Giải SBT Vật lí 10 Bài 17. Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng có đáp án

Đáp án đúng là: C

Động năng là một đại lượng vô hướng, không âm.

Đáp án đúng là: B

Động năng ${W}_{d}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$ có đặc điểm:

- phụ thuộc vào khối lượng của vật.

- phụ thuộc vào hệ quy chiếu, vì vận tốc có tính tương đối.

- là đại lượng vô hướng, không âm.

- phụ thuộc vào vận tốc của vật.

Đáp án đúng là: D

Thế năng trọng trường của một vật có giá trị có thể dương, có thể âm hoặc bằng 0.

Đáp án đúng là: C

Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của vật.

Đáp án đúng là: B

Cơ năng của một vật được bảo toàn khi vật chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi).

Đáp án đúng là: A

Một vật chỉ chịu tác dụng của trường trọng lực thì khi đó cơ năng của vật được bảo toàn, tại vị trí vật có động năng cực đại thì thế năng cực tiểu.

Đáp án đúng là: B

Động năng ${W}_{d}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$ , khối lượng của vật tăng gấp đôi và tốc độ của vật giảm còn một nửa thì động năng $W{'}_{d}=\frac{1}{2}.2m.{(\frac{v}{2})}^{2}=\frac{1}{2}.\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}.{W}_{d}$ .

Đáp án đúng là: D

Ba quả bóng được ném từ cùng một độ cao và cùng tốc độ đầu nên cơ năng ban đầu của chúng như nhau. Do bỏ qua lực cản của không khí nên cơ năng của các quả bóng bảo toàn. Suy ra tốc độ chạm đất của ba quả bóng là như nhau.

Đáp án đúng là: A

Chọn gốc thế năng tại B

Bảo toàn cơ năng tại A và B

Cơ năng tại A:${W}_{A}={W}_{dA}+{W}_{tA}={W}_{tA}$

Cơ năng tại B:${W}_{B}={W}_{dB}+{W}_{tB}={W}_{dB}$

Theo định luật bảo toàn cơ năng: W$_{tA}$ + W$_{đA}$ = W$_{tB}$ + W$_{đB}$

$\Rightarrow$ W$_{đB}$ = W$_{tA}$ = m.g.h$_{A}$ = 6.10$^{3}$ J

Đáp án đúng là: C

Chọn gốc thế năng tại mặt hồ.

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại vị trí người bắt đầu nhảy và tại vị trí cách mặt hồ 4 m: W$_{t1}$ + W$_{đ1}$ = W$_{t2}$ + W$_{đ2}$

$\Rightarrow m.g.{h}_{1}=m.g.{h}_{2}+\frac{1}{2}m.{v}_{2}^{2}$

$\Rightarrow {v}_{2}=\sqrt{2g.({h}_{1}-{h}_{2})}=\sqrt{2.9{,}8.(10-4)}\approx 10{,}84m/s$

Do ma sát không đáng kể nên cơ năng của thùng hàng được bảo toàn.

Trường hợp 1: giữ nguyên độ cao mặt phẳng nghiêng, chỉ thay đổi góc nghiêng.

Cơ năng tại đỉnh dốc: W = W$_{t}$ = mgh (do vật bắt đầu chuyển động nên động năng bằng 0).

Cơ năng tại chân dốc: $W={W}_{d}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$ (do tại chân dốc thế năng bằng 0)

Theo định luật bảo toàn cơ năng nên động năng tại chân dốc của 3 trường hợp trên như nhau nên tốc độ tại chân dốc giống nhau và bằng $v=\sqrt{2gh}$ .

Trường hợp 2: thay đổi góc nghiêng đồng thời thay đổi cả độ cao mặt phẳng nghiêng.

Do ma sát không đáng kể nên cơ năng của thùng hàng được bảo toàn. Khi tăng góc nghiêng của máng, thế năng ban đầu của thùng hàng tăng lên, cơ năng của thùng hàng vì thế cũng tăng. Do đó, động năng của thùng hàng tại chân máng trượt cũng tăng theo, suy ra tốc độ thùng hàng tại chân máng tăng.

Trong quá trình được nâng lên, quyển sách chịu tác dụng của lực nâng tay do người tác dụng và trọng lực tác dụng lên quyển sách. Hai lực này cân bằng lẫn nhau. Áp dụng định lí động năng:

${\text{W}}_{đ2}-{\text{W}}_{đ1}={A}_{\overline{P}}+{A}_{\overline{F}}=P.s.\cos 180^{\circ}+F.s=0$

Như vậy, trường hợp này không có gì mâu thuẫn với định lí động năng.

a.

+ Trên đoạn AB, động năng của vật tăng, thế năng giảm.

+ Trên đoạn BC, động năng của vật giảm, thế năng tăng.

+ Trên đoạn CD, động năng của vật giảm vì lực ma sát sinh công âm trong quá trình vật trượt.

b.

+ Trên đường trượt ABC, cơ năng của vật bảo toàn do bỏ qua ma sát.

+ Trên đoạn CD, thế năng của vật không đổi trong khi động năng của vật giảm nên cơ năng của vật giảm.

b. Cơ năng của vật tăng, giảm hoặc bằng hằng số trên những đoạn nào?

Chọn gốc thế năng tại mặt đất. Do bỏ qua ma sát trên đường trượt, cơ năng của vật trên đường trượt được bảo toàn nên động năng tại chân đường trượt là:

W$_{đ2}$ = W$_{t1}$ = m.g.h

Trên đoạn đường nằm ngang, vật chịu thêm tác dụng của lực ma sát, áp dụng định lí động năng cho quá trình vật trượt trên sàn:

0 – W$_{đ2}$ = F$_{ms}$.s.cos180$^{0}$

$\Rightarrow s=\frac{h}{μ}$ (*)

Dựa vào biểu thức (*), ta có:

a. Khi tăng độ cao h ban đầu của vật trên đường trượt thì s cũng sẽ tăng.

Dựa vào biểu thức (*), ta có:

b. s không đổi vì không phụ thuộc khối lượng của vật.

Vật (1) sẽ có độ cao cực đại lớn hơn vật (2) vì trong chuyển động ném xiên, tại vị trí độ cao cực đại mà vật đạt được thì vật vẫn có vận tốc (thành phần vận tốc theo phương ngang) tức là vẫn có động năng tại điểm đó, dẫn đến thế năng tại điểm cao nhất trong trường hợp 2 nhỏ hơn thế năng tại điểm cao nhất trong trường hợp 1 (do cơ năng tại vị trí ban đầu như nhau).

Cụ thể:

Vật (1) và vật (2) có cùng cơ năng ban đầu:

W$_{1}$ = W$_{2}$ W$_{t1}$ + W$_{đ1}$ = W$_{t2}$ + W$_{đ2}$

Tại vị trí cao nhất, ta có:

W$_{đ1}$ < W$_{đ2}$ (vì W$_{đ1}$ = 0. W$_{đ2}$ = > 0), nên W$_{t1}$ > W$_{t2}$ h$_{1}$ > h$_{2}$