Giải bài tập SBT Vật Lí 9 Bài 60: Định luật bảo toàn năng lượng

Trong nhà máy thủy điện có một tuabin. Khi tuabin này quay làm cho rôto của máy phát điện quay theo, cung cấp cho ta năng lượng điện. Tuabin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Phải chăng tuabin này là một động cơ vĩnh cửu ? Vì sao ?

Phương pháp giải

Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, mà chỉ chuyển hoa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác

Hướng dẫn giải

- Tuabin này không phải là một động cơ vĩnh cửu. Muốn cho tuabin chạy, phải cung cấp cho nó năng lượng ban đầu, đó là năng lượng của nước từ trên cao chảy xuống. Ta không phải bơm nước lên, nhưng chính Mặt Trời đã cung cấp nhiệt năng làm cho nước bốc hơi bay lên cao thành mây rồi thành mưa rơi xuống hồ chứa nước ở trên cao.

- Nếu hồ cạn nước thì tuabin cũng ngừng hoạt động.

Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy dự đoán xem búa đập vào cọc sẽ có những dạng năng lượng nào xuất hiện và có hiện tượng gì xảy ra kèm theo ?

Phương pháp giải

Khi búa đập vào cọc thì cơ năng biến đổi thành nhiệt năng

Hướng dẫn giải

- Nhiệt năng: Đầu cọc bị đập mạnh nóng lên.

- Cơ năng: Cọc chuyển động ngập sâu vào đất.

Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không ? Tại sao ? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Phương pháp giải

Một phần nhiệt năng đã truyền cho không khí làm cho các phần tử không khí chuyển động

Hướng dẫn giải

- Không trái với định luật bảo toàn năng lượng, vì một phần cơ năng của quả bóng đã biến thành nhiệt năng khi quả bóng đập vào đất, một phần truyền cho không khí làm cho các phần tử không khí chuyển động.

- Hiện tượng kèm theo:

+ Quả bóng bị biến dạng mỗi khi rơi xuống chạm đất và trở lại hình dạng ban đầu mỗi khi nảy lên.

+ Nhiệt độ của quả bóng hơi tăng nhẹ.

Hình 60.1 vẽ sơ đồ thiết kế một động cơ vĩnh cửu chạy bằng lực đẩy Ác-si-mét. Tác giả bản thiết kế lập luận như sau. Số quả nặng ở hai bên dây treo bằng nhau. Một số quả ở bên phải được nhúng trong thùng nước. Lực đẩy Ác-si-mét luôn luôn tồn tại đẩy những quả bóng đó lên cao làm cho toàn bộ hệ thống chuyển động mà không cần cung cấp năng lượng cho thiết bị. Thiết bị trên có thể hoạt động như tác giả của nó dự đoán không ? Tại sao ?Hãy chỉ ra chỗ sai trong lập luận của tác giả bản thiết kế.

Phương pháp giải

Các lực tác dụng vào vật: lực đẩy Ác-si-mét đẩy vật lên, trọng lực Trái Đất tác dụng lên vật

Hướng dẫn giải

- Không hoạt động được.

- Chỗ sai là không phải chi có lực đẩy Ác-si-mét đẩy các quả nặng lên. Khi một quả nặng từ dưới đi lên, trước lúc đi vào thùng nước, bị nước từ trên đẩy xuống. Lực đẩy này tỉ lệ với chiều cao cột nước trong thùng, lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên các quả nặng, làm cho quả nặng cuối cùng tuột ra khỏi thùng, nước chảy ra ngoài. Hiện tượng đó xảy ra cho tới khi nước chảy ra hết, hệ thống cân bằng.

Hiện tượng nào dưới đây không tuân theo định luật bảo toàn năng lượng?

A. Bếp nguội đi khi tắt lửa.

B. Xe dừng lại khi tắt máy.

C. Bàn là nguội đi khi tắt điện.

D. Không có hiện tượng nào.

Phương pháp giải

Tất cả hiện tượng trên đều tuâ theo định luật bảo toàn năng lượng

Hướng dẫn giải

- Các hiện tượng trên đều tuân theo định luật bảo toàn năng lượng. Vì đều chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác.

- Chọn đáp án D

Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy. Vì sao?

A. Vì một đơn vị điện năng lớn hơn một đơn vị cơ năng.

B. Vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.

C. Vì một phần cơ năng đã tự biến mất.

D. Vì chất lượng điện năng cao hơn chất lượng cơ năng.

Phương pháp giải

Sử dụng định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, mà chỉ chuyển hoa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.

Hướng dẫn giải

- Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.

- Chọn đáp án B

Trong các quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại, đều gì luôn xảy ra với cơ năng?

A. Luôn được bảo toàn.

B. Luôn tăng thêm.

C. Luôn bị hao hụt.

D. Khi thì tăng, khi thì giảm.

Phương pháp giải

Cơ năng luông bảo toàn trong quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại

Hướng dẫn giải

- Trong các quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại, cơ năng luôn được bảo toàn.

- Chọn đáp án A

Trong các máy móc làm biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, năng lượng hữu ích thu được cuối cùng luôn ít hơn năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được nội dung lí thuyết về định luật bảo toàn năng lượng

Hướng dẫn giải

Không. Vì khi năng lượng ban đầu chuyển sang năng lượng có ích còn một phần chúng sẽ chuyển sang các dạng năng lượng khác.