Bài toán mối liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán mối liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ 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 Bài toán mối liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ.

Bài toán mối liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Khi vật chuyển động cùng hướng với lực và lực không đổi, công suất trung bình

$\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=F.v$

- Công suất tức thời: ${\text{P}}_t=F.v_t$

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một gàu nước khối lượng 10 kg được kéo cho chuyển động đều lên độ cao 5 m trong khoảng thời gian 1 phút 40 giây (Lấy g = 10 m/s²). Công suất trung bình của lực kéo là:

A. 0,5 W.

B. 5 W.

C. 50 W.

D. 500 W.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là B.

Đổi 1 phút 40 giây = 100 s

Lực kéo vật lên bằng trọng lượng của vật: F = P = mg = 10.10 = 100 N

Vật chuyển động thẳng đều nên vận tốc của vật là: $v=\frac{s}{t}=\frac{5}{100}=0,05m/s$

Công suất trung bình của lực kéo là: $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=F.v$ = 100.0,05 = 5 W

Ví dụ 2: Một ô tô có công suất của động cơ là 100 kW đang chạy trên đường với vận tốc 36 km/h. Lực kéo của động cơ lúc đó là

A. 1000 N.

B. 10⁴ N.

C. 2778 N.

D. 360 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Đổi 36 km/h = 10 m/s.

Trong trường hợp lực kéo của động cơ không đổi, công suất trung bình của động cơ bằng: $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=F.v$$\Rightarrow F=\frac{\text{P}}{v}=\frac{100.1000}{10}=10000N$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một lực F không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc có độ lớn v theo hướng của F. Công suất của lực F là

A. F.v.t

B. F.v

C. F.t

D. F.v²

Đáp án đúng là: B.

B - đúng vì, $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.d}{t}=F.v$

Bài 2. 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.

Đáp án đúng là C

Đổi: 90 ngày = 90.86400 = 7776000 s

Công suất trung bình của cá hồi: $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{1,{7.10}^6}{7776000}\approx 0,22J$

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

Bài 3: Một lực $\overrightarrow{F}$ không đổi liên tục kéo 1 vật chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$ theo hướng của lực $\overrightarrow{F}$ .Công suất của lực $\overrightarrow{F}$ là:

A. F.v

B. F.v²

C. F.t

D. Fvt

Đáp án đúng là: A

Công suất: $\text{P}=\overrightarrow{F}.\overrightarrow{v}=F.v\left(\alpha =0\right)$

Bài 4: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang hoạt động với công suất 5 kW và chuyển động thẳng đều với vận tốc 54 km/h thì lên dốc. Hỏi động cơ ô tô phải hoạt động với công suất bằng bao nhiêu để có thể lên dốc với tốc độ như cũ? Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường không đổi, dốc nghiêng góc 2,3⁰ so với mặt đường nằm ngang và g = 10 m/s² .

A. 1000 W.

B. 5000 W.

C. 2500 W.

D. 11010 W.

Đáp án đúng là D.

Đổi 54 km/h = 15 m/s

Khi vật chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang:

F’ = F_ms = $\frac{\text{P}}{v}=\frac{5000}{15}=\frac{1000}{3}$(N)

N = P = mg = 10000 (N)

Mà $F_{ms}=\mu N\Rightarrow \mu =\frac{F_{ms}}{N}$$=\frac{1000}{3.10000}=\frac{1}{30}$

Khi xe lên dốc mà vẫn chuyển động đều với vận tốc như cũ:

Theo định luật II Newton: $\overrightarrow{F}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_{ms}}=\overrightarrow{0}$ (1)

Chiếu biểu thức (1) lên hệ trục tọa độ Oxy:

Mà $F_{ms}=\mu N=$$\mu .P.\cos \alpha =\mu mg.\cos \alpha$

$\Rightarrow$ F = mg(sinα + μcosα) = 10000.(sin2,3⁰ + $\frac{1}{30}$cos2,3⁰) = 734(N)

⇒ P = F.v = 11010 W

Bài 5: Điều nào sau đây đúng khi nói về công suất?

A. Công suất có đơn vị là W.

B. Công suất được xác định bằng lực tác dụng trong 1 giây.

C. Công suất được xác định bằng công $\text{P}=\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=F.v$

D. Công suất được xác định bằng công thực hiện khi vật dịch chuyển được 1 mét.

Đáp án đúng là A.

A – đúng, B, D sai vì công suất là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công nhanh hay chậm của người hay thiết bị sinh công. Công suất có đơn vị là W.

C – sai vì công thức này chỉ đúng khi vật chuyển động cùng hướng với lực và lực không đổi.

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

• Bài toán về công suất
• Bài toán về động năng đơn giản
• Bài toán mối liên hệ giữa động năng và công của lực
• Bài toán về thế năng đơn giản
• Bài toán mối liên hệ giữa thế năng và công của lực thế
• Bài toán vận dụng định luật bảo toàn cơ năng

Để học tốt lớp 10 các môn học 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

---