BÀI 4: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Công là gì? Viết biểu thức tính công.

Trả lời:

Công cơ học thường được gọi tắt là công, đó là số đo phần năng lượng được truyền từ vật này qua vật khác trong tương tác các vật.

Công A của một lực F không đổi làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực được xác định bởi biểu thức:

A = Fs

Trong đó: F là lực tác dụng lên vật, đơn vị do là niutơn (N);

s là quãng đường dịch chuyển theo hướng của lực, đơn vị đo là mét (m).

Câu 2: Hãy nêu những hình thức truyền năng lượng phổ biến.

Trả lời:

Có hai hình thức truyền năng lượng phổ biến là: truyền nhiệt và thực hiện công

Câu 3: Công suất là gì? Nêu công thức tính công suất.

Trả lời:

Đại lượng đặc trưng có tốc độ thực hiện công được gọi là công suất.

Nếu trong thời gian t, công thực hiện là A thì công suất P được tính theo công thức:

P =

Trong đó: A là công thực hiện được, đơn vị đo là jun (J).

t là thời gian thực hiện công, đơn vị đo là giây (s).

P là công suất, đơn vị đo là oát (W)

Câu 4: Nêu ví dụ về vật thực hiện công cơ học.

Trả lời:

Đầu tàu hoả kéo đoàn tàu chuyển động

Lực sĩ nhấc tạ từ thấp lên cao

Thuyền buồm chuyển động khi có gió mạnh

2. THÔNG HIỂU (5 CÂU)

Câu 1: Hãy so sánh công suất của một chiếc máy hút bụi 800W với một chiếc máy điều hoà có công suất 9 000 BTU/h

Trả lời:

1 BTU/h = 0,293 W

9 000 BTU/h = 2637 W > 800 W

Nên chiếc máy điều hoà có công suất lớn hơn chiếc máy hút bụi.

Câu 2: Một chiếc xe có khối lượng 1000 kg chuyển động với tốc độ 20 m/s. Tính công cần thiết để đưa xe từ trạng thái đứng yên lên tốc độ này.

Trả lời:

Công cần thiết để đưa xe từ trạng thái đứng yên đến tốc độ 20 m/s bằng động năng của xe: .

Câu 3: Một công nhân dùng sức kéo một vật nặng 500 N lên cao 10 m trong thời gian 0,5 phút. Tính công suất cần thiết mà công nhân thực hiện.

Trả lời:

Công mà công nhân đã thực hiện: A = F.s = 500 . 10 = 5000 (J)

Công suất cần thiết mà công nhân thực hiện: (W).

Câu 4: Một máy bơm có công suất 1 500 W hoạt động liên tục trong 2 h. Tính tổng công mà máy đã thực hiện.

Trả lời:

Tổng công mà máy đã thực hiện: A = P. t = 1500 . 2 . 3600 = 10800000 J = 10,8 MJ.

Câu 5: Một cần trục nâng một vật nặng 1500N lên độ cao 2m trong thời gian 5 giây. Công suất của cần trục sản sinh ra là bao nhiêu?

Trả lời:

Công suất của cần trục là:

= 600W

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một người nhấc một vật có m = 6kg lên độ cao 1m rồi mang vật đi ngang được một độ dời 30m. Công tổng cộng mà người đã thực hiện là bao nhiêu? Lấy g = 10 (m/s²)

Trả lời:

Công nâng vật lên cao 1m: A₁ = mgh₁ = 6.10.1 = 60 (J)

Công của vật đi ngang được một độ dời 30m: A₂ = mgs = 6.10.30 = 1800 (J)

Công tổng mà người đã thực hiện là: A = A₁ + A₂ = 60 + 1800 = 1860 J

Câu 2: Một người thợ xây cần đưa 200 viên gạch, mỗi viên nặng 3 kg lên cao 10 m. Tính tổng công mà người thợ cần thực hiện.

Trả lời:

Trọng lượng 1 viên gạch là P = 10m = 10.3 = 30N

Công dùng cho 1 viên gạch: A = P.h = 30.10 = 300 J

Tổng công mà người thợ thực hiện: 200.300 = 60000 J.

Câu 3: Em hãy lấy ví dụ trong cuộc sống hằng ngày ở trường hợp em tác dụng lực vào vật nhưng lực đó không sinh công.

Trả lời:

Em tác dụng lực vào vật nhưng lực đó không sinh công cơ học: Em xách cặp đứng chờ xe bus.

Câu 4: Cần cẩu thứ nhất nâng một vật nặng 4000N lên cao 2m trong 4 giây. Cần cẩu thứ hai nâng vật nặng 2000N lên cao 4m trong vòng 2 giây. So sánh công suất của 2 cần cẩu.

Trả lời:

Công suất của cần cẩu thứ nhất là: P₁ = (4000.2)/4= 2000 W

Công suất của cần cẩu thứ hai là: P₂ = (2000.4)/2 = 4000W

Suy ra: P₁ < P₂

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một tòa nhà cao 10 tầng, mỗi tầng cao 3,4m, có một thang chở tối đa được 20 người, mỗi người có khối lượng trung bình 50kg. Mỗi chuyển lên tầng 10, nếu không dừng ở các tầng khác, mất một phút.

a) Công suất tối thiểu của động cơ thang máy phải là bao nhiêu?

b) Để đảm bảo an toàn, người ta dùng một động cơ có công suất lớn gấp đôi mức tối thiểu trên. Biết rằng giá 1kWh điện là 800 đồng. Hỏi chi phí mỗi lần lên thang máy là bao nhiêu? (1kWh = 3.600.000J)

Trả lời:

a) Để lên đến tầng 10, thang máy phải vượt qua 9 tầng, vậy phải lên cao

h = 3,4 . 9 = 30,6m

Khối lượng của 20 người là m = 50.20 = 1000 kg

Trọng lượng của 20 người là: p = 10 000N

Vậy công phải tiêu tốn cho mỗi lần thang lên tối thiểu là:

A = P.h = 10 000 . 30,6 = 306 000 J

Công suất tối thiêu của động cơ kéo thang lên là:

P = = = 5100W = 5,1kW

b) Công suất thực của động cơ: 5100 . 2 = 10 200W = 10,2kW

Chi phí cho 1 lần thang lên là:

T = = 136

Câu 2: Một vận động viên nhảy cao đạt được thành tích là 2,1m. Giả sử vận động viên đó là nhà du hành vũ trụ lên Mặt Trăng thì trên Mặt Trăng người ấy nhảy cao được bao nhiêu mét? Biết rằng lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt Trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần và ở trên Mặt Trăng người ấy phải mặc thêm bộ áo giáp vũ trị nặng bằng thân thể người đó. Công của cơ bắp sinh ra trong mỗi lần nhảy coi là như nhau.

Trả lời:

Gọi trọng lượng của người đó ở trên Trái Đất là P.

Vì lực hút của Trái Đất lên vật ở mặt đất lớn hơn lực hút của Mặt trăng lên vật ấy ở trên Mặt Trăng 6 lần nên trọng lượng của người đó và bộ áo trên Mặt Trăng là:

Khi nhà du hành Vũ trụ nhảy trên mặt đất: A = P.h (1)

Khi nhà du hành Vũ trụ nhảy trên Mặt Trăng: A = P₁h₁ = (2)

Từ (1) và (2) ta có: