = m v M D 2 2 s + m g Theo định luật bảo toàn cơ năng W A = W M D ⇒ 1 2 m v A 2 + m g z A = 1 2 m v M D 2 ⇒ v M D = v A 2 + 2 g z A ⇒ v M D = 10 2 + 2.10.15 = 20 ( m / s ) - Mọi vật chuyển động trong chất lưu luôn chịu tác dụng bởi lực cản của chất lưu. Lực này ngược hướng chuyển động và cản trở chuyển động của vật 2. Lực cản phụ thuộc vào yếu nào? \=> Lực cản của chất lưu (không khí, nước) phụ thuộc vào hình dạng và tốc độ của vật. II. Lực nâng của chất lưu - Một số tác dụng của lực nâng trong tình huống thực tế: + Máy bay có thể di chuyển trong không khí + Tàu thuyền có thể nổi và di chuyển được trên mặt nước + Khinh khí cầu lơ lửng trên không trung + Nhiều sinh vật bay lượn dễ dàng trong không khí Chú ý: Khi vật rơi trong chất lưu dưới tác dụng của trọng lực và lực cản của chất lưu thì đến một lúc nào đó vật sẽ đạt tới vận tốc giới hạn và sẽ chuyển động đều với vận tốc này. Bài viết Cách giải bài tập về Cơ năng, Định luật bảo toàn cơ năng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách giải bài tập về Cơ năng, Định luật bảo toàn cơ năng. Cách giải bài tập về Cơ năng, Định luật bảo toàn cơ năng (hay, chi tiết)A. Phương pháp & Ví dụQuảng cáo - Cơ năng của vật: W = Wđ + Wt = (1/2) mv2 + mgh. - Cơ năng của vật được bảo toàn khi vật chuyển động trong trường lực thế (lực đàn hồi, trọng lực) và không có lực ma sát, lực cản: Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Bài tập vận dụngBài 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20 m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30 m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2. Hãy tính:
Lời giải:
+ Cơ năng tại O (tại vị trí ném vật): W (O) = + mgh Cơ năn tại B (tại mặt đất): Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (O) = W (B).
Gọi A là độ cao cực đai mà vật đạt tới. + Cơ năng tại A: W (A) = mgh. + Cơ năng tại B: W (B) = (1/2) mv2. Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (A) = W (B)
Cơ năng tại C: W (C) = Wđ (C) + Wt (C) \= Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(C) = W(B). Quảng cáo Bài 2: Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10 m/s, lấy g = 10 m/s2.
Lời giải: Chọn gốc thế năng tại mặt đất.
Cơ năng tại : W(A) = mgh. Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(O) = W(A).
Gọi C là điểm có Wđ1 = 3 Wt3 . Cơ năng tại C: W(C) = 4 Wt1 = 4 mgh1. Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(C) = W(A)
Gọi D là điểm có Wđ2 = Wt2. Cơ năng tại D: W(D) = 2 Wđ2 = m v22 Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (D) = W (A).
Quảng cáo Bài 3: Một hòn bi có khối lượng 20 g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6 m so với mặt đất.
Lời giải:
Động năng tại lúc ném vật: Wđ = (1/2) mv2 = 0,16 J. Thế năng tại lúc ném vật: Wt = mgh = 0,31 J. Cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật: W = Wđ + Wt = 0,47 J.
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: WA = WB ⇔ hmax = 2,42 m.
Bài 4: Một vật có khối lượng m = 1kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1 m, dài 10 m. Lấy g = 9,8 m/s2, hệ số ma sát μ = 0,05.
Lời giải:
Trong khi vật chuyển động từ A đến B, tại B cơ năng chuyển hóa thành động năng tại B và công để thắng lực ma sát ⇒ Áp dụng định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng: ⇔ vB = 3,1 m/s.
Do đó: Wđ(B)= |ABC| = μ.mg.BC ⇔ BC = 10 m. Quảng cáo Bài 5: Từ điểm A của một mặt bàn phẳng nghiêng, người ta thả một vật có khối lượng m = 0,2 kg trượt không ma sát với vận tốc ban đầu bằng 0 rơi xuống đất. Cho AB = 50 cm, BC = 100 cm, AD = 130 cm, g = 10 m/s2 (hình vẽ). Bỏ qua lực cản không khí.
Lời giải:
WA = m.g.AD Cơ năng của vật tại B: WB = (1/2) m.vb2 + m.g.BC. Vì cơ năng được bảo toàn nên: WA = WB. ⇔ m.g.AD = (1/2) mvB2 + m.g.BC ⇔ vB = √6 = 2,45 m/s. Tương tự áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và E ta tính được: vE = 5,1 m/s.
Phương trình chuyển động theo các trục x và y là: x = vB cosα.t (2) y = h - vB sinα.t - (1/2) gt2 (3) Từ (2) và (3) ta rút ra được: Đây chính là phương trình của một parabol có bề lõm quay xuống dưới. Vậy quỹ đạo cảu vật sau khi dời bàn là một parabol. Từ (1): Khi vật chạm đất tại E thì y = 0. Thay giá trị của y và v_B vào phương trình (4), ta thu được phương trình: 13x2 + 0,75x - 1 = 0 (5) Giải phương trình (5) thu được x = 0,635 m. Vậy vật rơi cách chân bàn một đoạn CE = 0,635 m.
