Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 23: Năng lượng. Công cơ học sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 23 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 23: Năng lượng. Công cơ học

Khởi động trang 91 Vật lí 10: Trong các động tác nâng tạ từ vị trí (1) sang vị trí (2), từ vị trí (2) sang vị trí (3), từ vị trí (3) sang vị trí (4) ở hình trên:

- Có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào?

- Động tác nào có thực hiện công, không thực hiện công?

Lời giải:

- Trong các động tác nâng tạ đã có sự truyền năng lượng từ năng lượng hóa học do con người nạp từ thức ăn sang đòn tạ và có sự chuyển hóa năng lượng từ hóa năng thành động năng của quả tạ thành thế năng quả tạ.

- Động tác đang nâng tạ ở hình 2 và hình 3 là thực hiện công, động tác chuẩn bị nâng tạ hình 1 và giữ tạ của vận động viên ở hình 2 không thực hiện công.

Câu hỏi trang 91 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 91 Vật lí 10: Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào xảy ra?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tế

Lời giải:

Khi đun nước bằng ấm điện, điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng

Câu hỏi 2 trang 91 Vật lí 10: Khi xoa hai tay vào nhau cho nóng thì có những quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng nào xảy ra?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tế

Lời giải:

Khi xoa hai bàn tay vào nhau cho nóng thì cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng.

Câu hỏi 3 trang 91 Vật lí 10: Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì nữa xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tế

Định luật bảo toàn năng lượng: Trong quá trình chuyển động, cơ năng được bảo toàn

Lời giải:

- Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, cơ năng giảm dần, điều này trái với định luật bảo toàn năng lượng. Do mỗi lần quả bóng đập xuống đất và nảy lên, một phần năng lượng đã bị chuyển hóa thành nhiệt năng, dẫn đến cơ năng không được bảo toàn

- Ngoài hiện tượng quả bóng bị nảy lên và rơi xuống thì còn có hiện tượng khác là khi quả bóng tiếp xúc với mặt đất cứng thì quả bóng bị biến dạng (bị lõm xuống)

Câu hỏi 4 trang 91 Vật lí 10: Có sự truyền và chuyển hóa năng lượng nào trong việc bắn pháo hoa?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và liên hệ thực tế

Lời giải:

Khi pháo hoa nổ thì có sự chuyển hóa từ quang năng thành nhiệt năng

Hoạt động trang 92 Vật lí 10: Hãy thảo luận nhóm để tìm thêm ví dụ minh họa cho các quá trình chuyển hóa năng lượng sau đây:

a) Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng.

b) Nhiệt năng chuyển hóa thành điện năng.

c) Quang năng chuyển hóa thành điện năng.

d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học về các loại năng lượng và liên hệ thực tế:

Lời giải:

a) Điện năng thành nhiệt năng: đun nước bằng ấm điện, sử dụng bàn là điện, máy sấy tóc,...

b) Nhiệt năng thành điện năng: một số máy móc năng lượng địa nhiệt, nhiệt điện đại dương,...

c) Quang năng thành điện năng: máy năng lượng mặt trời

d) Quang năng chuyển hóa thành hóa năng: bắn pháo hoa

Hoạt động trang 93 Vật lí 10: Hãy trao đổi với bạn để chứng minh rằng trong các ví dụ mô tả ở Hình 23.3 có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.

Lời giải:

a) Động cơ điện đưa vật nặng chuyển động từ dưới đất lên cao

Khi kéo vật lên cao, lực kéo đã làm vật từ trạng thái đứng yên (v = 0; Wđ = 0) sang trạng thái chuyển động (vận tốc tăng, động năng tăng). Động năng của vật nhận được năng lượng từ lực kéo của ròng rọc truyền sang.

=> Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.

b) Hỗn hợp xăng và không khí trong xilanh bị đốt cháy đẩy pittông chuyển động.

Khi đốt cháy, pittông chuyển động, chứng tỏ nhiệt năng đã chuyển hóa thành động năng. Động năng của pittông nhận được là do pittông đã nhận được năng lượng nhiệt từ xilanh.

=> Đã có sự truyền năng lượng bằng cách thực hiện công.

Câu hỏi trang 93 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 93 Vật lí 10: Hãy trả lời câu hỏi ở phần khởi động

Lời giải:

- Trong các động tác nâng tạ đã có sự truyền và chuyển hóa từ động năng sang thế năng

- Động tác nâng tạ là thực hiện công, động tác đứng lên của vận động viên không thực hiện công

Câu hỏi 2 trang 93 Vật lí 10: Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lượng cho miếng đồng làm cho nó nóng lên. Quá trình truyền năng lượng này có phải là thực hiện công hay không? Tại sao?

