Giải bài tập SBT Vật lý 8 Bài 17: Sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng

Dựa theo nội dung SBT Vật lý 8 Bài 17 eLib xin giới thiệu đến các em học sinh nội dung giải bài tập Sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng. Bài này sẽ giúp các em nắm vững được lý thuyết cũng như cách giải các bài tập đầy đủ, chi tiết. Hy vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích với các em học sinh.

Giải bài tập SBT Vật lý 8 Bài 17: Sự chuyển hóa và bảo toàn cơ năng

1. Giải bài 17.1 trang 47 SBT Vật lý 8

Thả viên bi lăn trên một cái máng có hình vòng cung (H.17.1).

Hình 17.1

a) Ở vị trí nào viên bi có động năng lớn nhất?

A. Vị trí C.        

B. Vị trí A.

C. Vị trí B.

D. Ngoài ba vị trí trên.                                                          

b) Ở vị trí nào viên bi có thế năng nhỏ nhất? Hãy chọn câu trả lời đúng:

A. Vị trí B.                B. Vị trí c.

C. Vị trí A.                D. Ngoài ba vị trí trên.

Phương pháp giải

Dựa vào kiến thức về động năng và thế năng để xác định:

- Vị trí vật có động năng lớn nhất

- Vị trí vật có thế năng nhỏ nhất

Hướng dẫn giải

a) Chọn C vì ở vị trí B viên bi có vận tốc lớn nhất nên tại đó động năng lớn nhất.

b) Chọn A vì ở vị trí B viên vi có độ cao thấp nhất so với mặt đất nên thế năng là nhỏ nhất.

2. Giải bài 17.2 trang 47 SBT Vật lý 8

Hai vật đang rơi có khối lượng như nhau. Hỏi thế năng và động năng của chúng ở cùng một độ cao có như nhau không?

Phương pháp giải

Để so sánh thế năng và động năng ở cùng một độ cao, ta cần ghi nhớ: Ở cùng độ cao thì thế năng của hai vật là như nhau còn động năng tùy thuộc vào vận tốc của chúng ở độ cao ấy

Hướng dẫn giải

Hai vật có khối lượng như nhau thì thế năng và động năng của chúng giống nhau hay khác nhau tùy thuộc vào độ cao và vận tốc.

Ở cùng độ cao thì thế năng của hai vật là như nhau còn động năng tùy thuộc vào vận tốc của chúng ở độ cao ấy. Do vậy chưa thể kết luận về động năng vì chưa biết hai vật có cùng vận tốc hay không.

3. Giải bài 17.3 trang 47 SBT Vật lý 8

Từ độ cao h, người ta ném một viên bi lên theo phương thẳng đứng với vận tốc ban đầu là v0. Hãy mô tả chuyển động của viên bi và trình bày sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng của viên bi trong quá trình chuyển động cho đến khi rơi tới mặt đất.

Phương pháp giải

Vận dụng lí thuyết về động năng và thế năng để mô tả chuyển động của viên bi:

- Ở độ cao h, viên bi vừa có thế năng, vừa có động năng.

- Khi viên bi đạt đến độ cao cực đại thì thế năng cực đại.

- Khi vừa chạm đất thì động năng cực đại, thế năng bằng 0

Hướng dẫn giải

- Lúc vừa được ném lên, ở độ cao h, viên bi vừa có thế năng, vừa có động năng.

- Khi lên cao, động năng của viên bi giảm, thế năng tăng dần. Khi viên bi đạt đến độ cao cực đại ( h + h’) thì vận tốc của nó bằng 0, động năng viên bi bằng 0, thế năng cực đại.

- Toàn bộ động năng lúc ném của viên bi chuyển hóa thành phần tăng của thế năng so với lúc ném. Sau đó viên bi rơi xuống, thế năng giảm, động năng tăng. Đến khi viên bi vừa chạm đất thì động năng viên bi cực đại, thế năng bằng 0, toàn bộ thế năng của viên bi lúc vừa ném lên chuyển hóa thành phần tăng của động năng so với lúc ném.

- Trong quá trình chuyển động của viên bi ở vị trí bất kì, tổng động năng và thế năng không thay đổi.

4. Giải bài 17.4 trang 47 SBT Vật lý 8

Có hệ cơ học như hình 17.2. Bỏ qua ma sát, khối lượng của lò xo. Lúc đầu hệ cân bằng. Nén lò xo lại một đoạn 1, sau đó thả ra. Hãy mô tả chuyển động của vật m và trình bày sự chuyển hóa qua lại giữa động năng của vật và thế năng của lò xo.

