LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CƠ NĂNG
I. LÝ THUYẾT
1. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường
a) Định nghĩa
Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{\rm{d}}}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz\)
b) Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường
Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
W = Wđ + Wt = hằng số
Hay \({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{\rm{d}}}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + mgz = hs\)
c) Hệ quả
Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:
- Nếu động năng giảm thì thế năng tăng (động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại.
- Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.
2. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi
a) Định nghĩa
Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật.
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{\rm{d}}}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{(\Delta l)^2}\)
b) Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi
Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn:
\(\begin{array}{l} {\rm{W}} = {{\rm{W}}_{\rm{d}}}{\rm{ + }}{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{(\Delta l)^2} = hs\\ Hay\\ \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{(\Delta {l_1})^2} = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{(\Delta {l_2})^2} = ... \end{array}\)
Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ năng.
II. TRẮC NGHIỆM VẬN DUNG
Câu 1: Một vật được thả rơi tự do, trong quá trình rơi
A. động năng của vật không đổi.
B. thế năng của vật không đổi.
C. tổng động năng và thế năng của vật không thay đổi.
D. tổng động năng và thế năng của vật luôn thay đổi.
Câu 2: Một vận động viên trượt tuyết từ trên vách núi trượt xuống, tốc độ trượt mỗi lúc một tăng. Như vậy đối với vận động viên
A. động năng tăng, thế năng tăng.
B. động năng tăng, thế năng giảm.
C. động năng không đổi, thế năng giảm.
D. động năng giảm, thế năng tăng.
Câu 3: Trong quá trình dao động của một con lắc đơn thì tại vị trí cân bằng
A. động năng đạt giá trị cực đại.
B. thế năng đạt giá trị cực đại.
C. cơ năng bằng không.
D. thế năng bằng động năng.
Câu 4: Khi thả một vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng có ma sát
A. cơ năng của vật bằng giá trị cực đại của động năng.
B. độ biến thiên động năng bằng công của lực ma sát.
C. độ giảm thế năng bằng công của trọng lực.
D. độ giảm thế năng bằng độ tăng động năng.
Câu 5: Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 3 m. Độ cao vật khi động năng bằn hai lần thế năng là
A. 1,5 m.
B. 1,2 m.
C. 2,4 m.
D. 1,0 m.
Câu 6: Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ mặt đất với vận tốc đầu 4 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Tốc độ của vật khi có động năng bằng thế năng là
A. 2√2 m/s.
B. 2 m/s.
C. √2 m/s.
D. 1 m/s.
Câu 7: Một vật có khối lượng 1 kg, được ném lên thẳng đứng tại một vị trí cách mặt đất 2 m, với vận tốc ban đầu vo = 2 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2. Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì cơ năng của vật tại mặt đất bằng
A. 4,5 J.
B. 12 J.
C. 24 J.
D. 22 J.
Câu 8: Một viên bi thép có khối lượng 100 g được bắn thẳng đứng xuống đất từ độ cao 5 m với vận tốc ban đầu 5 m/s. Khi dừng lại viên bi ở sâu dưới mặt đất một khoảng 10 cm. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g = 10 m/s2. Lực tác dụng trung bình của đất lên viên bi là
A. 67,7 N.
B. 75,0 N.
C. 78,3 N.
D. 63,5 N.
Câu 9: Một vật nhỏ được treo vào đầu dưới của một sợi dây mảnh, không dãn có chiều dài 2 m. Giữ cố định đầu trên của sợi dây, ban đầu kéo cho dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 60o rồi truyền cho vật vận tốc bằng 2 m/s hướng về vị trí cân bằng. Bỏ qua sức cản môi trường, lấy g = 10 m/s2. Độ lớn vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng là
A. 3√2 m/s.
B. 3√3 m/s.
C. 2√6 m/s.
D. 2√5 m/s.
----------
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Cơ năng môn Vật Lý 10 năm 2020, để 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!