Phương pháp giải:

Việc truyền năng lượng cho vật bằng cách tác dụng lực lên vật làm thay đổi trạng thái chuyển động được gọi là công cơ học

Lời giải:

Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng lươgj cho miếng đồng làm cho miếng đồng nóng lên. Trong quá trình xảy ra, không có một lực nào tác dụng lên miếng đồng mà chỉ có sự truyền năng lượng nên quá trình truyền năng lượng này không phải là thực hiện công.

Câu hỏi trang 95 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 95 Vật lí 10: Trường hợp nào sau đây trọng lực tác dụng lên ô tô thực hiện công phát động, công cản và không thực hiện công?

a) Ô tô đang xuống dốc.

b) Ô tô đang lên dốc.

c) Ô tô chạy trên đường nằm ngang.

Phương pháp giải:

Gọi góc hợp của lực với hướng chuyển động là α

+ Nếu $0\le \alpha <{90}^o$: công của lực là công phát động

+ Nếu $\alpha ={90}^o$: lực không sinh công

+ Nếu ${90}^o<\alpha \le {180}^o$: công của lực là công cản

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật

a)

Ta thấy $0<\alpha <{90}^o$

=> Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công phát động

b)

Ta thấy ${90}^o<\alpha <{180}^o$

=> Trọng lực tác dụng lên ô tô sinh công cản

c)

Ta thấy $\alpha ={90}^o$

=> Trọng lực tác dụng lên ô tô không sinh công.

Câu hỏi 2 trang 95 Vật lí 10: Một người kéo một thùng hàng khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc 300 so với phương nằm ngang. Biết lực tác dụng lên dây bằng 150 N. Tính công của lực đó khi hòm trượt đi được 29 m

Phương pháp giải:

Biểu thức tính công của một lực: A = F.s.cosα

Trong đó:

+ A: công của lực (J)

+ F: lực tác dụng lên vật sinh công (N)

+ s: quãng đường vật dịch chuyển (m)

+ α: góc hợp bởi giữa hướng chuyển động và $\overrightarrow{F}$

Lời giải:

Ta có: F = 150 N; s = 29 m; α = ${30}^o$

Công của lực F là:

A = F.s.cosα = 150.29.cos${30}^o$ = 3767,21 (J).

Em có thể trang 95 Vật lí 10:

- Chế tạo được mô hình đơn giản minh họa định luật bảo toàn năng lượng.

- Giải thích được nếu một vật chuyển động lên dốc, xuống dốc hoặc trên mặt phẳng ngang thì công của trọng lực đóng vai trò gì.

Lời giải:

- Mô hình minh họa định luật bảo toàn năng lượng

Dụng cụ: một viên bi, hai thanh kim loại nhẵn, hai giá đỡ có vít điều chỉnh độ cao.

Chế tạo: Dùng hai thanh kim loại uốn thành đường ray và gắn lên giá đỡ để tạo được mô hình như hình bên.

Thí nghiệm:

+ Thả viên bi từ điểm A trên đường ray.

+ Kiểm chứng xem viên bi có lên được điểm D không?

Kết quả:

+ Viên bi lên gần tới điểm D. Vì:

+ Do trong quá trình viên bi di chuyển từ điểm A trên đường ray, có sự ma sát giữa viên bi và đường ray làm cho cả viên bi và đường ray nóng lên, đồng thời phát ra âm thanh.

+ Năng lượng dự trữ (thế năng trọng trường của viên bi tại điểm A) được chuyển hóa thành động năng để viên bi di chuyển lên gần tới điểm D và một phần năng lượng chuyển hóa thành nhiệt năng và năng lượng âm thanh.

Chứng tỏ năng lượng được bảo toàn, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

- Giải thích:

+ Khi một vật chuyển động lên dốc, công của trọng lực là công cản. Vì thành phần $\overrightarrow{P_x}$ của $\overrightarrow{P}$ lên phương chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động, làm cản trở chuyển động của vật.

+ Khi một vật chuyển động xuống dốc, công của trọng lực là công phát động. Vì thành phần $\overrightarrow{P_x}$ của $\overrightarrow{P}$ lên phương chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động.

+ Khi một vật chuyển động trên mặt phẳng ngang, trọng lực không thực hiện công. Vì trọng lực vuông góc với phương chuyển động.