Bài giảng Môn Vật lý lớp 7 - Phương pháp giải bài toán định luật bảo toàn cơ năng

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Động năng: Wđ =mv2 Độ biến thiên của động năng Wđ =m - m = AF 2. Thế năng: Wt = mgz Độ biến thiên của thê năng Wt = Wt1 – Wt2 = AF 3. Cơ năng: W = Wđ +Wt Cơ năng trọng trường W = mv2 + mgz Cơ năng đàn hồi: W = mv2 + k(l)2 * Phương pháp giải bài toán về định luật bảo toàn cơ năng - Chọn gốc thế năng thích hợp sao cho tính thế năng dễ dàng ( thường chọn tại mặt đất và tại chân mặt phẳng nghiêng). - Tính cơ năng lúc đầu ( ), lúc sau () - Áp dụng: W1 = W2 - Giải phương trình trên để tìm nghiệm của bài toán. Chú ý: chỉ áp dụng định luật bảo toàn cơ năng khi hệ không có ma sát ( lực cản) nếu có thêm các lực đó thì Ac = W = W2 – W1. ( công của lực cản bằng độ biến thiên cơ năng). B. BÀI TẬP Bài 1. Hai vật có khối lượng m1=1kg, m2=3kg chuyển động với vận tốc v1=3m/s, v2=1m/s. Tìm động lượng của hệ trong các trường hợp a. và cùng hướng b. và cùng phương ngược chiều c. và vuông góc Bài 2. Một con lắc lò xo có độ cứng k=250N/m được đặt nằm ngang, một đầu cố định, một đầu gắn vào vật có khối lượng m=100g có thể chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật lệch khỏi vtcb một đoạn =5cm rồi thả nhẹ. Xác định tốc độ lớn nhất của vật Bài 3. Một ô tô khối lượng m=500kg chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a=1m/s2 trên đoạn đường thẳng nằm ngang. Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường =0,1. Lấy g=10m/s2, tính công suất trung bình của động cơ trong khoảng thời gian vận tốc tăng từ 36km/h đến 54km/h. Bài 4. Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Hãy tính: a. Độ cao h. b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Bài 5. Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s, lấy g = 10m/s2. a/ Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất. b/ Ở vị trí nào của vật thì Wđ = 3Wt. c/ Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt. d/ Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất. Bài 6. Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. a) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được. c) Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng? d) Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu? Bài 7. Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2. 1. Tìm cơ năng của vật. 2. Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được. 3. Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó. 4. Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó. ĐỘNG NĂNG VD A/ Vật có trọng lượng 1N , có động năng là 1J. Vận tốc của vật là bao nhiêu?. Lấy g = 10m/s2 B/ Vật có khối lượng 0,1kg , có động năng là 1J. Vận tốc của vật là bao nhiêu? C/ Ôtô có trọng lượng 1000kg chuyển đông với vận tốc 80Km/h. Đông năng ôtô có giá trị là bao nhiêu? Bài Tập Câu 1. Một hòn bi khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. Cho g = 9,8m/s2. Trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất tính giá trị độ cao cực đại mà hòn bi lên được. A. 2,42m. B. 2,88m. C. 3,36m. D. 3,2m. Câu 2. Một vật có khối lượng 400g được thả rơi tự do từ độ cao 20m so với mặt đất. Cho g = 10m/s2 . Sau khi rơi được 12m động năng của vật bằng : A. 16 J. B. 32 J. C. 48 J. D. 24 J. Câu 3. Một búa máy khối lượng 1 tấn rơi từ độ cao 3,2m vào một cái cọc khối lượng 100kg. Va chạm giữa búa và cọc là va chạm mềm. Cho g = 10m/s2 . Vận tốc giữa búa và cọc sau va chạm là : A. 7,27 m/s. B. 8 m/s. C. 0,27 m/s. D. 8,8 m/s. Câu 4. Từ mặt đất, một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu v0 = 10m/s. Bỏ qua sức cản của không khí . Cho g = 10m/s2. Vị trí cao nhất mà vật lên được cách mặt đất một khoảng bằng : A. 10m. B. 20m. C. 15m. D. 5m. Câu 5. Tính lực cản của đất khi thả rơi một hòn đá có khối lượng 500g từ độ cao 50m. Cho biết hòn đá lún vào đất một đoạn 10cm. Lấy g = 10m/s2 bỏ qua sức cản của không khí. A. 2 000N. B. 2 500N. C. 22 500N. D. 25 000N. Câu 6. Một vật nhỏ được ném lên từ điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN? A. cơ năng cực đại tại N B. cơ năng không đổi. C. thế năng giảm D. động năng tăng Câu 7. Một vật có khối lượng m = 400 g và động năng 20 J. Khi đó vận tốc của vật là: A. 0,32 m/s. B. 36 km/h C. 36 m/s D. 10 km/h. Câu 8. Một người và xe máy có khối lượng tổng cộng là 300 kg đang đi với vận tốc 36 km/h thì nhìn thấy một cái hố cách 12 m. Để không rơi xuống hố thì người đó phải dùng một lực hãm có độ lớn tối thiểu là: A. . B. . C. . D. . Câu 9. Một người có khối lượng 50 kg, ngồi trên ô tô đang chuyển động với vận tốc 72 km/h. Động năng của người đó với ô tô là: A. 129,6 kJ. B.10 kJ. C. 0 J. D. 1 kJ. Câu 10. Nếu khối lượng của vật giảm 4 lần và vận tốc tăng lên 2 lần, thì động năng của vật sẽ: A. Tăng 2 lần. B. Không đổi. C. Giảm 2 lần. D. Giảm 4 lần. Câu 11. Động năng là đại lượng: A. Vô hướng, luôn dương. B. Vô hướng, có thể dương hoặc bằng không. C. Véc tơ, luôn dương. D. Véc tơ, luôn dương hoặc bằng không. Câu 12. Đơn vị nào sau đây không phải đơn vị của động năng? A. J. B. Kg.m2/s2. C. N.m. D. N.s. Câu 13. Công thức nào sau đây thể hiện mối liên hệ giữa động lượng và động năng? A. . B. . C. . D. . Câu 14. Vật nào sau đây không có khả năng sinh công? A. Dòng nước lũ đang chảy mạnh. B. Viên đạn đang bay. C. Búa máy đang rơi. D. Hòn đá đang nằm trên mặt đất. Câu 15. Một ô tô khối lượng m đang chuyển động với vận tốc thì tài xế tắt máy. Công của lực ma sát tác dụng lên xe làm xe dừng lại là: A. . B. . C. . D. . Câu 16. Khẳng định nào sau đây là đúng? a. Động năng là đại lượng vô hướng và có giá trị bằng tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật. b. Động năng là đại lượng vectơ và có giá trị bằng tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật. c. Động năng là đại lượng vô hướng và có giá trị bằng một nửa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật. d. Động năng là đại lượng vectơ và có giá trị bằng một nửa tích của khối lượng và bình phương vận tốc của vật. Câu 17. Biểu thức tính động năng của vật là: A. Wđ = mv B. Wđ = mv2 C. Wđ = mv2 D. Wđ= mv Câu 18. Câu phát biểu nào sau đây sai khi nói về động năng: a. động năng được xác định bằng biểu thức Wđ = b. động năng là đại lượng vô hướng luôn dương hoặc bằng không c. động năng là dạng năng lượng vật có được do nó chuyển động d. động năng là dạng năng lượng vật có được do nó có độ cao z so với mặt đất Câu 19. Nếu khối lượng của một vật tăng lên 4 lần và vận tốc giảm đi 2 lần thì động năng của vật sẽ A. Không đổi B. Tăng 2 lần C. Tăng 4 lần D. Giảm 2 lần Câu 20: Biểu thức nào sau đây là biểu thức của định lý biến thiên động năng? a.Wđ = mv2 b.A = mv22 - mv21 c.Wt = mgz d.A = mgz2 – mgz1 THẾ NĂNG Câu 1. Xét một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương nằm ngang. Đại lượng nào sau đây không đổi? A. Động năng. B. Động lượng. C. Thế năng. D. Vận tốc. Câu 2. Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên cao. Trong quá trình chuyển động của vật thì: A. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công dương. B. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công âm. C. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công dương. D. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công âm. Câu 3. Thế năng hấp dẫn là đại lượng: A. Vô hướng, có thể dương hoặc bằng không. B. Vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không. C. Véc tơ cùng hướng với véc tơ trọng lực. D. Véc tơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không. Câu 4. Phát biểu nào sau đây sai: Thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi: A. Cùng là một dạng năng lượng. B. Có dạng biểu thức khác nhau. C. Đều phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối. D. Đều là đại lượng vô hướng, có thể dương, âm hoặc bằng không. Câu 5. Hai vật có khối lượng là m và 2m đặt ở hai độ cao lần lượt là 2h và h. Thế năng hấp dẫn của vật thức nhất so với vật thứ hai là: A. Bằn hai lần vật thứ hai. B. Bằng một nửa vật thứ hai. C. Bằng vật thứ hai. D. Bằng vật thứ hai. Câu 6. Chọn phát biểu đúng về thế năng trọng trường. a. Công của trọng lực bằng hiệu thế năng tại vị trí cuối và tại vị trí đầu. b. trọng lực sinh công âm khi vật đi từ cao xuống thấp c. Trọng lực sinh công dương khi đưa vật từ thấp lên cao. d. Công của trọng lực đi theo đường thẳng nối hai điểm đầu và cuối bao giờ cũng nhỏ hơn đi theo đường gấp khúc giữa hai điểm đó. Câu 7. Thế năng trọng trường của một vật không phụ thuộc vào: A. khối lượng của vật B. động năng của vật C. độ cao của vật D. gia tốc trọng trường Câu 8. Chọn phát biểu sai khi nói về thế năng trọng trường: A. Thế năng trọng trường của một vật là năng lượng mà vật có do nó được đặt tại một vị trí xác định trong trọng trường của Trái đất. B. Thế năng trọng trường có đơn vị là N/m2. C. Thế năng trọng trường xác định bằng biểu thức Wt = mgz D. Khi tính thế năn g trọng trường, có thể chọn mặt đất làm mốc tính thế năng Câu 9. Một vật có khối lượng m, nằm yên thì nó có thể có : A. vận tốc B. động năng C. động lượng D. thế năng Câu 10.Lực nào sau đây không phải là lực thế: a. trọng lực. b. lực hấp dẫn. c. lực đàn hồi. d. lực ma sát. Câu 11. Khi một vật chuyển động rơi tự do từ trên xuống dưới thì: a. thế năng của vật giảm dần. b. động năng của vật giảm dần. c. thế năng của vật tăng dần. d. động lượng của vật giảm dần. Câu 12. Một vật rơi từ độ cao 50m xuống đất, ở độ cao nào động năng bằng thế năng? A. 25m. B. 10m. C. 30m. D. 50m. Câu 13. Một thang máy có khối lượng 1 tấn chuyển động từ tầng cao nhất cách mặt đất 100m xuống tầng thứ 10 cách mặt đất 40m. Nếu chọn gốc thế năng tại tầng 10, lấy g = 9,8m/s2. Thế năng của thang máy ở tầng cao nhất là: A. 588 kJ. B. 392 kJ. C. 980 kJ. D. 588 J. Câu 14. Một vật có khối lượng 2,0kg sẽ có thế năng 4,0J đối với mặt đất khi nó có độ cao là . A. 3,2m. B. 0,204m. C. 0,206m. D. 9,8m. Câu 15. Khi bị nén 3cm một lò xo có thế năng đàn hồi bằng 0,18J. Độ cứng của lò xo bằng : A. 200N/m. B. 400N/m. C. 500N/m. D. 300N/m Câu 16. Cho một lò xo đàn hồi nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực F = 3N kéo lò xo theo phương ngang ta thấy nó giãn được 2cm. Tính giá trị thế năng đàn hồi của lò xo. A. 0,08J. B. 0,04J. C. 0,03J. D. 0,05J Câu 17. Một lò xo có độ dài ban đầu l0 = 10cm. Người ta kéo giãn với độ dài l1 = 14cm. Hỏi thế năng lò xo là bao nhiêu? Cho biết k = 150N/m. A. 0,13J. B. 0,2J. C. 1,2J. D. 0,12J. Câu 18. Dưới tác dụng của lực bằng 5N lò xo bị giãn ra 2 cm. Công của ngoại lực tác dụng để lò xo giãn ra 5 cm là: A. 0,31 J. B. 0,25 J. C. 15 J. D. 25 J Câu 19. Một vật đang chuyển động có thể không có: A. Động lượng. B. Động năng. C. Thế năng. D. Cơ năng. Câu 20. Một lò xo bị nén 5 cm. Biết độ cứng của lò xo k = 100N/m, thế năng đàn hồi của lò xo là: A. – 0,125 J. B. 1250 J. C. 0,25 J. D. 0,125 J. Câu 21. Một lò xo bị giãn 4cm, có thế năng đàn hồi 0,2 J. Độ cứng của lò xo là: A. 0,025 N/cm. B. 250 N/m. C. 125 N/m. D. 10N/m. CƠ NĂNG Câu 1. Cơ năng là một đại lượng: A. luôn luôn dương hoặc bằng không. B. luôn luôn dương. C. luôn