Bài tập Vật lí 10: Động năng, thế năng, định luật bảo toàn cơ năng

Động năng là gì? Phát biểu và viết biểu thức của định lí về động năng.

Trình bày khái niệm về thế năng.

Viết biểu thức xác định công của trọng lực. Công của trọng lực có tính chất gì?

Thế năng trọng trường là gì? Thế năng trọng trường có liên quan gì đến công của trọng lực?

Thế nào là lực thế? Lực thế và thế năng có liên quan gì với nhau?

Viết biểu thức tính công của lực đàn hồi. Công này có đặc điểm gì?

Định nghĩa thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi có đặc điểm gì?

Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng trong các trường hợp của trọng lực , lực đàn hồi, và lực bất kì. Khi vật chịu tác dụng của lực không phải là lực thế thì cơ năng của vật có bảo toàn không?

Viên đạn có khối lượng 14g bay ngang với vận tốc 0,85km/s.Người có khối lượng 70kg chạy với vận tốc 10,5m/s. Hãy so sánh động năng, động lượng của đạn và người.

Một viên đạn có khối lượng 14 g bay theo phương ngang với vận tốc 400m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5cm. Sauk hi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120m/s.Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn.

Một ôtô có khối lượng 1200kg, có công suất 40kW. Trên oto có hai người khối lượng tổng cộng 140kg. Ôtô muốn tăng tốc từ 15m/s đến 20m/s thì phải mất bao nhiêu thời gian?

Một ô tô có khối lượng 1100kg đang chạy với vận tốc 24m/s.

a) Độ biến thiên động năng của ô tô bằng bao nhiêu khi nó bị hãm tới vận tốc 10m/s?

b) Tính lực hãm trung bình trên quãng đường mà oto đã chạy trong thời gian hãm là 60m.

Một vật có khối lượng m=900g rơi không vận tốc đầu từ độ cao z=25m xuống đất. Tính công do vật sinh ra khi đi sâu vào đất.

Một cần cẩu nâng một thùng hàng có khối lượng 700kg từ mặt đất lên độ cao 3m( tính theo di chuyển khối tâm của thùng), sau đó đổi hướng và hạ thùng này xuống sàn một oto tải ở độ cao 1,4m so với mặt đất.

a) Tìm thế năng của thùng trong trọng trường khi ở độ cao 3m. Tính công của lực phát động (lực căng của dây cáp) để nâng thùng lên độ cao này.

b) Tìm độ biến thiên thế năng khi hạ thùng từ độ cao 3 m xuống sàn oto. Công của trọng lực có phụ thuộc cách di chuyển thùng giữa hai vị trí đó hay không?Tại sao?

Một lò xo nằm ngang ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực 6N vào lò xo theo phương của lò xo ta thấy nó dãn được 2,5cm.

a) Tìm độ cứng của lò xo.

b) Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn được 2,5cm.

c) Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn them từ 2,5cm đến 3,2cm. Công này dương hay âm? Giải thích ý nghĩa.

Một lò xo có độ cứng k=100N/m treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo cố định, đầu dưới treo quả cầu m=1kg. Ban đầu quả cầu ở vị trí lò xo không bị biến dạng, sau đó thả cho quả cầu chuyển động. Chọn mốc tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi tại vị trí cân bằng.

a) Chứng minh rằng thế năng của hệ quả cầu và lò xo khi quả cầu ở cách vị trí cân bằng một đoạn x là:  .

b) Tính thế năng của hệ tại vị trí ban đầu.

Quả cầu nhỏ khối lượng m treo ở đầu một sợi dây chiều dài l. đầu trên của dây cố định. Kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng để dây treo lệch góc  , so với phương thẳng đứng rồi buông tay. Bỏ qua lực cản của không khí.

a) Thiết lập công thức tính vận tốc quả cầu khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc  và vận tốc cực đại của qủa cầu khi chuyển động.

b) Thiết lập công thức tính lực căng của dây khi treo hợp với phương thẳng đứn góc và vận tốc lực căng cực đại của dây treo khi quả cầu chuyển động.

Một vật trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng dài 4m và nghiêng góc  so với mặt phẳng nằm ngang. Vận tốc ban đầu bằng 0. Dùng định luật bảo toàn cơ năng, tính vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng. Lấy g=10m/s2

Một con lắc  đơn có chiều dài 1m.Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng góc 450 rồi thả nhẹ. Tính vận tốc của con lắc khi nó đi qua vị trí mà dây làm với đường thẳng đứng góc 300 .Lấy g=10m/s2

Quả cầu khố lượng m = 0,4kg gắn ở đầu một lò xo nằm ngang, đầu kia của lò xo cố định, độ cứng của lò xo k=40N/cm. Quả cầu có thể chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang. Từ vị trí cân bằng, người ta kéo quả cầu cho lò xo giãn ra đoạn x0=2cm rồi buông tay.

a) Tìm biểu thức xác định vận tốc của quả cầu khi nó ở cách vị trí cân bằng một đoạn x với x<x0.

b) Tính vận tốc cực đại của quả cầu trong quá trình chuyển động. Vận tốc này đạt ở vị trí nào?

Cho hệ cơ như hình vẽ 90. Dùng định luật bảo toàn cơ năng, xác định gia tốc của hệ. Biết  

Lấy g=10m/s2, bỏ qua ma sát,khối lượng ròng rọc và dây treo.

Một vật có khối lượng m=1kg trượt không có vận tốc ban đầu từ đỉnh một mặt phẳng BC dài l=10m, nghiêng góc α=300 so với mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát là   .Tính vận tốc của vật khi nó đã đi được nửa đoạn đường bằng cách dùng định luật bảo toàn năng lượng.