Bài toán mối liên hệ giữa động năng và công của lực lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán mối liên hệ giữa động năng và công của lực 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 động năng và công của lực.

Bài toán mối liên hệ giữa động năng và công của lực lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Xét vật khối lượng m chuyển động thẳng biến đổi đều với gia tốc a từ trạng thái đứng yên dưới tác dụng của lực không đổi F.

- Động năng của vật có giá trị bằng công của lực tác dụng lên vật.

W_đ = A hay $\frac{1}{2}m{v}^2=F.s$

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ: Từ mặt đất, một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc ban đầu 4 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Cho g = 10 m/s². Vị trí cao nhất mà vật lên được cách mặt đất một khoảng bằng

A. 0,4 m

B. 0,8 m

C. 0,6 m

D. 2 m

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Ta có: khi vật lên đến vị trí cao nhất thì vận tốc bằng 0.

Trong quá trình vật chuyển động hướng lên thì trọng lực sinh công âm: 

$A=-P.h=-mgh$

Áp dụng định lí biến thiên động năng ta có:

${\text{W}}_{d_2}-{\text{W}}_{d_1}=A$$\iff 0-\frac{1}{2}m{v}^2=-mgh$$\Rightarrow h=\frac{v^2}{2g}=\frac{4^2}{2.10}=0,8m$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1. Một chiếc xe mô tô có khối lượng 220 kg đang chạy với tốc độ 14 m/s. Công cần thực hiện để tăng tốc xe lên tốc độ 19 m/s là bao nhiêu?

A. 18150 J.

B. 21560 J.

C. 39710 J.

D. 2750 J.

Đáp án đúng là: A

Công cần thực hiện bằng độ biến thiên động năng:

$A={\text{W}}_{d2}-{\text{W}}_{d1}=\frac{1}{2}m{v}_2^2-\frac{1}{2}m{v}_1^2$$=\frac{1}{2}\mathrm{.220.}\left({19}^2-{14}^2\right)=18150J$

Bài 2: Động năng của một vật tăng khi

A. vận tốc của vật giảm.                               

B. vận tốc của vật không đổi.

C. các lực tác dụng lên vật sinh công dương.          

D. các lực tác dụng lên vật không sinh công.

Đáp án đúng là C.

Động năng được xác định bởi công thức: W_đ$=\frac{1}{2}m{v}^2$.

→ Động năng của vật tăng khi v tăng → ∆W_đ > 0 → A_{ngoại lực} > 0 → Các lực tác dụng lên vật sinh công dương.

Bài 3: Một vật có khối lượng 10 kg đang chuyển động với tốc độ 5 km/h trên mặt bàn nằm ngang. Do có ma sát, vật chuyển động chậm dần đều và đi được 1 m thì dừng lại. Tính hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s² .

A. 0,05.

B. 0,1.

C. 0,2.

D. 0,3.

Đáp án đúng là B.

Đổi 5 km/h = 1,4 m/s

Động năng của vật bằng công của lực ma sát: W_đ  = A $\iff \frac{1}{2}m{v}^2=F_{ms}.s.\cos \alpha$

hay $\frac{1}{2}m{v}^2=\mu mg.s.\cos \alpha$$\mu =\frac{v^2}{2g.s.\cos \alpha }=\frac{{\left(1,4\right)}^2}{2.9,\mathrm{8.1.}\cos 0^0}$= 0,1

Bài 4: Một ô tô khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$ thì tài xế tắt máy. Công của lực ma sát tác dụng lên xe làm xe dừng lại là

A. A = $\frac{m{v}^2}{2}$.

B. A = - $\frac{m{v}^2}{2}$.

C. A = mv².

D. A = -mv².

Đáp án đúng là: B

Công của lực ma sát bằng độ biến thiên động năng của vật.

Khi dừng lại thì vận tốc bằng 0.

$A_{F_{ms}}={\text{W}}_{d2}-{\text{W}}_{d1}$$=0-\frac{1}{2}m{v}^2=-\frac{1}{2}m{v}^2$

Bài 5: Một viên đạn có khối lượng 14 g bay theo phương ngang với vận tốc 400 m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm, sau khi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn.

A. 20384 N.

B. 20000 N.

C. 10500 N.

D. 20500 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A.

Xét theo phương ngang, áp dụng định lí động năng ta có:

$\Delta {\text{W}}_d=A\iff \frac{1}{2}.m.{\nu }^2-\frac{1}{2}.m.{\nu }_0^2=A_c$$\Rightarrow \frac{1}{2}{\mathrm{.14.10}}^{-3}\left({120}^2-{400}^2\right)$$=F_c{\mathrm{.5.10}}^{-2}{\text{cos180}}^0$

$\Rightarrow F_c=20384\left(N\right)$

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

• Bài toán về động năng đơn giản
• 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
• Bài toán hiệu suất
• Bài toán tính động lượng và xung lượng của vật

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

---