Bài tập tự luận về Động năng môn Vật Lý 10 năm 2021

BÀI TẬP TỰ LUẬN VỀ ĐỘNG NĂNG

 

I. Động năng.

1. Định nghĩa: Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức : W_đ = 1/2mv²

Với v: vận tốc của vật trong quá trình chuyển động ( m/s )

       m: Khối lượng của vật ( kg )

       Động năng có đơn vị là  ( J )

2. Tính chất:

- Chỉ phụ thuộc độ lớn vận tốc, không phụ thuộc hướng vận tốc

- Là đại lượng vô hướng, luôn có giá trị dương.

- Mang tính tương đối.

II. Định lý động năng

Độ biến thiên động năng bằng công của các ngoại lực tác dụng vào vật, công này dương thì động năng của vật tăng, công này âm thì động năng của vật giảm.

Công thức: \(A = \frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{1}{2}mv_1^2\)

Trong đó: \(\frac{1}{2}mv_2^1\) là động năng ban đầu của vật

             \(\frac{1}{2}mv_2^2\) là động năng lúc sau của vật

             A là công của các ngoại lực tác dụng vào vật.

Câu 1: Vận động viên Hoàng Xuân Vinh bắn một viên đạn có khối lượng 100g bay ngang với vận tốc 300m/s xuyên qua tấm bia bằng gỗ dày 5cm. Sau khi xuyên qua bia gỗ thì đạn có vận tốc 100m/s. Tính lực cản của tấm bia gỗ tác dụng lên viên đạn.

Giải:

Áp dụng định lý động năng:  

\(A = {F_c}.s = \frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{1}{2}mv_1^2\)

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow {F_c} = \frac{{\frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{1}{2}mv_1^2}}{s} = \frac{{\frac{{0,1}}{2}\left( {{{100}^2} - {{300}^2}} \right)}}{{0,05}} =  - 80000N\\
 \Rightarrow \left| {{F_c}} \right| = 80000N
\end{array}\)

Câu 2: Trường tổ chức một cuộc thi cho các học viên chạy. Có một học viên có trọng lượng 700N chạy đều hết quãng đường 600m trong 50s. Tìm động năng của học viên đó. Lấy g = 10m/s².

Giải:

Theo bài ra P = m.g = 700N => m = 70kg

Mà \(\begin{array}{l}
v = \frac{s}{t} = \frac{{600}}{{50}} = 12m/s\\
 \Rightarrow {{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m.{v^2} = \frac{1}{2}{.70.12^2} = 5040\left( J \right)
\end{array}\)

Câu 3: Cho một vật có khối lượng 500g đang chuyển động với vận tốc ban đầu là 18km/h. Tác dụng của một lực F thì vật đạt vận tốc 36 km/h . Tìm công của lực tác dụng. Lấy g = 10m/s².

Giải:

Ta có m = 0,5kg;  

\(\begin{array}{l}
{v_1} = 18km/h = 5m/s;\\
{v_2} = 36km/h = 10m/s;\\
{W_{d1}} = \frac{1}{2}.m.{v_1}^2 = \frac{1}{2}.0,{5.5^2} = 16,25J;\\
{W_{d2}} = \frac{1}{2}.m.{v_2}^2 = \frac{1}{2}.0,{5.10^2} = 25J.
\end{array}\)

Áp dụng định lý động năng:

...

Câu 1: Hai hạt có khối lượng m và 2m, có động lượng theo thứ tự là p và p/2 chuyển động theo hai phương vuông góc đến va chạm vào nhau. Sau va chạm hai hạt trao đổi động lượng cho nhau (hạt này có động lượng cũ của hạt kia). Tính nhiệt tỏa ra khi va chạm.

Câu 2: Một vật đang đứng yên thì tác đụng một lực F không đổi làm vật bắt đầu chuyển động và đạt được vận tốc v sau khi đi được quãng đường s. Nếu tăng lực tác dụng lên 3 lần thì vận tốc v của nó là bao nhiêu khi đi cùng quãng đường s đó.

