Tiêu đề BÀI 26. CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG - GV.pdf ✅

Trang 1 CHƯƠNG IV. NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT BÀI 26: CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG I. TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1.Sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng - Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của nó. Khi vật chuyển động trong trường trọng lực thì cơ năng có dạng: W W W 1 2 . . 2 c  đ  t  mv  m g h - Động năng và thế năng có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau. - Nếu thế năng chuyển thành động năng thì lực sẽ sinh công phát động, ngược lại, khi động năng chuyển thành thế năng thì lực sinh công cản. 2. Định luật bảo toàn cơ năng Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật được bảo toàn. II. PHÂN LOẠI BÀI TẬP 1. DẠNG 1. BÀI TẬP CỦNG CỐ LÍ THUYẾT VÀ VẬN DỤNG CƠ BẢN 1.1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI. Công thức tính cơ năng trong trọng trường W W W 1 2 . . 2 c  đ  t  mv  m g h 1.2. BÀI TẬP MINH HOẠ Bài 1. Khi nước chảy từ thác xuống: a) Lực nào làm cho nước chảy từ đỉnh thác xuống dưới? b) Lực nào sinh công trong quá trình này? c) Động năng và thế năng của nó thay đổi như thể nào? d) Hãy dự đoán về mỗi liên hệ giữa độ tăng động năng và độ giảm thế năng. Lời giải. a) Trọng lực làm nước chuyển động từ đỉnh thác xuống. b) Trọng lực sinh công. c) Khi nước chảy từ đỉnh thác xuống chân thác, thế năng giảm dần và động năng tăng dần. d) Thế năng chuyển hoá thành động năng là do trọng lực gây ra. Bài 2. Từ một điểm ở độ cao h so với mặt đất, ném một vật có khối lượng m lên cao với vận tốc ban đầu v0. a) Khi vật đi lên có những lực nào tác dụng lên vật, lực đó sinh công cản hay công phát động? b) Trong quá trình vật đi lên rồi rơi xuống dạng năng lượng nào tăng, dạng năng lượng nào giảm? Hãy dự đoán về mối liên hệ giữa độ tăng của động năng và độ giảm của thế năng. Lời giải. a) Trọng lực tác dụng lên vật và sinh công cản. b) Trong quá trình vật đi lên thì thế năng tăng, động năng giảm; vật đi xuống thì thế năng giảm động năng tăng Bài 3. Một vật có khối lượng 500 g đang ở độ cao 30 m so với mặt đất. Lấy Chọn mốc thế 2 g 10m / s . năng ở mặt đất. a) Tính thế năng của vật ở độ cao 30 m b) Thả cho vật rơi tự do. Tính động năng và thể năng của vật khi chạm đất. c) Khi vật có động năng 75J thì thế năng của vật là bao nhiêu? Lời giải. a) Tính thế năng của vật ở độ cao 30 m   0 5 10 30 150   Wt mgh , . . J W Thế năng tại vị trí thả rơi bằng cơ năng vật b) Động năng và thế năng của vật khi chạm đất là   0 0 0 0 0 5 10 0 0 150 0 150         t d t W mgh , . . W W W J c) Khi vật có động năng 75J thì thế năng của vật là Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng,
Trang 2 Wt  W  Wd 150  75  75J 1.3. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Xác định cơ năng của một vật có khối lượng 2kg rơi từ độ cao 5m xuống mặt đất? Lấy g = 10 m/s2 . Bài 2. 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.Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật. Lấy g = 10 m/s2 . Bài 3. Một vật có khối lượng 1 kg rơi tự do từ độ cao h = 50 cm xuống đất, lấy g = 10 m/s2 . Động năng của vật ngay trước khi chạm đất là Bài 4. Từ độ cao 5,0 m so với mặt đất, người ta ném một vật khối lượng 200 g thẳng đứng lên cao với vận tốc đầu là 2 m/s. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g ≈ 10 m/s2 . Xác định cơ năng của vật tại vị trí cao nhất mà vật đạt tới. Lời giải. Bài 1. W W W 0 . . 2.5.10 100 c  đ  t   m g h   J Bài 2. Chọn gốc thế năng tại mặt đất. Động năng tại lúc ném vật: W 1 2 0,16 2 đ  mv  J Thế năng tại lúc ném vật: W . . 0,31 t  m g h  J Cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật: W W W 0,47 c đ t    J Bài 3. W Max =W 1.10.0,5 5 Max đ t m Max  gh   J Bài 4. W W W 1 2 1 2 . . 0,2.2 0,2.10.5 10,4 2 2 c  đ  t  mv  m g h    J III. BÀI TẬP BỔ SUNG Bài 1. Một vật khối lượng 400g được thả rơi tự do từ độ cao 20m so với mặt đất. Cho g = 10m/s2 . Sau khi rơi được 12m, động năng của vật bằng Đáp án: 48 J Bài 2. Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s2 . Cơ năng của vật bằng bao nhiêu ? Đáp án: 5 J Bài 3. Một vật khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ độ cao 5,0 m lên phía trên với vận tốc đầu là 10 m/s. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy g ≈ 10 m/s2 . Xác định cơ năng của vật tại vị trí của nó sau 0,50 s kể từ khi chuyển động. Đáp án: 12,5 kJ Bài 4. Một con cá heo trong khi nhào lộn đã vượt khỏi mặt biển tới độ cao 5m. Nếu coi cá heo vượt lên khỏi mặt biển được chỉ nhờ động năng nó có vào lúc rời mặt biển và lấy g = 10m/s2 thì vận tốc của cá heo vào lúc rời mặt biển là Đáp án: 10 m/s IV. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Cơ năng là đại lượng: A. luôn luôn dương. B. luôn luôn dương hoặc bằng 0. C. có thể dương, âm hoặc bằng 0. D. luôn luôn khác 0. Câu 2. Một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng xuống từ một điểm phía trên mặt đất. Trong quá trình vật rơi A. Thế năng tăng. B. Động năng giảm. C. Cơ năng không đổi. D. Cơ năng cực tiểu ngay trước khi chạm đất. Câu 3. Một vật được ném thẳng đứng lên cao, khi vật đạt độ cao cực đại thì tại đó: A. động năng cực đại, thế năng cực tiểu. B. động năng cực tiểu, thế năng cực đại. C. động năng bằng thế năng. D. động năng bằng nữa thế năng. Câu 4. Cơ năng của vật sẽ không được bảo toàn khi vật: A. chỉ chịu tác dụng của trọng lực. B. chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo. C. vật chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát. D. vật không chịu tác dụng của lực ma sát, lực cản. Câu 5. Khi cho một vật rơi từ độ cao M xuống N, câu nói nào sau đây là đúng
Trang 3 A. thế năng tại N là lớn nhất. B. động năng tại M là lớn nhất. C. cơ năng tại M bằng cơ năng tại N. D. cơ năng luôn thay đổi từ M xuống N. Câu 6. Chọn câu sai khi nói về cơ năng: A. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật. B. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. C. Cơ năng của vật được bảo toàn nếu có tác dụng của các lực khác (như lực cản, lực ma sát...) xuất hiện trong quá trình vật chuyển động. D. Cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực thì bảo toàn. Câu 7. Chọn câu đúng. Khi con lắc đơn dao động đến vị trí cao nhất: A. động năng đạt giá trị cực đại. B. thế năng đạt giá trị cực đại. C. cơ năng bằng không. D. thế năng bằng động năng. Câu 8. Cơ năng của vật được bảo toàn trong trường hợp: A. vật rơi trong không khí. B. vật trượt có ma sát. C. vật rơi tự do. D. vật rơi trong chất lỏng nhớt. Câu 9. Chọn đáp án đúng: Cơ năng là A. Một đại lượng vô hướng có giá trị đại số. B. Một đại lượng véc tơ. C. Một đại lượng vô hướng luôn luôn dương. D. Một đại lượng vô hướng luôn dương hoặc có thể bằng 0. Câu 10. Một qủa cầu và 1 khối nặng được nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ không co dãn vắt qua 1 ròng rọc trơn. Cả hai vật cân bằng ở vị trí ngang nhau. Khối nặng được kéo xuống 1 đoạn, khi buông khối nặng ra thì: A. Nó sẽ dịch chuyển lên tới vị trí ban đầu vì đây là vị trí cân bằng. B. Nó sẽ dịch chuyển lên tới vị trí ban đầu vì cơ năng bảo toàn. C. Nó sẽ giữ nguyên trạng thái đang có vì không có thêm lực tác dụng nào. D. Nó sẽ dịch chuyển xuống vì lực tác dụng vào nó lớn hơn lực tác dụng vào qủa cầu. Câu 11. Xét một hệ gồm hai vật va chạm vào nhau theo phương thẳng đứng thì đại lượng vật lí nào sau đây được bảo toàn? A. Động năng. B. Cơ năng. C. Động lượng. D. Không có. Câu 12. Một vật được ném từ dưới lên. Trong quá trình chuyển động của vật thì: A. Động năng giảm, thế năng tăng. B. Động năng giảm, thế năng giảm. C. Động năng tăng, thế năng giảm. D. Động năng tăng, thế năng tăng. Câu 13. Một vật nhỏ được ném lên từ điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN? A. thế năng giảm. B. cơ năng cực đại tại N. C. cơ năng không đổi. D. động năng tăng. Câu 14. Vật m ném lên thẳng đứng từ mặt đất với vận tốc đầu v0. Độ cao max có giá trị: A. B. C. D. 1 giá trị khác. 2 0 2 v g 2 1 0 2 ( ) 2 v g 2 0 2 v Câu 15. Vật m rơi từ độ cao h so với mặt đất, vận tốc lúc sắp chạm đất có độ lớn: A. 2gh B. C. 2gh D. 1 giá trị khác. 2 2 h g Câu 16. Vật m được ném ngang ở độ cao h với vận tốc đầu v0. Vận tốc lúc sắp chạm đất có độ lớn: A. B. C. D. 1 2 0 (v  2gh) 1 2 2 0 (v  2gh) 1 2 2 0 (v  2h) 1 2 (2gh) Câu 17. Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc v từ mặt đất. Gia tốc là g, bỏ qua sức cản của không khí. Khi vật có động năng bằng thế năng thì nó ở độ cao so với mặt đất là A. B. C. D. 2 2v g 2 0,25v g 2 0,5v g 2 v g Câu 18. Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s2 . Cơ năng của vật bằng bao nhiêu? A. 4 J. B. 8 J. C. 5 J. D. 1 J.