Hình 17.2

Phương pháp giải

Cần nắm được quá trình chuyển động của lòỗ và kiến thức về động năng và thế năng để mô tả:

- Khi vừa thả ra, cơ năng của hệ chỉ có thế năng

- Khi vật đến vị trí cân bằng, thế năng bằng 0, động năng cực đại

- Vật tiếp tục chuyển động theo chiều cũ nên thế năng tăng, động năng giảm

- Đến khi vật dừng lại, động năng bằng 0

Hướng dẫn giải

Nén lò xo lại một đoạn a, năng lượng hệ dự trữ dưới dạng thế năng. Khi vừa thả ra, cơ năng của hệ chỉ có thế năng, còn động năng bằng 0. Sau đó vật chuyển động nhanh dần về vị trí cân bằng. Trong giai đoạn này, lò xo bớt biến dạng, thế năng giảm, động năng tăng. Khi vật đến vị trí cân bằng, thế năng bằng 0, động năng cực đại. Toàn bộ thế năng chuyến hóa thành động năng.

- Sau đó vật tiếp tục chuyển động theo chiều cũ làm lò xo bị biến dạng nên thế năng tăng, động năng giảm, vật chuyển động chậm dần. Đến khi vật dừng lại, động năng bằng 0. Toàn bộ động năng chuyển thành thế năng. Do cơ năng được bảo toàn, lúc này lò xo giãn ra một đoạn là a so với vị trí cân bằng của m.

- Dao động này được tiếp diễn liên tục theo hai chiều ngược nhau. Như vậy, vật m chuyển động qua lại vị trí cân bằng trên một đoạn thẳng có chiều dài 2a ( với vị trí cân bằng là trung điểm). Trong quá trình chuyển động, có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng nhưng cơ năng được bảo toàn.

5. Giải bài 17.5 trang 47 SBT Vật lý 8

Người ta ném một vật theo phương nằm ngang từ một độ cao nào đó cách mặt đất. Thế năng và động năng của vật thay đổi như thế nào từ lúc ném đến lúc vật chạm đất? Bỏ qua sức cản của không khí, cơ năng của vật lúc chạm đất và lúc ném có như nhau không?

Phương pháp giải

- Tại vị trí ném, vật có động năng và thế năng

- Tại lúc chạm đất thì thế năng bằng 0, cơ năng bằng động năng

- Cơ năng được bảo toàn tại mọi vị trí nếu bỏ qua sức cản không khí

Hướng dẫn giải

- Thế năng giảm dần, động năng tăng dần

- Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì cơ năng của vật khi chạm đất bằng cơ năng của vật khi được ném đi.

6. Giải bài 17.6 trang 47 SBT Vật lý 8

Từ điểm A, một vật được ném lên theo phương thẳng đứng. Vật lên đến vị trí cao nhất B rồi rơi xuống đến điểm C trên mặt đất. Gọi D là điểm bất kì trên đoạn AB (H.17.3). Phát biểu nào dưới đây đúng?

Hình 17.3

A. Động năng của vật tại A lớn nhất

B. Động năng của vật tại A bằng thế năng của vật tại B

C. Động năng của vật ở tại C là lớn nhất

D. Cơ năng của vật tại A nhỏ hơn tại C

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần nắm được sự chuyển hóa giữa thế năng và động năng tại các vị trí A, B, C, D: thế năng chuyển hóa thành động năng và động năng chuyển hóa thành thế năng nhưng cơ năng luôn được bảo toàn

Hướng dẫn giải

Vì trong quá trình chuyển động con lắc có sự chuyển hóa liên tục các dạng cơ năng: thế năng chuyển hóa thành động năng và động năng chuyển hóa thành thế năng nhưng cơ năng luôn được bảo toàn.

Chọn C

7. Giải bài 17.7 trang 48 SBT Vật lý 8

Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng để quả cầu của con lắc ở vị trí A rồi buông tay cho con lắc dao động (H.17.4). Bỏ qua ma sát của không khí. Phát biểu nào sau đây không đúng?

Hình 17.4

A. Con lắc chuyển động từ A về đến vị trí C động năng tăng dần, thế năng giảm dần

B. Con lắc chuyển động từ C đến B, thế năng tăng dần, động năng giảm dần

C. Cơ năng của con lắc ở vị trí C nhỏ hơn ở vị trí A

D. Thế năng của con lắc ở vị trí A bằng ở vị trí B

Phương pháp giải

Cần nắm được quá trình chuyển hóa năng lượng của vật tại vị trí A, B, C:

- A đến C động năng tăng dần, thế năng giảm dần

- C đến B, thế năng tăng dần, động năng giảm dần

- Thế năng của con lắc ở vị trí A bằng ở vị trí B

- Cơ năng tại mọi vị trí được bảo toàn

Hướng dẫn giải

C -sai vì: Cơ năng của con lắc được bảo toàn

Chọn C

8. Giải bài 17.8 trang 48 SBT Vật lý 8

Một vật rơi từ vị trí A xuống mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Khi vật rơi đến vị trí B (H.17.5) thì động năng của vật bằng \({1 \over 2}\) thế năng của nó. Động năng của vật tiếp tục tăng thêm một lượng là 100J thì có giá trị bằng thế năng.

