HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT BÀI TẬP CÔNG VÀ CÔNG SUẤT
Câu 1: Một vật khối lượng 20kg đang trượt với tốc độ 4 m/s thì đi vào mặt phẳng nằm ngang nhám với hệ số ma sát μ. Công của lực ma sát đã thực hiện đến khi vật dừng lại là
A. công phát động, có độ lớn 160 J.
B. là công cản, có độ lớn 160 J.
C. công phát động, có độ lớn 80 J.
D. là công cản, có độ lớn 80 J.
Giải
Chọn B
- Lực ma sát tác dụng lên vật có độ lớn bằng công thức:
F = μmg
- Quãng đường vật trượt đến khi dừng là:
\(\begin{array}{l} {v_t}^2 - {v_0}^2 = 2as \Leftrightarrow 0 - {v_0}^2 = 2as\\ \overrightarrow a = \frac{{\overrightarrow {{F_{ms}}} }}{m} \Rightarrow a = - \frac{{\mu mg}}{m} = - \mu g\\ \Rightarrow 0 - {v_0}^2 = 2( - \mu g)s\\ \Rightarrow s = \frac{{{v_0}^2}}{{2\mu g}} \end{array}\)
- Công của lực ma sát đã thực hiện đến khi vật dừng lại là:
\(A = Fs\cos \alpha = \mu mg\frac{{{v_0}^2}}{{2\mu g}}.\cos ({180^0}) = \frac{{m{v_0}^2}}{2}( - 1)\)
- Thay số, ta được: A = 160 J
Do A < 0 và lực có tác dụng cản trở lại chuyển động, khi đó A gọi là công cản.
Câu 2: Một vật có khối lượng m = 500g trượt từ đỉnh B đến chân C của một mặt phẳng nghiêng có chiều dài ℓ = BC = 2m, góc nghiêng β = 30°; g = 9,8m/s2. Công của trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến C bằng
A. 10 J.
B. 9,8 J.
C. 4,9J.
D. 19,61.
Giải
Chọn C.
- Trọng lực tác dụng lên vật xác định bởi: P = mg.
- Quãng đường vật di chuyển chính là chiều dài mặt phẳng nghiêng:
s = BC = 2 m
- Công mà trọng lực thực hiện khi vật di chuyển hết mặt phẳng nghiêng là:
A = F.s.cosα = m.g.BC.sinβ (Vì α + β = 90°)
Thay số ta được: A = 4,9 J
Câu 3: Đường tròn có đường kính AC = 2R = 1m. Lực F có phương song song với AC, có chiều không đổi từ A đến C và có độ lớn 600N. Công của lực F sinh ra để làm dịch chuyển vật trên nửa đường tròn AC bằng
A. 600J
B. 500J
C. 300J
D. 100J
Giải
Chọn A.
Xét vật di chuyển một cung nhỏ S khi đó cung trùng với dây cung S = AC
- Công của lực F di chuyển trên cung này là:
A = F.S.cosα = F.S (*)
Với S= A'C' = AC.cosα chính là độ dài đại số hình chiếu của AC lên phương của lực F
- Xét với một đường cong bất kỳ ta có thể chia nhỏ thành các cung nhỏ tùy ý rồi sử dụng kết quả (*) khi đó ta được công thức cho đường cong tổng quát dài tùy ý
A = F.S.cosα = FS
Với: F = 600N,S= A'C' = AC = 1m
Thay vào ta được:
A = F.S.cosα = F.S= 600.1 = 600J
Câu 4: Một vật có khối lượng m = 2 kg rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao h, lấy g = 10 m/s2. Công suất tức thời của trọng lực tại thời điểm 2 giây kể từ lúc bắt đầu chuyển động là
A. 400 W.
B. 40 W.
C. 200 W.
D. 20W.
Giải
Chọn A.
Vận tốc tức thời tại thời điểm t = 2s là:
v = g.t = 10.2 = 20 m/s
Công suất tức thời tại thời điểm t = 2 s là
P = F.v = P.v = (m.g)v = (2.10)20 = 400W
Câu 5: Một động cơ điện cung cấp công suất 5 kW cho 1 cần cẩu để nâng vật 1000 kg chuyển động đều lên cao 30m. Lấy g = 10m/s2. Thời gian để thực hiện công việc đó là
A. 60 s.
B. 6 s.
C. 5 s.
D. 50 s.
Giải
Chọn A
- Công cần thiết để kéo vật lên cao 10 m là:
A = F.s.cosα
Với F = P = mg = 1000.10 = 10000 N; s = 30 m; α = 0°.
Suy ra A = 300000 J
- Công này chính là công mà động cơ điện đã cung cấp do vậy:
A = Pt ⇒ 300000 = 5000.t ⇒ t = 60 (s)
Câu 6: Một vật 5 kg được đặt trên mặt phẳng ngiêng. Lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng bằng 0,2 lần trọng lượng của vật. Chiều dài của mặt phẳng nghiêng là 10 m. Lấy g = 10 m/s2. Công của lực ma sát khi vật trượt từ đỉnh xuống chân mặt phẳng nghiêng bằng
A. – 95 J.
B. – 100 J.
C. – 105 J.
D. – 98 J.
Giải
Chọn B.
- Độ lớn của lực ma sát:
Fms = 0,2P = 0,2mg.
- Vì lực ma sát ngược hướng với vectơ đường đi s nên công của lực ma sát khi vật trượt từ đỉnh xuống chân mặt phẳng nghiêng bằng:
A = Fms .s.cos180° = 0,2.5.10.10.cos180° = - 100J.
Câu 7: Một thang máy khối lượng 1 tấn chuyển động nhanh dần đều lên cao với gia tốc 2 m/s2. Lấy g = 10 m/s2. Công của động cơ thực hiện trong 5s đầu tiên là
A. 250 kJ.
B. 50 kJ.
C. 200 kJ.
D. 300 kJ.
Giải
Chọn D.
Do vật chuyển động có gia tốc nên theo định luật II Niu-tơn:
F – P = ma
\(\begin{array}{l} m\overrightarrow v = {m_1}\overrightarrow {{v_1}} + (m - {m_1})\overrightarrow {{v_2}} \\ Do\,\,\,\overrightarrow {{v_1}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{v_2}} \\ \Rightarrow {v_2} = \frac{{mv - {m_1}{v_1}}}{{m - {m_1}}} = \frac{{(10 - 25.0,6)m}}{{(1 - 0,6)m}} = - 12,5m/s \end{array}\)
Câu 8: Một vật khối lượng 1500 kg được cần cẩu nâng đều lên độ cao 20 m trong khoảng thời gian 15 s. Lấy g = 10 m/s2. Công suất trung bình của lực nâng của cần cẩu là
A. 15000 W.
B. 22500 W.
C. 20000 W.
D. 1000 W.
Giải
Chọn C
Do nâng đều nên F = P = mg
\(P = \frac{A}{t} = \frac{{mgh}}{t} = \frac{{1500.10.20}}{{15}} = 20000W\)
...
----------(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)-------
Trên đây là một phần nội dung tài liệu Hướng dẫn giải chi tiết bài tập công và công suất môn Vật Lý 10 năm 2020, để xem toàn bộ nội dung và theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!
Chúc các em học tập thật tốt!
