Phương pháp giải và bài tập xác định độ biến thiên động năng của vật môn Vật lý 8

PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP XÁC ĐỊNH ĐỘ BIẾN THIÊN ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT

* Động năng: \({W_d} = 0,5m{v^2}.\)

* Công của các lực tác dụng lên vật và độ biến thiên động năng của vật:

\({A_{12}} = \Delta {W_d} = 0,5m{v_2}^2 - 0,5m{v_1}^2.\)

Với A₁₂ là tổng công của tất cả các lực tác dụng lên vật.

Câu 1. Một viên đạn đại bác khối lượng 5 kg bay với tốc độ 900 m/s có động năng lớn hơn bao nhiêu lần động năng của một ôtô khối lượng 1000 kg chuyển động với tốc độ 54 km/h?

   A. 24.                                B. 10.                                C. 1,39.                             D. 18.

Hướng dẫn

* Đổi: 54 (km/h) =\(\frac{{{{54.10}^3}}}{{3600s}} = \) 15 (m/s)

* Từ:

\(\begin{array}{l} {W_n} = \frac{1}{2}m{v^2}\\ \Rightarrow \frac{{{W_{n1}}}}{{{W_{21}}}} = \frac{{{m_1}}}{{{m_2}}}{\left( {\frac{{{v_1}}}{{{v_2}}}} \right)^2} = \frac{5}{{1000}}{\left( {\frac{{900}}{{15}}} \right)^2} = 18 \end{array}\)

Chọn D.

Câu 2. Một vật trọng lượng 1,0 N có động năng 1,0 J.  Khi đó, độ lớn vận tốc của vật bằng bao nhiêu?

   A. 0,45 m/s.                       B. 1,0 m/s.                         C. 1,4 m/s.                         D. 4,5 m/s.

Hướng dẫn

* Từ:  

\(\begin{array}{l} {W_n} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}\frac{P}{m}{v^2}\\ \Rightarrow 1 = \frac{1}{2}.\frac{1}{{10}}{v^2}\\ \Rightarrow v = 4,5\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Câu 3. Một ô tô có khối lượng 1000 kg chuyển động với độ lớn vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô gần giá trị nào sau đây?

   A. \(2,{52.10^4}J.\)                   B. \(2,{47.10^5}J.\)                    C. \(2,{42.10^6}J.\)                   D. \(3,{2.10^6}J.\)

Hướng dẫn

\(\begin{array}{l} {W_n} = \frac{1}{2}m{v^2}\\ = \frac{1}{2}.1000.{\left( {\frac{{{{80.10}^3}}}{{3600}}} \right)^2} = 2,{47.10^5}\left( J \right) \end{array}\)

Chọn B.

Câu 4. Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45 s.

   A.  \(2,{765.10^3}J.\)                B.  \(2,{47.10^5}J.\)                   C. \(2,{42.10^6}J.\)                   D. \(3,{2.10^6}J.\)

Hướng dẫn

\({W_n} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.70.{\left( {\frac{{400}}{{45}}} \right)^2} = 2,{765.10^3}\left( J \right)\)

Chọn A.

Câu 5. Một ô tô có khối lượng 1200 kg tăng tốc từ 18 km/h đến 108 km/h trong 12 s. Công suất trung bình của động cơ ô tô gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 24 kW.                         B. 10 kW.                          C. 43 kW.                         D. 18 kW.

Hướng dẫn

* Đổi:

\(\begin{array}{l} 18\left( {km/s} \right) = \frac{{{{18.10}^3}m}}{{3600s}} = 5\left( {m/s} \right);\,\\ \,108\left( {km/s} \right) = \frac{{{{108.10}^3}m}}{{3600s}} = 30\left( {m/s} \right) \end{array}\)

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(A = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow P = \frac{A}{t} = \frac{m}{{2t}}\left( {v_2^2 - v_1^2} \right)\\ = \frac{{1200}}{{2.12}}\left( {{{30}^2} - {5^2}} \right) = 43,{75.10^3}\left( W \right) \end{array}\)

Chọn C.

Câu 6. Một xe nhỏ khối lượng 8 kg đang đứng yên trên mặt sàn phẳng ngang không ma sát. Khi bị một lực 9 N đẩy theo phương ngang, xe chạy thẳng được một quãng đường 4 m. Chọn chiều dương ngược với chiều chuyển động. Xác định vận tốc của xe ở cuối quãng đường này.

