Bài Tập Trắc Nghiệm Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng

Định luật bảo toàn cơ năng là một trong những nguyên lý cơ bản của vật lý, nêu rõ rằng trong một hệ kín, tổng năng lượng cơ học (bao gồm động năng và thế năng) luôn được bảo toàn. Nắm vững định luật này không chỉ giúp bạn giải quyết các bài tập vật lý mà còn hiểu sâu hơn về bản chất của năng lượng và sự chuyển hóa giữa các dạng năng lượng.

Để kiểm tra và củng cố kiến thức về định luật bảo toàn cơ năng, bài viết này cung cấp một số bài tập trắc nghiệm chọn lọc, kèm theo lời giải chi tiết và những lưu ý quan trọng.

Các dạng bài tập trắc nghiệm định luật bảo toàn cơ năng thường gặp

Bài tập trắc nghiệm về định luật bảo toàn cơ năng thường xuất hiện dưới các dạng sau:

• Xác định đại lượng bảo toàn: Yêu cầu xác định trong trường hợp cụ thể, đại lượng nào được bảo toàn (động năng, thế năng, cơ năng).
• Tính toán giá trị đại lượng: Cho biết một số thông tin về vật thể và hệ, yêu cầu tính toán giá trị của động năng, thế năng, cơ năng tại các vị trí hoặc thời điểm khác nhau.
• So sánh giá trị đại lượng: Yêu cầu so sánh giá trị của động năng, thế năng, cơ năng tại các vị trí hoặc thời điểm khác nhau.
• Ứng dụng định luật vào các trường hợp thực tế: Đưa ra các tình huống thực tế và yêu cầu áp dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải thích hiện tượng hoặc dự đoán kết quả.

Bài tập trắc nghiệm minh họa

Câu 1: Một vật có khối lượng m được thả rơi tự do từ độ cao h so với mặt đất. Bỏ qua mọi ma sát. Cơ năng của vật tại vị trí nào là lớn nhất?

a) Tại vị trí thả vật.
b) Tại vị trí vật có vận tốc cực đại.
c) Tại vị trí vật chạm đất.
d) Cơ năng của vật không đổi.

Đáp án: d) Cơ năng của vật không đổi.

Giải thích:

Theo định luật bảo toàn cơ năng, trong quá trình vật rơi tự do, cơ năng của vật được bảo toàn.

• Tại vị trí thả vật, vật chỉ có thế năng hấp dẫn.
• Khi vật rơi xuống, thế năng hấp dẫn giảm dần và chuyển hóa thành động năng.
• Tại vị trí vật có vận tốc cực đại, động năng của vật đạt giá trị lớn nhất.
• Tại vị trí vật chạm đất, toàn bộ thế năng hấp dẫn đã chuyển hóa thành động năng.

Tuy nhiên, tổng động năng và thế năng của vật (cơ năng) luôn được bảo toàn.

Câu 2: Một vật có khối lượng 2kg được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc ban đầu là 10 m/s. Lấy g = 10 m/s². Cơ năng của vật tại vị trí ném là bao nhiêu?

a) 100J
b) 200J
c) 0J
d) Không tính được.

Đáp án: a) 100J

Giải thích:

Cơ năng của vật tại vị trí ném bằng tổng động năng và thế năng của vật tại vị trí đó.

• Động năng: Wđ = (1/2)mv² = (1/2).2.10² = 100J
• Thế năng: Wt = 0 (vì mốc thế năng tại vị trí ném)

Vậy cơ năng của vật tại vị trí ném là: W = Wđ + Wt = 100J

Câu 3: Một con lắc đơn có chiều dài l, vật nặng có khối lượng m. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc α₀ rồi thả nhẹ. Bỏ qua mọi ma sát. Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn, đúng hay sai?

a) Đúng
b) Sai

Đáp án: a) Đúng

Giải thích:

Trong quá trình dao động của con lắc đơn (bỏ qua ma sát), cơ năng của con lắc được bảo toàn.

• Tại vị trí biên, con lắc có thế năng cực đại và động năng bằng 0.
• Khi con lắc chuyển động về vị trí cân bằng, thế năng giảm dần và chuyển hóa thành động năng.
• Tại vị trí cân bằng, con lắc có động năng cực đại và thế năng bằng 0.

Tổng động năng và thế năng của con lắc (cơ năng) luôn được bảo toàn.

Lưu ý khi làm bài tập trắc nghiệm định luật bảo toàn cơ năng

• Xác định rõ hệ vật cần xét và các lực tác dụng lên hệ.
• Chọn mốc thế năng phù hợp để đơn giản hóa bài toán.
• Vận dụng linh hoạt định luật bảo toàn cơ năng để giải quyết các yêu cầu của đề bài.
• Chú ý đến các trường hợp đặc biệt như vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng, con lắc lò xo, …

Kết luận

Bài tập trắc nghiệm là một phương pháp hiệu quả để ôn tập và củng cố kiến thức về định luật bảo toàn cơ năng. Hy vọng những bài tập và kiến thức trong bài viết này sẽ giúp bạn tự tin hơn trong việc học tập và làm bài.

FAQ

1. Khi nào cơ năng của vật không được bảo toàn?

Cơ năng của vật không được bảo toàn khi có lực không bảo toàn tác dụng lên vật, ví dụ như lực ma sát, lực cản của môi trường.

2. Làm thế nào để xác định mốc thế năng phù hợp?

Nên chọn mốc thế năng tại vị trí mà tại đó thế năng bằng 0 để đơn giản hóa bài toán.

3. Định luật bảo toàn cơ năng có áp dụng được cho mọi trường hợp không?

Định luật bảo toàn cơ năng chỉ áp dụng được cho hệ kín, tức là hệ không chịu tác động của ngoại lực hoặc tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về:

• Các dạng bài tập định luật bảo toàn cơ năng khác
• Bài tập về công và năng lượng
• Các định luật bảo toàn khác trong vật lý

Hãy tiếp tục theo dõi website “Luật Game” để cập nhật những kiến thức bổ ích và thú vị.

Cần hỗ trợ?

Liên hệ ngay:

• Số điện thoại: 0903883922
• Email: [email protected]
• Địa chỉ: Đoàn Thị Điểm, An Lộc, Bình Long, Bình Phước, Việt Nam.

Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7.