Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau ôn tập và luyện tập một số bài tập về công và công suất trong chương trình Vật lý lớp 10. Bài tập hôm nay có dạng trắc nghiệm, yêu cầu chúng ta chọn câu sai. Để làm tốt bài tập này, chúng ta cần nắm vững định nghĩa và cách tính công của các loại lực.

Chúng ta cùng phân tích từng phương án nhé.

Phương án A: Công của lực cản âm vì 900 < α < 1800

Trước hết, chúng ta cần nhớ lại công thức tính công của một lực không đổi. Công \(A\) của lực \(\vec{F}\) tác dụng lên vật khi vật dịch chuyển một quãng đường \(s\) được tính bằng công thức:
\[ A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha) \]
Trong đó:
– \(F\) là độ lớn của lực.
– \(s\) là độ lớn quãng đường dịch chuyển.
– \(\alpha\) là góc hợp bởi vector lực \(\vec{F}\) và vector dịch chuyển \(\vec{s}\).

Lực cản luôn có xu hướng ngược chiều với chuyển động của vật. Điều này có nghĩa là góc \(\alpha\) hợp bởi lực cản và hướng dịch chuyển sẽ luôn lớn hơn 90 độ và nhỏ hơn hoặc bằng 180 độ. Cụ thể, 90 độ < \(\alpha\) \(\le\) 180 độ. Chúng ta xét giá trị của \(\cos(\alpha)\) trong khoảng này: - Khi \(\alpha = 90^\circ\), \(\cos(90^\circ) = 0\). - Khi \(\alpha = 180^\circ\), \(\cos(180^\circ) = -1\). - Trong khoảng 90 độ < \(\alpha\) < 180 độ, giá trị của \(\cos(\alpha)\) sẽ nằm trong khoảng -1 < \(\cos(\alpha)\) < 0. Do \(F > 0\) và \(s > 0\), nên dấu của công \(A\) phụ thuộc vào dấu của \(\cos(\alpha)\). Nếu \(\cos(\alpha) < 0\), thì công \(A\) sẽ âm. Với điều kiện 90 độ < \(\alpha\) < 180 độ, \(\cos(\alpha)\) luôn âm, do đó công của lực cản luôn âm. Vậy, phương án A là đúng. Phương án B: Công của lực phát động dương vì 900 > α > 00

Lực phát động là lực có xu hướng thúc đẩy chuyển động của vật. Thông thường, lực phát động có hướng cùng chiều hoặc hợp với hướng dịch chuyển một góc nhỏ hơn 90 độ. Nghĩa là, 0 độ \(\le\) \(\alpha\) < 90 độ. Chúng ta xét giá trị của \(\cos(\alpha)\) trong khoảng này: - Khi \(\alpha = 0^\circ\), \(\cos(0^\circ) = 1\). - Khi \(\alpha = 90^\circ\), \(\cos(90^\circ) = 0\). - Trong khoảng 0 độ \(\le\) \(\alpha\) < 90 độ, giá trị của \(\cos(\alpha)\) sẽ nằm trong khoảng 0 < \(\cos(\alpha)\) \(\le\) 1. Do \(F > 0\) và \(s > 0\), và \(\cos(\alpha) > 0\) trong khoảng này, nên công \(A\) của lực phát động sẽ dương.
Vậy, phương án B là đúng.

Phương án C: Vật dịch chuyển theo phương nằm ngang thì công của trọng lực bằng không.

Trọng lực \(\vec{P}\) luôn có hướng thẳng đứng xuống dưới.
Khi vật dịch chuyển theo phương nằm ngang, vector dịch chuyển \(\vec{s}\) sẽ nằm theo phương ngang.
Góc \(\alpha\) hợp bởi vector trọng lực \(\vec{P}\) và vector dịch chuyển \(\vec{s}\) trong trường hợp này sẽ là 90 độ (vì phương thẳng đứng vuông góc với phương ngang).

Áp dụng công thức tính công:
\[ A_P = P \cdot s \cdot \cos(90^\circ) \]
Vì \(\cos(90^\circ) = 0\), nên:
\[ A_P = P \cdot s \cdot 0 = 0 \]
Vậy, công của trọng lực bằng không khi vật dịch chuyển theo phương nằm ngang.
Phương án C là đúng.

