Trắc nghiệm vật lí 10 bài 1 chủ đề 3 cánh diều có đáp án — Không quảng cáo

Công thức tính công: \(A = F.s.\cos (\overrightarrow F ;\overrightarrow s )\)

Muốn lên cầu thang này bạn học sinh phải có lực nâng tối thiểu là:

\(\begin{array}{l}{\overrightarrow F _{\min }} =  - \overrightarrow P \\ \Rightarrow {F_{\min }} = P = m.g\end{array}\)

Độ dịch chuyển của bạn học sinh là: \(\overrightarrow d  = \overrightarrow {AB} \)

=> Công tối thiểu mà bạn ấy phải thực hiện là:

\(\begin{array}{l}{A_{\min }} = {F_{\min }}.d.\cos \alpha  = {F_{\min }}.d.\sin \beta \\ = m.g.d.\sin \beta  = m.g.h = 50.10.20.0,15 = 1500(J)\end{array}\)

Công thức tính công: \(A = F.s.\cos (\overrightarrow F ;\overrightarrow s )\)

Để nâng được ô tô lên máy nâng phải tác dụng vào ô tô lực tối thiểu:

\(\begin{array}{l}{\overrightarrow F _{\min }} =  - \overrightarrow P \\ \Rightarrow {F_{\min }} = P = m.g = 1,{5.10^3}.10 = 1,{5.10^4}(N)\end{array}\)

Công tối thiểu mà máy nâng đã thực hiện được là:

A = P.h = 1,5.10 ⁴ .0,16 = 24000 (J) = 24 (kJ)

Công thức tính công: \(A = F.s.\cos (\overrightarrow F ;\overrightarrow s )\)

Vật dịch chuyển theo hướng của lực nên α = 0

=> Công của lực \(\overrightarrow F \) có độ lớn là: A = F.s.cosα = 5.2.cos0 ⁰ = 10 J

Công thức tính công: \(A = F.s.\cos (\overrightarrow F ;\overrightarrow s )\)

Áp dụng định luật II Newton ta có: \(\overrightarrow F  + \overrightarrow P  = m.\overrightarrow a \)                (*)

Chiếu (*) lên Oy ta có: F – P = m.a => F = P + m.a = m. (g + a) = 3000. (10 + 1 ) = 33000 (N)

Công mà cần cẩu thực hiện được là:

A = F.s.cos0 ⁰ = 33000.15.1 = 495 000 (J)

Biểu thức tính công là: A = F.s.cosα

+ \(0 \le \alpha  < {90^0}\) thì A > 0, công phát động

+ \(\alpha  = {90^0}\) thì A = 0, lực không sinh công

+ \({90^0} < \alpha  \le {180^0}\) thì A < 0, công cản

Với α là góc hợp bởi \(\overrightarrow F \)và chiều chuyển động của vật

Khi kéo vật trượt trên mặt phẳng nghiêng, phản lực N vuông góc với chiều chuyển động nên phản lực không sinh công

Vận dụng kiến thức đã học

Trong hệ SI, đơn vị của công là “J”

Ngoài ra công còn một số đơn vị khác như: cal; kcal; W.s

W là đơn vị của công suất

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tiễn

Pin mặt trời đã có sự chuyển hóa năng lượng quang năng thành điện năng

Cơ năng không đổi trong suốt quá trình chuyển động

Chọn thế năng tại mặt đất, khi chuyển động lên đến độ cao cực đại, thì động năng đã chuyển hóa thành thế năng

Mọi hiện tượng xảy ra trong tự nhiên đều cần có năng lượng dưới các dạng khác nhau như: cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, điện năng, năng lượng ánh sáng, năng lượng âm thanh, năng lượng nguyên tử

Đại lượng không phải là một dạng năng lượng là “Nhiệt lượng”

+ Định luật II Niuton: \(\overrightarrow F  = m\overrightarrow a \)

+ Độ lớn lực ma sát: \({F_{ms}} = \mu N = \mu mg\)

+ Công thức liên hệ giữa s, v, a: \({v^2} - v_0^2 = 2as \Rightarrow s = \dfrac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}}\)

+ Công thức tính công: \(A = F.s.\cos \alpha \)

+ Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}m = 10T = 10\,000kg\\{v_0} = 54km/h = 15m/s\\g = 10m/{s^2}\\\mu  = 0,3\end{array} \right.\)

+ Theo định luật II Niu-tơn, gia tốc chuyển động chậm dần đều của ô tô có giá trị :

