Bài toán về thế năng đơn giản lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán về thế năng đơn giản 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 về thế năng đơn giản.

Bài toán về thế năng đơn giản lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Một vật ở độ cao h so với mặt đất thì lưu trữ năng lượng dưới dạng thế năng trọng trường.

- Công thức: W_t = P.h = mgh

- Đơn vị: jun (J)

Lưu ý:

- Độ lớn của thế năng trọng trường phụ thuộc vào việc chọn mốc tính độ cao.

- Ngoài thế năng trọng trường còn có dạng thế năng đàn hồi (của những vật có tính chất đàn hồi như lò xo, dây cao su, …)

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một vật khối lượng 2 kg có thế năng 8 J đối với mặt đất. Lấy g = 10 m/s². Khi đó vật ở độ cao

A. 0,4 m.

B. 1,0 m.

C. 9,8 m.

D. 32 m.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Chọn mốc tính thế năng ở mặt đất.

$W_t=mgh\Rightarrow 8=\mathrm{2.10.}h$$\Rightarrow h=0,4m$

Ví dụ 2: Một vật khối lượng 2 kg có thế năng 9,8 J đối với mặt đất (mốc thế năng chọn tại mặt đất). Lấy g = 9,8 m/s². Khi đó, vật ở độ cao:

A. 0,5 m.

B. 4,9 m.

C. 9,8 m.

D. 19,6 m.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là A.

Chọn mốc thế năng ở mặt đất

Thế năng của vật: W_t = mgh

Độ cao của vật: $h=\frac{{\text{W}}_t}{mg}=\frac{9,8}{2.9,8}$= 0,5 m

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Thế năng hấp dẫn là đại lượng

A. vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

B. vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.

C. vectơ cùng hướng với vectơ trọng lực.

D. vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.

Đáp án đúng là: B

${\text{W}}_t=mgh$, phụ thuộc vào giá trị của h nên có thể âm, bằng không hoặc dương do cách chọn mốc tính thế năng.

Bài 2: Công thức tính thế năng trọng trường của một vật:

A. W_t = mg.

B. W_t = mgh.

C.W_t$=\frac{1}{2}mgh$.

D. W_t$=\frac{1}{2}mh$.

Đáp án đúng là B.

Công thức tính thế năng trọng trường của một vật: W_t = mgh    

Bài 3: Một tảng đá khối lượng 50 kg đang nằm trên sườn núi tại vị trí M có độ cao 300 m so với mặt đường thì bị lăn xuống đáy vực tại vị trí N có độ sâu 30 m. Lấy g = 10 m/s². Khi chọn mốc thế năng là mặt đường. Thế năng của tảng đá tại các vị trí M và N lần lượt là

A. 15 kJ ;-15 kJ. 

B. 150 kJ ; -15 kJ.

C. 1500 kJ ; 15 kJ. 

D. 150 kJ ; -150 kJ.

Đáp án đúng là: B

Chọn gốc thế năng là mặt đường

Thế năng của vật tại M là: ${\text{W}}_M=mg{h}_M=\mathrm{50.10.300}=150000J$

Thế năng của vật tại N là: ${\text{W}}_N=mg{h}_N=\mathrm{50.10.}\left(-30\right)=-15000J$

Bài 4: Tìm phát biểu SAI trong các phát biểu sau. Thế năng trọng trường

A. luôn luôn có trị số dương.

B. tuỳ thuộc vào mặt phẳng chọn làm mốc thế năng.

C. tỷ lệ với khối lượng của vật.

D. có thể âm, dương hoặc bằng không.

Đáp án đúng là: A.

A - sai, vì thế năng trọng trường là đại lượng đại số phụ thuộc vào mốc tính thế năng. Nếu vật ở trên mốc thế năng thì có thế năng dương, vật ở dưới mốc thế năng có thế năng âm, vật ở tại mốc thế năng thì có thế năng bằng không.

C – đúng vì biểu thức tính thế năng W_t = mgh.

Bài 5: Một vật có khối lượng 10 kg, lấy $g=10m/s^2$. Tính thế năng trọng trường của vật tại đáy giếng cách mặt đất 5 m với gốc thế năng tại mặt đất.

A. 500 J.

B. -400 J.

C. 400 J.

D. -500 J.

Đáp án đúng là: D.

Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường của vật ta có:

${\text{W}}_t=m.g.h=\mathrm{10.10.}\left(-5\right)=-500\left(J\right)$ (do mốc tính thế năng ở mặt đất).

Bài 6: Một thác nước cao 30 m đổ xuống phía dưới 10⁴ kg nước trong mỗi giây. Thế năng của nước bằng bao nhiêu, lấy g = 10 m/s².

A. 2.10⁶ J.

B. 3.10⁶ J.

C. 4.10⁶ J.

D. 5.10⁶ J.

Đáp án đúng là: B

Chọn gốc thế năng là mặt đất.

Thế năng của nước: W_t = mgh = 10⁴.10.30 = 3000000 J = 3.10⁶ J.

Bài 7: Một vật có khối lượng 10 kg, lấy g = 9,8 m/s². Tính thế năng trọng trường của vật tại đáy giếng cách mặt đất 5 m với gốc thế năng tại mặt đất.

A. 490 J.

B. - 490 J.

C. 400 J.

D. - 400 J.

Đáp án đúng là: B

Chọn gốc thế năng là mặt đất. Khi đó, h = -5 m.

Thế năng của nước: W_t = mgh = 10.9,8.(-5) = -490 J.

Bài 8: Một vật khối lượng 1 kg đang có thế năng 1,0 J đối với mặt đất, lấy g = 9,8 m/s². Khi đó, vật ở độ cao là bao nhiêu so với mặt đất.

A. 0,102 m.

B. 1,0 m.

C. 9,8 m.

D. 32 m

Đáp án đúng là: A

Chọn mốc tính thế năng ở mặt đất.

Ta có: $W_t=\text{ mgh}\Rightarrow h=\frac{{\text{W}}_t}{m.g}$$=\frac{1}{1.9,8}\approx 0,102\text{ m}$.

Bài 9. Một thùng gỗ nặng 20 kg được kéo từ mặt đất lên độ cao 10 m. Thế năng trọng trường của thùng gỗ tại độ cao đó là bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s². Chọn gốc tính thế năng tại mặt đất.

A. 2000 J.

B. 200 J.

C. 20 J.

D. 2 J.

Đáp án đúng là: A

Chọn gốc tính thế năng tại mặt đất. Thế năng trọng trường tại độ cao 10 m là:

Wt = mgh = 20 .10 . 10 = 2000 J

Bài 10: Chỉ ra câu sai trong các phát biểu sau:

A. Thế năng của một vật có tính tương đối. Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tùy theo cách chọn gốc tọa độ

B. Động năng của một vật chỉ phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật. Thế năng chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữa các phần của hệ với điều kiện lực tương tác trong hệ là lực thế.

C. Công của trọng lực luôn luôn làm giảm thế năng nên công của trọng lực luôn luôn dương.

D. Thế năng của quả cầu dưới tác dụng của lực đàn hồi cũng là thế năng.

Đáp án đúng là: C

A, B, D – đúng

C – sai vì: Không phải lúc nào công của trọng lực cũng luôn dương

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

• Bài toán mối liên hệ giữa động năng và công của lực
• 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
• Bài toán tính động lượng của hệ 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

---