Giải Vật Lí 10 Bài 15: Năng lượng và công
Lời giải:
Phần năng lượng này được đo bằng công của lực sinh ra.
1. Năng lượng
Lời giải:
a) Các dạng năng lượng khi xe chuyển động trên đường
- Động năng: do xe chạy trên đường.
- Nhiệt năng: do động cơ của xe tỏa ra.
- Năng lượng âm thanh: do động cơ khi hoạt động phát ra.
- Năng lượng ánh sáng: do đèn của xe phát ra.
- Điện năng: hệ thống điện trong xe hoạt động.
b) Các dạng năng lượng khi thuyền chuyển động trên mặt nước
- Động năng của động cơ thuyền khi chạy.
- Năng lượng âm thanh: thuyền chạy phát ra âm thanh nổ từ động cơ.
- Động năng của dòng nước chảy.
- Nhiệt năng của động cơ thuyền.
c) Các dạng năng lượng khi bánh được nướng trong lò
- Nhiệt năng của lò nướng tỏa ra.
- Điện năng của dòng điện giúp cho lò hoạt động.
- Năng lượng ánh sáng: hệ thống đèn trong lò.
d) Các dạng năng lượng khi đèn đang chiếu sáng
- Năng lượng ánh sáng do đèn phát ra.
- Nhiệt năng do đèn tỏa nhiệt ra môi trường.
- Điện năng của dòng điện giúp cho đèn hoạt động.
e) Các dạng năng lượng khi cây nảy mầm và lớn lên
- Năng lượng hóa học được cây hấp thụ từ môi trường đất chuyển hóa thành dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng và phát triển.
- Năng lượng ánh sáng: cây hấp thụ năng lượng ánh sáng của mặt trời để quang hợp.
f) Các dạng năng lượng khi con người hoạt động tư duy
- Năng lượng hóa học từ thức ăn được cơ thể chuyển hóa thành năng lượng có ích giúp cho não bộ hoạt động.
- Động năng xuất hiện khi con người thực hiện các hoạt động: viết, gõ bàn phím…
2. Định luật bảo toàn năng lượng
Lời giải:
1 cal = 4,184 J
Năng lượng của thỏi socola theo đơn vị J: 280.4,184 = 1171,52 J
Lời giải:
a) Đốt vật bằng kính lúp:
- Cách thức truyền năng lượng: sử dụng thấu kính hội tụ để tập trung năng lượng ánh sáng Mặt Trời tại một điểm trên tờ giấy, khi đủ nhiệt năng thì tờ giấy bắt đầu bị đốt cháy tại điểm hứng.
- Sự chuyển hóa năng lượng: năng lượng ánh sáng mặt trời chuyển hóa thành nhiệt năng.
b) Đun nước bằng bếp ga
- Cách thức truyền năng lượng: lửa từ bếp ga tỏa nhiệt làm nóng môi trường xung quanh, nóng ấm, nóng nước và dẫn đến làm sôi nước.
- Sự chuyển hóa năng lượng: năng lượng hóa học từ ga chuyển hóa thành nhiệt năng (của ngọn lửa), sau đó chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng ấm nước và nước bên trong ấm dẫn đến nước sẽ được đun sôi.
c) Cọ xát để tạo lửa
- Cách thức truyền năng lượng thông qua tác dụng lực, cọ xát các thanh gỗ vào nhau, khi chúng nóng lên đến nhiệt độ nào đó và đồng thời phát ra các hạt tải điện, các hạt tải điện va chạm vào nhau phát ra tia lửa làm bốc cháy.
- Sự chuyển hóa năng lượng: động năng từ các thanh gỗ chuyển hóa thành nhiệt năng.
d) Sạc điện thoại không dây
- Cách thức truyền năng lượng thông qua truyền năng lượng điện tử.
- Sự chuyển hóa năng lượng: điện năng từ sạc được chuyển hóa thành năng lượng điện tử, phát ra các sóng điện tử có tần số thích hợp với điện thoại, sóng mang năng lượng đến nạp cho điện thoại.
Lời giải:
- Hình 15.4: động năng từ người được truyền và chuyển hóa thành động năng cho xe, giúp cho xe chuyển động.
- Hình 15.5a: Trò chơi xích đu: động năng từ bạn nữ được truyền và chuyển hóa thành động năng và thế năng cho bạn nam, giúp cho bạn nam chuyển động lên cao cùng với xích đu.
- Hình 15.5b: Nhấc bình nước lên vai: động năng của người được truyền và chuyển hóa thành động năng và thế năng của bình nước, để đưa bình nước lên trên vai.
- Hình 15.5c: Dùng giấy nhám chà phẳng bề mặt: động năng của người được truyền và chuyển hóa thành động năng và năng lượng nhiệt cho giấy nhám, giúp giấy nhám có thể chuyển động qua lại và làm phẳng bề mặt.
Lời giải:
Vì muốn động cơ hoạt động cần có năng lượng cung cấp ban đầu, trong quá trình hoạt động lại luôn có sự truyền và chuyển hóa năng lượng từ vật này sang vật khác, dạng này sang dạng khác thông qua các quá trình truyền nhiệt, thực hiện công dẫn đến năng lượng ban đầu của động cơ giảm đi, nên cần phải bù đắp lại phần năng lượng đã bị chuyển hóa đó để động cơ tiếp tục hoạt động.