\(a = \dfrac{{{F_{ms}}}}{m} = \dfrac{{ - \mu P}}{m} =  - \mu g =  - 0,3.10 =  - 3\left( {m/{s^2}} \right)\)

+ Ta có: \({v^2} - v_0^2 = 2as \Rightarrow s = \dfrac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}}\)

Khi ô tô dừng hẳn thì: \(v = 0 \Rightarrow s = \dfrac{{{0^2} - {{15}^2}}}{{2.\left( { - 3} \right)}} = 37,5m\)

+ Công của lực ma sát trong khoảng thời gian chuyển động thẳng chậm dần đều là:

\(A = {F_{ms}}.s = ma.s = 10\,000.\left( { - 3} \right).37,5 =  - 1125kJ\)

Công thức tính công: \(A = F.s.\cos \alpha ;\,\,\alpha  = \left( {\overrightarrow F ;\overrightarrow s } \right)\)

Độ lớn của lực cản tác dụng lên xe:  \({F_c} = {F_{ms}} = \mu mg = 0,25.1,5.1000.10 = 3750N\)

Công của lực cản tác dụng lên xe:

\(A = {F_c}.s.\cos \left( {\overrightarrow {{F_c}} ;\overrightarrow s } \right) = 3750.100\cos 180 =  - 375000J =  - 375kJ\)

Áp dụng phương trình định luật II Niuton tính gia tốc của xe.

Quãng đường xe đi được sau 2s là: \(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2}\)

Công của chiếc xe: \(A = F.s.\cos \alpha \)

Lực tổng hợp tác dụng lên xe: \({F_T} = F - {F_c} = 2500 - 1000 = 1500N\)

Ta có: \(a = \dfrac{{{F_T}}}{m} = \dfrac{{1500}}{{500}} = 3m/{s^2}\)

Quãng đường xe đi được sau 2s:

\(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2} = 0 + \dfrac{1}{2}{.3.2^2} = 6m\)

Công của chiếc xe sau khi chuyển động được 2s là :

\(A = {F_T}.s.\cos \alpha  = 1500.6.\cos 0 = 9000J = 9kJ\)

Vận dụng biểu thức tính công: \(A = Fscos\alpha \)

Ta có, khi \({m_1}\) đi lên quãng đường \(s = 1m\) trên mặt phẳng nghiêng thì \({m_2}\) đi xuống thẳng đứng một quãng đường cũng bằng \(s\)

Ta có:

\(\begin{array}{l}{h_1} = s.\sin \alpha  = 1.\sin {30^0} = 0,5m\\{h_2} = s = 1m\end{array}\)

Trọng lực \(\overrightarrow {{P_1}} \) có hướng ngược với hướng chuyển dời của vật 1

=> Công của trọng lực của vật 1: \({A_1} = {P_1}.{h_1}.cos{180^0} =  - {m_1}g{h_1}\)

Trọng lực \(\overrightarrow {{P_2}} \) có cùng hướng với hướng chuyển dời của vật 2

=> Công của trọng lực của vật 2: \({A_2} = {P_2}{h_2} = {m_2}gh\)

Công của trọng lực của hệ thống:

\(\begin{array}{l}A = {A_1} + {A_2} =  - {m_1}g{h_1} + {m_2}g{h_2}\\ =  - 1.10.0,5 + 2.10.1 = 15J\end{array}\)

+ Vận dụng biểu thức tính công: \(A = F{\rm{scos}}\alpha \)

+ Vận dụng biểu thức tính công suất: \(P = \dfrac{A}{t}\)

Ta có:

+ Công \(A = Fs\cos \alpha  = P.h = mgh\)

+ Công suất: \(P = \dfrac{A}{t} \to t = \dfrac{A}{P}\)

=> Thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó là: \(t = \dfrac{A}{P} = \dfrac{{mgh}}{P} = \dfrac{{1000.10.30}}{{{{15.10}^3}}} = 20s\)

Vận dụng biểu thức tính công suất: \(P = \dfrac{A}{t} = F\dfrac{s}{t} = Fv\)

Để thang máy chuyển động với vận tốc không đổi thì F = P + F _c

Công suất:

P=Fv=(Mg + F _c )v = ((m _thang + m _tải )g + F _c )v

= ((1000 + 800).9,8 + 4000).3 = 64920 W

Vận dụng biểu thức tính công suất: \(P = \dfrac{A}{t} = F\dfrac{s}{t} = Fv\)

Do xe chạy đều nên \(F = F_c\)