Câu 3: Một vật có khối lượng 2kg trượt qua A với vận tốc 2m/s xuống dốc

nghiêng AB dài 2m, cao 1m. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng

nghiêng là µ =1/ √3. lấy g = 10ms^-2.

a. Xác định công của trọng lực, công của lực ma sát thực hiện khi vật

chuyển dời từ đỉnh dốc đến chân dốc.

b. Xác định vận tốc của vật tại chân dốc B.

c. Tại chân dốc B vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang BC dài 2m thì dừng lại. Xác định hệ số ma sát trên đoạn đường BC này.

Câu 4: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên đường thẳng nằm ngang AB dài 100m, khi qua A vận tốc ô tô là 10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s. Biết độ lớn của lực kéo là 4000N.

a. Tìm hệ số ma sát µ₁ trên đoạn đường AB.

b. Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40m nghiêng 30^o so với mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trên mặt dốc là µ₂ =1/5√3. Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc C không?.

c. Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có độ lớn thế nào?

Câu 5: Một xe có khối lượng 2 tấn chuyển động trên đoạn AB nằm ngang với vận tốc không đổi 7,2km/h. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là µ=0,2, lấy g = 10m/s².

a. Tính lực kéo của động cơ.

b. Đến điểm B thì xe tắt máy và xuống dốc BC nghiêng góc 30^o so với phương ngang, bỏ qua ma sát. Biết vận tốc tại chân C là 72km/h. Tìm chiều dài dốc BC.

c. Tại C xe tiếp tục chuyển động trên đoạn đường nằm ngang CD và đi thêm được 200m thì dừng lại. Tìm hệ số ma sát trên đoạn CD.

Câu 6: Một ô tô có khối lượng 1 tấn chuyển động trên đường ngang khi qua A có vận tốc 18km/h và đến B cách  A một khoảng là 100m với vận tốc 54km/h.

a. Tính công mà lực kéo của động cơ đã thực hiện trên đoạn đường AB.

b. Đến B tài xế tắt máy và xe tiếp tục xuống dốc nghiêng BC dài 100m, cao 60m. Tính vận tốc tại C.

c. Đến C xe vẫn không nổ máy, tiếp tục leo lên dốc nghiêng CD hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc 30^o. Tính độ cao cực đại mà xe đạt được trên mặt phẳng nghiêng này. Cho biết hệ số ma sát không thay đổi trong quá trình chuyển động của xe là µ = 0,1, lấy g = 10ms^-2.

Câu 1:  Hạt có khối lượng m và động lượng p thì có động năng:

\({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Hạt có khối lượng 2m và động lượng p/2 thì có động năng:

\({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}\frac{{{{(p/2)}^2}}}{{2m}} = \frac{1}{{16}}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Động năng của hệ trước va chạm:

\({\rm{W}} = \frac{9}{{16}}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Sau va chạm hạt m có động lượng p/2, vậy có động năng:

\(\frac{1}{2}\frac{{{{(p/2)}^2}}}{m} = \frac{1}{8}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Hạt 2m có động lượng p, vậy có động năng:

\(\frac{1}{2}\frac{{{p^2}}}{{2m}} = \frac{1}{4}.\frac{{{p^2}}}{m}\frac{1}{2}\frac{{{p^2}}}{{2m}} = \frac{1}{4}\frac{{{p^2}}}{m}\)

Động năng của hệ sau va chạm:  W’_đ\( = \frac{3}{8}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Q = W_đ –W’_đ =\(\frac{3}{{16}}.\frac{{{p^2}}}{m}\)

Câu 2: Áp dụng định lý động năng

A= Fs = ½ mv₂² – ½ mv₁² = ½ mv²

\( \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2.F.s}}{m}} \)

Khi F₁ = 3F thì v^’ = √3.v

 

...

-(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 Động năng 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.