Các dạng bài tập Các định luật bảo toàn chọn lọc, có đáp án - Vật Lí lớp 10

---

Các dạng bài tập Các định luật bảo toàn chọn lọc, có đáp án

Với Các dạng bài tập Các định luật bảo toàn chọn lọc, có đáp án Vật Lí lớp 10 tổng hợp các dạng bài tập, 400 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Các định luật bảo toàn từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 10.

Tổng hợp lý thuyết Chương Các định luật bảo toàn

• Lý thuyết Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng Xem chi tiết
• Lý thuyết Công và Công suất Xem chi tiết
• Lý thuyết Động năng Xem chi tiết
• Lý thuyết Thế năng Xem chi tiết
• Lý thuyết Cơ năng Xem chi tiết
• Lý thuyết tổng hợp chương Các định luật bảo toàn Xem chi tiết

Các dạng bài tập

• Dạng 1: Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng Xem chi tiết
• Dạng 2: Bài tập về công và công suất Xem chi tiết
• Dạng 3: Bài tập về động năng Xem chi tiết
• Dạng 4: Bài tập về thế năng Xem chi tiết
• Dạng 5: Cơ năng – Định luật bảo toàn cơ năng Xem chi tiết

Bài tập trắc nghiệm

• 80 bài tập trắc nghiệm chương Các định luật bảo toàn chọn lọc, có đáp án Xem chi tiết
• 100 câu trắc nghiệm Các định luật bảo toàn có lời giải chi tiết (cơ bản) Xem chi tiết
• 100 câu trắc nghiệm Các định luật bảo toàn có lời giải chi tiết (nâng cao) Xem chi tiết

Cách giải bài tập về Động lượng, Định luật bảo toàn động lượng

A. Phương pháp & Ví dụ

- Động lượng p→ của một vật là một vecto cùng hướng với vận tốc của vật và được xác định bởi công thức: p→ = m v→.

- Đơn vị động lượng: kg.m/s.

- Động lượng của hệ vật:

    p→ = p₁→ + p₂→

- Định luật bảo toàn động lượng.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Hai vật có khối lượng m₁ = 5 kg, m₂ = 10 kg chuyển động với các vận tốc v₁ = 4 m/s và v₂ = 2 m/s. Tìm tổng động lượng (phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp:

a. v₁→ và v₂→ cùng hướng.

b. v₁→ và v₂→ cùng hướng, ngược chiều.

c. v₁→ và v₂→ vuông góc nhau.

Hướng dẫn:

a. Động lượng của hệ:

    p→ = p₁→ + p₂→

Độ lớn: p = p₁ + p₂ = m₁ v₁ + m₂ v₂ = 5.4 + 10.2 = 40 kg.m/s.

b. Động lượng của hệ:

    p→ = p₁→ + p₂→

Độ lớn: p = p₁ - p₂ = m₁ v₁ - m₂ v₂ = 0.

c) Động lượng của hệ:

    p→ = p₁→ + p₂→

Độ lớn: = 28,284 kg.m/s.

Bài 2: Một khẩu súng đại bác nằm ngang khối lượng m_s = 2000 kg, bắn một viên đạn khối lượng m_đ = 5 kg. Vận tốc viên đạn ra khỏi nòng súng là 600 m/s. Tìm vận tốc của súng sau khi bắn.

Hướng dẫn:

Động lượng của súng khi chưa bắn là bằng 0.

Động lượng của hệ sau khi bắn súng là: m_s.V_s→ + m_đ.V_đ→.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m_s.V_s→+ m_đ.V_đ→ = 0.

Vận tốc của súng là:

Bài 3: Một xe ôtô có khối lượng m₁ = 6 tấn chuyển động thẳng với vận tốc v₁ = 3 m/s, đến tông và dính vào một xe gắn máy đang đứng yên có khối lượng m₂ = 200 kg. Tính vận tốc của các xe.

Hướng dẫn:

Xem hệ hai xe là hệ cô lập.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng của hệ:

m₁ v₁→ = ( m₁ + m₂ ).v→

v→ cùng phương với vận tốc v₁→.

