Bài tập ôn tập vật lý lớp 10 - Bài tập Cơ năng - Định luật bảo toàn cơ năng

Lop10.4.3 Bài tập Cơ năng _ Định luật bảo toàn cơ năng
Dạng 1_ XÁC ĐỊNH ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG CỦA VẬT 
Ví dụ 1 Một vật khối lượng 100g bắt đầu chuyển động trên bàn nằm ngang nhẵn dưới tác dụng của lực không đổi 2N. 
a) Xác định động năng của vật khi đạt vận tốc 4m/s
b)Xác định động năng của vật sau 0,5 giây chuyển động.
c)Xác định động năng của vật khi vật đi được quãng đường 10m
Ví dụ 2 Xác định thế năng của vật khối lượng 3 kg ở độ cao 10m so với đất và so với mái nhà cao 4 m
Ví dụ 3 Một lò xo có độ cứng k = 100N/m. Xác định thế năng của lò xo khi bị nén một đoạn 10cm và khi treo thẳng đứng một vật khối lượng 0,5 kg
Ví dụ 4 Một vật khối lượng 2 kg rơi tự do ở độ cao 125m so với mặt đất. Hãy xác định độ lớn của động năng, thế năng cơ năng của vật khi bắt đầu thả, sau khi rơi được 3 giây và khi chạm đất
Dạng 2_BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG 
Ví dụ 5 Một vật có khối lượng 100kg đang nằm yên trên 1 mặt phẳng không ma sát. Lúc t =0,người ta tác dụng lên vật 1 lực kéo F=500N không đổi. Sau 1 khoảng thời gian vật đi được quãng đường 10m. Tính vận tốc cuả vật tại đó nếu: 
a.F nằm ngang
b.F hợp với phương ngang 1 góc với 
Ví dụ 6 Một ô tô khối lượng 4 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì người lái thấy có chướng ngại vật ở 10 m và đạp phanh
a.Đường khô lực hãm bằng 22000N. Xe dừng cách chướng ngại vật bao nhiêu?
b. Đường ướt, lực hãm bằng 8000N . Tính động năng và vận tốc của ô tô khi va vào chướng ngại vật
Ví dụ 7 Một ô tô khối lượng 4 tấn đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc không đổi v=54km/h. Lúc t=0, người ta tác dụng lực hãm lên ô tô làm nó chuyển động thêm được 10m thì dừng. Tính độ lớn trung bình của lực hãm. Xác định khoảng thời gian từ lúc hãm đến lúc dừng xe
Ví dụ 8 Một viên đạn có khối lượng 14g 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?
Ví dụ 9 Một ô tô khối lượng 1200kg chuyển động trên một đường nằm ngang có hệ số ma sát 0,05.Sau khi đi được 30m kể từ lúc khởi hành, xe có vận tốc 36km/h. Tính lực phát động đã tác dụng vào xe
Dạng 3 CƠ NĂNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG
Ví dụ 10 Một vật được thả từ độ cao 45m so với mặt đất. Xác định vận tốc của vật khi chạm đất và khi cách đất 10m. 
Ví dụ 11 Một viên đá có khối lượng 100g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s từ mặt đất. g=10m/s2. Bỏ qua sức cản của không khí
a. Tính động năng ban đầu của viên đá lúc ném. Suy ra cơ năng của viên đá
b. Tìm độ cao cực đại mà viên đá đạt được
c. Ở độ cao nào thì thế năng của viên đá bằng động năng của nó
Ví dụ 12 Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất.
a) Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật
b) Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được.
c) Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng?
Ví dụ 13 Một con lắc đơn có chiêu dài 1m. Kéo cho dây làm với đường thẳng đứng góc = 600 rồi thả nhẹ. lấy g=10m/s2Tính vận tốc của con lắc :
a)Khi nó đi qua vị trí cân bằng C.
b) Khi nó đi qua vị trí B mà dây làm với đường thẳng đứng 1 góc = 300. 
c) Sức căng dây phụ thuộc m và góc . Tìm biểu thức và áp dụng vào 3 vị trí A,B,C với m = 2 kg
Ví dụ 14 Một viên bi khối lượng 200gam được thả từ mặt phẳng nghiêng cao 20cm, góc nghiêng . Lấy g=10m/s2
Xác định vận tốc của viên bi tại chân mặt phẳng nghiêng trong hai trường hợp:
a)Bỏ qua ma sát.
