BÀI TẬP TỰ LUẬN VỀ CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Công
a) Khi lực \(\vec F\) chuyển dời một đoạn s theo hướng của lực thì công do lực sinh ra : A=F.s
b) Trường hợp tổng quát : A=F.s.cosα
Trong đó : + A: công của lực F (J)
+ s: là quãng đường di chuyển của vật (m)
+ α: góc tạo bởi lực \(\vec F\) với hướng của độ dời s.
c) Chú ý :
+ cosα>0 => A>0 : công phát động. (0o<α<90o)
+ cosα<0 => A<0 : công cản. (90o<α<180o)
+ cosα=0 => A=0 : Công thực hiện bằng 0. (α=90o)
+ \(\vec F\) cùng hướng với hướng của độ dời s
\( \Rightarrow \alpha = {0^0} \Rightarrow c{\rm{os}}\alpha = 1 \Rightarrow A = F.s\)
+ \(\vec F\) ngược hướng với hướng của độ dời s
\(\alpha = {180^0} \Rightarrow c{\rm{os}}\alpha = - 1 \Rightarrow A = - F.s\)
2. Công suất : P=A/t(W)
Các đơn vị đổi cần lưu ý:
\(\begin{array}{l}
{\rm{1KW}} = {\rm{1}}000{\rm{W}};1MW = {10^6}W;\\
1Wh = 3600J;1KWh = 3,{6.10^6}J;1HP = 746W;1CV = 736W
\end{array}\)
+ Ngoài rat a có công thức của công suất:
\(\wp = \frac{A}{t} = \frac{{\overrightarrow F .s}}{t} = \overrightarrow F \overrightarrow v \)
+Hiệu suất của máy : H=A'/A.100%
A': Là công có ích; A: Là công toàn phần
II. BÀI TẬP VÍ DỤ
Câu 1: Một vật có khối lượng 2 kg chịu tác dụng của một lực F=10N
Có phương hợp với độ dời trên mặt phẳng nằm ngang một góc 45o
Giữa vật và mặt phẳng có hệ số ma sát µ=0,2 . Lấy g=10m/s2
a. Tính công của ngoại lực tác dụng lên vật khi vật dời một quãng đường 2m. Công nào là công dương, công âm ?
b. Tính hiệu suất trong trường hợp này.
Giải:
a. Ta có công của lực F :
\({A_F} = F.s.\cos {45^0} = 10.2.\frac{{\sqrt 2 }}{2} = 14,14\left( J \right) > 0\)
Công dương vì là công phát động.
Công của lực ma sát :
\(\begin{array}{l}
{A_{{F_{ms}}}} = {F_{ms}}.s.\cos {180^0} = - \mu .N.s = - \mu \left( {P - F\sin {{45}^0}} \right).s\\
{A_{{F_{ms}}}} = - 0,2.\left( {2.10 - 10.\frac{{\sqrt 2 }}{2}} \right).2 = - 5,17 < 0
\end{array}\)
Công âm vì là công cản.
b. Hiệu suất
Công có ích:
\({A_{ci}} = {A_F} - \left| {{A_{{F_{ms}}}}} \right| = 14,14 - 5,17 = 8,97\left( J \right)\)
Công toàn phần:
\( \Rightarrow H = \frac{{8,97}}{{14,14}}.100\% = 63,44\% \)
Câu 2: Công của trọng lực trong 2 giây cuối khi vật có khối lượng 8kg được thả rơi từ độ cao 180m là bao nhiêu ? Lấy g=10m/s2.
Giải:
Thời gian rơi của vật khi được thả rơi từ độ cao 180 m
\(s = \frac{1}{2}g{t^2} \Rightarrow t = \sqrt {\frac{{2.s}}{g}} = \sqrt {\frac{{2.180}}{{10}}} = 6\left( s \right)\)
Quãng đường đi trong 4s đầu:
\({s^/} = \frac{1}{2}g{t^{/2}} = \frac{1}{2}{.10.4^2} = 80\left( m \right)\)
Khi đi được 4s đầu thì vật đang ở độ cao 100m vậy công của trọng lực trong 2 giây cuối
\( \Rightarrow {A_p} = mg.h = 8.10.100 = 8000\left( J \right)\)
...
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1: Một người nhấc một vật có m = 6kg lên độ cao 1m rồi mang vật đi ngang được một độ dời 30m. Công tổng cộng mà người đã thực hiện là bao nhiêu?, Lấy g=10m/s2
Câu 2: Một học sinh nâng tạ có khối lượng 80kg lên cao 60cm trong t = 0,8s. Trong trường hợp học sinh đã hoạt động với công suất là bao nhiêu? Lấy g=10m/s2.
Câu 3: Một xe ô tô khối lượng m = 2 tấn chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với vận tốc ban đầu bằng không, đi được quãng đường s = 200m thì đạt được vận tốc v = 72km/h. Tính công do lực kéo của động cơ ô tô và do lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó. Cho biết hệ số ma sát lăn giữa ô tô và mặt đường 0,05. Lấy g = 10m/s2.
Câu 4: Một thang máy có khối lượng m = 1 tấn chuyển động nhanh dần đều lên cao với gia tốc 2m/s. Tính công mà động cơ thang máy đã thực hiện trong 5s đầu. Lấy g = 10m/s2.
Câu 5: Một đoàn tàu có khối lượng m = 100 tấn chuyển động nhanh dần đều từ địa điểm A đến địa điểm B cách nhau 2 km, khi đó vận tốc tăng từ 15m/s ( tại A) đến 20m/s ( tại B). Tính công suất trung bình của đầu máy tàu trên đoạn đường AB. Cho biết hệ số ma sát là 0,005. Lấy g = 9,8m/s2.
Câu 6: Động cơ của một đầu máy xe lửa khi chạy với vận tốc 20m/s cần có công suất P=800kW. Cho biết hiệu suất của động cơ là H= 0,8. Hãy tính lực kéo của động cơ.
Câu 7: Một nhà máy thủy điện có công suất phát điện 200000kW và có hiệu suất bằng 80%. Mực nước ở hồ chứa nước có độ cao 1000m so với tua bin của máy phát điện. Tính lưu lượng nước trong đường ống dẫn nước từ hồ chứa nước đến tua bin của máy phát điện (m3/giây). Lấy g = 10m/s2.
Câu 8: Cho một thang máy có khối lượng 2 tấn đi lên với gia tốc 2m/s2,. Tìm công suất thang máy trong 5s đầu tiên. Lấy g = 10m/s2
Câu 9: Một đoàn tàu có khối lượng 100 tấn chuyển động nhanh dần đều đi qua hai địa điểm A và B cách nhau 3km thì vận tốc tăng từ 36km/h đến 72km/h. Tính công suất trung bình của đầu máy trên đoạn đường AB. Cho biết hệ số ma sát 0,005. Lấy g = 10m/s2
4. HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1:Công nâng vật lên cao 1m:
\({A_1} = mg{h_1} = 6.10.1 = 60\left( J \right)\)
Công của vật đi ngang được một độ dời 30m:
\({A_2} = mgs = 6.10.30 = 1800\left( J \right)\)
Công tổng cộng mà người đã thực hiện là
A = A1 + A2 =60 + 1800 = 1860J
Câu 2: Ta có công suất của học sinh
\(\begin{array}{l}
\wp = \frac{A}{t} = \frac{{F.s}}{t}\\
F = mg = 80.10 = 800\left( N \right)\\
\Rightarrow \wp = \frac{{800.0,6}}{{0,8}} = 600\left( {\rm{W}} \right)
\end{array}\)
...
-(Nội dung đầy đủ và chi tiết, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Bài tập tự luận về Công và Công suất môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