Vận tốc của mỗi xe là:

Bài 4: Một viên đạn khối lượng 1kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500 m/s thì nổ thành 2 mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500√2 m/s. Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận tốc bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Xét hệ 2 mảnh đạn trong lúc nổ, đây là hệ kín do đó ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng.

Động lượng trước khi đạn nổ:

    p_t→ = m v→ = p→

Động lượng sau khi đạn nổ:

Theo hình vẽ, ta có:

Góc hợp giữa v₂→ và phương thẳng đứng là:

Bài 5: Một người khối lượng m₁ = 50kg đang chạy với vận tốc v₁ = 4m/s thì nhảy lên một chiếc xe khối lượng m₂ = 80 kg chạy song song ngang với người này với vận tốc v₂ = 3 m/s. Sau đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển đọng theo phương cũ. Tính vận tốc xe sau khi người này nhảy lên nếu ban đầu xe và người chuyển động:

a. Cùng chiều.

b. Ngược chiều.

Hướng dẫn:

Xét hệ gồm xe và người. Đây là 1 hệ kín.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

m₁ v₁→ + m₂ v₂→ = (m₁ + m₂).v→

a. Nếu người nhảy cùng chiều thì:

⇒ Xe chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 3,38 m/s.

b. Nếu người nhảy ngược chiều thì:

⇒ Xe chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,3 m/s

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Đơn vị của động lượng là:

A. kg.m/s                B. kg.m.s                C. kg.m² /s                D. kg.m/s²

Lời giải:

Chọn A

Câu 2: Chất điểm M chuyển động không vận tốc đầu dưới tác dụng của lực F. Động lượng chất điểm ở thời điểm t là:

Lời giải:

Chọn B

Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai?

A. Khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ thì động lượng của hệ được bảo toàn.

B. Vật rơi tự do không phải hệ kín vì trọng lực tác dụng lên vật là ngoại lực.

C. Hệ gồm: “Vật rơi tự do và Trái Đất” được xem là hệ kín khi bỏ qua lực tương tác giữa hệ vật với các vật khác ( Mặt trời, các hành tinh...).

D. Một hệ gọi là hệ kín khi ngoại lực tác dụng lên hệ không đổi.

Lời giải:

Chọn D

Câu 4: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó:

A. tỉ lệ thuận với xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

B. bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

C. luôn nhỏ hơn xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

D. luôn là một hằng số.

Lời giải:

Chọn B

Câu 5: Định luật bảo toàn động lượng phát biểu:

A. Động lượng của một hệ là đại lượng bảo toàn.

B. Động lượng của một hệ cô lập có độ lớn không đổi.

C. Động lượng của một hệ cô lập là đại lượng bảo toàn.

D. Động lượng là đại lượng bảo toàn.

Lời giải:

Chọn C

Câu 6: Khi nói về động lượng của một vật phát biểu đúng là:

A. Động lượng là một đại lượng vô hướng, luôn dương.

B. Động lượng là một đại lượng vô hướng, có thể dương hoặc âm.

C. Động lượng là một đại lượng có hướng, ngược hướng với vận tốc.

D. Động lượng là một đại lượng có hướng, cùng hướng với vận tốc.

Lời giải:

Chọn D

Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v→ là đại lượng được xác định bởi công thức: p→ = m v→

Động lượng là một đại lượng vectơ cùng hướng với vận tốc của vật.

Động lượng có đơn vị đo là kilôgam mét trên giây (kg.m/s).

Câu 7: Hiện tượng nào dưới đây là sự va chạm đàn hồi:

A. Ném một cục đất sét vào tường.

B. Sự va chạm của mặt vợt cầu lông vào quả cầu lông

C. Bắn một hòn bi-a vào một hòn bi-a khác.

D. Bắn một đầu đạn vào một bị cát.

Lời giải:

Chọn B

Câu 8: Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự xuống đất trong khoảng thời gian 0,5s. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu? Cho g = 10 m/s².

A. 5,0 kg.m/s

B. 4,9 kg.m/s

C. 10 kg.m/s

D. 0,5 kg.m/s

Lời giải:

Độ biến thiên động lượng bằng xung lượng của lực:

Δp = F.t = mg.t = 10 kg.m/s

Câu 9: Xét một hệ gồm súng và viên đạn nằm trong nòng súng. Khi viên đạn bắn đi với vận tốc v→ thì súng giật lùi với vận tốc V→. Giả sử động lượng của hệ được bảo toàn thì nhận xét nào sau đây là đúng ?

A. V→ có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của súng.

B. V→ cùng phương và ngược chiều với v→.

C. V→ cùng phương và cùng chiều với v→.

D. V→ cùng phương cùng chiều với v→, có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của súng.

Lời giải:

Chọn B

Câu 10: Một tên lửa có khối lượng M = 5 tấn đang chuyển động với vận tốc v = 100 m/s thì phụt ra phía sau một lượng khí m₀ = 1 tấn. Vận tốc khí đối với tên lửa lúc chưa phụt là v₁ = 400 m/s. Sau khi phụt khí vận tốc tên lửa có giá trị là:

A. 200 m/s               B. 180 m/s               C. 225 m/s               D. 250 m/s

Lời giải:

Chọn A.

Câu 11: Thả rơi một vật có khối lượng 1kg trong khoảng thời gian 0,2s. Độ biến thiên động lượng của vật là bao nhiêu? Cho g = 10 m/s².

A. 2 kg.m/s               B. 1 kg.m/s               C. 20 kg.m/s                  D. 10 kg.m/s

Lời giải:

Chọn A

Câu 12: Hai viên bi có khối lượng m₁ = 50g và m₂ = 80g đang chuyển động ngược chiều nhau và va chạm nhau. Muốn sau va chạm m₂ đứng yên còn m₁ chuyển động theo chiều ngược lại với vận tốc như cũ thì vận tốc của m₂ trước va chạm bằng bao nhiêu? Cho biết v₁ = 2 m/s.

A. 1 m/s               B. 2,5 m/s               C. 3 m/s               D. 2 m/s

Lời giải:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho lúc trước và sau va chạm:

         m₁ v₁→ + m₂ v₁→ = m₁ v'₁→

Chiếu lên phương Ox: - m₁ v₁→ + m₂ v₂→ = m₁ v₁→

⇒

Câu 13: Một quả bóng có khối lượng m = 300g va chạm vào tường và nảy trở lại với cùng vận tốc. Vận tốc của bóng nước va chạm là + 5m/s. Độ biến thiên động lượng của bóng là:

A. 1,5 kg.m/s               B. -3 kg.m/s               C. -1,5 kg.m/s               D. 3 kg.m/s

Lời giải:

Độ biến thiên động lượng:

Δp = p₂ - p₁ = - mv - mv = -2mv = -3 kg.m/s.

Câu 14: Điều nào sau đây không đúng khi nói về động lượng :

A. Động lượng của một vật bằng tích khối lượng và bình phương vận tốc.

B. Động lượng của một vật bằng tích khối lượng và vận tốc của vật .

C. Động lượng của một vật là một đại lượng véc tơ.

D. Trong hệ kín,động lượng của hệ được bảo toàn

Lời giải:

Chọn A

Câu 15: Một vật khối lượng m đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc v thì va chạm vào vật khối lượng 2m đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc. Bỏ qua ma sát, vận tốc của hệ sau va chạm là:

A. v/3               B. v               C. 3v               D. v/2

Lời giải:

Chọn A

Câu 16: Một vật khối lượng 0,7 kg đang chuyển động theo phương ngang với tốc độ 5 m/s thì va chạm vào bức tường thẳng đứng. Nó nảy ngược trở lại với tốc độ 2 m/s. Chọn chiều dương là chiều bóng nảy ra. Độ thay đổi động lượng của nó là:

A. 3,5 kg.m/s               B. 24,5 kg.m/s               C. 4,9 kg.m/s               D. 1,1 kg.m/s

Lời giải:

Độ biến thiên động lượng: Δp = p₂ - p₁ = mv₂ - (-mv₁)= 4,9 kg.m/s.

Cách giải Bài tập về công và công suất

A. Phương pháp & Ví dụ

- Công của lực F khi vật dịch chuyển được quãng đường s, lực hợp với phương dịch chuyển một góc α:

      A = F.s.cosα

- Đơn vị của công là jun, kí hiệu là J.

- Công suất:

Đơn vị của công suất là oát, kí hiệu là W.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Người ta kéo một cái thùng nặng 20 kg trượt trên sàn nhà bằng một dây hợp với phương nằm ngang một góc 60°, lực tác dụng lên dây là 300N.

a. Tính công của lực đó khi thùng trượt được 10 m.

b. Khi thùng trượt, công của trọng lực bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a) Công của lực F kéo thùng đi được 10 m là:

A = F.s.cosα = 300.10.cos60° = 1500 J

b) Vì trong quá trình vật chuyển động, trọng lực luôn vuông góc với phương chuyển động nên công của trọng lực bằng 0.

Bài 2: Một gàu nước có khối lượng 15 kg được kéo cho chuyển động thẳng đều lên độ cao 5m trong khoảng thời gian 1 phút 15 giây. Tính công suất trung bình của lực kéo. Lấy g = 10 m/s².

Hướng dẫn:

Công để kéo gàu nước lên thẳng đều bằng công của trọng lực.

Do đó: A = m g.h.

Suy ra công suất trung bình của lực kéo:

Bài 3: Một ôtô có khối lượng m = 1,5 tấn chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang với vận tốc v = 36 km/h. Biết công suất của động cơ ôtô là 10,5 kW. Tính lực ma sát của ôtô và mặt đường.

Hướng dẫn:

Các lực tác dụng lên xe: N→, P→, F_k→, F_ms→

Theo định luật II Newwton, ta có:

    N→ + P→ + F_k→ + F_ms→ = m a→

Chiếu lên Oy: N – P = 0

Chiếu lên Ox: F_k - F_ms = m.a = 0 (vì chuyển động đều).

Công suất của động cơ là 8kW ⇒ P = 8 kW.

Độ lớn của lực ma sát:

Bài 4: Một xe tải khối lượng 2,5 tấn, bắt đầu chuyển động nhanh dần đều sau khi đi được quãng đường 144 m thì vận tốc đạt được 12 m/s. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là μ = 0,04. Tính công của các lực tác dụng lên xe trên quãng đường 144m đầu tiên. Lấy g = 10 m/s².

Hướng dẫn:

Gia tốc của xe là:

Các lực tác dụng lên xe bao gồm: N→, P→, F_k→, F_ms→

Theo định luật II Newwton, ta có:

    N→ + P→ + F_k→ + F_ms→ = m a→

Chiếu lên Oy: N – P = 0

Chiếu lên Ox: F_k - F_ms = m.a

Độ lớn của lực ma sát là: F_ms = μmg = 1000 N.

Độ lớn của lực kéo là: F_k - F_ms = ma ⇔ F_k = ma + F_ms = 2250 N.

Vậy:

Công của lực ma sát: A_ms = F_ms.s = 1,44.10⁵ J.

Công của lực kéo: A_k = F_k.s = 3,24.10⁵ J.

Công của trọng lực và áp lực: A_P = A_N = 0.

Bài 5: Một ôtô khối lượng 20 tấn chuyển động chậm dần đều trên đường nằm ngang dưới tác dụng của lực ma sát, với hệ số ma sát μ = 0,3. Vận tốc đầu của ô tô là 54 km/h, sau một khoảng thì ôtô dừng. Tính công và công suất trung bình của lực ma sát trong thời gian đó.

Hướng dẫn:

Độ lớn lực ma sát: F_ms = μmg.

Công làm ôtô chuyển động chậm dần là công của lực ma sát. Do đó:

Suy ra công của lực ma sát:

Vì công cản nên A < 0 ⇒ A = -2,25.10⁶ J

Mặt khác, để tính được công suất ta cần tính được thời gian ôtô chuyển động cho tới lúc dùng lại.

Theo đề bài ta có:

v = v₀ + at ⇔

Vậy công suất trung bình: P = A/t = 4,5.10⁵ W

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một lực F→ không đổi liên tục kéo 1 vật chuyển động với vận tốc v→ theo hướng của . Công suất của lực F→ là:

A. F.v.t                B. F.t               C. F.v               D. F.v²

Lời giải:

Chọn C

Câu 2: Đơn vị nào sau đây không phải đơn vị của công?

A. kW.h                 B. N.m                C. kg.m²/s²                D. kg.m²/s

Lời giải:

Chọn D

Câu 3: Công thức tính công của một lực là

A. Fs                B. mgh                C. Fscosα                 D. 0,5 mv².

Lời giải:

Chọn C

Câu 4: Công là đại lượng:

A. Vô hướng có thể âm, dương hoặc bằng không

B. Vô hướng có thể âm hoặc dương

C. Véc tơ có thể âm, dương hoặc bằng không

D. Véc tơ có thể âm hoặc dương

Lời giải:

Chọn A

Câu 5: Vật nào sau đây không có khả năng sinh công?

A. Dòng nước lũ đang chảy mạnh

B. Viên đạn đang bay

C. Búa máy đang rơi xuống

D. Hòn đá đang nằm trên mặt đất

Lời giải:

Chọn D

Câu 6: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của công suất ?

A.HP               B. kw.h               C. Nm/s                D. J/s

Lời giải:

Chọn B

Câu 7: kW.h là đơn vị của:

A. Công.            B. Công suất.            C. Động lượng.            D. Động năng.

Lời giải:

Chọn A

Câu 8: Một vật có khối lượng m = 5 kg trượt từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng nghiêng có chiều dài S = 20 m và nghiêng góc 30° so với phương ngang. Công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật đi hết dốc có độ lớn là:

A. 5 kJ               B. 1000 J               C. 850 J               D. 500 J

Lời giải:

Chọn D

Câu 9: Kéo một xe goòng bằng một sợi dây cáp với một lực bằng 150N. Góc giữa dây cáp và mặt phẳng ngang bằng 30°. Công của lực tác dụng lên xe để xe chạy được 200 m có giá trị

A. 51900 J                B. 30000 J                C. 15000 J                 D. 25980 J

Lời giải:

Chọn D

Câu 10: Một động cơ điện cung cấp công suất 15 KW cho 1 cần cẩu nâng vật 1000 Kg chuyển động đều lên cao 30 m. Lấy g = 10 m/s². Thời gian để thực hiện công việc đó là:

A. 20s                   B. 5s                   C. 15s                    D. 10s

Lời giải:

Ta có:

Câu 11: Một chiếc ô tô sau khi tắt máy còn đi được 10 m. Biết ô tô nặng 1,5 tấn, hệ số cản bằng 0,25 ( Lấy g = 9,8 m/s² ). Công của lực cản có giá trị:

A. - 36750 J                B. 36750 J                 C. 18375 J                D. - 18375 J

Lời giải:

Công của lực cản là: A_cản = F_ms.s = μmg.s = 36750 J.

Vì công cản nên A < 0 ⇒ A = - 36750 J.

Câu 12: Một vật có trọng lượng 10 N đặt trên mặt bàn nằm ngang. Tác dụng vào vật một lực 15 N theo phương ngang, lần thứ nhất trên mặt nhẵn, lần thứ hai trên mặt nhám với cùng độ dời 0,5 m. Biết rằng công toàn phần trong lần thứ hai giảm còn 2/3 so với lần thứ nhất. Lấy g = 9,8 m/s². Hệ số ma sát giữa vật và mặt nằm ngang là:

A. 0,5               B. 0,2                  C. 0,4                   D. 0,3

Lời giải:

Công thực hiện lần thứ nhất:

A₁ = F.s.

Công thực hiện ở lần thứ hai:

A₂ = A_k + A_ms = F.s - μmgs.

Vì:

Câu 13: Một vật chịu tác dụng của lần lượt ba lực khác nhau F₁ > F₂ > F₃ và cùng đi được quãng đường trên phương AB như hình vẽ. Có kết luận gì về quan hệ giữa các công của các lực này:

A. A₁ > A₂ > A₃

B. A₁ < A₂ < A₃

C. A₁ = A₂ = A₃

D. Phụ thuộc vào vật chuyển động đều hay không

Lời giải:

Chọn C

Câu 14: Công suất là đại lượng được tính bằng:

A. Tích của công và thời gian thực hiện công

B. Tích của lực tác dụng và vận tốc

C. Thương số của công và vận tốc

D. Thương số của lực và thời gian tác dụng lực

Lời giải:

Chọn B

Câu 15: 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

Lời giải:

Chọn C