Câu C1 trang 165 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Hãy cho biết năng lượng mà vật có khi được đặt tại một vị trí trong trọng trường của Trái Đất là năng lượng gì?

Giải:

Năng lượng mà vật có được khi đặt vật tại một vị trí trong trọng trường của Trái đất là thế năng trọng trường.

Câu C2 trang 166 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Tìm sự khác nhau giữa động năng và thế năng.

Giải:

Động năng chỉ phụ thuộc khối lượng và vận tốc của vật mà không liên quan đến tính chất của lực tác dụng.

Thế năng, trái lại, chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữa các phần của hệ với điều kiện lực tương tác trong hệ phải là lực thế.

Bài 1 trang 167 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Chọn câu sai.

A.Thế năng của một vật tại một vị trí trong trọng trường phụ thuộc vào cả vận tốc của nó tại vị trí đó.

B.Công dương do trọng lực thực hiện bằng độ giảm thế năng của vật trong trọng trường.

C.Thế năng được xác định sai kém bằng một hằng số cộng, nhưng hằng số này không làm thay đổi độ giảm thế năng khi trọng lực thực hiện công.

D.Thế năng của một vật trong trọng trường thực chất cũng là thế năng của hệ kín gồm vật và Trái Đất.

Giải:

Chọn A.

Bài 2 trang 167 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Dưới tác dụng của trọng lực, một vật có khối lượng m trượt không ma sát từ trạng thái nghỉ trên một mặt phẳng có chiều dài BC = l và độ cao BD = h (Hình 35.6). Hãy tính công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển từ B đến C và chứng tỏ  công này chỉ phụ thuộc sự chênh lệch độ cao giữa hai điểm B và C.

Giải

\(\cos \beta  = sin\alpha  = {{BD} \over {BC}} = {h \over l}.\)

Công của trọng lực khi vật di chuyển từ B đến C là:

\(A = P.l.\cos \beta  = mg.l.{h \over l} = mgh\)

A = mgh chứng tỏ nó chỉ phụ thuộc sự chênh lệch độ cao giữa điểm đầu B và điểm cuối C của đường đi.

Bài 3 trang 167 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Trong công viên giải trí, một xe có khối lượng m=80kg chạy trên đường ray có mắt cắt như trên hình 35.7. Độ cao của các điểm A, B, C, D, E được tính đối với mặt đất và có các giá trị:

\({z_A} = 20m,{z_B} = 10m,{z_D} = 5m,{z_E} = 18m.\)

Tính độ biến thiên thế năng của xe trong trọng trường khi nó di chuyển :

a) Từ A đến B.

b) Từ B đến C.

c) Từ A đến D.

d) Từ A đến E.

Hãy cho biết công mà trọng lực thực hiện trong mỗi quá trình đó là âm hay dương.

Giải:

\(\eqalign{  & a)\Delta {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{tA}} - {{\rm{W}}_{tB}} = mg({z_A} - {z_B})\cr& \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,= 80.9,8(20 - 10) =  7840J  \cr  & b)\Delta {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{tB}} - {{\rm{W}}_{tC}} = mg({z_B} - {z_C}) \cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,= 80.9,8.9(10 - 15) = -3920J  \cr  & c)\Delta {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{tA}} - {{\rm{W}}_{tD}} = mg({z_A} - {z_D})\cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\, = 80.9,8.(20- 5) =11760J  \cr  & d)\Delta {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{tE}} - {{\rm{W}}_{tA}} = mg({z_A} - {z_E}) \cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,= 80.9,8.(20 - 18) =   1568J \cr} \)

Bài 4 trang 168 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Một cần cẩu nâng một contenơ có khối lượng 3000kg từ mặt đất lên độ cao 2m (tính theo di chuyển của trọng tâm của contenơ), sau đó đổi hướng và hạ nó xuống sàn một ô tô tải ở độ cao cách mặt đất 1,2m (Hình 35.8).

a) Tìm thế năng của contenơ trong trọng trường khi nó ở độ cao 2m. Tính công của lực phát động (lực căng của dây cáp) để nâng nó lên độ cao này.

b) Tìm độ biến thiên thế năng khi contenơ hạ từ độ cao 2m xuống sàn ô tô. Công của trọng lực có phụ thuộc cách di chuyển contenơ giữa hai vị trí đó hay không ? Tại sao ?

Giải:

Chọn mức không của thế năng tại mặt đất.

a)\(\eqalign{  & {{\rm{W}}_{{t_1}}} = mg{z_1} = 3000.9,8.2 = 58800(J)  \cr  &  \cr} \)

Coi chuyển động là đều thì công của lực phát động bằng độ lớn công cản (công của trọng lực) nên có

\({A_K} = \left| {{A_P}} \right| = {{\rm{W}}_{{t_1}}} = 58800J\)

b)\(\Delta {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{{t_2}}} - {{\rm{W}}_{{t_1}}}\)

\(= mg({z_2} - {z_1}) = 3000.9,8.(1,2 - 2) =  - 23520(J)\)

Công của trọng lực \({A_{12}} =  - \Delta {{\rm{W}}_t} = 23520J\) không phụ thuộc cách di chuyển từ 1 xuống 2 vì nó không phụ thuộc vào dạng đường đi.

Bài 5 trang 168 SGK Vật lý lớp 10 nâng cao

Một buồng cáp treo chở người với khối lượng tổng cộng 800kg đi từ vị trí xuất phát cách mặt đất 10m tới một trạm dừng trên núi ở độ cao 550m , sau đó lại đi tiếp tới một trạm khách độ cao là 1300m.

a) Tìm thế năng trọng trường của vật tại vị trí xuất phát và tại các trạm dừng.

- Lấy mặt đất làm mức không.

- Lấy trạm dừng thứ nhất làm mức không

b) Tính công do trọng lực thực hiện khi buồng cáp treo di chuyển:

- Từ vị trí xuất phát tới chạm dừng thứ nhất.

- Từ trạm dứng thứ nhất tới trạm dừng tiếp theo.

Công này có phụ thuộc việc chọn mức không như câu a) không?

Giải:

a) Chọn mức không tại mặt đất; \({{\rm{W}}_t} = mgz = 800.9,8.z = 7840.z(J)\)

- Tại vị trí xuất phát: \({z_0} = 10m;{{\rm{W}}_{{t_0}}} = 78400J\)

- Tại trạm dừng thứ nhất: \({z_1} = 550m;{{\rm{W}}_{{t_1}}} = 4312000J\)

- Tại trạm dừng thứ hai: \({z_2} = 1300m;{{\rm{W}}_{{t_2}}} = 10192000J\)

* Chọn trạm dừng thứ nhất làm mức O.

- Tại vị trí xuất phát: \(z_0' =  - 540m;{{\rm{W}}_{t_0'}} =  - 4233600J\)

- Tại trạm dừng thứ nhất: \(z_1' = 0;{{\rm{W}}_{t_1'}} = 0\)

- Tại trạm dừng thứ hai: \(\eqalign{  & z_2' = 750m;{{\rm{W}}_{t_2'}} = 5880000J  \cr  & {b_1}){A_{01}} = {{\rm{W}}_{t_0'}} - {{\rm{W}}_{1'}} =  - 4233600J  \cr  & {b_2}){A_{12}} = {{\rm{W}}_{t_1'}} - {{\rm{W}}_{t_2'}} =  - 5880000J \cr} \)

Các công thức này không phụ thuộc vào việc chọn mức không ở chỗ nào.

Giaibaitap.me