Hình 17.5

Thế năng của vật ở vị trí A là:

A. 50J                        

B. 100J

C. 200J

D. 600J

Phương pháp giải

Để tính thế năng tại vị trí A, ta cần nắm được:

- Tại A vật có độ cao cao nhất nên động năng bằng không WA =WtA

- Tìm động năng và thế năng tại vị trí B thông qua vị trí C

- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: WB = WtA

Hướng dẫn giải

Gọi Wđ: động năng, Wt: Thế năng; W:Cơ năng

Theo đề bài, khi rơi đến vị trí B thì động năng của vật bằng 1/2 thế năng của nó, tại B ta có:

WđB = 1/2WtB

Gọi vị trí C là vị trí động năng tiếp tục tăng thêm một lượng là 100J. Vì cơ năng được bảo toàn nên khi động năng tăng 100J thì thế năng sẽ giảm 100J, và khi đó động năng bằng thế năng nên ta có tại C, ta có:

WđC = WtC 

WđB + 100 = WtB - 100

WđB + 100 = 2WđB - 100

=>WđB = 200 J

WtB = 400 J

WB = WđB + WtB = 600J = WtA

(Tại vị trí A cao nhất nên động năng đã chuyển hóa thành thế năng nên ta có: WB = WtA )

Chọn D

9. Giải bài 17.9 trang 49 SBT Vật lý 8

Một con lắc đang dao động từ vị trí A sang vị trí C và ngược lại (H.17.6). Nếu lấy mốc tính độ cao là mặt đất và bỏ qua ma sát với không khí thi tại điểm A và điểm C, con lắc

Hình 17.6

A. có cơ năng bằng không

B. chỉ có thế năng hấp dẫn

C. chỉ có động năng

D. có cả động năng và thế năng hấp dẫn

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng ta cần ghi nhớ: Nếu lấy mốc tính độ cao là mặt đất thì tại vị trí A và C động năng đã chuyển hóa thành thế năng hấp dẫn

Hướng dẫn giải

Vì tại vị trí A và C động năng đã chuyển hóa thành thế năng hấp dẫn.

Chọn B

10. Giải bài 17.10 trang 49 SBT Vật lý 8

Đưa một vật có khối lượng m lên độ cao 20m. Ở độ cao này vật có thế năng 600J.

a) Xác định trọng lực tác dụng lên vật.

b) Khi cho vật rơi với vận tốc ban đầu bằng 0. Bỏ qua sức cản không khí. Hỏi khi rơi tới độ cao bằng 5m, động năng của vật có giá trị bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải

a) Để tính trọng lực tác dụng lên vật, sử dụng công thức A=P.h, suy ra P

b) - Tính khối lượng của vật: m = P/10

- Thế năng tại độ cao h1: Wt1 = 10.m.h1 

- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: Wđ1 + Wt1 = W, suy ra Wđ1 

Hướng dẫn giải

a) Trọng lực tác dụng lên vật:

\(P = \dfrac{A}{h} = \dfrac{600}{20}= 30N\)

b) Vì P = 10.m ⇒ m = P/10 = 3(kg).

Thế năng tại độ cao h1 = 5m là:

Wt1 = 10.m.h1 = 10.3.5 = 150 J.

Cơ năng bảo toàn nên ta có: Wđ1 + Wt1 = W = 600J

Suy ra động năng tại độ cao 5m:

Wđ1 = W - Wt1 = 600 -150 = 450J

11. Giải bài 17.11 trang 49 SBT Vật lý 8

Hãy chỉ ra sự biến đổi từ một dạng năng lượng này sang một dạng năng lượng khác trong các trường hợp sau:

a) Khi nước đổ từ thác xuống

b) Khi ném một vật lên theo phương đứng thẳng

c) Khi lên dây cót đồng hồ

Phương pháp giải

Dựa vào kiến thức về sự chuyển hóa năng lượng kết hợp với kiến thức về sự chuyển động trong các trường hợp trên để xác định dạng năng lượng được biến đổi

Hướng dẫn giải

a) Có sự biến đổi từ thế năng hấp dẫn sang động năng

b) Có sự biến đổi từ động năng sang thế năng hấp dẫn

c) Có sự thực hiện công biến đổi thế năng đàn hồi

12. Giải bài 17.12 trang 49 SBT Vật lý 8

Hãy lấy ví dụ các vật vừa có thế năng và vừa có động năng

Phương pháp giải

Để lấy ví dụ các vật vừa có thế năng và vừa có động năng ta cần ghi nhớ: Vật vừa có động năng vừa có thế năng khi vật vừa có vận tốc và độ cao so với vật chọn làm mốc

Hướng dẫn giải

- Máy bay đang bay trên bầu trời

- Chim đang bay trên bầu trời

- Nước chảy từ trên cao xuống...

Ngày:03/11/2020 Chia sẻ bởi:

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM