Phần hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 Sách giáo khoa được kiến guru tổng hợp lại trên cơ sở là ôn tập và vận dụng bài học. Trong phần này được Kiến chia thành 2 phần : Lý thuyết và bài tập vận dụng có lời giải chi tiết về bài thế năng . Kiến thức toàn bộ nằm ở chương 4 : “Các định luật bảo toàn” . Mời các bạn cùng xem và tham khảo bài viết nhé.
I. Lý thuyết cần nắm để giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK
1. Thế năng trọng trường
a] Trọng trường
Trọng trường là trường hấp dẫn xung quanh Trái Đất.
Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong không gian có trọng trường.
Biểu thức: P = mg
Nếu xét trong khoảng không gian không không quá rộng thì trọng trường trong khoảng không gian đó là trọng trường đều.
b] Định nghĩa
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Nếu chọn thế năng tại mặt đất thì thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là:
c] Tính chất
- Là đại lượng vô hướng.
- Có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc thế năng.
d] Đơn vị
Đơn vị của thế năng là jun [J]
Chú ý: Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì thế năng tại mặt đất bằng không
e] 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.
Hệ quả: Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:
- Khi vật giảm độ cao, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương.
- Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.
2. Thế năng đàn hồi
a] Công của lực đàn hồi
- Xét một lò xo có độ cứng k, một đầu gắn vào một vật, đầu kia giữ cố định.
- Khi lò xo bị biến dạng với độ biến dạng là
- 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:
b] Thế năng đàn hồi
- Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
- Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có độ biến dạng Δl là:
- Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương.
- Đơn vị của thế năng đàn hồi là jun [J].
II. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 trang 141 SGK
1. Hướng dẫn giải bài tập vật lí 10 Bài 1 Trang 141
Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng:
a] trọng trường
b] đàn hồi
Lời giải:
- Thế năng trọng trường [hay còn gọi là thế năng hấp dẫn] của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
- Thế năng đàn hồi : là dạng năng lượng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
- Ý nghĩa thế năng trọng trường: khi một vật ở vị trí có độ cao z so với mặt đất thì vật có khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này dự trữ bên trong vật dưới dạng gọi là thế năng.
- Tương tự, một lò xo có độ cứng k khi nén hoặc dãn một lượng Δl thì lực đàn hồi của ló xo khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này gọi là thế năng đàn hồi.
2. Hướng dẫn giải lý 10 bài 2 trang 141 SGK
Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau thì
B. Thời gian rơi bằng nhau
C. công của trọng lực bằng nhau
D. gia tốc rơi bằng nhau
Hãy chọn câu sai.
Lời giải:
Chọn B.
Công A chỉ phụ thuộc hiệu độ cao không phụ thuộc dạng đường đi nên theo định lý biến thiên động năng ta có:
[h là hiệu độ cao giữa hai điểm]
v1 là vận tốc đầu không đổi, h = z, nên theo các con đường khác nhau thì độ lớn v2 vẫn bằng nhau và công của trọng lực bằng nhau
→ B sai, thời gian sẽ phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo đi.
Chọn B.
3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 3 trang 141
Một vật khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó , vật ở độ cao bằng bao nhiêu?
A. 0,102 m ; B. 1,0 mC. 9,8 m ; D. 32 m
Lời giải:
- Chọn A
- Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường:
4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý lớp 10 bài 4 trang 141 SGK
Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn Δl [Δl < 0] thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Chọn A.
Thế năng đàn hồi của vật là:
5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 bài 5 trang 141 SGK
Trong hình 26.5, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và tại N.
Hình 26.5
Lời giải:
Vì MN nằm ngang nên nếu chọn cùng 1 mốc thế năng [ví dụ tại O] thì thế năng của vật tại M và tại N là như nhau.
6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 Bài 6 trang 141 SGK
Lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không?
Lời giải:
Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi:
Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật.
Trên đây là hướng dẫn giải chi tiết cho bài tập vật lý 10 trang 141 sách giáo khoa. Ngoài tổng hợp kiến thức, Kiến còn gửi tới bạn đọc các lời giải đầy đủ và chi tiết cho các câu hỏi từ dễ tới khó, rất thuận tiện cho các bạn đọc theo dõi. Qua bài viêt, mong rằng các bạn sẽ có thêm tài liệu hay và bổ ích để tham khảo và học tập, đẩy cao kết quả học tập của chính bản thân mình nhé
Phần hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao trang 163 Sách giáo khoa được Kiến Guru tổng hợp lại trên cơ sở làm tài liệu ôn tập và giải các bài tập trong bài 34: “Động năng, định lý động năng”. Kiến thức toàn bộ nằm ở chương 4 : “Các định luật bảo toàn”, các câu hỏi được sắp xếp theo đúng thứ tự trong sách giáo khoa, thuận tiện cho bạn đọc tham khảo. Bây giờ mời các bạn cùng đến với bài viết nhé.
1. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao Bài 1 trang 163 SGK
Một ô tô tải khối lượng 5 tấn và một ô tô con khối lượng 1300kg chuyển động cùng chiều trên đường, chiếc trước chiếc sau với cùng vận tốc không đổi 54km/h. Tính:
a] Động năng của mỗi ô tô.
b] Động năng của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải.
Lời giải:
a] Ô tô tải có: m1= 5 tấn = 5000kg, v1= 54 km/h = 15 m/s.
Động năng ô tô tải:
Ô tô con có: m2 = 1300kg, v2 = 54 km/h = 15 m/s.