Trang 4 Câu 19. Một vật có khối lượng 1 kg, được ném lên thẳng đứng tại một vị trí cách mặt đất 2 m, với vận tốc ban đầu v0 = 2 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2 . Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì cơ năng của vật tại mặt đất bằng A. 4,5 J. B. 12 J. C. 24 J. D. 22 J. Câu 20. Một học sinh ném một vật có khối lượng 200g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc ban đầu 8 m/s từ độ cao 6m so với mặt đất. Lấy g = 10m/s2 . Xác định cơ năng của vật khi vật chuyển động? A. 18,4(J) B. 16(J) C. 10(J) D. 4 (J) Câu 21. Từ điểm M có độ cao so với mặt đất bằng 4m ném lên một vật với vận tốc đầu 4m/s. Biết khối lượng của vật bằng 200g, lấy g =10 m/s2 . Khi đó cơ năng của vật bằng: A. 6J B. 9,6 J C. 10,4J D. 11J Câu 22. Khi con lắc đơn đến vị trí cao nhất thì A. động năng đạt giá trị cực đại. B. thế năng bằng động năng. C. thế năng đạt giá trị cực đại. D. cơ năng bằng không. Câu 23. Trong quá trình rơi tự do của một vật thì A. động năng tăng, thế năng tăng. B. động năng tăng, thế năng giảm. C. động năng giảm, thế năng giảm. D. động năng giảm, thế năng tăng. Câu 24. Một vật được ném từ dưới lên. Trong quá trình chuyển động của vật thì A. động năng giảm, thế năng tăng. B. động năng giảm, thế năng giảm. C. động năng tăng, thế năng giảm. D. động năng tăng, thế năng tăng. Câu 25. Khi vật chịu tác dụng của lực không phải là lực thế A. cơ năng của vật được bảo toàn. B. động năng của vật được bảo toàn. C. thế năng của vật được bảo toàn. D. năng lượng toàn phần của vật được bảo toàn. Câu 26. Một vật được thả rơi tự do, trong quá trình vật rơi A. động năng của vật không thay đổi B. thế năng của vật không thay đổi C. tổng động năng và thế năng của vật không đổi D. tổng động năng và thế năng của vật luôn thay đổi. Câu 27. Chọn phát biểu sai khi nói về thế năng trọng trường: A. Thế năng trọng trường của một vật là năng lượng vật có do nó được đặt tại một vị trí xác định trong trọng trường của Trái đất. B. Khi tính thế nănng trọng tường, có thể chọn mặt đất làm mốc tính thế năng. C. Thế năng trọng trường có đơn vị là N/m2 . D. Thế năng trọng trường xác định bằng biểu thức Wt = mgh. Câu 28. Một vật có khối lượng m nằm yên thì nó có thể có: A. vận tốc. B. động năng. C. động lượng. D. thế năng. Câu 29. Đại lượng vật lí nào sau đây phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường? A. Động năng. B. Thế năng. C. Trọng lượng. D. Động lượng. Câu 30. Dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật là: A. Thế năng đàn hồi. B. Động năng. C. Cơ năng. D. Thế năng trọng trường. Câu 31. Một vật có khối lượng 4kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó Wt1 = 600J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt2 = -800J. Vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất. Lấy g = 10m/s2 A. 15 m. B. 25 m. C. 10 m. D. 35 m. Câu 32. Một vật có khối lượng 100g đang ở độ cao 6m so với mặt đất sau đó thả cho rơi tự do. Tìm công của trọng lực và vận tốc của vật khi vật rơi đến độ cao 2m. Lấy g = 10m/s2 A. 40 J; m/s 4 5 B. 4 J; m/s 5 C. 40 J; 4m/s D. 4 J; 4 5 m/s Câu 33. Một vật có khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó Wt1 = 500 J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt2 = -900 J. Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất. Lấy g = 10m/s2 A. 15 m. B. 24,5 m. C. 10 m. D. 46,7 m. Câu 34. Một người đứng yên trong thang máy và thang máy đang đi lên với vận tốc không đổi. Lấy mặt đất làm mốc thế năng thì A. thế năng của người giảm và động năng không đổi. B..thế năng của người tăng và của động năng không đổi. C. thế năng của người tăng và động năng tăng.