   A. 4 m/s.                            B. 3 m/s.                            C. -4 m/s.                          D. -3 m/s.

Hướng dẫn

Cách 1:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} a = \frac{F}{m} = \frac{9}{8}\left( {m/{s^2}} \right)\\ {v^2} - {0^2} = 2as \end{array} \right.\\ \Rightarrow {v^2} = 2.\frac{9}{8}.4 \Rightarrow v = - 3\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Cách 2:

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {0^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow 9.4.1 = \frac{{8.{v^2}}}{2} - 0\\ \Rightarrow v = - 3\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Câu 7. Một vật có khối lượng 100 kg đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang không ma sát. Khi chịu tác dụng của một lực kéo 500 N hướng chếch lên lập với phương ngang một góc , với thì vật dịch chuyển thẳng trên mặt phẳng ngang được quãng đường 10 m. Chọn chiều dương ngược với chiều chuyển động. Vận tốc của vật ở cuối quãng đường này bằng

   A. -9,233 m/s.                   B. 9,233 m/s.                     C. 8,944 m/s.                     D. -8,944 m/s.

Hướng dẫn

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos \alpha = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{m_1^2}}{2}\\ \Rightarrow 500.10.0,8 = \frac{{100.{v^2}}}{2} - 0\\ \Rightarrow v = - 8,944\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Câu 8. Một viên đạn khối lượng 50 g bay ngang với tốc độ 200 m/s đến xuyên qua một tấm gỗ dày và chui sâu vào gỗ 4 cm. Độ lớn lực cản (trung bình) của gỗ bằng

   A. 25000 N.                      B. 30000 N.                      C. 15000 N.                      D. 20000 N.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {180^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow F.0,04.\left( { - 1} \right) = 0 - \frac{{{{50.10}^{ - 3}}{{.200}^2}}}{2}\\ \Rightarrow F = 25000\left( N \right) \end{array}\)

Chọn A.

Câu 9. Một ôtô có khối lượng 4 tấn đang chuyển động với tốc độ 72 km/h trên một đoạn đường thẳng nằm ngang thì hãm phanh. Sau khi đi được quãng đường 50 m thì tốc độ của ôtô giảm xuống còn 36 km/h. Độ lớn lực hãm trung bình bằng

   A. 25000 N.                      B. 30000 N.                      C. 12000 N.                      D. 20000 N.

Hướng dẫn

* Đổi:

\(\begin{array}{l} 72\left( {km/s} \right) = \frac{{{{72.10}^3}m}}{{3600s}} = 20\left( {m/s} \right);\,\,\\ 36\left( {km/s} \right) = 10\left( {m/s} \right) \end{array}\)

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {180^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow F.50.\left( { - 1} \right) = \frac{{{{4000.10}^2}}}{2} - \frac{{{{4000.20}^2}}}{2}\\ \Rightarrow F = 12000\left( N \right) \end{array}\)

Chọn C.

Câu 10. Một viên đạn có khối lượng 14 g bay theo phương ngang với tốc độ 400 m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm. Sau khi xuyên qua gỗ, đạn có tốc độ 120 m/s. Độ lớn lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên đạn gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 25000 N.                      B. 30000 N.                      C. 15030 N.                      D. 20300 N.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {180^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow F.0,05.\left( { - 1} \right) = \frac{{{{14.10}^{ - 3}}{{.120}^2}}}{2} - \frac{{{{14.10}^{ - 3}}{{.400}^2}}}{2}\\ \Rightarrow F = 20384\left( N \right) \end{array}\)

Chọn D.

Câu 11. Một viên đạn khối lượng 50 g bay ngang với tốc độ 200 m/s. Nếu nó đến xuyên vào tấm gỗ dày thì nó chỉ chui vào đến độ sâu 5 cm. Nếu nó xuyên qua một tấm gỗ dày 2 cm thì bay ra ngoài với tốc độ . Biết độ lớn lực cản của gỗ trong hai trường hợp là như nhau. Giá trị của  gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 78 m/s.                          B. 140 m/s.                        C. 154 m/s.                        D. 245 m/s.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {180^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} F.0,05.\left( { - 1} \right) = 0 - \frac{{{{50.10}^{ - 3}}{{.200}^2}}}{2}\\ 20000.0,02.\left( { - 1} \right) = \frac{{{{50.10}^{ - 3}}v_2^2}}{2} - \frac{{{{50.10}^{ - 3}}{{.200}^2}}}{2} \end{array} \right.\\ \Rightarrow F = 20000\left( N \right)\\ \Rightarrow {v_2} = 154,9\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn C.

Câu 12. Một ô tô có khối lượng 4 tấn đang chuyển động với tốc độ 72 km/h trên một đoạn đường thẳng nằm ngang thì hãm phanh. Sau khi đi được quãng đường 50 m thì tốc độ của ô tô giảm xuống còn 36 km/h. Sau khi đi được quãng đường s kể từ lúc hãm phanh ô tô dừng lại. Giá trị s gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 68 m.                            B. 140 m.                          C. 154 m.                          D. 75 m.