Gọi lực cản trung bình là F, ta có: WE - 0 = F.s ⇔ F = WE/s = 130 N. B. Bài tập trắc nghiệmCâu 1: Cơ năng đàn hồi của hệ vật và lò xo:
Lời giải: Chọn B Câu 2: Chọn đáp án đúng: Cơ năng là:
Lời giải: Chọn D Câu 3: Cơ năng là đại lượng:
Lời giải: Chọn D Câu 4: Trong quá trình rơi tự do của một vật thì:
Lời giải: Chọn A Câu 5: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên, trong quá trình chuyển động của vật thì:
Lời giải: Chọn B Câu 6: Cơ năng đàn hồi là một đại lượng
Lời giải: Chọn D Câu 7: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất, vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản không khí. Trong quá trình MN thì:
Lời giải: Chọn D Câu 8: So sánh không đúng giữa thế năng hấp dẫn với thế năng đàn hồi
B.Đều là đại lượng vô hướng, có thể dương, âm hoặc bằng không
Lời giải: Chọn C Câu 9: Điều nào sau đây là sai khi nói về cơ năng?
Lời giải: Chọn D Câu 10: Một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng xuống từ một điểm phía trên mặt đất. Trong quá trình vật rơi :
Lời giải: Chọn A Câu 11: Cơ năng của một vật có khối lượng 2kg rơi từ độ cao 5m xuống mặt đất là:
Lời giải: Vì cơ năng của hệ được bảo toàn nên cơ năng bằng thế năng lúc ban đầu, hay: W = W( t = 0 ) = Wđ + Wt = mgh = 100 J. Câu 12: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Tính độ cao cực đại của nó.
Lời giải: Khi vật lên đến độc cao cực đại thì v = 0. Định luật bảo toàn cơ năng cho 2 vị trí bắt đâu ném vật và độ cao cực đại: W1 = W2 ⇔ Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2. Câu 13: Một vật m trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng có chiều dài 5 m, và nghiêng một góc 30° so với mặt phẳng ngang. Lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng có độ lớn bằng một phần tư trọng lượng của vật. Lấy g = 10 m/s2. Vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng có độ lớn là
Lời giải: Áp định lí biến thiên động năng cho 2 vị trí vật bắt đầu chuyển động và khi vật dừng lại, ta có: Câu 14: Một vật nhỏ m thả không vận tốc ban đầu từ H trượt không ma sát theo mặt uốn như hình vẽ. Để vật có thể trượt tới điểm P trên vành tròn thì phải thỏa mãn điều kiện nào sau đây?
Lời giải: Chọn B Câu 15: Một vận động viên nặng 650 N nhảy với vận tốc ban đầu v0 = 2 m/s từ cầu nhảy ở độ cao 10 m xuống nước theo hướng thẳng đứng xuống dưới. Lấy g = 10 m/s2, sau khi chạm nước người đó chuyển động thêm một độ dời 3 m trong nước theo phương thẳng đứng thì dừng. Độ biến thiên cơ năng của người đó là:
Lời giải: Chọn gốc thế năng tại mặt phân cách giữa nước và không khí. Cơ năng của người lúc bắt đầu nhảy là: Wtrước = mgh + (1/2) m.v02 = 6630 J. Tại vị trí dừng lại, có tọa độ là h’ = -3 m. Cơ năng lúc người đó dừng lại là: Wsau = - mgh' = -1950 J Độ biến thiên cơ năng: ΔW = Wsau - Wtrước = - 8580 J. C. Bài tập bổ sungBài 1: Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đất một khoảng 4 m. Người ta quan sát thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn bằng 12 m/s. Cho g = 10 m/s2.
Bài 2: Vật khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ dưới lên với vo = 20 m/s. Tính thế năng, động năng, cơ năng của vật:
Bài 3: Vật khối lượng m = 1 kg trượt từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng cao 1 m, dài 10 m, lấy g = 9,8 m/s2; hệ số ma sát là 0,05. a/ Tính vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng. b/ Tính quãng đường mà vật đi thêm được cho đến khi dừng hẳn trên mặt phẳng ngang. Bài 4: Một viên bi khối lượng m chuyến động ngang không ma sát vận tốc 2 m/s rồi đi lên mặt phẳng nghiêng góc nghiêng 30°.
Bài 5: Đoàn tàu m = 5 tấn đang chuyển động với vận tốc v0 = 10 (m/s) thì hãm phanh, lực hãm F = 5000 N. Tàu đi thêm quãng đường s rồi dừng lại. Dùng định lí động năng, tính công của lực hãm, suy ra s. Bài 6: Trong quá trình xảy ra dao động của một con lắc đơn thì ở vị trí cân bằng:
Bài 7: Một vật khi được thả rơi tự do từ độ cao là 3 m. Độ cao của vật khi động năng bằng hai lần thế năng chính là:
Bài 8: Một vật khi được ném thẳng đứng lên phía cao từ mặt đất với vận tốc đầu là 4 m/s. Sức cản không khí không đáng kể. Tốc độ của vật đó khi có động năng bằng thế năng là bao nhiêu? Bài 9: Một vật khi được ném xiên từ mặt đất với vận tốc ban đầu hợp với phương ngang một góc là 300 và với độ lớn là 4 m/s. Cho g = 10 m/s2, chọn gốc của thế năng ở vị trí mặt đất, mọi lực cản không đáng kể. Độ cao cực đại mà vật có thể đạt tới là:
Bài 10: Một vật được thả cho rơi tự do, trong khi rơi:
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:
Đã có lời giải bài tập lớp 10 sách mới:
Săn shopee siêu SALE :
ĐỀ THI, GIÁO ÁN, SÁCH LUYỆN THI DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 10Bộ giáo án, bài giảng powerpoint, đề thi, sách dành cho giáo viên và gia sư dành cho phụ huynh tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official Tổng đài hỗ trợ đăng ký : 084 283 45 85 Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS. Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube: Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn. |