PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP THẾ NĂNG
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Áp dụng công thức:
1. Tính thế năng trọng trường
Wt = mgz
- Trong đó:
m là khối lượng của vật (kg)
g là gia tốc trọng trường ( kg/m2)
z là độ cao của vật so với vật mốc (m)
Wt là thế năng (Jun)
Chú ý: Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì thế năng tại mặt đất bằng không (Wt = 0).
- Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực:
Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.
AMN = Wt(M) – Wt(N)
2. Tính thế năng đàn hồi
a) Công của lực đàn hồi
- Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn hồi được xác định bằng công thức:
\(A = \frac{1}{2}k{(\Delta l)^2}\)
Δl = l - l0
\(\overrightarrow F = - k.\Delta l\)
- Trong đó:
A là công của lực (Jun)
k là độ cứng của lò xo (N/m2)
Δl là độ biến thiê của chiều dài lò xo (m)
l0 là chiều dài ban đầu của lò xo (m)
l là chiều dài lò xo tại vị trí xét (m)
b) Thế năng đàn hồi
- Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có độ biến dạng Δl là:
\({{\rm{W}}_{\rm{t}}} = \frac{1}{2}k{(\Delta l)^2}\)
- Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương.
- Đơn vị của thế năng đàn hồi là jun (J).
II. BÀI TẬP THAM KHẢO
Câu 1: Một thang máy có khối lượng 1 tấn chuyển động từ tầng cao nhất cách mặt đất 100 m xuống tầng thứ 10 cách mặt đất 40 m. Lấy g = 10 m/s2. Nếu chọn gốc thế năng tại tầng 10, thì thế năng của thang máy ở tầng cao nhất là
A. 588 kJ.
B. 392 kJ.
C. 980 kJ.
D. 598 kJ.
Giải
Chọn gốc thế năng tại tầng 10 thì độ cao của vật khi ở tầng cao nhất so với mốc thế năng bằng:
z = 100 - 40 = 60 m
- Nên của thang máy ở tầng cao nhất là:
Wt = mgz = 1000.9,8.60 = 588000 J = 588 kJ
- Chọn A.
Câu 2: Một buồng cáp treo chở người có khối lượng tổng cộng 800 kg đi từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10 m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550 m sau đó lại tiếp tục tới một trạm khác cao hơn. Lấy g = 10 m/s2. Công do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển từ vị trí xuất phát tới trạm dừng thứ nhất là
A. – 432.104 J.
B. – 8,64.106 J.
C. 432.104 J.
D. 8,64.106 J.
Giải
Chọn gốc thế năng tại mặt đất.
- Do công của trọng lực bằng độ giảm thế năng nên
Wt1-Wt2 = Ap
⇒ Ap = mg(z1 – z2) = 800.10(10 – 550) = -4320000 J.
- Chọn A
Câu 3: Thế năng của một lò xo khi nó bị dãn một khoảng x là Wt = kx2, với k là hằng số. Lực đàn hồi khi đó bằng
A. kx.
B. kx√2.
C. kx/2.
D. 2kx.
Giải
Gọi k0 là độ cứng của lò xo.
- Khi biến dạng một đoạn x thì thế năng đàn hồi của lò xo là:
Wt = 0,5.k0.x2.
Mà Wt = kx2 với k là hằng số.
Nên 0,5.k0.x2 = kx2
⟹ k0 = 2k.
- Lực đàn hồi khi đó bằng:
Fđh = k0.x = 2kx.
Chọn D.
Câu 4: Một lò xo có độ cứng k = 200 N/m, bị nén ngắn lại 10 cm so với chiều dài tự nhiên ban đầu. Chọn mốc thế năng tại vị trí ban đầu. Thế năng đàn hồi của lò xo là
A. 0,01 J.
B. 0,1 J.
C. 1 J.
D. 0,001 J.
Giải
- Ta có:
k = 200 N/m, ∆ℓ = 10 cm = 0,1 m.
- Thế năng đàn hồi của lò xo là:
Wt = 0,5.k.(∆ℓ)2 = 1 J
Chọn C.
...
------( 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 trích dẫn nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Thế năng môn Vật Lý 10 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em 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.
Chúc các em học tập tốt !