b) Hệ số ma sát giữa bi và mặt nghiêng là 0,02
 c) Trong cả hai trường hợp, cuối chân dốc là mặt ngang có hề số ma sát 0,05. Xác định quãng đường đi được trên mặt ngang của viên bi trước khi dừng lại
Ví dụ 15 Một búa máy có khối lượng 500kg rơi từ độ cao 2m vào 1 cọc bê tông, làm cọc ngập sâu vào đất 0,1m. 
a)Tính lực cản của đất vào cọc.
b) Nếu máy có hiệu suất 80% thì cọc ngập sâu vào đất bao nhiêu?
Ví dụ 16 Một khẩu súng đồ chơi có một lò xo dài 10cm lúc bị nén chỉ còn chiều dài 4 cm có thể bắn viên đạn có khối lượng 30g lên cao 6m. Tìm độ cứng của lò xo
C- LUYỆN TẬP
Bài tập 1 Một vật khối lượng m=2kg đang nằm yên trên một măt phẳng ngang không ma sát. Dưới tác dụng của lực nằm ngang 5N, vật chuyển động và đi được 10m. Tính vận tốc của vật ở cuối chuyển dời ấy
Bài tập 2 Một ôtô có khối lượng 1100 kg đang chạy với vận tốc 24 m/s bị hãm phanh.
a.Độ biến thiên động năng của ôtô bằng bao nhiêu khi vận tốc của ô tô giảm đến 10 m/s?
b.Tính lực hãm trung bình trên quãng đường ôtô chạy 60m.
Bài tập 3 Một vật có khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó Wt1 = 500J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt1 = -900J.
a/ Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất.
b/ Xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn.
c/ Tìm vận tốc của vật khi vật qua vị trí này.
Bài tập 4 Một vật có khối lượng 10 kg, lấy g = 10 m/s2.
a/ Tính thế năng của vật tại A cách mặt đất 3m về phía trên và tại đáy giếng cách mặt đất 5m với gốc thế năng tại mặt đất.
b/ Nếu lấy mốc thế năng tại đáy giếng, hãy tính lại kết quả câu trên
c/ Tính công của trọng lực khi vật chuyển từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất. Nhận xét kết quả thu được.
Bài tập 5 Từ độ cao 10 m, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s, lấy g = 10m/s2.
a/ Tìm độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
b/ Ở vị trí nào của vật thì Wđ = 3Wt.
c/ Xác định vận tốc của vật khi Wđ = Wt.	
d/ Xác định vận tốc của vật trước khi chạm đất.
Bài tập 6 Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s. Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2.
1. Tìm cơ năng của vật.
2. Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được.
3. Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.
Bài tập 7 Một vật có khối lượng 500g trượt không tốc độ đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng AB dài 2m, nghiêng 1 góc a=300 so với mặt phẳng ngang. Cho g=10m/s2.
a) Tính cơ năng của vật ở đỉnh mặt phẳng nghiêng
b) Nếu không ma sát. Tính tốc độ vật khi tới chân mặt phẳng nghiêng
c) Nếu có ma sát, người ta đo được tốc độ của vật khi tới chân mặt mặt phẳng nghiêng là 3m/s.
 -Tính công của lực ma sát khi vật đi hết mặt phẳng nghiêng
 - Tính độ lớn của lực ma sát
Bài tập 8 Một con lắc đơn có chiều dài 1m, kéo cho dây làm với đường thẳng đứng một góc 450 rối thả nhẹ. Tính vận tốc của con lắc khi:
a) Sợi dây qua vị trí cân bằng.
b) Sợi dây hợp với đường thẳng đứng một góc 300
c) Tính lực căng dây khi qua vị trí cân bằng. Cho khối lượng vật m = 50g. Cho g = 10 m/s2.
Bài tập 9 Một quả cầu có khối lượng m = 100g treo vào đầu lò xo độ cứng k = 100N/m. Lấy g = 10m/s2.
a) Tính độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng.
b) Kéo vật xuống phía dưới cách vị trí cân bằng x= 2cm rồi buông không vận tốc ban đầu. Tính vận tốc của vật khi nó chuyển động qua vị trí cân bằng.
----------------