Bài tập về công và công suất lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về công và công suất lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về công và công suất.

Bài tập về công và công suất lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Bài toán 1: Bài tập về công

Bước 1: Xác định và biểu diễn các lực tác dụng lên vật.

Có thể áp dụng định luật II Newton $\overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}$ để tìm độ lớn của lực làm vật chuyển động.

Bước 2: Xác định hướng dịch chuyển và độ dài quãng đường đi được.

Bước 3: Xác định góc hợp bởi hướng của lực và hướng chuyển động.

Bước 4: Áp dụng công thức tính công của lực không đổi.

$A=F.s.\mathrm{cos\alpha }=$$\mathbb{P}$.t (J)

Bài toán 2: Bài tập về công suất và hiệu suất

+ Công thức tính công suất: $\mathbb{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.s.\mathrm{cos\alpha }}{t}=F.v.\mathrm{cos\alpha }$ (W)

+ Công thức tính hiệu suất: $H=\frac{{\mathbb{P}}_{\mathrm{ci}}}{{\mathbb{P}}_{\mathrm{tp}}}.100\%=\frac{A_{\mathrm{ci}}}{A_{\mathrm{tp}}}.100\%$

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Lực nào sau đây không thực hiện công khi nó tác dụng vào vật đang chuyển động?

A. Trọng lực.

B. Lực ma sát.

C. Lực hướng tâm.

D. Lực hấp dẫn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khi vật chuyển động tròn đều, lực hướng tâm có hướng vào tâm quỹ đạo và có phương vuông góc với vecto vận tốc tại mỗi điểm trên quỹ đạo.

Lực hướng tâm trong trường hợp này không thực hiện công.

Ví dụ 2. Một người y tá đẩy bệnh nhân nặng 87 kg trên chiếc xe băng ca nặng 18 kg làm cho bệnh nhân và xe băng ca chuyển động thẳng trên mặt sàn nằm ngang với gia tốc không đổi là 0,55 m/s² (Hình 23.2). Bỏ qua ma sát giữa bánh xe và mặt sàn.

Công mà y tá đã thực hiện khi bệnh nhân và xe băng ca chuyển động được 1,9 m.

A. 10,97 J.

B. 1097 J.

C. 109,7 J.

D. 109,7 kJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Độ lớn lực đẩy của y tá:

F = ma = (87 + 18).0,55 = 57,75 N

Công mà y tá đã thực hiện:

A = F.s = 57,75.1,9 = 109,7 J

Ví dụ 3. Một chiếc đàn piano có khối lượng 380 kg được giữ cho trượt đều xuống một đoạn dốc dài 2,9 m, nghiêng một góc 10⁰ so với phương ngang. Biết lực do người tác dụng có phương song song với mặt phẳng nghiêng như Hình 15.8. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 9,8 m/s². Hãy xác định công của lực do người tác dụng lên đàn piano.

A. 1875,33 J.

B. -1875,33 J.

C. 187533 J.

D. -187533 J.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Theo định luật II Newton: $\overrightarrow{F}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=\overrightarrow{0}$

Chiếu lên Ox: $F=P.\mathrm{sin\alpha }$

Chiếu lên Oy: $N=P.\mathrm{cos\alpha }$

Lực do người tác dụng lên đàn piano:

$F=m.g.\mathrm{sin\alpha }=380.9,8.\sin {10}^0=646,67N$

Công do người đàn ông thực hiện:

$A_{\overrightarrow{F}}=F.d.\mathrm{cos\beta }=646,67.2,9.\cos {180}^0=-1875,33J$

Ví dụ 4. Một động cơ điện được thiết kế để kéo một thùng than nặng 400 kg từ dưới mỏ có độ sâu 200 m lên mặt đất trong thời gian 2 phút. Hiệu suất của động cơ là 80%. Công suất toàn phần của động cơ là

A. 8,2 kW.

B. 6,5 kW.

C. 82 kW.

D. 65 kW.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Lực kéo có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Công suất có ích: ${\mathbb{P}}_{\mathrm{ci}}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=\frac{400.9,8.200}{2.60}=6533,3W$

Hiệu suất: $H=\frac{{\mathbb{P}}_{\mathrm{ci}}}{{\mathbb{P}}_{\mathrm{tp}}}\Rightarrow P_{\mathrm{tp}}=\frac{{\mathbb{P}}_{\mathrm{ci}}}{H}=\frac{6533,3}{0,8\%}=8166,7W$

Ví dụ 5. Trong mùa sinh sản, cá hồi bơi dọc theo con sông dài 3000 km trong 90 ngày để đến thượng nguồn của con sông. Trong suốt quá trình này, trung bình mỗi con cá hồi phải sinh công 1,7.10⁶ J. Tính lực trung bình của cá hồi khi bơi.