\(\dfrac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \dfrac{{{F_1}{v_1}}}{{{F_2}{v_2}}} =  > {v_2} = \dfrac{{{P_2}{F_1}{v_1}}}{{{P_1}{F_2}}}\)

Theo đề bài \({F_2} = 3{F_1};\,{P_2} = 2{P_1} =  > {v_2} = 10\,m/s\)

+ Công thức tính công: \(A = F.s.\cos \alpha \)

+ Công suất: \(P = \dfrac{A}{t}\)

Lực nâng máy bay lên cao phải có độ lớn bằng trọng lượng của máy bay :

\(F = P = mg = 3000.9,8 = 29400{\rm{ }}N\)

Do đó, động cợ máy bay phải thực hiện công :

\(A = F.h = 29400.1500 = 44,{1.10^6}{\rm{ }}J\)

Suy ra công suất của động cơ máy bay :

\({P_{dc}} = \dfrac{A}{t} = \dfrac{{44,{{1.10}^6}}}{{80}} = 551,25\left( {kW} \right)\)

Công suất trung bình P = A/t

Công của lực tác dụng A = Fscosα

Quãng đường đi được trong chuyển động biến đổi đều s = v ₀ t + 0,5at ²

Biểu thức định luật 2 Niu tơn: F = ma

Lực kéo tác dụng lên xe: F = ma = 1100.4,6 = 5060N

Quãng đường xe đi được: s = v ₀ t + 0,5at ² = 0,5.4,6.5 ² = 57,5m

Công của lực kéo: A = Fscosα = 5060.57,5.cos0 = 290950J

Công suất trung bình của động cơ: \(P=\frac{A}{t}=\frac{290950}{5}={{5,82.10}^{4}}\text{W}\)

Công thức tính công suất: \(P = \dfrac{A}{t} = \dfrac{{F.s}}{t} = F.v\)

Ta có: \(P = F.v\) \( \Rightarrow \) v giảm thì F tăng.

\( \Rightarrow \) Một ô tô đang leo dốc, nếu công suất của động cơ không đổi thì vận tốc của ô tô sẽ giảm đi để tăng lực kéo giúp ô tô leo được dốc.

Sử dụng định luật II Niuton tính được lực kéo thang máy.

Công thức tính công của lực: \(A = F.s.cos\left( {\overrightarrow F ;\overrightarrow s } \right)\)

Công thức tính quãng đường: \(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2} \Rightarrow t\)

Công thức tính công suất: \(P = \dfrac{A}{t}\)

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}m = 2T = 2000kg\\s = h = 12,5m\\a = 1m/{s^2}\\g = 10m/{s^2}\end{array} \right.\)

Biểu diễn các lực tác dụng vào thang máy trên hình:

Áp dụng định luật II Niuton ta có: \(\overrightarrow F  + \overrightarrow P  = m.\overrightarrow a \,\,\left( * \right)\)

Chiếu (*) lên Oy ta có:

\(\begin{array}{l}F - P = ma \Rightarrow F = P + ma = m\left( {g + a} \right)\\ \Rightarrow F = 2000.\left( {10 + 1} \right) = 22000N\end{array}\)

Công mà cần cẩu thực hiện:

\(A = F.s = 22000.12,5 = 275000J\)

Lại có quãng đường vật đi được trong 12,5m là:

\(s = {v_0}t + \dfrac{1}{2}a{t^2} \Leftrightarrow 12,5 = 0 + \dfrac{1}{2}.1.{t^2} \Rightarrow t = 5s\)

Công suất trung bình của cần cẩu:

\(P = \dfrac{A}{t} = \dfrac{{275000}}{5} = 55000W = 55kW\)

Vận dụng kiến thức đã học

Biểu thức tính công suất: P = A/t

Trong đó:

+ P: Công suất (W)

+ A: Công thực hiện được (J)

+ t: Thời gian vật thực hiện (s)

Vận dụng kiến thức trong sách giáo khoa

Cal, J, W.h là đơn vị của công

Đơn vị của P là W, ngoài ra công suất còn có đơn vị là J/s

Vận dụng kiến thức đã học

Đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công nhanh hay chậm của người hoặc thiệt sinh công, được gọi là công suất hay tốc độ sinh công.

