Tàu lượn siêu tốc là một mô hình tuyệt vời để minh họa cho quá
Tàu lượn siêu tốc là một mô hình tuyệt vời để minh họa cho quá trình chuyển hóa năng lượng. Khi đứng yên tại vị trí xuất phát ở trên cao, toa tàu tích trữ thế năng trọng trường. Trong quá trình trượt dọc theo đường ray, thế năng này dần được chuyển hóa thành động năng, sau đó lại biến đổi ngược trở lại thành thế năng khi tàu vươn lên điểm cao tiếp theo của đường ray.
Thế năng trọng trường của một vật được tính bằng công thức nhân khối lượng của vật với gia tốc rơi tự do và độ cao của vật so với mốc (thường là mặt đất):
$W_t = mgh$
Nếu hệ thống hoàn toàn không có ma sát, thế năng tại điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo sẽ bằng nhau. Tuy nhiên, trong thực tế, lực ma sát giữa tàu và đường ray làm tiêu hao năng lượng, biến một phần cơ năng thành nhiệt năng và âm thanh. Năng lượng hao hụt do công của lực ma sát có thể được tính bằng tích của lực ma sát tác dụng lên vật và quãng đường mà vật di chuyển:
$A = F_{ms}d$
Một nhóm học sinh đã thiết kế một mô hình tàu lượn sử dụng viên bi lăn trên đường ray làm từ ống xốp cách nhiệt. Mục tiêu của họ là khảo sát các điều kiện giúp tối ưu hóa độ cao mà viên bi có thể đạt được ở đỉnh dốc tiếp theo. Nhóm đã thực hiện hai thí nghiệm chính.
Thí nghiệm 1:
Sơ đồ thiết lập mô hình được mô tả như trong Hình 1. Điểm A là vị trí bắt đầu thả viên bi (độ cao thả), điểm C là vị trí đỉnh dốc tiếp theo (độ cao đỉnh), và B là điểm thấp nhất trên đoạn đường nằm giữa A và C.
Nhóm học sinh bắt đầu bằng việc thả viên bi từ độ cao 0,8 m và thiết lập đoạn đường nằm ngang có chiều dài 1,2 m. Sau đó, họ điều chỉnh độ cao của đỉnh C sao cho viên bi vừa vặn chạm tới đỉnh mà không bị bay vọt qua. Để đánh giá tác động của thế năng ban đầu, nhóm tiếp tục lặp lại thí nghiệm với ba mức độ cao thả vật khác nhau. Kết quả được ghi nhận ở Bảng 1.
Bảng 1
Thí nghiệm 2:
Trong thí nghiệm này, viên bi luôn được thả từ độ cao cố định là 1,4 m. Đoạn đường ngang ban đầu được đặt là 1,2 m và đỉnh dốc cũng được tinh chỉnh để bi lên tới nơi an toàn. Nhằm kiểm tra sự ảnh hưởng của lực ma sát, các học sinh đã thực hiện thêm hai lần thử nữa bằng cách thay đổi chiều dài của đoạn đường nằm ngang. Bảng 2 tóm tắt các số liệu thu thập được.
Bảng 2
Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:
Trong công thức tính thế năng trọng trường của các vật khác nhau đặt trên Trái Đất, đại lượng nào dưới đây luôn được coi là hằng số?
Đáp án đúng là: C
Sử dụng công thức tính thế năng trọng trường và kiến thức về các đại lượng vật lý đặc trưng trên Trái Đất.
Đáp án cần chọn là: C
Điền từ còn thiếu vào chỗ trống:
Dựa vào công thức đã cho trong đoạn văn, nếu độ cao của vật so với mốc tăng lên gấp 2 lần thì thế năng của vật sẽ _________ 2 lần. (Đáp án điền từ có một âm tiết)
Đáp án đúng là: tăng//
Dựa vào mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa thế năng và độ cao trong công thức tính thế năng trọng trường.
Đáp án cần điền là: tăng//
Đồ thị nào dưới đây mô tả chính xác nhất sự phụ thuộc của chiều cao đỉnh đạt được vào độ cao thả vật dựa theo dữ liệu thu thập trong Thí nghiệm 1?
Đáp án đúng là: B
Phân tích số liệu từ Bảng 1 của Thí nghiệm 1 để tìm ra mối quan hệ toán học (tỉ lệ) giữa biến độc lập và biến phụ thuộc, từ đó đối chiếu với đặc điểm của các đồ thị.
Đáp án cần chọn là: B
Kéo thả từ thích hợp điền vào ô trống:
Phân tích dữ liệu ở Bảng 2, có thể thấy quãng đường di chuyển theo phương ngang càng dài thì độ cao vật đạt được ở đỉnh dốc càng . Điều này là do tác dụng của làm hao hụt của vật, chuyển hóa phần năng lượng này thành nhiệt và âm thanh.
Đáp án đúng là: thấp; lực ma sát; động năng
Đọc và phân tích dữ liệu ở Bảng 2, kết hợp định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng khi có lực cản.
Đáp án cần chọn là: thấp; lực ma sát; động năng
Độ cao thả vật được nhóm học sinh thiết lập làm biến phụ thuộc (đại lượng đo lường kết quả) trong:
Đáp án đúng là: D
Phân biệt các loại biến số trong phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: biến độc lập (được chủ động thay đổi), biến phụ thuộc (được đo lường làm kết quả) và biến kiểm soát (giữ cố định).
Đáp án cần chọn là: D
Sự biến đổi năng lượng nào sau đây không xảy ra trong mô hình tàu lượn của Thí nghiệm 1 và Thí nghiệm 2?
Đáp án đúng là: C
Đọc hiểu nội dung mô tả thí nghiệm trong đoạn văn bản, đối chiếu với kiến thức về các dạng năng lượng cơ học và sự chuyển hóa năng lượng.
Đáp án cần chọn là: C
Quảng cáo
Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