A. 5,6 N.

B. 56 N.

C. 0,56 N.

D. 560 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Đổi: 90 ngày = 90.86400 = 7776000 s

Công suất trung bình của cá hồi:

$\mathbb{P}=\frac{A}{t}=\frac{1{,7.10}^6}{7776000}\approx 0,22J$

Tốc độ trung bình của cá hồi:

$v=\frac{s}{t}=\frac{3000000}{7776000}\approx 0,39m/s$

Lực trung bình của cá hồi khi bơi:

$F=\frac{\mathbb{P}}{v}=\frac{0,22}{0,39}\approx 0,56N$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1. Một người tác dụng một lực có độ lớn không đổi F lên một vật. Trong khoảng thời gian chịu tác dụng của lực F vật đó bị dời chỗ so với vị trí ban đầu một đoạn thẳng có độ dài s. Nhận xét nào sau đây là chính xác nhất?

A. Người đó đã thực hiện một công A = F.s lên vật.

B. Người đó nhận công A’ = F.s từ vật.

C. Công mà người đó thực hiện lên vật có giá trị cực đại là A_m = F.s.

D. Công của lực F không thể mang dấu âm.

Bài 2. Nhận xét nào sau đây là đúng về công?

A. Công là đại lượng vô hướng.

B. Giá trị của công không phụ thuộc vào người quan sát.

C. Công là đại lượng có hướng.

D. Công là đại lượng vô hướng và luôn dương.

Sử dụng dữ liệu dưới đây để trả lời cho bài 3, 4, 5

Một người dùng lực F hợp với phương nằm ngang một góc $\alpha =60,0°$, để kéo vật có khối lượng m = 50,0 kg trượt trên mặt sàn nằm ngang một đoạn thẳng có độ dài s = 10,0 m với tốc độ không đổi. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt sàn là $\mu =0,250$; thành phần thẳng đứng của lực F hướng từ dưới lên trên, gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s².

Bài 3. Tính công của trọng lực

A. 0 J.

B. 855 J.

C. -855 J.

D. 85,5 J.

Bài 4. Tính công của lực F

A. 0 J.

B. 855 J.

C. -855 J.

D. 85,5 J.

Bài 5. Tính công của lực ma sát.

A. 0 J.

B. 855 J.

C. -855 J.

D. 85,5 J.

Bài 6. Trong hệ đơn vị SI, công được đo bằng:

A. cal.

B. W.

C. J.

D. W/s.

Bài 7. Khi kéo một vật trượt lên trên một mặt phẳng nghiêng, lực tác dụng vào vật nhưng không sinh công là

A. trọng lực.

B. phản lực.

C. lực ma sát.

D. lực kéo.

Bài 8. Một lực $\overrightarrow{F}$ có độ lớn không đổi tác dụng vào một vật đang chuyển động với vận tốc v theo các phương khác nhau như Hình 23.1

Độ lớn của công do lực F thực hiện xếp theo thứ tự tăng dần là:

A. (a, b, c).

B. (a, c, b).

C. (b, a, c).

D. (c, a, b).

Bài 9. Trên công trường xây dựng, một người thợ sử dụng động cơ điện để kéo một khối gạch nặng 85 kg lên độ cao 10,7 m trong thời gian 23,2 s. Giả thiết khối gạch chuyển động đều. Tính công suất tối thiểu của động cơ. Lấy g = 9,8 m/s².

A. 3,842 W.

B. 38,42 W.

C. 3842 W.

D. 384,2 W.

Bài 10. Mỗi tế bào cơ trong cơ thể người có thể coi như một động cơ siêu nhỏ, khi con người hoạt động, tế bào cơ sử dụng năng lượng hóa học để thực hiện công. Trong mỗi nhịp hoạt động, tế bào cơ có thể sinh một lực 1,5.10^-12 N để dịch chuyển 8 nm. Tính công mà tế bào cơ sinh ra trong mỗi nhịp hoạt động.

A. 1,2.10^-19 J.

B. 1,2.10^-20 J.

C. 1,2.10^-18 J.

D. 1,2.10^-17 J.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

• Bài tập cơ năng
• Bài tập tính động lượng
• Bài tập về định luật bảo toàn động lượng
• Bài tập về chuyển động tròn đều
• Bài tập về lực hướng tâm

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---