Trắc nghiệm Vật Lí 10 bài 16 Chân trời sáng tạo có đáp án — Không quảng cáo

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: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{2800}}{1} = 2800(W)\)

+ 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: \(P = \dfrac{A}{t} = F\dfrac{s}{t} = Fv\)

Ta có:  \(P = \dfrac{A}{t} = F\dfrac{s}{t} = Fv\)

Ta suy ra:

\(A = Fs = (P/v).s= \dfrac{{60000.6000}}{{20}} = {18.10^6}J\)

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

Khi con lắc của đồng hồ dao động thì động năng và thế năng được chuyển hóa qua lại lẫn nhau nhờ công của trọng lực

Vận dụng kiến thức đã học

Khi quạt điện hoạt động thì nhiệt năng là năng lượng hao phí

Biểu thức tính công suất: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{mgh}}{t}\)

Hiệu suất: \(H = \frac{{{P_{có ích}}}}{{{P_{toàn phần}}}}.100\% \)

Công suất mà động cơ tiêu thụ là: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{mgh}}{t} = \frac{{400.9,8.1200}}{{120}} = 39200(W)\)

=> Công suất toàn phần của động cơ là: \({P_{toàn phần}} = \frac{{{P_{có ích}}}}{H} = \frac{{39200}}{{80\% }} = 49000(W) = 49(kW)\)

Định luật bảo toàn cơ năng: \(W = {W_d} + {W_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz\)

Chọn mốc thế năng ở điểm thấp nhất mà tàu lượn đạt tới

Cơ năng của tàu lượn ở điểm cao nhất: W ₁ = W _t = mgh

a) Tàu lượn đạt vận tốc cực đại khi ở điểm thấp nhất đồng thời không có sự hao phí khi tàu chuyển động: W ₂ = W ₁

\( \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} = mgh \Rightarrow v = \sqrt {2gh}  = \sqrt {2.9,8.94,5}  \approx 43,04(m/s)\)

b) Hiệu suất của quá trình chuyển đổi:

\(H = \frac{{W_d'}}{{{W_d}}}.100\%  = \frac{{\frac{1}{2}mv{'^2}}}{{\frac{1}{2}m{v^2}}}.100\%  = \frac{{41,{1^2}}}{{43,{{04}^2}}}.100\%  \approx 91,2\% \)

Định luật bảo toàn cơ năng: \(W = {W_d} + {W_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz\)

Xét với cùng một lượng nước khong đổi (khối lượng m)

Chọn mốc thế năng tại cửa xả

Ở độ cao 20 m, nó có thế năng: W _t = mgh

Ở cửa xả, nó có động năng: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

=> Tỉ lệ phần thế năng chuyển hóa thành động năng:

\(\begin{array}{l}\frac{{{W_d}}}{{{W_t}}}.100\%  = \frac{{\frac{1}{2}m{v^2}}}{{mgh}}.100\%  = \frac{{\frac{1}{2}.{v^2}}}{{gh}}.100\% \\ = \frac{{\frac{1}{2}{{.16}^2}}}{{9,8.20}}.100\%  \approx 65,3\% \end{array}\)

Định luật bảo toàn cơ năng: \(W = {W_d} + {W_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz\)

Chọn mốc thế năng ở vị trí ném:

Cơ năng ban đầu là: \({W_1} = \frac{1}{2}mv_0^2 = \frac{1}{2}.0,{2.15^2} = 22,5(J)\)(ban đầu vật ở vị trí ném nên thế năng bằng 0)

Khi vật được ném thẳng đứng lên cao 10 m so với vị trí ném thì vận tốc tức thời của vật bằng 0

=> Cơ năng lúc sau của vật là: \({W_2} = mgz = 0,2.9,8.10 = 19,6(J)\)

=> Tỉ lệ cơ năng bị biến đổi do lực cản: \(\frac{{{W_1} - {W_2}}}{{{W_1}}}.100\%  = \frac{{22,5 - 19,6}}{{22,5}}.100\%  \approx 13\% \)

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

Biểu thức tính hiệu suất: \(H = \frac{{{A_{có ích}}}}{{{A_{toàn phần}}}}.100\% \)

a) \((\overrightarrow F ;\overrightarrow s ) = {0^0} = > \cos ((\overrightarrow F ;\overrightarrow s ) = 1\)

Công mà người thợ thực hiện được là: A = F.s = 310.3,1 = 961 (J)

b) Công có ích để kéo thùng sơn là:

A = P.s = m.g.s = 27.9,8.3,1 = 820,26 (J)

c) Hiệu suất của quá trình này là:

\(H = \frac{{{A_{có ích}}}}{{{A_{toàn phần}}}}.100\%  = \frac{{820,26}}{{961}}.100\%  \approx 85,4\% \)

Vận dụng kiến thức đã học

Năng lượng hao phí trong trường hợp này là công của lực ma sát

Hiệu suất càng cao thì tỉ lệ năng lượng hao phí so với năng lượng toàn phần càng ít

Vận dụng kiến thức đã học

Hiệu suất là tỉ số giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần