Thế năng

Thế năng

4.9/5

Tác giả: Thầy Tùng

Đăng ngày: 11 Aug 2022

Lưu về Facebook:
Hình minh họa Thế năng

Lý thuyết về Thế năng

I. Thế năng trọng trường.

1. Định nghĩa:

Thế 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 thế năng tại mặt đất thì thế năng trọng trường của một vật có khối lượng m đặt tại độ cao z là:

${{W}_{t}}=mgz$

2. Tính chất:

- Là đại lượng vô hướng

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

3. Đơn vị của thế năng là:  jun (J)

CHÚ Ý: Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì thế năng tại mặt đất bằng không (\[{{W}_{t}}=0\] )

II. Thế năng đàn hồi.

1. Công của lực đàn hồi.

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

- Khi lò xo bị biến dạng với độ biến dạng là\[\Delta l=l-lo\], thì lực đàn hồi là $\overrightarrow{F}=-k\overrightarrow{\Delta l}$

  - 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 :

\[A=\dfrac{1}{2}k{{(\Delta l)}^{2}}\]

2. Thế năng đàn hồi.

+ Thế 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 là :

\[{{W}_{t}}=\dfrac{1}{2}k{{(\Delta l)}^{2}}\]

+Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương.

+Đơn vị của thế năng đàn hồi là jun(J)

Bài tập tự luyện có đáp án

Câu 1: Chọn câu trả lời đúng khi nói về thế năng.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $.

→ Trong trọng trường, ở vị trí cao hơn vật luôn có thế năng lớn hơn.

Câu 2: Ba vật có khối lượng khác nhau $ { m _ 1 },{ m _ 2 },{ m _ 3 }({ m _ 3 } > { m _ 2 } > { m _ 1 }) $ có cùng độ cao trong trọng trường. Chọn mốc thế năng tại mặt đất. So sánh thế năng của ba vật.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $

Do 3 vật có cùng độ cao (z > 0 do mốc thế năng tại mặt đất) nên khối lượng của vật càng lớn thì thế năng càng lớn. Vật $ { m _ 3 } $ có khối lượng lớn nhất nên có thế năng lớn nhất.

Câu 3: Một vật có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia của lo xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn $ \Delta \ell $ thì thế năng đàn hồi bằng:  

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 trang 140, biểu thức 26.7: Thế năng đàn hồi là $ { W _ t }=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Câu 4: Phát biểu nào sau đây là đúng:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Do lực đàn hồi luôn hướng về vị trí lò xo không biến dạng nên khi vật tiến ra xa vị trí lò xo không biến dạng thì lực đàn hồi sinh công âm.

Câu 5: Chọn phát biểu sai về thế năng và lực thế :

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 Nâng cao, trang 166: "Lực vạn vật hấp dẫn, lực đàn hồi, lực tĩnh điện ... cũng đều là lực thế. Lực ma sát không phải là lực thế vì công của nó phụ thuộc hình dạng đường đi."

Câu 6: Một vật khối lượng M được đặt vào một lò xo có độ cứng k như hình vẽ. Khi cân bằng, lò xo nén một đoạn $ \Delta \ell $ . Chọn gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng. Biểu thức thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng, độ cao của vật so với mốc thế năng là:

$ z=-\Delta \ell $

Thế năng trọng trường của vật là: $ { W _{t1}}=mg\left( -\Delta \ell \right) $

Thế năng đàn hồi của lò xo là: $ { W _{t2}}=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là: $ { W _ t }={ W _{t1}}+{ W _{t2}}=mg\left( -\Delta \ell \right)+\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Câu 7: Đại lượng vật lí nào sau đây phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường (thế năng hấp dẫn) 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.

Câu 8: Một con lắc đơn lí tưởng có vật nhỏ khối lượng m, dây treo dài $ \ell $ . Chọn mốc thế năng tại điểm treo dây. Khi con lắc chuyển động từ vị trí cân bằng thẳng đứng lên vị trí mà dây treo có phương ngang thì độ biến thiên thế năng trọng trường có biểu thức:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Chọn mức thế năng tại điểm treo dây

Thế năng của vật khi con lắc ở vị trí cân bằng là: $ { W _{t1}}=mg{{\text z }_ 1 }\text = -mg\ell $

Thế năng của vật khi dây treo con lắc nằm ngang là: $ { W _{t2}}=0 $

Độ biến thiên thế năng trọng trường là: $ \Delta W={ W _{t2}}-{ W _{t1}}=mg\ell $

Câu 9: Một vật khối lượng m được treo vào một lò xo thẳng đứng có độ cứng k. Khi cân bằng, lò xo dãn một đoạn $ \Delta \ell $ . Chọn gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng. Tỉ số giữa thế năng đàn hồi của lò xo và thế năng hấp dẫn của vật là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng, độ cao của vật so với mốc thế năng là:

$ z=-\Delta \ell $

Thế năng trọng trường của vật là: $ { W _{t1}}=mg\left( -\Delta \ell \right) $

Thế năng đàn hồi của lò xo là: $ { W _{t2}}=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

$ \Rightarrow \dfrac{{ W _{t2}}}{{ W _{t1}}}=\dfrac{\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 }}{mg\left( -\Delta \ell \right)}=-\dfrac{k\left( \Delta \ell \right)}{2mg} $

Câu 10: Chọn phát biểu đúng :

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng đàn hồi là $ { W _ t }=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Phát biểu đúng là: "Với cùng một độ biến dạng vật có cùng thế năng dù bị nén hay bị dãn."

Câu 11: Đơn vị nào sau đây là đơn vị của thế năng đàn hồi?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng đàn hồi là $ { W _ t }=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Đơn vị của thế năng đàn hồi: $ \dfrac{N}{m} .{ m ^ 2 }=N.m $

Câu 12: Thế năng trọng trường là đại lượng:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 trang 138, biểu thức 26.3: Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $

Trong đó z là độ cao so với mốc thế năng. Do z có thể âm, dương hoặc bằng 0, mg > 0 nên thế năng trọng trường là đại lượng vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng 0.

Câu 13: Ba công nhân A, B và C kéo 3 vật nặng cùng khối lượng lên cùng một độ cao theo 3 đường khác nhau: A kéo thẳng đứng; B kéo trên mặt phẳng nghiêng góc $ {{45}^{\circ }} $ so với phương ngang; C kéo trên mặt phẳng nghiêng góc $ {{30}^{\circ }} $ so với phương ngang. Bỏ qua mọi ma sát, hỏi công nhân nào thực hiện công lớn nhất:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Quãng đường dịch chuyển của vật theo phương của trọng lực là như nhau nên công do 3 công nhân thực hiện có độ lớn bằng nhau.

Câu 14: Xét một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương nằm ngang. Đại lượng nào sau đây không đổi?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng của vật được xác định theo công thức: Wt = mgz.

Vật chuyển động theo phương ngang nên g và z đều không đổi, do đó thế năng không đổi.

Câu 15: Trên hình vẽ, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang, chọn phát biểu đúng:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $

→ Do độ cao của hai điểm M và N như nhau nên thế năng của vật tại M và tại N bằng nhau.

Câu 16: Một con lắc đơn lí tưởng có vật nhỏ khối lượng m, dây treo dài $ \ell $ . Chọn mốc thế năng tại điểm treo dây thì biểu thức thế năng trọng trường của vật khi dây treo con lắc có phương nằm ngang là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Chọn mức thế năng tại điểm treo dây thì khi dây treo con lắc nằm ngang, độ cao của vật so với mốc thế năng bằng 0.

Thế năng của vật là: $ { W _ t }=0 $

Câu 17: Đơn vị nào sau đây không phải đơn vị của thế năng?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Đơn vị không phải đơn vị của thế năng là: N.s

Câu 18: Chọn phát biểu đúng.

Một vật nằm yên, có thể có:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Một vật đang nằm yên có thể có thế năng trọng trường nếu chọn mốc thế năng không nằm trong mặt phẳng chứa vật.

Câu 19: Hai vật M và N có cùng khối lượng. So sánh thế năng của hai vật.

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $

Do $ { z _ M } > { z _ N }\Rightarrow { W _{tM}} > { W _{tN}} $

Câu 20: Chọn câu trả lời sai về trọng trường:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Đi dọc một đường khép kín, công của trọng lực bằng không.

Do đó phát biểu sai là: "Đi dọc một đường khép kín, công của trọng trường bằng không"

Câu 21: Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng đàn hồi là $ { W _ t }=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Phát biểu đúng là: "Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật"

Câu 22: Một vật khối lượng m, đặt ở độ cao z so với mặt đất trong trọng trường của Trái Đất thì thế năng trọng trường của vật được xác định theo công thức là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 trang 138, biểu thức 26.3: Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $.

Câu 23: Chọn câu trả lời sai khi nói về thế năng đàn hồi:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng đàn hồi là $ { W _ t }=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Phát biểu sai là: "Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào vị trí cân bằng ban đầu của vật"

Câu 24: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên cao. Trong quá trình chuyển động của vật thì:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 trang 139: "Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm".

Câu 25: Câu nào sau đây là không đúng ?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Thế năng trọng trường là $ { W _ t }=mg\text z $

→ Thế năng trọng trường của vật không phụ thuộc vào vận tốc của nó, do đó đáp án sai là "Thế năng của một vật tại một vị trí trong trọng trường phụ thuộc cả vào vận tốc của nó tại vị trí đó."

Câu 26: Một vật được ném thẳng đứng xuống dưới. Trong quá trình chuyển động của vật thì:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

SGK Vật lí 10 trang 139: "Khi vật giảm độ cao, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương".

Câu 27: Một vật khối lượng m được treo vào một lò xo thẳng đứng có độ cứng k. Khi cân bằng, lò xo dãn một đoạn $ \Delta \ell $ . Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng của lò xo thì biểu thức thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Gốc thế năng tại vị trí cân bằng của lò xo thì độ cao của vật so với mốc thế năng là: z = 0

Thế năng trọng trường của vật là: $ { W _{t1}}=0 $

Thế năng đàn hồi của lò xo là: $ { W _{t2}}=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là: $ { W _ t }={ W _{t1}}+{ W _{t2}}=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Câu 28: Một vật khối lượng m được treo vào một lò xo thẳng đứng có độ cứng k. Khi cân bằng, lò xo dãn một đoạn $ \Delta \ell $ . Chọn gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng. Biểu thức thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Gốc thế năng tại vị trí lò xo không bị biến dạng, độ cao của vật so với mốc thế năng là:

$ z=-\Delta \ell $

Thế năng trọng trường của vật là: $ { W _{t1}}=mg\left( -\Delta \ell \right) $

Thế năng đàn hồi của lò xo là: $ { W _{t2}}=\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Thế năng tổng cộng của hệ vật - lò xo là: $ { W _ t }={ W _{t1}}+{ W _{t2}}=mg\left( -\Delta \ell \right)+\dfrac{1}{2} k{{\left( \Delta \ell \right)}^ 2 } $

Câu 29: Chọn câu sai trong các cách phát biểu sau:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng nên trọng lực sinh công âm, do đó phát biểu sai là: "Công của trọng lực luôn luôn làm giảm thế năng nên công của trọng lực luôn luôn dương."

Câu 30: Công của trọng lực phụ thuộc vào những yếu tố nào ?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Công của trọng lực phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. Không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo.