Bài tập về cơ năng - sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng

Kiến thức cần nhớ

1. Cơ năng

Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật có cơ năng.

Đơn vị của cơ năng là Jun

Cơ năng có hai dạng là thế năng và động năng. Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó

2. Thế năng

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao gọi là thế năng trọng trường. Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng trọng trường của vật càng lớn.

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.

3. Động năng

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

4. Sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng

Trong các quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau nhưng cơ năng được bảo toàn.

Các dạng bài tập

Dạng 1: Nhận biết và tính động năng, thế năng, cơ năng của vật

Phương pháp giải

Để nhận biết một vật có cơ năng, thế năng, động năng thì ta sử dụng các đặc điểm sau:

• Vật có thế năng trọng trường khi vật ở độ cao nhất định so với vật được chọn làm mốc thế năng (thường là so với mặt đất).
• Vật có thế năng đàn hồi khi vật bị biến dạng.
• Vật có động năng khi vật chuyển động ($v\ne 0$ ).

Vật có cơ năng khi vật có khả năng sinh công.

Dạng 2: Sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng

Bài toán 1: Xác định sự chuyển hóa động năng, thế năng

Phương pháp giải

Để xác định sự chuyển hóa động năng, thế năng trong các quá trình chuyển động của vật, ta dựa vào đặc điểm sự phụ thuộc của các đại lượng trên vào các đại lượng khác:

·       Thế năng trọng trường của vật càng lớn khi khối lượng của vật càng lớn và độ cao của vật (so với vị trí được chọn làm mốc) càng lớn.

·       Thế năng đàn hồi của vật càng lớn khi vật biến dạng càng nhiều

·       Động năng của vật càng lớn khi khối lượng của vật càng lớn và vận tốc của vật càng lớn.

Chú ý: Trong quá trình chuyển động không có ma sát, cơ năng được bảo toàn. Trong quá trình đó, động năng và thế năng chuyển hóa qua lại lẫn nhau. Do đó tại vị trí động năng càng lớn thì thế năng càng nhỏ và ngược lại

Bài toán 2: Tính toán theo định luật bảo toàn cơ năng

Phương pháp giải

Bài toán thường cho các dữ kiện để có thể tính toán động năng và tế năng ở một vị trí và yêu cầu tính động năng hoặc thế năng ở vị trí khác. Ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Chọn mốc thế năng

Bước 2: Xác định động năng, thế năng ở vị trí thứ nhất từ đó tính cơ năng ở vị trí thứ nhất: ${\text{W}}_1={\text{W}}_{d1}+{\text{W}}_{t1}$

Chú ý: Thế năng trọng trường của vật ở độ cao h tính bởi biểu thức: ${\text{W}}_t=10m.h$

Bước 3: Xác định động năng hoặc thế năng (có thể tính được) tại vị trí thứ hai từ đó tính ra cơ năng ở vị trí thứ hai. ${\text{W}}_1={\text{W}}_{d2}+{\text{W}}_{t2}$

Đại lượng nào chưa biết ta đặt là ẩn

Bước 4: Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng để tình ra đại lượng đề bài yêu cầu: ${\text{W}}_1={\text{W}}_2$

Bài tập tự luyện có đáp án

Bài 1: Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào những yếu tố nào?

A. Khối lượng

B. Độ biến dạng của vật đàn hồi

C. Khối lượng và chất làm vật

D. Vận tốc của vật

Lời giải:

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.

Đáp án cần chọn là: B

Bài 2: Chọn câu đúng:

A. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào khối lượng.

B. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật đàn hồi.

C. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào khối lượng và chất làm vật.

D. Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào vận tốc của vật.

Lời giải:

Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.

Đáp án cần chọn là: B

Bài 3: Nếu chọn mặt đất làm mốc để tính thế năng thì trong các vật sau đây vật nào không có thế năng?

A. Viên đạn đang bay

B. Lò xo để tự nhiên ở một độ cao so với mặt đất

C. Hòn bi đang lăn trên mặt đất

D. Lò xo bị ép đặt ngay trên mặt đất

Lời giải:

Ta có:

+ Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất

+ Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật

Trong các vật trên, ta thấy:

A, B – có thế năng hấp dẫn

C – không có thế năng mà có động năng

D – có thế năng đàn hồi

Đáp án cần chọn là: C

Bài 4: Nếu chọn mặt đất làm mốc để tính thế năng thì trong các vật sau đây vật nào không có thế năng?

