Cơ năng. Bảo toàn cơ năng của vật lớp 9 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Cơ năng. Bảo toàn cơ năng của vật lớp 9 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cơ năng. Bảo toàn cơ năng của vật.

Cơ năng. Bảo toàn cơ năng của vật lớp 9 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Tổng động năng và thế năng được gọi là cơ năng: 

$W=W_t+W_d=Ph+\frac{1}{2}m{v}^2=10mh+\frac{1}{2}m{v}^2$

Đơn vị đo cơ năng là jun (J).

- Nếu cơ năng của vật không chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác thì tổng động năng và thế năng luôn không đổi, cơ năng của vật được bảo toàn.

- Trong nhiều trường hợp, cơ năng có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác, khi đó cơ năng không bảo toàn.

2. Ví dụ mẫu

Câu 1. Cơ năng của một vật được xác định bởi

A. tổng nhiệt năng và động năng.

B. tổng động năng và thế năng.

C. tổng thế năng và nhiệt năng.

D. tổng hoá năng và động năng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Cơ năng của một vật được xác định bởi tổng động năng và thế năng.

$\text{W}={\text{W}}_{đ}+{\text{W}}_t=\frac{1}{2}m{v}^2+P.h$

Câu 2. Một vật có khối lượng m = 1kg được thả rơi từ độ cao h = 3m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng ở mặt đất, tính tốc độ của vật vừa đến chạm mặt đất. Biết toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật.

A. $2\sqrt{15}$m/s.

B. $4\sqrt{15}$m/s.

C. $\sqrt{15}$m/s.

D. $2\sqrt{60}$m/s.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ở độ cao h vật có thế năng là W_t = m.g.h = 1.10.3 = 30 J

Ở tại vị trí vừa chạm mặt đất vật có động năng là:  W_đ = $\frac{1}{2}m{v}^2$ = $\frac{1}{2}\mathrm{.1.}{v}^2=0,5v^2$ 

Do toàn bộ thế năng của vật chuyển hóa thành động năng của vật nên:

W­_t = W_đ ⇔ 30 =  0,5.v²⇒ v = $2\sqrt{15}$m/s

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao, khi vật đạt độ cao cực đại thì tại đó:

A. động năng cực đại, thế năng cực tiểu.

B. động năng cực tiểu, thế năng cực đại.

C. động năng bằng thế năng.

D. động năng bằng nữa thế năng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Khi vật chuyển động lên cao, độ cao vật tăng dần và tốc độ vật giảm gần. Ở độ cao cực đại thế năng của vật cực đại, tốc độ của vật bằng 0 ⇒ động năng = 0.

Câu 2. Cơ năng của vật sẽ không được bảo toàn khi vật:

A. chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

B. chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi của lò xo.

C. vật chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát.

D. vật không chịu tác dụng của lực ma sát, lực cản.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Nếu cơ năng của vật không chuyển hóa thành dạng năng lượng khác thì tổng động năng và thế năng của vật không đổi, cơ năng của vật được bảo toàn.

Câu 3. Một vật được ném từ dưới lên. Trong quá trình chuyển động của vật thì:

A. Động năng giảm, thế năng tăng.

B. Động năng giảm, thế năng giảm.

C. Động năng tăng, thế năng giảm.

D. Động năng tăng, thế năng tăng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Khi vật chuyển động lên cao, độ cao vật tăng dần và tốc độ vật giảm gần.

⇒ Thế năng tăng, động năng giảm.

Câu 4. Một vật được thả rơi tự do, trong quá trình vật rơi

A. động năng của vật không thay đổi.

B. thế năng của vật không thay đổi.

C. tổng động năng và thế năng của vật không đổi.

D. tổng động năng và thế năng của vật luôn thay đổi.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng; do vật được thả rơi tự do nên vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực do đó cơ năng là đại lượng được bảo toàn.

Câu 5. Một người đứng yên trong thang máy và thang máy đang đi lên với vận tốc không đổi. Lấy mặt đất làm mốc thế năng thì

A. thế năng của người giảm và động năng không đổi.

B. thế năng của người tăng và của động năng không đổi.

C. thế năng của người tăng và động năng tăng.

D. thế năng của người giảm và động năng tăng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Thang máy đi đều lên trên, nên người và thang cùng vận tốc, không thay đổi nên động năng không đổi

Độ cao của người và thang máy tăng dần nên thế năng của người tăng.

Câu 6. Năng lượng mà vật có được do vị trí của nó so với vật khác được gọi là

A. động năng.

B. cơ năng.

C. thế năng.

D. hoá năng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Năng lượng mà vật có được do vị trí của nó so với các vật khác được gọi là: thế năng.

Câu 7. Đại lượng nào không đổi khi một vật được ném theo phương nằm ngang nếu bỏ qua lực cản?

A. Thế năng.

B. Động năng.

C. Cơ năng.

D. Năng lượng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Nếu cơ năng của vật không chuyển hóa thành dạng năng lượng khác thì cơ năng của vật được bảo toàn.

Câu 8. Đơn vị của cơ năng là gì?

A. Jun (J).

B. Niuton (N).

C. Kilogam (kg).

D. Mét (m).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng. Đơn vị của động năng và thế năng là Jun (J). ⇒ Đơn vị của cơ năng là Jun (J).

Câu 9. Khi vật rơi từ trên cao xuống thì:

A. Động năng giảm, thế năng tăng.

B. Động năng giảm, thế năng giảm.

C. Động năng tăng, thế năng giảm.

D. Động năng tăng, thế năng tăng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khi vật chuyển động từ trên cao xuống, độ cao vật giảm dần và tốc độ vật tăng dần.

⇒ Thế năng giảm, động năng tăng.

Câu 10. Một viên bi lăn từ đỉnh mặt phẳng nghiêng như hình vẽ.

Ở tại vị trí nào viên bi có thế năng lớn nhất?

A. Tại A.

B. Tại B.

C. Tại C.

D. Tại A và C.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ở vị trí A viên bi có độ cao lớn nhất so với mặt đất $\Rightarrow$Thế năng của viên bi tại A lớn nhất.

Câu 11. Một vận động viên đẩy tạ ném quả tạ bay lên cao rồi rơi xuống như hình vẽ.

Khi quả tạ chuyển động

A. động năng tăng, đạt cực đại rồi giảm.

B. thế năng chuyển dần thành động năng.

C. động năng chuyển dần thành thế năng.

D. thế năng tăng, đạt cực đại rồi giảm.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

- Ban đầu quả tạ chuyển động bay lên đến điểm cao nhất, thế năng của quả tạ tăng dần rồi đạt cực đại.

- Sau đó quả tạ rơi xuống, độ cao của quả tạ so với mặt đất giảm dần $\Rightarrow$thế năng giảm dần.

$\Rightarrow$ Khi quả tạ chuyển động, thế năng tăng, đạt cực đại rồi giảm.

Câu 12: Trong quá trình dao động của con lắc 

A. Động năng của con lắc không đổi. 

B. Thế năng của con lắc không đổi. 

C. Có sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng. 

D. Con lắc chỉ có động năng. 

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khi con lắc dao dộng, con lắc có động năng và thế năng. Trong quá trình dao động của con lắc, động năng và thế năng chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

Câu 13: Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là

A. Nhiệt năng.

B. Cơ năng.

C. Điện năng 

D. Hóa năng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng.

Câu 14: Động cơ xăng trong xe máy, ô tô đã có sự chuyển hóa năng lượng từ: 

A. hóa năng thành cơ năng.

B. nhiệt năng thành cơ năng. 

C. cơ năng thành điện năng.

D. nhiệt năng thành điện năng. 

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Trong động cơ xăng, nhiên liệu bị đốt cháy đã biến đổi hóa năng dự trữ trong nhiên liệu thành nhiệt năng rồi nhiệt năng tiếp tục biến đổi thành cơ năng để tạo lực đẩy cho ô tô, xe máy….

Câu 15: Trong cơ học, năng lượng tồn tại ở hai dạng cơ bản là động năng và thế năng. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

b. Vật có trọng lượng càng lớn và độ cao càng lớn thì thế năng của vật càng lớn.

c. Trong quá trình vật chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

d. Cơ năng của vật là một đại lượng được bảo toàn.

Hướng dẫn giải

a – Đúng. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

      Động năng của một vật được xác định bởi biểu thức: ${\text{W}}_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

Trong đó: + m là khối lượng của vật (kg)

                 + v là tốc độ chuyển động của vật (m/s)

b – Đúng. Vật có trọng lượng càng lớn và độ cao càng lớn thì thế năng của vật càng lớn.

      Thế năng của một vật được xác định bởi biểu thức: ${\text{W}}_t=P.h$

Trong đó: + P là trọng lượng của vật (N)

                 + h là độ cao của vật so với mặt đất (m)

c – Đúng. Trong quá trình vật chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

d – Sai. Khi vật chuyển động không chịu tác dụng của lực cản thì cơ năng của vật không bảo toàn.

Câu 16: Ngày nay, nhiều máy móc có thể biến đổi các dạng năng lượng khác thành cơ năng hoặc ngược lại. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Ở tháp điện gió, điện năng chuyển hóa thành cơ năng.

b. Trong động cơ xăng, hóa năng chuyển hóa thành cơ năng.

c. Ở nhà máy thủy điện, cơ năng chuyển hóa thành điện năng.

d. Trong hệ SI, đơn vị đo cơ năng là Jun (J).

Hướng dẫn giải

a – Sai. Ở tháp điện gió, cơ năng của dòng không khí chuyển động đã biến đổi thành cơ năng của các cánh quạt và tuabin của máy phát điện rồi biến đổi thành điện năng.

b – Đúng. Trong động cơ xăng, nhiên liệu bị đốt cháy đã biến đổi hóa năng dự trữ trong nhiên liệu thành nhiệt năng rồi nhiệt năng tiếp tục biến đổi thành cơ năng để tạo lực đẩy cho ô tô, xe máy….

c – Đúng. Ở nhà máy thủy điện, cơ năng của dòng nước từ trên cao chảy xuống, chuyển động đã biến đổi thành cơ năng của các cánh quạt và tuabin của máy phát điện rồi biến đổi thành điện năng.

d – Đúng. Trong hệ SI, đơn vị đo cơ năng là Jun (J).

Câu 17: Khi sử dụng búa máy để đóng cọc, đầu búa được nâng lên đến một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Trong quá trình rơi, động năng của búa luôn bằng 0.

b. Khi búa càng gần cọc, thế năng của búa càng lớn.

c. Trong quá trình rơi, động năng và thế năng của đầu búa chuyển hóa qua lại lẫn nhau. 

d. Trong quá trình rơi, động năng của hệ được bảo toàn.  

Hướng dẫn giải

a – Sai. Trong quá trình rơi, có sự chuyển hóa từ thế năng sang động năng. Độ cao của đầu búa giảm, tốc độ của đầu búa tăng nên thế năng của đầu búa giảm và động năng của đầu búa tăng lên.

b – Sai. Khi búa càng gần cọc, thế năng của búa càng nhỏ.

c – Đúng;

d – Sai. Trong quá trình rơi, động năng cùa đầu búa tăng lên.

Câu 18: Con lắc đơn được treo vào giá thí nghiệm bằng một sợi dây không dãn. Kéo vật nặng đến vị trí A ở độ cao h rồi thả nhẹ, vật nặng chuyển động đến vị trí thấp nhất O rồi tiếp tục đi lên và dừng lại tại điểm B, sau đó chuyển động ngược lại. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Động năng và thế năng của con lắc đơn có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

b. Sau một thời gian chuyển động, độ cao của vật nặng giảm dần vì một phần năng lượng của vật nặng đã chuyển hóa thành nhiệt năng.

c. Tại A, động năng của vật là lớn nhất.

d. Tại O, thế năng của vật là nhỏ nhất. 

Hướng dẫn giải

a – đúng;

b – đúng;

c – sai. Khi chuyển động, con lắc đơn ma sát với các phân tử trong không khí nên cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng sẽ không còn được bảo toàn. Tại A, vật ở vị trí cao nhất nên thế năng là lớn nhất, động năng nhỏ nhất. Tại O, vật ở vị trí thấp nhất nên thế năng nhỏ nhất, động năng lớn nhất.

d – đúng.

Câu 19: Một vật khối lượng 400g được thả rơi tự do từ độ cao 20m so với mặt đất. Tốc độ lớn nhất vật đạt được là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Đổi đơn vị: 400 g = 0,4 kg; v₀ = 0 m/s

Trọng lượng của vật là P = 10m = 10.0,4 = 4 N

Thế năng của vật là W_t = Ph = 4. 20 = 80 (J)

Trong quá trình rơi, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

Khi động năng của vật lớn nhất thì thế năng bằng 0 nhưng tổng cơ năng của vật là không đổi.

W_đmax = W_tmax  $\iff \frac{1}{2}m{v}_{ma\text{x}}^2=P{h}_{ma\text{x}}$ $\iff \frac{1}{2}0,4v_{ma\text{x}}^2=4.20$ ⇒ v_max = 20 (m/s)

Câu 20: Xác định cơ năng của một vật có khối lượng 2kg rơi từ độ cao 5m xuống mặt đất?

Hướng dẫn giải

Khi vật rơi, cơ năng của vật bằng thế năng của vật khi vật ở độ cao lớn nhất.

W_C = W_đ + W_t = W_tmax = $P{h}_{ma\text{x}}$ = 10.2.5 = 100J.

Xem thêm các dạng bài tập Khoa học tự nhiên 9 phần Vật Lí hay, chi tiết khác:

• Công cơ học
• Công suất
• Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ và tính chiết suất
• Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng
• Hiện tượng phản xạ toàn phần và ứng dụng

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---