Áp dụng công thức:

A = W = mgh = P.h

P = A/t

Ta có: A = W = mgh = P.h = 50.10 = 500 J

Đổi t = 1 phút 40 giây = 100 (s)

=> Công suất của lực kéo là: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{500}}{{100}} = 5(W)\)

Áp dụng các biểu thức:

+ \(v = \frac{s}{t}\)

+ P = F.v

Vì vật chuyển động thẳng đều nên tốc độ của vật là:

\(v = \frac{s}{t} = \frac{5}{{10}} = 0,5(m/s)\)

Lực kéo vật lên trọng lượng của vật: F = m.g = 20.10 = 200 (N)

Công suất của người kéo là: P = F.v = 200.0,5 = 100 (W)

Áp dụng các công thức

+ \(v = \frac{s}{t}\)

+ P = F.v

Tốc độ của thang máy là:

\(v = \frac{s}{t} = \frac{{15}}{6} = 2,5(m/s)\)

Công suất trung bình của động cơ là: P = F.v = 15000.2,5 = 37500 (W)

Áp dụng một số công thức:

+ Định luật 2 Newton: \(\sum {\overrightarrow F }  = m.\overrightarrow a \)

+ Công thức chuyển động biến đổi đều: \(a = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2.s}};v = {v_0} + at\)

+ Công thức tính vận tốc trung bình: \(\overline v  = \frac{s}{t}\)

+ Công suất trung bình: \(\overline P  = \overline v .t\)

Đổi 54 km/h = 15 m/s; m = 4 tấn = 4000 kg.

Gia tốc chuyển động của ô tô là: \(a = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2s}} = \frac{{{{15}^2} - {{10}^2}}}{{2.250}} = 0,25(m/{s^2})\)

Khi ô tô chuyển động đều, ta có: \(\overrightarrow P  + \overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_k}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = m.\overrightarrow a  = \overrightarrow 0 \)     (*)

Chiếu (*) lên chiều dương của trục Ox, Oy, ta có:

\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}N = P = m.g\\{F_k} - {F_{ms}} = 0\end{array} \right.\\ \Rightarrow {F_k} = {F_{ms}} = \mu .N = \mu mg\end{array}\)

Mặt khác, ta có: \({P_{dc}} = {F_k}.v \Rightarrow {F_k} = \frac{{{P_{dc}}}}{v} = \frac{{20000}}{{10}} = 2000(N)\)

Có: \({F_{ms}} = {F_k} \Leftrightarrow \mu mg = {F_k} \Rightarrow \mu  = \frac{{{F_k}}}{{mg}} = \frac{{2000}}{{4000.10}} = 0,05\)

Khi vật tăng tốc đến v = 15 m/s

Theo định luật 2 Newton, ta có: \(\overrightarrow P  + \overrightarrow N  + \overrightarrow {{F_k}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = m.\overrightarrow a \)                          (**)

Chiếu (**) lên chiều dương của trục Oy, ta có: \(N - P = 0 \Leftrightarrow N = P = mg\)

Chiếu (**) lên chiều dương của trục Ox, ta có:

\(\begin{array}{l}{F_k} - {F_{ms}} = m.a \Leftrightarrow {F_k} = {F_{ms}} + m.a\\ \Leftrightarrow {F_k} = \mu .N + m.a \Leftrightarrow {F_k} = \mu mg + ma\\ \Rightarrow {F_k} = 0,05.4000.10 + 4000.0,25 = 3000(N)\end{array}\)

Thời gian ô tô tăng tốc là:

\(t = \frac{{v - {v_0}}}{a} = \frac{{15 - 10}}{{0,25}} = 20(s)\)

=> Vận tốc trung bình của ô tô trên quãng đường đó là:

\(\overline v  = \frac{s}{t} = \frac{{250}}{{20}} = 12,5(m/s)\)

=> Công suất trung bình của động cơ ô tô trên quãng đường đó là: \(\overline P  = {F_k}.\overline v  = 3000.12,5 = 37500(W)\)

Áp dụng các công thức:

+ \(s = \frac{1}{2}g{t^2}\)

+ \(A = F.s.\cos (\overrightarrow F ;\overrightarrow s )\)

+ \(P = \frac{A}{t}\)

Quãng đường vật rơi được trong 3 s là: \({s_3} = \frac{1}{2}.g.t_3^2 = \frac{1}{2}{.10.3^2} = 45(m)\)

Quãng đường vật rơi được trong 4 s là: \({s_4} = \frac{1}{2}.g.t_4^2 = \frac{1}{2}{.10.4^2} = 80(m)\)

=> Quãng đường vật đi được trong giây thứ tư là: Δs = s ₄ – s ₃ = 80 – 45 = 35 (m)

Công của trong lực trong giây thứ tư là: A = m.g.Δs = 8.10.35 = 2800 (J)

=> Công suất trung bình của vật trong giây thứ tư là: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{2800}}{1} = 2800(W)\)