A. Máy bay đang bay.

B. Xe máy đang chuyển động trên mặt đường.

C. Chiếc lá đang rơi.

D. Quyển sách đặt trên bàn

Lời giải:

Ta có:

+ Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất

+ Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật

Trong các vật trên, ta thấy:

A, C, D– có thế năng hấp dẫn

B – không có thế năng mà có động năng

Đáp án cần chọn là: B

Bài 5: Trong các vật sau, vật nào không có thế năng (so với mặt đất)?

A. Chiếc bàn đứng yên trên sàn nhà

B. Chiếc lá đang rơi

C. Một người đứng trên tầng ba của tòa nhà

D. Quả bóng đang bay trên cao

Lời giải:

Ta có:

+ Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất

+ Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật

Trong các vật trên thì chiếc bàn không có thế năng do đang đứng yên trên mặt đất

Đáp án cần chọn là: A

Bài 6: Trong các vật sau, vật nào không có thế năng (so với mặt đất)?

A. Chiếc máy bay đang bay trên cao

B. Em bé đang ngồi trên xích đu

C. Ô tô đang đậu trong bến xe

D. Con chim bay lượn trên bầu trời

Lời giải:

Ta có:

+ Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất

+ Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật

Trong các vật trên thì ô tô không có thế năng do đang đậu trong bến xe

Đáp án cần chọn là: C

Bài 7: Điều nào sau đây đúng khi nói về cơ năng? Hãy chọn câu đúng nhất

A. Cơ năng phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi

B. Cơ năng phụ thuộc vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn

C. Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng

D. Cả A,B,C đều đúng

Lời giải:

Cả A, B, C  đều đúng

Đáp án cần chọn là: D

Bài 8: Điều nào sau đây không đúng khi nói về cơ năng? Hãy chọn câu đúng nhất

A. Cơ năng phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi

B. Cơ năng phụ thuộc vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn

C. Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng

D. Cơ năng của vật là một dạng của động năng.

Lời giải:

D sai vì: động năng là một dạng của cơ năng.

Đáp án cần chọn là: D

Bài 9: Một lò xo làm bằng thép đang bị nén lại. Lúc này lò xo có cơ năng. Vì sao lò xo có cơ năng?

A. Vì lò xo có nhiều vòng xoắn

B. Vì lò xo có khả năng sinh công

C. Vì lò xo có khối lượng

D. Vì lò xo làm bằng thép

Lời giải:

Ta có: Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật đó có cơ năng

=> Lò xo làm bằng thép đang bị nén lại có cơ năng vì lò xo có khả năng sinh công

Đáp án cần chọn là: B

Bài 10: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào vật có cả động năng và thế năng? Chọn mốc thế năng tại mặt đất.

A. Một máy bay đang chuyển động trên đường băng của sân bay

B. Một ô tô đang đỗ trong bến xe

C. Một máy bay đang bay trên cao

D. Một ô tô đang chuyển động trên đường

Lời giải:

A, D – có động năng

B – không có động năng vì ô tô đang đỗ

C – có cả động năng và thế năng

Đáp án cần chọn là: C

Bài 11: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào vật có cả động năng và thế năng? Chọn mốc thế năng tại mặt đất.

A. Con chim đang bay lượn trên trời.

B. Xe đạp đang chuyển động lên dốc.

C. Chiếc bàn đang đứng yên trên sàn nhà.

D. Một ô tô đang chuyển động trên đường

Lời giải:

A – có cả động năng và thế năng

B, D –có động năng vì đang chuyển động

C – không có cả động năng và thế năng

Đáp án cần chọn là: A

Bài 12: Chọn phương án đúng trong các phát biểu sau:

A. Thế năng và động năng là hai dạng của cơ năng

B. Một vật chỉ có thể có động năng hoặc thế năng

C. Cơ năng của vật bằng hiệu thế năng và động năng của vật

D. Cơ năng của vật bằng tích thế năng và động năng của vật

Lời giải:

A – đúng

B – sai vì: Một vật có thể vừa có động năng vừa có thế năng

C, D – sai vì: Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó

Đáp án cần chọn là: A

Bài 13: Vật có cơ năng khi:

A. Vật có khả năng sinh công

B. Vật có khối lượng lớn

C. Vật có tính ì lớn

D. Vật có đứng yên

Lời giải:

Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật đó có cơ năng.

Đáp án cần chọn là: A

Bài 14: Phát biểu nào sau đây là đúng

A. Vật có cơ năng khi vật có khả năng sinh công.

B. Vật có cơ năng khi vật có khối lượng lớn.

C. Vật có cơ năng khi vật có tính ì lớn.

D. Vật có cơ năng khi vật có đứng yên.

Lời giải:

Khi vật có khả năng sinh công, ta nói vật đó có cơ năng.

Đáp án cần chọn là: A

Bài 15: Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào? Chọn câu trả lời đầy đủ nhất

A. Khối lượng

B. Trọng lượng riêng

C. Khối lượng và vị trí của vật so với mặt đất

D. Khối lượng và vận tốc của vật

Lời giải:

Ta có:

- Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn.

- Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn.

=> Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào: vị trí của vật so với mặt đất và khối lượng của nó.

Đáp án cần chọn là: C

Bài 16: Phát biểu nào sau đây là đúng:

A. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng.

B. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào trọng lượng riêng.

C. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng và vị trí của vật so với mặt đất.

D. Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật.

Lời giải:

Ta có:

- Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn.

- Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn.

=> Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào: vị trí của vật so với mặt đất và khối lượng của nó.

Đáp án cần chọn là: C

Bài 17: Động năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào?

A. Khối lượng

B. Vận tốc của vật

C. Khối lượng và chất làm vật

D. Khối lượng và vận tốc của vật

Lời giải:

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.

- Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

Đáp án cần chọn là: D

Bài 18: Chọn phát biểu đúng:

A. Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng

B. Động năng của vật phụ thuộc vào vận tốc của vật

C. Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và chất làm vật

D. Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật

Lời giải:

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.

- Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

=> Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật

Đáp án cần chọn là: D

Bài 19: Trong các vật sau, vật nào không có động năng?

A. Hòn bi nằm yên trên mặt sàn

B. Hòn bi lăn trên sàn nhà

C. Máy bay đang bay

D. Viên đạn đang bay

Lời giải:

Ta có: Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng

Ta thấy, phương án A – Hòn bi nằm yên trên mặt sàn không chuyển động nên không có động năng

Đáp án cần chọn là: A

Bài 20: Trong các vật sau, vật nào không có động năng?

A. Ô tô chuyển động trên đường

B. Hòn bi lăn trên sàn nhà

C. Chai nước nằm yên trên mặt bàn

D. Viên bi chuyển động từ đỉnh máng nghiêng xuống.

Lời giải:

Ta có: Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng

Ta thấy, phương án C – Chai nước nằm yên trên mặt bàn không có động năng.

Đáp án cần chọn là: C

Bài 21: Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau:

A. Thế năng và động năng là hai dạng của cơ năng

B. Một vật có thể có động năng hoặc thế năng hoặc đồng thời cả hai.

C. Cơ năng của vật tổng thế năng và động năng của vật

D. Cơ năng của vật bằng tích thế năng và động năng của vật

Lời giải:

A, B, C – đúng

D – sai vì: Cơ năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của nó

Đáp án cần chọn là: D

Bài 22: Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của mũi tên hay của cái cung? Đó là dạng năng lượng nào?

A. Nhờ năng lượng của cánh cung, dạng năng lượng đó là thế năng đàn hồi

B. Nhờ năng lượng của cánh cung, dạng năng lượng đó là thế năng hấp dẫn

C. Nhờ năng lượng của mũi tên, dạng năng lượng đó là thế năng đàn hồi

D. Nhờ năng lượng của mũi tên, dạng năng lượng đó là thế năng hấp dẫn

Lời giải:

Mũi tên được bắn đi từ cái cung là nhờ năng lượng của cánh cung, dạng năng lượng đó là thế năng đàn hồi do cánh cung bị dãn so với độ biến dạng ban đầu.

Đáp án cần chọn là: A

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác

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

100 bài tập về Chuyển động cơ học (có đáp án)

3000 bài tập về Cơ học (có đáp án)

100 bài tập về công cơ học - công suất (có đáp án)

3000 bài tập về nhiệt học (có đáp án)