Phương án D: Vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng công của trọng lực cũng bằng không.

Khi vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng, vector dịch chuyển \(\vec{s}\) sẽ có hướng song song với mặt phẳng nghiêng.
Trọng lực \(\vec{P}\) vẫn có hướng thẳng đứng xuống dưới.

Chúng ta có thể phân tích trọng lực thành hai thành phần: một thành phần song song với mặt phẳng nghiêng và một thành phần vuông góc với mặt phẳng nghiêng.
Tuy nhiên, để tính công của trọng lực, chúng ta cần xét góc \(\alpha\) hợp bởi vector trọng lực \(\vec{P}\) và vector dịch chuyển \(\vec{s}\).

Nếu vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng, vector dịch chuyển \(\vec{s}\) sẽ hợp với phương ngang một góc \(\theta\).
Trọng lực \(\vec{P}\) luôn thẳng đứng xuống dưới.
Góc hợp bởi phương thẳng đứng và phương ngang là 90 độ.
Góc \(\alpha\) hợp bởi trọng lực và phương dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng sẽ là 90 độ cộng với góc nghiêng \(\theta\) (nếu coi góc nghiêng là góc giữa mặt phẳng nghiêng và phương ngang, và hướng dịch chuyển là xuống dốc), hoặc 90 độ trừ đi góc nghiêng \(\theta\) (nếu hướng dịch chuyển là lên dốc). Tuy nhiên, cách dễ nhất là xét hình chiếu của trọng lực lên phương dịch chuyển.

Trong trường hợp vật trượt xuống trên mặt phẳng nghiêng, vector dịch chuyển \(\vec{s}\) có hướng xuống theo mặt phẳng nghiêng. Trọng lực \(\vec{P}\) có hướng thẳng đứng xuống. Góc giữa hai vector này không phải là 90 độ.
Chúng ta có thể xem xét góc hợp bởi vector trọng lực và phương pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng.
Góc hợp bởi vector trọng lực \(\vec{P}\) và phương thẳng đứng là 0 độ.
Góc hợp bởi phương thẳng đứng và phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng là góc \(\theta\).
Góc hợp bởi phương song song với mặt phẳng nghiêng và phương ngang là góc \(\theta\).

Góc \(\alpha\) hợp bởi vector trọng lực \(\vec{P}\) và vector dịch chuyển \(\vec{s}\) là góc giữa phương thẳng đứng và phương song song với mặt phẳng nghiêng. Góc này bằng \(90^\circ – \theta\).
Vậy, công của trọng lực khi vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng là:
\[ A_P = P \cdot s \cdot \cos(90^\circ – \theta) \]
Vì \(\theta\) là góc của mặt phẳng nghiêng, \(\theta\) khác 0 độ và khác 90 độ. Do đó, \(90^\circ – \theta\) cũng sẽ khác 0 độ và khác 90 độ.
Cụ thể, nếu vật trượt xuống, vector dịch chuyển có hướng xuống dọc mặt phẳng nghiêng, và góc giữa trọng lực (thẳng đứng xuống) và phương dịch chuyển này là \(90^\circ – \theta\). Trong trường hợp này, \(\cos(90^\circ – \theta) = \sin(\theta)\), mà \(\sin(\theta)\) khác 0.
Nếu vật trượt lên, vector dịch chuyển có hướng lên dọc mặt phẳng nghiêng. Góc giữa trọng lực (thẳng đứng xuống) và phương dịch chuyển này là \(90^\circ + \theta\). Trong trường hợp này, \(\cos(90^\circ + \theta) = -\sin(\theta)\), mà \(-\sin(\theta)\) khác 0.

Chỉ khi góc \(\alpha\) bằng 90 độ thì công của lực mới bằng không. Trong trường hợp vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng, góc giữa trọng lực và phương dịch chuyển là \(90^\circ \pm \theta\), mà \(\theta \neq 0\). Do đó, \(\cos(90^\circ \pm \theta) \neq 0\).
Vì vậy, công của trọng lực khi vật dịch chuyển trên mặt phẳng nghiêng nói chung là khác không.

Chính vì vậy, phương án D là câu sai.

Kết luận:
Qua phân tích từng phương án, ta thấy phương án D là phát biểu sai.

Đáp án: D