Buzz
1. Khái niệm về động năng
1.1. Năng lượng
Tất cả các vật thể xung quanh chúng ta đều sở hữu năng lượng. Khi các vật tương tác với nhau, có thể xảy ra sự trao đổi năng lượng giữa chúng.
Quá trình chuyển đổi năng lượng có thể xảy ra dưới nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như: truyền nhiệt, thực hiện công việc, phát ra các tia năng lượng, và nhiều hơn nữa.
1.2. Động năng
- Động năng là loại năng lượng mà một vật sở hữu khi nó đang chuyển động. Đơn vị của động năng là Jun (J).
- Động năng thường được ký hiệu là Wđ.
- Một vật có động năng có khả năng tác động lực lên vật khác, và lực này có thể sinh ra công.
2. Công thức để tính toán động năng
2.1. Định nghĩa và ứng dụng
2.2.
Kết luận: Động năng của một vật có khối lượng m và vận tốc v chính là năng lượng mà vật đó sở hữu do sự chuyển động của nó, được tính bằng công thức dưới đây:
Trong đó:
• Wđ biểu thị động năng với đơn vị là Jun (J)
• m là khối lượng của vật, đo bằng kg
• v là vận tốc của vật, đo bằng m/s
3. Bài tập ứng dụng liên quan
Câu 1: Đặc điểm của công lực thế là gì?
A. Không phụ thuộc vào chiều dài quãng đường, chỉ dựa vào sự thay đổi độ cao giữa điểm đầu và điểm cuối.
B. Phụ thuộc vào chiều dài quãng đường đã đi.
C. Không phụ thuộc vào sự thay đổi độ cao giữa điểm đầu và điểm cuối.
D. Phụ thuộc vào vận tốc di chuyển.
Đáp án chính xác: A
Công của lực thế có đặc điểm là không phụ thuộc vào chiều dài quãng đường, chỉ dựa vào sự chênh lệch độ cao giữa điểm đầu và điểm cuối.
Câu 2: Một chiếc ô tô nặng 1 tấn xuất phát từ trạng thái đứng yên với gia tốc 1 m/s² và ma sát không đáng kể. Động năng của ô tô sau khi đi được 5 m là bao nhiêu?
B. 5000 J.
Đáp án chính xác: B
Câu 3: Một tảng đá có khối lượng 50 kg đang nằm trên sườn núi ở vị trí M với độ cao 300 m so với mặt đất, sau đó lăn xuống đáy vực tại vị trí N có độ sâu 30 m. Với gia tốc trọng trường g = 10 m/s², và chọn mặt đất làm mốc thế năng, hãy tính thế năng của tảng đá tại các vị trí M và N.
A. 15 kJ ; -15 kJ.
B. 150 kJ ; -15 kJ.
C. 1500 kJ ; 15 kJ.
D. 150 kJ ; -150 kJ.
Đáp án chính xác: B
Chọn mặt đất làm mốc thế năng
Thế năng của vật tại điểm M được tính như sau: WM = mghM = 50 × 10 × 300 = 150000 J
Thế năng của vật tại điểm N được tính như sau: WN = mghN = 50 × 10 × (-30) = -15000 J
Câu 4: Một cần cẩu nâng vật nặng 100 kg lên cao 2 m. Tính công mà cần cẩu đã thực hiện, với g = 9,8 m/s².
A. 200 J.
B. 1960 J.
C. 1069 J.
D. 196 J.
Đáp án chính xác: B
Lực mà cần cẩu cần phải tác dụng ít nhất bằng trọng lượng của vật được nâng.
Công mà cần cẩu thực hiện được tính như sau:
A = F.s = P.h = 100 x 9,8 x 2 = 1960 J
Câu 5: Động năng là đại lượng
A. Vô hướng và luôn có giá trị dương.
B. Vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.
C. Véc tơ và luôn có giá trị dương.
D. Véc tơ, luôn có giá trị dương hoặc có thể bằng không.
Đáp án chính xác: B
Câu 6: Xét một vật chuyển động thẳng với gia tốc đều theo phương ngang. Đại lượng nào dưới đây là không thay đổi?
A. Động năng.
B. Cơ năng.
C. Thế năng.
D. Vận tốc.
Đáp án chính xác: C
Khi vật di chuyển theo phương ngang, chiều cao của vật không thay đổi, vì vậy thế năng của vật giữ nguyên.
Câu 7: Nếu khối lượng của vật giảm còn một nửa và vận tốc của nó tăng gấp 4 lần, động năng của vật sẽ thay đổi như thế nào?
A. Tăng gấp 2 lần.
B. Tăng gấp 8 lần.
C. Giảm một nửa.
D. Giảm gấp 8 lần.
Đáp án chính xác: B
Câu 8: Thế năng hấp dẫn là đại lượng
A. Là đại lượng vô hướng, có thể có giá trị dương hoặc bằng không.
B. Là đại lượng vô hướng, có thể có giá trị âm, dương hoặc bằng không.
C. Là đại lượng vectơ cùng hướng với vectơ trọng lực.
D. Là đại lượng vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.
Đáp án chính xác: B
Wt = mgh, giá trị của h có thể âm, bằng không hoặc dương tùy thuộc vào điểm mốc được chọn để tính thế năng.
Bài 9: Một vật có khối lượng 500g đang chuyển động với vận tốc ban đầu 18km/h. Khi tác dụng lực không đổi F, vật đạt vận tốc 36 km/h. Tính công của lực F. Lấy g = 10m/s².
Giải pháp
Khối lượng của vật là: m = 0,5kg
v1 = 18km/h tương đương với 5m/s
v2 = 36km/h tương đương với 10m/s
Áp dụng định lý động năng, ta tính được A = 8,75 J
Câu 10: Nếu khối lượng của vật tăng gấp đôi và vận tốc giảm một nửa, thì
A. động lượng và động năng của vật không thay đổi.
B. Động lượng không thay đổi, động năng giảm một nửa.
C. Động lượng tăng gấp đôi, động năng giảm một nửa.
D. Động lượng tăng gấp đôi, động năng không thay đổi.
Đáp án: B. Động lượng không thay đổi, động năng giảm một nửa.
Câu 12: Xác định câu sai.
A. Động lượng và động năng có cùng đơn vị vì cả hai đều liên quan đến khối lượng và vận tốc của vật.
B. Động năng là một dạng năng lượng cơ học có mối liên hệ chặt chẽ với công.
C. Khi ngoại lực tác dụng lên vật và thực hiện công dương, động năng của vật sẽ tăng lên.
D. Định lý động năng áp dụng đúng trong mọi trường hợp của lực tác dụng và quãng đường.
Đáp án: Đáp án A. Động lượng và động năng có cùng đơn vị vì cả hai đều liên quan đến khối lượng và vận tốc của vật.
Động lượng p = m.v, nên đơn vị của nó là kg.m/s.
Động năng Wđ = 0,5.m.v² là dạng năng lượng mà vật có khi chuyển động, đơn vị của nó là joule (J).
Câu 13: Xác định câu sai. Động năng của một vật không thay đổi khi
A. chuyển động thẳng đều.
B. chuyển động tròn đều.
C. chuyển động cong đều.
D. chuyển động biến đổi đều.
Đáp án: D. Chuyển động biến đổi đều.
Động năng của một vật giữ nguyên khi vận tốc của vật có độ lớn không thay đổi (dù hướng có thể thay đổi).
Trong chuyển động biến đổi đều, vì vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian, nên động năng cũng sẽ thay đổi.
Câu 14: Có hai vật m1 và m2 đều có khối lượng 2m, chuyển động thẳng đều cùng chiều, với vận tốc m1 so với m2 là v, và vận tốc của m2 so với người quan sát đứng yên trên mặt đất cũng là v. Kết luận nào sau đây là sai?
A. Động năng của m1 trong hệ quy chiếu gắn với m2 là mv².
B. Động năng của m2 trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát là mv².
C. Động năng của m1 trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát là 2mv².
D. Động năng của m1 trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát là 4mv².
Đáp án: C. Động năng của m1 trong hệ quy chiếu gắn với người quan sát là 2mv².
Câu 15: Một chiếc xe có khối lượng m và động cơ với công suất P. Thời gian ngắn nhất để xe tăng tốc từ trạng thái đứng yên đến vận tốc v là
A. mv/P.
B. P/mv.
C. (mv²)/(2P).
D. (mP)/(mv²).
Chọn C.
Câu 16: Một chiếc ô tô nặng 4 tấn đang di chuyển với tốc độ không đổi 54 km/h. Động năng của ô tô là
A. 450 kJ.
B. 69 kJ.
C. 900 kJ.
D. 120 kJ.
Chọn đáp án A.
Câu 17: Một máy bay vận tải đang bay với tốc độ 180 km/h thì thả ra một thùng hàng khối lượng 10 kg với vận tốc 5 m/s so với máy bay. Động năng của thùng hàng ngay khi thả ra so với người đứng trên mặt đất là
A. 20250 J.
B. 15125 J.
C. 10125 J.
D. 30250 J.
Chọn đáp án C.
Câu 18: Một viên đạn có khối lượng 100 g đang bay với tốc độ 25 m/s xuyên qua một tấm ván mỏng dày 5 cm theo hướng vuông góc với bề mặt tấm ván. Ngay sau khi rời khỏi tấm ván, tốc độ của viên đạn giảm xuống còn 15 m/s. Độ lớn của lực cản trung bình của tấm ván tác dụng lên viên đạn là
A. 900 N.
B. 200 N.
C. 650 N.
D. 400 N.
Chọn đáp án D.
