Giải Lý 10 SGK nâng cao Chương 4 Bài 33 Công và công suất

Câu nào sau đây đúng?

A. Lực là một đại lượng vectơ, do đó công cũng là một đại lượng vectơ.

B. Trong chuyển động tròn, lực hướng tâm thực hiện công vì có cả hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời của điểm đặt.

C. Công của lực là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số.

D. Khi một vật chuyển động thẳng đều, công của hợp lực là khác không vì có độ dời của vật.

Hướng dẫn giải:

Công là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số, nghĩa là có thể dương, âm hoặc bằng không

Chọn đáp án C.

Một tàu thủy chạy trên sông theo đường thẳng kéo một sà lan chở hàng với lực không đổi F = 5.10³N. Hỏi khi lực thực hiện được một công bằng 15.10⁶J thì sà lan đã dời chỗ theo phương của lực được quãng đường bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Vì sà lan dời chỗ theo hướng lực ⇒ hướng của lực cùng hướng độ dời. Ta có:

\(\begin{array}{l} \alpha = 0 \Rightarrow A = F.S\\ \Rightarrow S = \frac{A}{F} = \frac{{{{15.10}^6}}}{{{{5.10}^3}}} = 3000(m) = 3(km) \end{array}\)

Một vật khối lượng m = 3kg được kéo lên trên mặt phẳng nghiêng một góc 30^o so với phương ngang bởi một lực không đổi F = 50N dọc theo đường chính. Hãy xác định các lực tác dụng lên vật và công do từng lực thực hiện với độ dời s = 1,5m. Bỏ qua ma sát của chuyển động.

Hướng dẫn giải:

Vật chịu tác dụng của ba lực: Trọng lực \(\overrightarrow P \), phản lực \(\overrightarrow N \) của mặt phẳng nghiêng, lực kéo \(\overrightarrow {{F_k}} \).

• Công của lực kéo \(\overrightarrow {{F_k}} \) là:

\({A_1} = {F_k}.s.cos{0^o} = 50.1,5 = 75{\rm{ }}J\)

• Công của trọng lượng \(\overrightarrow P \):

​\(\begin{array}{*{20}{l}} \begin{array}{l} {A_2} = P.s.cos\left( {\overrightarrow P ,\overrightarrow s } \right)\\ = P.s.cos\left( {{{90}^o} + \alpha } \right) \end{array}\\ { = P.s.cos{{120}^o} = m.g.cos{{120}^o} = - 22,5{\rm{ }}J} \end{array}\)

• Công của phản lực \(\overrightarrow N \) :

\({A_3} = N.s.cos{90^o} = 0\)

Một vật có khối lượng m = 2kg rơi tự do từ độ cao h = 10m so với mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Hỏi sau thời gian 1,2s trọng lực đã thực hiện được một công bằng bao nhiêu? Công suất trung bình của trọng lực trong thời gian 1,2s và công suất tức thời tại thời điểm t = 1,2s khác nhau ra sao? Cho g = 9,8m/s².

Hướng dẫn giải:

Sau 1,2s quãng đường vật rơi được:

\(s = \frac{{g.{t^2}}}{2} = \frac{{9,8.1,{2^2}}}{2} = 7,056{\rm{ }}m.\)

Quãng đường vật rơi được cũng chính bằng độ dời điểm đặt của trọng lực P theo phương của lực trong thời gian đó.

Công của trọng lực là:

\(A = m.g.s.cos{0^o} = 2.9,8.7,056 = 138,3J\)

Công suất trung bình của trọng lực trong thời gian 1,2s là:

\({P_{tb}} = \frac{A}{t} = \frac{{138,3}}{{1,2}} = 115,25\)

Công suất tức thời của trọng lực P tại thời điểm t = 1,2s là:

\(\begin{array}{l} {P_{tt}} = \vec P.\vec v = P.v = mg.gt = m{g^2}t\\ \Rightarrow {P_{tt}} = 2.9,{8^2}.1,2 = 230,5 \end{array}\)

Một máy bơm nước mỗi giây có thể bơm được 15l nước lên bể nước ở độ cao 10m. Nếu coi mọi tổn hao là không đáng kể, hãy tính công suất của máy bơm. Trong thực tế hiệu suất của máy chỉ là 0,7. Hỏi sau nửa giờ, máy bơm đã thực hiện một công bằng bao nhiêu? Lấy g = 10m/s².

Hướng dẫn giải:

Khối lượng riêng của nước : D = 10³ kg/m³ nên 15 lit có khối lượng là:

m = V.D = (15.10^-3).10³ = 15kg

→ P = m.g = 150N

Công suất của máy bơm là:

\(P = \frac{A}{t} = \frac{{Ph}}{t} = \frac{{mgh}}{t} = \frac{{15.10.10}}{1} = 1500\left( W \right)\)

Vì thực tế hiệu suất của máy bơm chỉ 0,7 nên công suất thực tế máy bơm đã sinh ra là \(P = \frac{{1500}}{{0,7}}W\)

Công mà máy bơm thực hiện trong nửa giờ (1800s) là 
\(A = P.t = \frac{{1500}}{{0,7}}.1800 = {3857.10^3}(J) = 3857kJ.\)

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 10 Chương 4 Bài 33 Công và công suất được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 10 học tập thật tốt!