Động năng ô tô con:
b] Vận tốc của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải bằng không nên động năng bằng không nên động năng của ô tô con trong hệ quy chiếu gắn với ô tô tải bằng không.
2. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao - Bài 2 trang 163 SGK
Một ô tô tăng tốc trong hai trường hợp: từ 10km/h lên 20km/h và từ 50km/h lên 60km/h trong cùng một khoảng thời gian như nhau. Nếu bỏ qua ma sát, hãy so sánh xem lực tác dụng và công do lực thực hiện trong hai trường hợp có bằng nhau không. Tại sao?
Lời giải:
- Trường hợp 1:
Ô tô tăng tốc từ v1 = 10 km/h = 25/9 m/s lên v2 = 20 km/h = 50/9 m/s.
Gia tốc của ô tô trong trường hợp này là:
Quãng đường ô tô đi được là:
- Trường hợp 2:
Ô tô tăng tốc từ v’1 = 50 km/h = 125/9 m/s lên v’2 = 60 km/h = 50/3 m/s.
Gia tốc của ô tô trong trường hợp này là:
Quãng đường ô tô đi được là:
Ta thấy a1 = a2 nên F1 = m.a1 = F2 = m.a2.
Nhưng s1 ≠ s2. Mặt khác A = F.s = [ma].s nên công thực hiện trong hai trường hợp là khác nhau.
3. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao: Bài 3 trang 163 SGK
Một viên đạn khối lượng m = 10g bay ngang với vận tốc v1 = 300m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5cm. Sau khi xuyên qua gỗ, vật có vận tốc v2 = 100m/s. Tính lực cản trung bình tấm gỗ tác dụng lên viên đạn là bao nhiêu ?
Lời giải:
Áp dụng định lý biến thiên động năng: Wđ2 – Wđ1 = A
4. Hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao: Bài 4 trang 163 SGK
Trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang, vật chịu tác dụng của hai lực F1, F2 trong mặt phẳng và có phương vuông góc với nhau [hình 34.3]. Khi vật dịch chuyển được 2m từ trạng thái nghỉ, động năng của vật bằng bao nhiêu? Xét các trường hợp:
a] F1= 10N; F2= 0
b] F1= 0; F2= 5N
c] F1= F2= 5N
Lời giải:
a] F1= 10N; F2= 0 nên vật chuyển động theo chiều của lực
Công của lực tác dụng lên vật khi đó là: A1 = F1.s = 10.2 = 20 J.
Ban đầu v0 = 0 nên Wđ0 = 0. Định lý biến thiên động năng → Wđ – 0 = A1 = 20 J → Wđ = 20 J.
b] F1= 0; F2= 5N nên vật chuyển động theo hướng của lực
Công của lực tác dụng lên vật khi đó là: A2= F2.s = 5.2 = 10 J.
Ban đầu v0 = 0 nên Wđ0 = 0.
Định lý biến thiên động năng → Wđ – 0 = A2 = 10 J → Wđ = 10 J.
c] F1= F2= 5N.
Hợp lực tác dụng lên vật:
Vật chuyển động theo hướng của hợp lực F→nên:
AF = F.s = 5√2 . 2 = 10√2 J.
Định lí động năng:Wđ - 0 = AF →Wđ = 10√2 J.
5. Hướng dẫn giải bài tập vật lý nâng cao 10: Bài 5 trang 163 SGK
Một chiếc xe được kéo từ trạng thái nghỉ trên một đoạn thẳng nằm ngang dài 20m với một lực có độ lớn không đổi 300N và có phương hợp với độ dời một góc 30o. Lực cản do ma sát cũng được coi là không đổi và bằng 200N. Tính công của mỗi lực. Động năng của xe ở cuối đoạn đường là bao nhiêu?
Lời giải:
Với lực tác dụng không đổi, công của lực được tính bằng công thức:
A = F.s.cosα
Công của lực kéo:
Công của lực ma sát: A2 = Fms.s.cos180o = 200.20.[-1] = -4000 J.
Định lí biến thiên động năng:
Wđ2 – Wđ1 = Angoại lực [A: tổng đại số công của ngoại lực].
Wđ2 – 0 = A1 + A2 = 5196,2 + [-4000] = 1196,2 J.
Động năng của xe ở cuối đoạn đường là Wđ2 = 1196,2 J.
6. Hướng dẫn giải bài tập vật lý nâng cao 10: Bài 6 trang 163 SGK
Một ô tô có khối lượng 1600kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì người lái nhìn thấy một vật cản trước mặt cách một khoảng 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp. Giả sử lực hãm ô tô là không đổi và bằng 1,2.104N. Hỏi xe có kịp dừng tránh đâm vào vật cản không?
Lời giải:
Định lí động năng: Wđ2 – Wđ1 = A.
Trong đó:
A = -Fh.s = -1,2.104.s [vì lực hãm Fh ngược chiều với vectơ đường đi s]
⇒ -Wđ1 = -1,2.104.s ⇒ s = 12,86m < 15m
Vậy ô tô kịp dừng trước vật cản.
Trên đây là toàn bộ hướng dẫn giải bài tập vật lý 10 nâng cao trang 163 thuộc chương 4: “Các định luật bảo toàn”. Mong rằng bài viết này sẽ giúp ích cho bạn đọc có thêm được nhiều cách giải cho các bài tập trong sách giáo khoa. Chúc các bạn ôn tập tốt và đạt kết quả cao trong các kì thi sắp tới nhé.