Thế năng trọng trường phụ thuộc vào yếu tố nào

Câu hỏi: Thế năng trọng trường phụ thuộc vào yếu tố nào

Lời giải:

Thế năng trọng trường phụ thuộc vào:

+ Độ cao của vật so với mặt đất hoặc vị trí được chọn làm mốc tính độ cao.

+ Khối lượng của vật.

Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng trọng trường của vật càng lớn.

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về Thế năng và thế năng trọng trường nhé:

I. Thế năng là gì?

- Thế năng của một vật (hệ) là năng lượng mà vật có được do vị trí tương đối của nó so với mặt t.năng hay giữa các vật trong hệ. 

- Đơn vị: Jun (J).

II. Phân loại 

1. Thế năng trọng trường 

a) Khái niệm 

- Lực thế là các lực mà công của nó không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của nó.

- T.năng trọng trường 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. Nếu chọn t.năng tại mặt đất thì t.năng trọng trường của vật có khối lượng m đặt tại độ cao h.

- Công thức thế năng: W_t = mgzWt = mgz.

Trong đó: 

+ m: khối lượng (kg); 

+ g: gia tốc trọng trường (m/s2m/s2);

+ z: độ cao so với mốc thế năng (m). 

b) Tính chất 

- Là đại lượng vô hướng. 

- Có giá trị dương, âm hoặc bằng không, phụ thuộc vào vị trí chọn làm gốc t.năng. 

c) Chú ý 

- Nếu chọn gốc t.năng tại mặt đất thì t.năng tại mặt đất bằng không (Wt=0Wt=0).

- Đơn vị: Jun (J).

2. Thế năng đàn hồi 

a) Công của lực đàn hồi 

- Xét một lò xo có độ cứng k, một đầu gắn với một vật, đầu kia giữ cố định. 

- Khi lò xo bị biến dạng với độ biến dạng là Δl=l−l0Δl=l−l0 thì lực đàn hồi là →F=−k.→Δl→F=−k.→Δl

- Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn hồi được xác định bằng công thức: A = 12k(Δl)2A = 12k(Δl)2. 

b) Thế năng đàn hồi 

- T.năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. 

- Công thức tính thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng ΔlΔl là:

 W_t = 12k(Δl)2Wt =12k(Δl)2 với F_đh= k|Δl|Fđh = k|Δl|.

Trong đó: 

+ W_t: thế năng đàn hồi (J); 

+ k: độ cứng lò xo (N/m); 

+ Δl: độ biến dạng của lò xo (m). 

- T.năng đàn hồi là đại lượng vô hướng dương.

- Đơn vị: Jun (J).

III. Định lý độ giảm thế năng 

Độ giảm t.năng của một vật (hệ vật) đúng bằng công của các lực không thế tác dụng lên vật (hệ vật). 

ΔW_t = W_t1 − W_t2 = AΔWt = Wt1− Wt2 = A.

Trong đó: A là công của các lực không thế (không phải lực thế). 

Câu 1: Trong các vật sau , vật nào không có động năng ?

A. quả bóng nằm yên trên mặt sàn

B. quả bóng lăn trên sàn nhà

C. Máy bay đang bay

D. Con chim đang bay

Lời giải:

Đáp án: A

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Nếu vật đứng yên thì động năng của vật bằng 0. Quả bóng đang nằm yên nên nó không chuyển động và nó không có cơ năng.

Câu 2: Trong các vật sau, vật nào không có thế năng (so với mặt đất )?

A. Chiếc lá đang rơi

B. Một người đứng trên tầng ba của tòa nhà

C. Thùng hàng nằm trên mặt đất

D. Quả bóng đang bay trên cao

Lời giải:

Đáp án: C

- Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn. Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn của vật bằng 0.

- Thùng hàng nằm trên mặt đất nên thế năng của nó bằng 0, hay là không có thế năng.

Câu 3: Một lò xo làm bằng thép đang bị nén lại. Lúc này lò xo có cơ năng.Vì sao lò xo có cơ năng?

Hãy chọn câu đúng:

A. Vì lò xo có nhiều vòng xoắn

B. Vì lò xo có khả năng sinh công

C. Vì lò xo có khối lượng

D. Vì lò xo làm bằng kim loại

Lời giải:

Đáp án: B

Lò xo bị biến dạng nên nó có thế năng đàn hồi. Thế năng này có khả năng sinh công nên lò xo có cơ năng

Câu 4: Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào cơ năng của các vật bằng nhau ? Chọn phương án đúng.

A. Hai vật ở cùng một độ cao so với mặt đất

B. Hai vật ở các độ cao khác nhau so với mặt đất

C. Hai vật chuyển động với các vận tốc khác nhau

D. Hai vật chuyển động cùng một vận tốc,cùng một độ cao và có cùng khối lượng

Đáp án: D

- Thế năng của 1 vật phụ thuộc vào khối lượng và chiều cao của vật ấy so với mốc. Còn động năng phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng của vật. Vì vậy cơ năng của một vật phụ thuộc vào chiều cao, khối lượng, vận tốc của vật.

- Nên hai vật chuyển động cùng một vận tốc,cùng một độ cao và có cùng khối lượng sẽ có cơ năng bằng nhau.

Câu 5: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào có sự chuyển hóa thế năng thành động năng ? Hãy chọn câu đúng nhất.

A. Mũi tên được bắn đi từ cung

B. Nước trên đập cao chảy xuống

C. Hòn bi lăn từ đỉnh dốc xuống dưới

D. Cả ba trường hợp trên thế năng chuyển hóa thành

Đáp án: D

Trường hợp 1: thế năng của cánh cung chuyển thành động năng của mũi tên

Trường hợp 2: thế năng hấp dẫn của nước chuyển thành động năng (nước chảy)

Trường hợp 3: thế năng hấp dẫn của viên bi chuyển thành động năng. Viên bi trên đỉnh dốc có thế năng lớn nhất và nó chuyển thành động năng khi viên bi lăn xuống dốc

Câu 6: Viên bi lăn trên một mặt phẳng nghiêng như trong hình vẽ. Tại vị trí nào thì thế năng hấp dẫn là lớn nhất, nhỏ nhất ?

Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào chiều cao của vật so với mặt đất. Nên khi viên bi ở vị trí A thì nó có thế năng hấp dẫn lớn nhất, còn khi nó ở vị trí C thì nó có thế năng hấp dẫn nhỏ nhất

Câu 7: Một con lắc được treo trên giá, người ta tác động để nó dao động. Tại vị trí nào thì thế năng hấp dẫn là lớn nhất, nhỏ nhất ?

Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào chiều cao của vật so với mặt đất. Nên khi con lắc ở vị trí A và C thì nó có thế năng hấp dẫn lớn nhất, còn khi nó ở vị trí B thì nó có thế năng hấp dẫn nhỏ nhất

Câu 8: Một lò xo treo vật m₁ thì giãn một đoạn x1, cùng lò xo ấy khi treo vật m₂ thì giãn đoạn x2. Biết khối lượng m₁ < m₂. Cơ năng của lò xo ở dạng nào? so sánh cơ năng của lò xo ở hai trường hợp?

- Cơ năng của lò xo ở dạng thế năng. Lò xo bị giãn nên nó có thế năng đàn hồi.

- Do m₁ < m₂ nên ở trường hợp 2 lò xo bị giãn ra nhiều hơn nên thế năng đàn hồi của lò xo khi treo vật m2 lớn hơn khi treo vật m₁.

- Do đó cơ năng của lò xo khi treo vật m₂ lớn hơn khi treo vật m₁

Câu 9: Thả một vật từ độ cao h xuống mặt đất. Hãy cho biết trong quá trình rơi cơ năng đã chuyển hóa như thế nào?

- Khi bắt đầu thả thì thế năng của vật là lớn nhất. Vật rơi xuống (độ cao giảm dần) thì thế năng của nó cũng giảm dần, còn động năng của nó tăng dần. Ở đây thế năng đã chuyển hóa thành động năng.

- Khi vật chạm đất thì thế năng của nó bằng 0 và động năng của nó là lớn nhất, lúc này toàn bộ thế năng đã chuyển hóa thành động năng.

Câu 10: Quan sát trường hợp quả bóng rơi chạm đất, nó nảy lên. Trong thời gian nảy lên thế năng và động năng của nó thay đổi thế nào?

- Khi chạm đất thì động năng của quả bóng lớn nhất và thế năng của nó bằng 0. Sau khi chạm đất quả bóng nảy lên và trong thời gian quả bóng nảy lên thì động năng của quả bóng giảm và thế năng của quả bóng tăng (chiều cao so với mặt đất tăng).

- Khi động năng của quả bóng giảm xuống bằng 0 thì quả bóng sẽ rơi xuống mặt đất