Bài tập chủ đề 4 trang 94 Vật Lí 10 Cánh diều

Bài 1

Lực F đẩy ô tô khối lượng m lên dốc một đoạn đường s với tốc độ không đổi v. Dốc nghiêng góc α. Hiệu suất của quá trình này được xác định bằng biểu thức nào dưới đây?

A. \(\frac{{mgs.\sin \alpha }}{{Fv}}\)

B. \(\frac{{mv}}{{Fs}}\)

C. \(\frac{{m{v^2}}}{{2Fs}}\)

D. \(\frac{{mg\sin \alpha }}{F}\).

Phương pháp giải:

Biểu thức tính hiệu suất: \(H = \frac{{{W_{có ích}}}}{{{W_{cungcap}}}}.100\% \)

Trong đó:

+ W_{có ích} là năng lượng có ích được tạo ra (J)

+ W_{cung cấp} là năng lượng cung cấp (J)

Lời giải chi tiết:

Năng lượng cung cấp: W_{cung cấp} = F.s

Năng lượng có ích là động năng của vật: \({W_{có ích}} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

=> Hiệu suất của quá trình là: \(H = \frac{{{W_{có ích}}}}{{{W_{cungcap}}}}.100\%  = \frac{{m{v^2}}}{{2Fs}}\)

Chọn C.

Bài 2

Đồ thị hình 1 biểu diễn lực tác dụng của người công nhân thay đổi trong quá trình kéo bao tải trên mặt phẳng nghiêng và độ dịch chuyển tương ứng theo phương của lực. Tính công của người công nhân.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính công: A = F.d

Trong đó:

+ A là công vật thực hiện (J)

+ F: lực tác dụng (N)

+ d: độ dịch chuyển của vật (m).

Lời giải chi tiết:

+ Từ 0 – 100 cm, ta có độ dịch chuyển d = 100 cm = 1 m; F = 200 N.

=> Công thực hiện là: A₁ = 200.1 = 200 J.

+ Từ 100 – 150 cm, ta có độ dịch chuyển d = 50 cm = 0,5 m; F = 300 N.

=> Công thực hiện là: A₂ = 300.0,5 = 150 J.

+ Từ 150 – 200 cm, ta có độ dịch chuyển là 50 cm = 0,5 m; F = 100 N.

=> Công thực hiện là: A₃ = 100.0,5 = 50 J.

=> Công thực hiện của người công nhân là: A = A₁ + A₂ + A₃ = 200 + 150 + 50 = 400 (J).

Bài 3

Chế độ ăn hằng ngày cung cấp năng lượng khoảng 10 000 J để một người hoạt động bình thường.

a) Ước tính công suất hoạt động trung bình của cơ thể.

b) Tính công suất hoạt động của người có trọng lượng 500 N chạy lên cầu thang cao 3 m trong 5 s. So sánh công suất tính được với công suất trung bình và rút ra nhận xét.

Phương pháp giải:

- Mối liên hệ giữa công, công suất và thời gian: A = P.t

Trong đó:

+ A: công vật thực hiện được (J)

+ P: công suất (W)

+ t: thời gian (s).

- Mối liên hệ giữa công, lực thực hiện công, độ dịch chuyển là: A = F.d

Trong đó:

+ F: lực thực hiện công (N)

+ d: độ dịch chuyển (m)

Lời giải chi tiết:

a) 1 ngày = 86400 s

Công suất hoạt động trung bình của cơ thể là: \(P = \frac{A}{t} = \frac{{10000}}{{86400}} \approx 0,12(W)\)

b) Công suất hoạt động của người có trọng lượng 500 N là:

\(P = \frac{A}{t} = \frac{{F.d}}{t} = \frac{{500.3}}{5} = 300(W)\)

=> Công suất hoạt động của con người lớn hơn rất nhiều so với công suất hoạt động trung bình của cơ thể do chế độ ăn uống hằng ngày cung cấp.

=> Nhận xét: Ngoài năng lượng được cung cấp do ăn uống ra thì bên trong cơ thể đã chứa một phần năng lượng để duy trì.

Bài 4

Thả quả bóng bàn rơi xuống sàn nhà cứng. Quan sát và mô tả chuyển động của quả bóng bàn cho đến khi nó nằm yên trên mặt sàn. Phân tích sự bảo toàn và chuyển há năng lượng trong suốt quá trình bạn quan sát được.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm và quan sát

Lời giải chi tiết:

Khi quả bóng bàn rơi xuống sàn nhà, động năng của quả bóng tăng do vận tốc tăng, thế năng của quả bóng giảm do độ cao giảm. Cho đến khi quả bóng chạm mặt sàn thì quả bóng lại nảy lên, lúc này động năng giảm và thế năng tăng đồng thời quả bóng còn tỏa ra nhiệt năng. Quá chuyển chuyển hóa liên tục từ động năng sang thế năng và thế năng sang động năng, đồng thời kèm theo sự tỏa nhiệt. Vì vậy năng lượng trong suốt quá trình chuyển hóa không được bảo toàn.