Bài tập tính công Vật lý 9 có đáp án chi tiết – Ôn luyện hiệu quả

Trong chương trình Vật lý 9, chuyên đề công cơ học là một phần kiến thức nền tảng, giúp học sinh hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa lực, quãng đường và công thực hiện trong thực tế. Dạng bài tính công thường xuyên xuất hiện trong các bài kiểm tra cũng như đề thi, yêu cầu học sinh không chỉ nắm vững công thức mà còn biết cách phân tích, áp dụng vào nhiều tình huống khác nhau như kéo vật, nâng vật hay di chuyển vật trên mặt phẳng nghiêng.

Bài viết này sẽ tổng hợp hệ thống bài tập tính công Vật lý 9 với nhiều mức độ từ cơ bản đến nâng cao, đi kèm đáp án và hướng dẫn chi tiết. Thông qua việc luyện tập, học sinh sẽ củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải bài nhanh – chính xác, đồng thời chuẩn bị tốt hơn cho các kỳ kiểm tra và kỳ thi quan trọng.

A. Công thức tính công

Công cơ học

- Một lực tác dụng lên vật chuyển dời theo phương của lực thì lực đó đã thực hiện một công cơ học (gọi tắt là công).

Công thức tính công cơ học

\(A = F.S\)

Trong đó:

A: Công cơ học (J)

F: Lực tác dụng (N)

S: Quãng đường vật dich chuyển (m)

Hiệu suất

\(H = \frac{A_{ích}}{A_{tp}}100\%\)

Định luật về công

Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại.

B. Bài tập minh họa tính công cơ học

Bài 1: Một người kéo một gàu nước từ giếng sâu 10m. Công tối thiểu của người đó phải thực hiện là bao nhiêu? Biết gàu nước có khối lượnh là 1kg và đựng thêm 5lít nước, khối lượng riêng của nước là 1000kg/m³.

Hướng dẫn giải

Thể tích của nước: V = 5l = 0,005 m³

Khối lượng của nước: m_n = V.D = 0,005 . 1000 = 5 (Kg)

Lực tối thiểu để kéo gàu nước lên là: F = P

Hay: F = 10(m_n + m_g) = 10(5 + 1) = 60(N)

Công tối thiểu của người đó phải thực hiện: A = F.S = 60. 10 = 600(J)

Bài 2: Người ta dùng một ròng rọc cố định để kéo một vật có khối lượng 10kg lên cao 15m với lực kéo 120N.

a. Tính công của lực kéo.

b. Tính công hao phí để thắng lực cản.

Hướng dẫn giải

a. Công của lực kéo: A = F.S = 120.15 = 1800(J)

b. Công có ích để kéo vật: A_i = P.S = 100.15 =1500(J)

Công hao phí: A_hp = A - A_i = 1800- 1500 = 300 (J)

Bài 3: Để đưa một vật coa khối lượng 200kg lên độ cao 10m người ta dùng một trong hai cách sau:

a. Dùng hệ thống một ròng rọc cố định, một ròng rọc động. Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F₁ = 1200N.

Hãy tính:

- Hiệu suất của hệ thống.

- Khối lượng của ròng rọc động, Biết hao phí để nâng ròng rọc bằng \(\frac{1}{4}\)hao phí tổng cộng do ma sát.

b. Dùng mặt phẳng nghiêng dài l = 12m. Lực kéo lúc này là F₂ = 1900N. Tính lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng, hiệu suất của cơ hệ.

Hướng dẫn giải

a. Công dùng để nâng vật lên 10m:

A₁ = 10.m.h = 20 000 (J)

- Khi dùng hệ thống ròng rọc trên thì khi vật lên cao một đoạn h thì phải kéo dây một đoạn S = 2h.

Do đó công dùng để kéo vật:

A = F₁ . S = F₁ . 2h = 24000(J)

- Hiệu suất của hệ thống:

\(H = \frac{A_{1}}{A}100\% = \frac{20000}{24000}100\% = 83,33\%\)

- Công hao phí: A_hp = A - A₁ = 4000(J)

- Công hao phí để nâng ròng rọc động:

\(A'_{hp} = \frac{A_{hp}.h}{4} = 1000(J)\)

- Khối lượng của ròng rọc động:

\(A'_{hp} = 10.m'.h \Rightarrow m' = \frac{A'_{hp}}{10h} = 10(Kg)\)

b. Công có ích dùng để kéo vật là A₁ = 20000(J)

- Công toàn phần kéo vật lúc nay:

A = F₂. l = 22800(J)

- Công hao phí do ma sát: A_hp = A - A₁ = 2800(J)

- Lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng:

\(A_{hp} = F_{ms}.l \Rightarrow F_{ms} = \frac{A_{hp}}{l} = 233,33(N)\)

- Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng:

\(H = \frac{A_{1}}{A}100\% = 87,72\%\)

C. Bài tập tự rèn luyện có hướng dẫn đáp án chi tiết

Bài tập 1: Một đầu tàu kéo một toa tàu chuyển động từ ga A tới ga B trong 15 phút với vận tốc 30km/h. Tại ga B đoàn tàu được mắc thêm toa và do đó đoàn tàu đi từ ga B đến ga C với vận tốc nhỏ hơn 10km/h. Thời gian đi từ ga B đến ga C là 30phút. Tính công của đầu tàu sinh ra biết rằng lực kéo của đầu tàu không đổi là 40000N.

Bài tập 2: Người ta dùng một mặt phẳng ngiêng có chiều dài 3m để kéo một vật có khối lượng 300kg với lực kéo 1200N. Hỏi vật có thể lên cao bao nhiêu? Biết hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là 80%.

Bài tập 3: Người ta dùng hệ thống ròng rọc để trục một vật cổ bằng đồng có trọng lượng P = 5340N từ đáy hồ sâu H = 10m lên (hình vẽ).

Không thể hiển thị hết nội dung tại đây — bấm Tải về để lấy toàn bộ tài liệu.

-------------------------------------------------------

Có thể thấy, bài tập tính công Vật lý 9 là công cụ hiệu quả để học sinh nắm chắc kiến thức về công cơ học và biết cách áp dụng vào đời sống thực tế. Khi luyện tập thường xuyên, kết hợp học lý thuyết và làm bài tập có đáp án chi tiết, các em sẽ rèn được khả năng phân tích, tính toán cũng như nâng cao sự tự tin khi làm bài.

Hy vọng rằng tài liệu này không chỉ giúp học sinh ôn tập hiệu quả mà còn tạo hứng thú trong quá trình học Vật lý. Hãy luyện giải nhiều dạng bài tập khác nhau, từ cơ bản đến nâng cao, để đạt kết quả tốt nhất trong học tập cũng như trong các kỳ thi sắp tới.