Hướng dẫn

* Đổi:

\(\begin{array}{l} 72\left( {km/s} \right) = \frac{{{{72.10}^3}m}}{{3600s}} = 20\left( {m/s} \right);\,\,\\ 36\left( {km/s} \right) = 10\left( {m/s} \right) \end{array}\)

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {180^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} F.50.\left( { - 1} \right) = \frac{{{{4000.10}^2}}}{2} - \frac{{{{4000.20}^2}}}{2}\\ F.s.\left( { - 1} \right) = 0 - \frac{{{{4000.20}^2}}}{2} \end{array} \right.\\ \Rightarrow \frac{s}{{50}} = \frac{{ - {{2000.20}^2}}}{{{{2000.10}^2} - {{2000.20}^2}}}\\ \Rightarrow s = 66,7\left( m \right) \end{array}\)

Chọn A.

Câu 13. Một ô tô đang chạy với tốc độ 30 km/h trên đoạn đường phẳng ngang thì hãm phanh. Khi đó ô tô tiếp tục chạy thẳng thêm được quãng đường dài 4 m. Coi lực ma sát giữa lốp ô tô và mặt đường là không đổi. Nếu trước khi hãm phanh, ô tô đang chạy với tốc độ 90 km/h thì ô tô sẽ tiếp tục chạy thẳng thêm được quãng đường dài bao nhiêu?

   A. 10 m.                            B. 42 m.                            C. 36 m.                            D. 20 m.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} {A_1} = F{s_1}\cos {180^o} = 0 - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ {A_2} = F{s_2}\cos {180^o} = 0 - \frac{{mv_2^2}}{2} \end{array} \right.\\ \Rightarrow \frac{{{s_2}}}{{{s_1}}} = {\left( {\frac{{{v_2}}}{{{v_1}}}} \right)^2}\\ \Rightarrow \frac{{{s_2}}}{4} = {\left( 3 \right)^2}\\ \Rightarrow {s_2} = 36\left( m \right) \end{array}\)

Chọn C.

Câu 14. Một vật nặng bắt đầu trượt không vận tốc đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng 30^o so với mặt đất phẳng ngang. Cho biết mặt phẳng nghiêng dài 10 m và có hệ số ma sát là 0,20. Lấy g = 10 m/s². Tốc độ của vật khi nó trượt đến chân mặt phẳng nghiêng gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 10 m/s.                          B. 3 m/s.                            C. 6 m/s.                            D. 8 m/s.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

Cách 1:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} a = \frac{{mg\sin \alpha - \mu mg\cos \alpha }}{m} = 5 - \sqrt 3 \left( {m/s} \right)\\ {v^2} - {0^2} = 2as \end{array} \right.\\ \Rightarrow v = \sqrt {2\left( {5 - \sqrt 3 } \right)10} = 8,1\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Cách 2:

* Độ  biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = Fs\cos {0^o} = \frac{{mv_2^2}}{2} - \frac{{mv_1^2}}{2}\\ \left( {mg\sin \alpha - \mu mg\cos \alpha } \right)s = \frac{{m{v^2}}}{2} - 0\\ \Rightarrow v = \sqrt {2gs\left( {\sin \alpha - \mu \cos \alpha } \right)} = 8,1\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Câu 15. Một vật khối lượng 100 g được ném thẳng đứng từ độ cao 10 m xuống đất với tốc độ ban đầu là 6,0 m/s. Lấy g = 9,8 m/s². Bỏ qua lực cản của không khí. Tốc độ của vật ngay trước khi chạm đất gần giá trị nào nhất sau đây?

   A. 10 m/s.                          B. 13 m/s.                          C. 16 m/s.                          D. 15 m/s.

Hướng dẫn

* Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

Cách 1:

\(\begin{array}{l} {v^2} - v_0^2 = 2gh\\ \Rightarrow {v^2} - {6^2} = 2.9,8.10\\ \Rightarrow v = 15,23\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

Cách 2:

* Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực:

\(\begin{array}{l} A = mgh\cos {0^o} = \frac{{m{v^2}}}{2} - \frac{{mv_0^2}}{2}\\ \Rightarrow v = \sqrt {v_0^2 + 2gh} = 15,23\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Chọn D.

 

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Chuyên đề Tóm tắt lý thuyết và bài tập trắc nghiệm Động năng có đáp án. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm Chuyển động cơ học môn Vật Lý 8 cực hay

• Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Chuyển động cơ học Vật lý 8

• 91 câu hỏi trắc nghiệm Chuyên đề Lực đẩy Ác-si-mét có đáp án môn Vật lý 8

​Chúc các em học tập tốt !