100 bài tập về công cơ học - công suất (2024) có đáp án chi tiết nhất

Bài tập về công cơ học - công suất

Kiến thức cần nhớ

1. Công cơ học

Thuật ngữ công cơ học chỉ dùng trong trường hợp có lực tác dụng vào vật làm vật chyyển dời.

Công cơ học phụ thuộc vào hai yếu tố: lực tác dụng vào vật và quãng đường vật dịch chuyển.

Công thức tính công cơ học khi lực F làm dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực:

A = F.s

Đơn vị của công là jun (kí hiệu là J):

1 J = 1 N.1m = 1 Nm.

2. Định luật về công

Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

3. Công suất

Trong Vật lí học, để biết người nào hay máy nào thực hiện công nhanh hơn (làm việc khỏe hơn) người ta dùng khái niệm công suất. Công suất được xác định bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian.

Nếu trong thời gian t, công thực hiện được là A thì công suất là P: $P=\frac{A}{t}$

Đơn vị của công suất J/s được gọi là oát (kí hiệu là W)

• 1 W = 1 J/s
• 1 kW (ki lô oát) = 1000 W

1 MW (mê ga oát) = 1000 kW = 1000000 W

Các dạng bài tập

Dạng 1: Tính và so sánh công cơ học

 Phương pháp giải

Để tính công cơ học, ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Xác định lực sinh công

Chú ý:

• Lực tác dụng có phương vuông góc với phương chuyển dời của vật không sinh công.

• Lực cần thiết để nâng vật lên cao có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Bước 2: Xác định quãng đường mà vật dịch chuyển

Bước 3: Áp dụng công thức tính công để tính

Dạng 2: Định luật về công

Bài toán 1: Bài toán mặt phẳng nghiêng

Phương pháp giải

Mặt phẳng nghiêng là một máy cơ đơn giản giúp ta đưa các vật lên cao một cách dễ dàng hơn bằng cách tăng độ dài quãng đường dịch chuyển để giảm lực (theo định luật về công).

Để kéo vật có trọng lượng P lên độ cao h, công của lực kéo cần thiết: A = P.h.

Nếu dùng mặt phẳng nghiêng dài $\mathcal{l}$ , lực kéo cần thiết là F, công của lực: $A^{\text{'}}=F.\mathcal{l}$

Vì mặt phẳng nghiêng không cho ta lợi về công nên ta có: $A=A^{\text{'}}$ . Suy ra: $F.\mathcal{l}=P.h$

Công thức trên gọi là công thức mặt phẳng nghiêng được áp dụng để giải quyết tất cả những bài tập về mặt phẳng nghiêng.

Bài toán 2: Bài toán ròng rọc

• Ròng rọc cố định giúp ta thay đổi hướng của lực tác dụng, không cho ta lợi về lực.

• Ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực và thiệt hai lần về đường đi (phải kéo dây đi một đoạn dài gấp đôi). Để kéo một vật nặng P lên độ cao h, nếu sử dụng một ròng rọc động, lực kéo: $F=\frac{P}{2}$

Đoạn đường dây phải kéo đi: $s=2h$

Dạng 3: Công suất

Bài toán 1: Tính và so sánh công suất

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính công suất: $P=\frac{A}{t}$

Nếu đề bài không cho trực tiếp thời gian t thì ta có thể tính thời gian qua quãng đường s và vận tốc v:  $t=\frac{s}{v}$

Chú ý: Trong trường hợp đề bài cho lực tác dụng F và vận tốc chuyển động của vật V thì công suất còn được tính theo công thức: $P=F.v$

Bài toán 2: Công suất và lưu lượng nước

Phương pháp giải

Bài toán thường cho biết công suất của máy bơm, nhà máy thủy điện,... và lưu lượng nước chảy và yêu cầu tính các đại lượng như công suất của máy,.... Lưu lượng nước liên quan đến khối lượng nước và liên quan đến công để đưa nước lên cao. Ta làm theo trình tự sau:

Bước 1: Từ lưu lượng dòng nước, tính ra thể tích nước trong 1 giây $V=L.t$

Bước 2: Tính trọng lượng P của lượng nước trên $P=d.V$

Bước 3: Tính công: $A=P.h$, trong đó:

• Nếu nước đổ từ trên cao xuống, nước sinh công A cung cấp cho máy (nhà máy thủy điện).

• Nếu bơm nước từ dưới lên, máy bơm phải sinh công A.