Do vậy, ta không thể chế tạo được động cơ hoạt động liên tục mà không cần cung cấp năng lượng cho động cơ.
Lời giải:
Vì muốn động cơ hoạt động cần có năng lượng cung cấp ban đầu, trong quá trình hoạt động lại luôn có sự truyền và chuyển hóa năng lượng từ vật này sang vật khác, dạng này sang dạng khác thông qua các quá trình truyền nhiệt, thực hiện công dẫn đến năng lượng ban đầu của động cơ giảm đi, nên cần phải bù đắp lại phần năng lượng đã bị chuyển hóa đó để động cơ tiếp tục hoạt động.
Do vậy, ta không thể chế tạo được động cơ hoạt động liên tục mà không cần cung cấp năng lượng cho động cơ.
Lời giải:
Dụng cụ: một viên bi, máng cong, hai giá đỡ có vít điều chỉnh độ cao.
Chế tạo: Dùng máng cong tạo thành đường ray và gắn lên giá đỡ để tạo được mô hình như hình dưới.
Thí nghiệm:
- Thả viên bi từ điểm A trên đường ray.
- Viên bi có thể chuyển động tới điểm D nếu như chúng ta bỏ qua mọi ma sát trong quá trình chuyển động (độ cao của A và D bằng nhau).
Kết luận: trong quá trình chuyển động, từ điểm A thì thế năng chuyển hóa dần thành động năng khi đi xuống điểm B, sau đó lại được chuyển hóa thành thế năng để đi lên điểm C và cứ như vậy, động năng và thế năng chuyển hóa qua lại lẫn nhau.
Khi viên bi đến điểm D có độ cao bằng A (với điều kiện bỏ qua mọi ma sát) chứng tỏ năng lượng của viên bi được bảo toàn.
Lời giải:
Không thể coi lời kêu gọi tiết kiệm điện là để bảo toàn năng lượng. Vì:
+ Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng được coi là vô hạn nhưng năng lượng hóa thạch có thể bị cạn kiệt trong tương lai gần, nên chúng ta cần tiết kiệm năng lượng.
+ Khi sử dụng năng lượng hóa thạch còn thải ra môi trường nhiều chất thải độc hại gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu.
+ Dù ta sử dụng ít hay nhiều điện thì tổng năng lượng của Trái Đất cũng không thay đổi.
Cho nên tiết kiệm điện là hành động tiết kiệm năng lượng để có năng lượng sử dụng cho những việc cần và giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống.
3. Công của một lực không đổi
Lời giải:
Hình a): Hướng của lực tác dụng hợp với độ dịch chuyển một góc nhọn làm vật chuyển động tiến về phía trước.
Hình b): Hướng của lực tác dụng hợp với độ dịch chuyển một góc tù làm cho chú chó bị cản trở chuyển động.
Hình c): Hướng của lực tác dụng hợp với độ dịch chuyển một góc vuông và vật không dịch chuyển theo hướng của lực.
Dự đoán về sự thay đổi năng lượng của vật trong quá trình tác dụng lực: sự thay đổi năng lượng được đo bằng công của lực sinh ra.
Lời giải:
Năng lượng được sử dụng trong quá trình này là năng lượng hóa học dự trữ trong cơ thể người được chuyển hóa thành thế năng cho tạ, giữ cho tạ ở trên cao.
a) Phân tích các lực tác dụng lên hệ người và ván khi trượt từ trên đồi cát (Hình 15.11).
b) Phân tích đặc điểm của công do những lực này sinh ra trong quá trình trượt.
Lời giải:
a)
Lực tác dụng lên hệ người và ván trượt:
- Trọng lực
- Lực ma sát
- Phản lực
b) Đặc điểm của công do những lực này sinh ra trong quá trình trượt.
- Lực ma sát ngược chiều chuyển động nên sinh công âm (công cản).
- Phản lực vuông góc với chiều chuyển động nên không sinh công.
- Trọng lực hợp với chiều chuyển động một góc nhọn nên sinh công dương (công phát động).
Lời giải:
Công phát động không phải trường hợp nào cũng có lợi, và công cản không phải trường hợp nào cũng có hại.
Ví dụ:
- Khi đang đi xe, gặp chướng ngại vật phía trước, người lái xe hãm phanh để xe chuyển động chậm dần và dừng lại thì trong trường hợp này lực của động cơ sinh ra công phát động sẽ có hại, lực ma sát sinh ra công cản sẽ có lợi.
- Khi đi đường trơn trượt vào trời mưa, cần đi dép có các rãnh sâu để tăng lực ma sát nghỉ, khi đó lực ma sát nghỉ có lợi.
Bài tập (trang 99)
Lời giải:
Các dạng năng lượng xuất hiện:
- Năng lượng ánh sáng
- Năng lượng gió
- Động năng của người, của xe
- Năng lượng âm thanh
- Năng lượng nhiệt
- Thế năng của chiếc diều
Lời giải:
- Năng lượng hóa học chuyển hóa thành động năng (giúp xe, người chuyển động).
- Năng lượng ánh sáng chuyển hóa thành năng lượng hóa học (giúp cây quang hợp).
- Năng lượng điện chuyển hóa thành năng lượng nhiệt (lò vi sóng).
Lời giải:
Công của trọng lực:
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực
Bài 14: Moment. Điều kiện cân bằng của vật
