A. Tóm tắt lý thuyết
I. Công
Công là một đại lượng vật lí, được xác định bằng tích vô hướng của vecto lực tác dụng vào vật và hướng của quãng đường đi được.
Khi lực \[\vec{F}\] tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển rời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: A = F.s.cosα (J)
TH1: α nhọn, cosα > 0
Công của lực F: A > 0: Công phát động
TH2: α=90∘, cosα=0
Công của lực F: A = 0, xảy ra khi điểm đặt của lực chuyển dời vuông góc với lực.
TH3: α tù, cosα<0
Công của lực F: A < 0: Công cản (cản trở chuyển động)
Chú ý: Ta chỉ xét trường hợp khi điểm đặt của lực chuyển rời thẳng và lực không đổi trong quá trình chuyển động.
II. Công suất
Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.
Biểu thức: \[P=\frac{A}{t}\](W)
1 W = 1 J/s
Công suất tiêu thụ của một thiết bị tiêu thụ năng lượng là đại lượng đo bằng năng lượng tiêu thụ của thiết bị đó trong một đơn vị thời gian.
B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: Trang 132 sgk vật lí 10
Phát biểu định nghĩa công và đơn vị công. Nêu ý nghĩa của công âm.
Hướng dẫn giải
Khi lực \[\vec{F}\] tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển rời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: A = F.s.cosα (J)
Công âm: cho biết lực F có tác dụng cản trở chuyển động.
Câu 2: Trang 132 sgk vật lí 10
Phát biểu định nghĩa công suất và đơn vị của công suất. Nêu ý nghĩa vật lí của công suất?
Hướng dẫn giải
Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.
Biểu thức: \[P=\frac{A}{t}\] (W)
Công suất là đại lượng cho biết công thực hiện trong một khoảng thời gian.
Câu 3: Trang 132 sgk vật lí 10
Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị công suất?
A. J.s.
B. W.
C. N.m/s.
D. HP.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án A.
Giải thích: W = J/s = N.m/s
HP chính là mã lực, là một đơn vị đo công suất ở 1 số nước.
Câu 4: Trang 132 sgk vật lí 10
Công có thể biểu thị bằng tích của
A. Năng lượng và khoảng thời gian.
B. Lực, quãng đường đi được và khoảng thời gian.
C. Lực và quãng đường đi được.
D. Lực và vận tốc.
Chọn đáp án đúng.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án C.
Câu 5: Trang 132 sgk vật lí 10
Một lực \[\vec{F}\] không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc \[\overrightarrow{v}\] theo hướng của \[\vec{F}\] . Công suất của lực \[\vec{F}\] là
A. Fvt.
B. Fv.
C. Ft.
D. Fv2.
Chọn đáp án đúng.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án B.
Giải thích: P =\[\frac{A}{t}=\frac{F.s}{t}=F.v\] W
Câu 6: Trang 133 sgk vật lí 10
Một người kéo một hòm gỗ khối lượng 80 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây có phương hợp góc 300 so với phương nằm ngang. Lực tác dụng lên dây bằng 150 N. Tính công của lực trượt đi được 20 m.
Hướng dẫn giải
Công của lực đó là: A = F.s.cos 30 = 150.20.cos30 = 2595 J
Câu 7: Trang 133 sgk vật lí 10
Một động cơ điện cung cấp công suất 15 kW cho một cần cẩu nâng 1000 kg lên cao 30m. Lấy g = 10 m/S2. Tính thời gian tối thiểu để thực hiện công việc đó.
Hướng dẫn giải
Để công của cần cẩu thực hiện là tối thiểu thì lực F phải có độ lớn bằng chính trọng lực của vật.
Do nâng vật theo phương thẳng đứng nên công mà cần cẩu thực hiện là:
A = F.s = P.s = m.g.s = 1000.10.30 = 300 000 J
Thời gian thực hiện công là: \[t=\frac{A}{P}=\frac{300000}{15000}=20s\]