luôn khác không. D. có thể dương, âm hoặc bằng không. Câu 2. Một vật nhỏ được ném lên từ điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN? A. thế năng giảm B. cơ năng cực đại tại N C. cơ năng không đổi. D. động năng tăng Câu 3. Cơ năng là đại lượng: A. Vô hướng, luôn dương. B. Vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không. C. Véc tơ cùng hướng với véc tơ vận tốc. D. Véc tơ, có thể âm, dương hoặc bằng không. Câu 4. Trong quá trình rơi tự do của một vật thì: A. Động năng tăng, thế năng tăng. B. Động năng tăng, thế năng giảm. C. Động năng giảm, thế năng giảm. D. Động năng giảm, thế năng tăng. Câu 5. Một vật được ném từ dưới lên. Trong quá trình chuyển động của vật thì: A. Động năng giảm, thế năng tăng. B. Động năng giảm, thế năng giảm. C. Động năng tăng, thế năng giảm. D. Động năng tăng, thế năng tăng. Câu 6. Một vật được ném thẳng đứng lên cao, khi vật đạt độ cao cực đại thì tại đó: A.động năng cực đại, thế năng cực tiểu B. động năng cực tiểu, thế năng cực đại C. động năng bằng thế năng D. động năng bằng nữa thế năng Câu 7. Chọn câu sai khi nói về cơ năng: a. Cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực thì bảo toàn b. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật c. Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật d. Cơ năng của vật được bảo toàn nếu có tác dụng của các lực khác ( như lực cản, lực ma sát…)xuất hiện trong quá trình vật chuyển động Câu 8. Chọn câu đúng. Khi con lắc đơn dao động đến vị trí cao nhất: a. động năng đạt giá trị cực đại. b. thế năng đạt giá trị cực đại. c. cơ năng bằng không. d. thế năng bằng động năng. Câu 9. “ Khi cho một vật rơi tự do từ độ cao M xuống N”, câu nói nào sau đây là đúng A. thế năng tại N là lớn nhất B. động năng tại M là lớn nhất C. cơ năng tại M bằng cơ năng tại N D. cơ năng luôn thay đổi từ M xuống N Câu 10. Xét chuyển động của con lắc đơn như hình vẽ. Phát biểu nào sau đây đúng A B M C O A. Động năng của vật cực đại tại A và B, cực tiểu tại O. B. Động năng của vật cực đại tại O và cực tiểu tại A và B. C. Thế năng của vật cực đại tại O. D. Thế năng của vật cực tiểu tại M. Câu 11. Một hòn bi khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. Cho g = 9,8m/s2. Trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật. A. 0,16J; 0,31J; 0,47J. B. 0,32J; 0,62J; 0,47J. C. 0,24J; 0,18J; 0,54J. D. 0,18J; 0,48J; 0,80J. Câu 12. Tính lực cản của đất khi thả rơi một hòn đá có khối lượng 500g từ độ cao 50m. Cho biết hòn đá lún vào đất một đoạn 10cm. Lấy g = 10m/s2 bỏ qua sức cản của không khí. A. 25 000N. B. 2 500N. C. 2 000N. D. 22 500N. Câu 13. Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m. Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng một góc 450 rồi thả tự do. Cho g = 9,8m/s2 . Tính vận tốc con lắc khi nó đi qua vị trí cân bằng. A. 3,14m/s. B. 1,58m/s. C. 2,76m/s. D. 2,4m/s. Câu 14. Từ mặt đất, một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu v0 = 10m/s. Bỏ qua sức cản của không khí . Cho g = 10m/s2. Ở độ cao nào thế năng bằng động năng ?. Bằng 4 lần động năng ?. A. 2,5m ; 4m. B. 2m ; 4m. C. 10m ; 2m. D. 5m ; 3m. Câu 15. Một người nặng 650N thả mình rơi tự do từ cầu nhảy ở độ cao 10m xuống nước . Cho g = 10m/s2. Tính các vận tốc của người đó ở độ cao 5m và khi chạm nước. A. 8 m/s; 12,2 m/s. B. 5 m/s; 10m/s. C. 8 m/s; 11,6 m/s. D. 10 m/s; 14,14 m/s Câu 16. Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu ? A. 4 J. B. 8 J. C. 5 J. D. 1 J. Câu 17. Từ mặt đất, một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu v0 = 10m/s. Bỏ qua sức cản của không khí. Cho g = 10m/s2. Vị trí cao nhất mà vật lên được cách mặt đất một khoảng bằng : A. 15m. B. 5m. C. 20m. D. 10m.