Bước 4: Tính công suất: $P=\frac{A}{t}$

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một động cơ thực hiện được một công A trong khoảng thời gian t. Công thực hiện được trong một đơn vị thời gian được gọi là:

A. Công toàn phần

B. Công có ích

C. Công hao phí

D. Công suất

Lời giải:

Đáp án: D

Công của máy thực hiện trong một đơn vị thời gian gọi là công suất

Ví dụ 2: Một máy cơ trong 1h sản sinh ra một công là 330kJ, vậy công suất của máy cơ đó là:

A. P = 92,5W      B. P = 91,7W

C. P = 90,2W      D. P = 97,5W

Lời giải:

Đáp án: B

- Đổi:

   A = 333kJ = 333000J.

   1h =3600s.

- Theo công thức tính công suất của máy cơ:

Ví dụ 3: Một máy động cơ có công suất P = 75W, hoạt động trong t = 2h thì tổng công của máy cơ sinh ra là:

A. 550 kJ      B. 530 kJ

C. 540 kJ      D. 560 kJ

Lời giải:

Đáp án: C

- Áp dụng công thức tính công suất:

- Công động cơ sinh ra trong 2 giờ là:

   A = P.t = 75. 7200 = 540000 (W) = 540 (kW)

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Bài 1. Anh A kéo một thùng nặng 20kg trượt trên sàn nhà bằng một dây hợp với phương nằm ngang một góc 60 độ, lực tác dụng lên dây là 300N

a. Tính công của lực khi thùng trượt được 10m?

b. Khi thùng trượt, công của trọng lực bằng bao nhiêu?

Lời giải:

a. Công của lực khi thùng trượt được 10m là:

A = F.s. cos = 300. 10. cos = 1500 J 

b. Vì trong quá trình vật chuyển động, trọng lực luôn vuông góc với phương chuyển động nên công của trọng lực bằng 0.

Bài 2. Một thùng nước có khối lượng 15kg, được kéo cho chuyển động thẳng đều lên độ cao là 5m trong khoảng thời gian là 1 phút 15 giây. Hãy tính công suất trung bình của lực kéo?

Lời giải:

Công để kéo thùng nước lên thẳng đều bằng công của trọng lực.

Vì thế nên: A = m g.h. 

Suy ra công suất trung bình của lực kéo là: 

P = A/t = mgh/t = 10W

Bài 3. Vật nào trong các vật dưới đây không có khả năng sinh công?

A. Dòng nước lũ đang chảy mạnh

B. Viên đạn đang bay

C. Búa máy đang rơi xuống

D. Hòn đá đnag nằm trên mặt đất 

==> Đáp án: D

Bài 4. Một bao gạo nặng 5kg, trượt từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng có chiều dài S = 20m và nghiêng góc 30 độ so với phường ngang. Công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật đi hết dốc có độ lớn là: 

A. 5kJ

B. 1000J

C. 850J

D. 500J

==> Đáp án: D

Bài 5. Kéo một xe goòng bằng một sợi dây cáp với lực bằng 150N. Góc giữa dây cáp và mặt phẳng ngang bằng 30 độ. Công của lực tác dụng lên xe để xe chạy được 200m có giá trị?

A. 51900J

B. 30000J

C. 15000J

D. 25980J

==> Đáp án: D

Bài 6. Một vật có trọng lượng 10N đặt trên bàn nằm ngang. Cho tác dụng vào vật một lực 15N theo phương ngang, lần thứ 1 trên mặt nhẫn, lần thứ hai trên mặt nhám với cùng độ dời 0,5m. Biết công suất toàn phần trong lần thứ hai giảm còn 2/3 so với lần thứ nhất. g = 9,8 m/s^2. hệ số ma sát giữa vật nằm ngang là: 

A. 0.5

B. 0,2

C. 0,4

D. 0,5 

==> Đáp án: A

Bài 7. Tác dụng lực không đổi 150N theo phương hợp với phương ngang góc 30 độ vào vật khối lượng 80kg làm vật chuyển động được quãng 20m. Tính công của lực tác dụng. 

Lời giải: A= F.s.cos30 = 2598 (J)

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 8 hay, chi tiết, đầy đủ khác:

30 Bài tập áp suất chất lỏng - bình thông nhau (2024) có đáp án chi tiết nhất

80 bài tập về bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ - nhiệt. động cơ nhiệt (có đáp án năm 2024)

90 bài tập về cấu tạo chất (có đáp án năm 2024)

100 bài tập về lực cân bằng - quán tính - lực ma sát (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về công suất (2024) có đáp án chi tiết nhất