Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn ∆l [∆l < 0] thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?
- +\[\frac{1}{2}\]k[∆l]2. B. \[\frac{1}{2}\]k[∆l].
- -\[\frac{1}{2}\]k[∆l]. D. -\[\frac{1}{2}\]k[∆l]2.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng ∆l là: \[{{\rm{W}}_t} = {1 \over 2}k{\left[ {\Delta l} \right]^2}\]
VnDoc.com xin giới thiệu tới bạn đọc tài liệu: Giải bài tập Vật lý 10 bài 26: Thế năng. Tài liệu gồm bộ câu hỏi bài tập Vật lý trang 141 SGK kèm theo lời giải chi tiết sẽ giúp các bạn học sinh học tập hiệu quả hơn môn Vật lý lớp 10. Mời các bạn học sinh và thầy cô tham khảo chi tiết và tải về bài viết dưới đây nhé.
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 22: Ngẫu lực
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 24: Công và Công suất
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 25: Động năng
- Giải bài tập Vật lý 10 bài 27: Cơ năng
Giải bài tập Vật lý 10 bài 26: Thế năng
Bài 1 trang 141 SGK Vật Lý 10
Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng:
- Trọng trường
- Đàn hồi
Lời giải:
- Thế năng trọng trường [hay còn gọi là thế năng hấp dẫn] của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
- Thế năng đàn hồi: là dạng năng lượng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.
- Ý nghĩa thế năng trọng trường: khi một vật ở vị trí có độ cao z so với mặt đất thì vật có khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này dự trữ bên trong vật dưới dạng gọi là thế năng.
- Tương tự, một lò xo có độ cứng k khi nén hoặc dãn một lượng Δl thì lực đàn hồi của ló xo khả năng sinh công, nghĩa là vật mang năng lượng, năng lượng này gọi là thế năng đàn hồi.
Bài 2 trang 141 SGK Vật Lý 10
Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau thì?
- Độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhau
- Thời gian rơi bằng nhau
- Công của trọng lực bằng nhau
- Gia tốc rơi bằng nhau
Hãy chọn câu sai.
Lời giải:
Chọn B.
Bài 3 trang 141 SGK Vật Lý 10
Một vật khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bằng bao nhiêu?
- 0,102 m;
- 1,0 m
- 9,8 m;
- 32 m
Lời giải:
Chọn A
Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường:
⇒ [m]
Bài 4 trang 141 SGK Vật Lý 10
Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn Δl [Δl < 0] thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?
- %5E2]
- %5E2]
Lời giải:
Chọn A
Bài 5 trang 141 SGK Vật Lý 10
Trong hình 26.5, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và tại N.
Lời giải:
Vì MN nằm ngang nên nếu chọn cùng 1 mốc thế năng [ví dụ tại O] thì thế năng của vật tại M và tại N là như nhau.
Bài 6 trang 141 SGK Vật Lý 10
Lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không?
Xuất bản: 22/08/2018 - Cập nhật: 25/09/2018 - Tác giả: Giangdh
Xác định thế năng đàn hồi khi một vật nén một chiếc lò xo một khoảng nhất định
Đề bài
Một vật khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn ∆l [∆l < 0] thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu?
1. a] Dựa vào bộ dụng cụ được đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm [trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành] để tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo. b] Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 23.1. Dựa vào đồ thị Hình 23.2, hãy xác định độ cứng của hai lò xo tương ứng với hai đường biểu diễn xanh và đỏ.
Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn
Câu hỏi tr 140 CH 1
1.
- Dựa vào bộ dụng cụ được đề xuất, hãy thiết kế phương án thí nghiệm [trong đó thể hiện rõ các bước tiến hành] để tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.
- Tiến hành thí nghiệm khảo sát, ghi lại số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 23.1.
Lời giải chi tiết:
- Bố trí thí nghiệm như hình vẽ
Các bước tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Treo một vật nặng 50 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 2: Bỏ vật nặng 50 g ra, đổi thành vật nặng 100 g vào lò xo, ghi lại độ dãn
+ Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các vật nặng 150 g, 200 g, 250 g
\=> Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo là: Lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
- Sau khi khảo sát và đo đạc, ta có bảng số liệu như bảng 23.1
Câu hỏi tr 140 CH 2
2.
- Dựa vào số liệu đo được từ thí nghiệm hoặc Bảng 23.1, vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa độ biến dạng của lò xo và lực tác dụng lên lò xo.
- Nhận xét về hình dạng của đồ thị và rút ra kết luận.
Lời giải chi tiết:
- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào lực đàn hồi [trục tung] vào độ biến dạng của lò xo 1 [trục hoành].
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực đàn hồi [trục tung] vào độ biến dạng của lò xo 2 [trục hoành].
- Đồ thị có dạng đường thẳng và đi qua gốc tọa độ [đồ thị này được vẽ dựa trên số liệu thí nghiệm được cho trong SGK]. Từ đó có thể suy ra được độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.
Câu hỏi tr 141
Dựa vào đồ thị Hình 23.2, hãy xác định độ cứng của hai lò xo tương ứng với hai đường biểu diễn xanh và đỏ.
Phương pháp giải:
Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo gọi là độ cứng
Biểu thức tính độ cứng: \[K = \frac{F}{{\Delta l}}\]
Lời giải chi tiết:
- Lò xo có đường biểu diễn màu xanh: F = 5 N, Δl = 0,4 m
\=> \[K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{5}{{0,4}} = 12,5[N/m]\]
- Lò xo có đường biẻu diễn mà đỏ: F = 5 N, Δl = 0,6 m
\=> \[K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{5}{{0,6}} = \frac{{25}}{3}[N/m]\]
Câu hỏi tr 142
Hãy sử dụng những dụng cụ học tập của em và cân hiện số để xác định độ cứng của lò xo trong bút bi [Hình 23.6].
Lời giải chi tiết:
Các em tự thực hành.
Câu hỏi tr 143 BT 1
1. Một học sinh thực hiện thí nghiệm đo độ cứng của một lò xo bằng cách treo một đầu của một lò xo thẳng đứng vào một điểm cố định, đầu kia của lò xo được buộc lần lượt vào nhiều vật có trọng lượng khác nhau. Học sinh này đo được các chiều dài của lò xo như trong bảng.
- Hãy điền vào các chỗ trống trong bảng.
- Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dãn lò xo theo lực tác dụng vào lò xo. Tính độ cứng của lò xo dùng trong thí nghiệm.
Phương pháp giải:
Độ dãn của lò xo tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
Biểu thức tính độ cứng: \[K = \frac{F}{{\Delta l}}\]
Trong đó:
+ K: độ cứng của lò xo [N/m].
+ F: lực tác dụng [N]
+ Δl: độ dãn của lò xo [m].
Lời giải chi tiết:
- Ta có: \[K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{{0,2}}{{0,004}} = 50[N/m]\]
+ Khi F = 0,3 N => \[\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{{0,3}}{{50}} = 0,006[m] = 6[mm]\]
+ Khi F = 0,5 N, Δl = 10 mm = 0,01 m => l = 10 + 50 = 60 mm
+ Khi F = 0,8 N => \[\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{{0,8}}{{50}} = 0,016[m] = 16[mm]\]
Trọng lượng [N]
Chiều dài [mm]
Độ dãn [mm]
0
50
0
0,2
54
4
0,3
56
6
0,5
60
10
0,8
66
16
b]
Trọng lượng P [N]
Độ dãn Δl [mm]
0
0
0,2
4
0,3
6
0,5
10
0,8
16
Đồ thị
Độ cứng của lò xo trong thí nghiệm là: \[K = \frac{F}{{\Delta l}} = \frac{{0,2}}{{0,004}} = 50[N/m]\]
Câu hỏi tr 143 BT 2
2. Xương là một bộ phận của cơ thể, có nhiều hình dạng với các vai trò khác nhau như: hỗ trợ cấu trúc cơ thể, bảo vệ các cơ quan quan trọng và co phép cơ thể di chuyển. Ngoài ra, xương còn là một bộ phận có tính đàn hồi. Xem xương đùi của người tương đương với một lò xo có độ cứng 1010 N/m. Hãy tính độ nén của mỗi xương đùi khi mang trên vai một vật nặng có khối lượng 20 kg. Giả sử toàn bộ trọng lực của vật nặng được phân bố đều cho hai chân và ban đầu xương đùi chưa bị nén.
Phương pháp giải:
Công thức tính trọng lực: P = m.g
Công thức tính độ dãn/nén: \[\Delta l = \frac{F}{K}\]
Lời giải chi tiết:
Ta có: P = m.g = 20.10 = 200 N
\=> Độ nén của xương đùi là: \[\Delta l = \frac{F}{K} = \frac{P}{K} = \frac{{200}}{{{{10}{10}}}} = {2.10{ - 8}}[m]\].
Bài 22. Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo trang 136, 137, 138, 139 Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo
Tại sao khi ta đặt lên bàn cân, kim chỉ của cân quay đến một vạch xác định, sau đó kim chỉ sẽ trở lại vị trí ban đầu nếu ta lấy vật ra [Hình 22.1a]? Nêu một số ví dụ về vật không phải là vật rắn và giải thích tại sao đó không phải là vật rắn. Hãy phân loại biến dạng trong từng trường hợp được mô tả ở Hình 22.4.