কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৫ম অধ্যায়। এখানে ৬৮২টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
-
৪০১
একটি মোটর একটি 120 m গভীর কূপ থেকে 5 মিনিটে 400 kg পানি উত্তোলন করতে পারে। মোটরটির ক্ষমতা কত?
- ক 3 hp
- খ 2.8 hp
- গ 2.5 hp
- ঘ 2.1 hp
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.1 hp
P = mght = 400 × 9.8 × 1205 × 60 = 470400300 = 1568 W। অশ্বক্ষমতায় বদলাতে 746 দিয়ে ভাগ করো: P = 1568746 = 2.1 hp। ফাঁদ: 5 মিনিটকে সেকেন্ডে না বদলালে উত্তর ৬০ গুণ বেশি আসবে। -
৪০২
একটি দালানের ছাদের সাথে লাগানো 10 m লম্বা একটি মই ভূমির সাথে 30° কোণে আনত আছে। 68 kg ভরের এক ব্যক্তি 12 kg ভরের জিনিসসহ 19.6 s-এ মই বেয়ে ছাদে উঠে। ঐ ব্যক্তি কত ওয়াট (W) ক্ষমতা প্রয়োগ করেছে?
- ক 200
- খ 300
- গ 400
- ঘ 600
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 200
মোট ভর m = 68 + 12 = 80 kg। মই বেয়ে উঠলেও অভিকর্ষের বিরুদ্ধে কাজ হয় কেবল উল্লম্ব উচ্চতার জন্য: h = 10 sin 30° = 10 × 0.5 = 5 m। ∴ P = mght = 80 × 9.8 × 519.6 = 392019.6 = 200 W। ফাঁদ: মইয়ের পুরো 10 m দৈর্ঘ্য ধরলে উত্তর দ্বিগুণ 400 W হয়ে যাবে। -
৪০৩
একটি মোটরের ক্ষমতা 16 watt হলে 4 মিনিটে এর দ্বারা কৃতকাজের পরিমাণ কত?
- ক 64 J
- খ 3840 J
- গ 240 J
- ঘ 960 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3840 J
W = Pt। SI-তে সময় সেকেন্ডে নিতে হয়: 4 মিনিট = 4 × 60 = 240 s। ∴ W = 16 × 240 = 3840 J। ফাঁদ: মিনিট সরাসরি বসিয়ে 16 × 4 = 64 J (বিকল্প ক) করলে ভুল হবে। -
৪০৪
60 kg ভরের এক লোক 30 মিনিটে 600 m উচ্চতে উঠতে পারে। তার কাজ করার ক্ষমতা কত?
- ক 196 W
- খ 392 W
- গ 588 W
- ঘ 98 W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 196 W
30 মিনিট = 30 × 60 = 1800 s। P = mght = 60 × 9.8 × 6001800 = 3528001800 = 196 W। এখানে 'কাজ করার ক্ষমতা' বলতে গড় ক্ষমতা বোঝানো হয়েছে — মোট কৃতকাজকে মোট সময় দিয়ে ভাগ করলেই পাওয়া যায়। -
৪০৫
746 W ক্ষমতার একটি পাম্প প্রতি মিনিটে কী পরিমাণ পানি 10 m উচ্চতার উপর উঠাতে পারবে?
- ক 465.7 kg
- খ 456.7 kg
- গ 475.7 kg
- ঘ 485.7 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 456.7 kg
1 মিনিটে পাম্পের কৃতকাজ W = Pt = 746 × 60 = 44760 J। এই পুরো কাজই পানিকে তুলতে ব্যয় হয়, তাই W = mgh ⇒ m = Wgh = 447609.8 × 10 = 4476098 = 456.7 kg। ফাঁদ: 60 দিয়ে গুণ করতে ভুলে গেলে মাত্র 7.6 kg আসবে — প্রশ্নে 'প্রতি মিনিটে' চাওয়া হয়েছে। -
৪০৬
1 অশ্বক্ষমতা = ?
- ক 746 Watt
- খ 467 Watt
- গ 764 Watt
- ঘ 647 Watt
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 746 Watt
অশ্বক্ষমতা (horse power) হলো ক্ষমতার একটি ব্যবহারিক একক: 1 hp = 746 W। ইঞ্জিন, মোটর ও পাম্পের ক্ষমতা সাধারণত hp-তে বলা হয়, তাই অঙ্কে ওয়াটে পাওয়া উত্তরকে 746 দিয়ে ভাগ করে hp-তে নিতে হয়। 467, 764 ও 647 — তিনটিই 746-এর অঙ্ক অদলবদল করা ফাঁদ। -
৪০৭
বল ও সরণের মধ্যবর্তী কোণের কোন মানের জন্য বলের দ্বারা কাজ সম্পন্ন হবে?
- ক 60°
- খ 120°
- গ 180°
- ঘ 210°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 60°
θ<90° হলে cosθ ধনাত্মক, তাই বলের দ্বারা কাজ হয়। 60°-ই একমাত্র 90°-এর ছোটো। -
৪০৮
বল ও সরণের মধ্যবর্তী কোণ কত হলে কাজ শূন্য হবে?
- ক 60°
- খ 90°
- গ 120°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 90°
θ=90° হলে cos90°=0, তাই W=0। -
৪০৯
বল ও সরণের মধ্যবর্তী কোণ θ হলে বলের বিরুদ্ধে কাজ বা ঋণাত্মক কাজের শর্ত হবে
- ক 180°≥θ>90°
- খ 180°≥θ≥90°
- গ 180°≤θ>90°
- ঘ 180°≤θ≤90°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 180°≥θ>90°
cosθ ঋণাত্মক হয় যখন 90°90°। -
৪১০
ভূমির সাথে 30° কোণে আনত 5m দীর্ঘ একটি ঢালু পথে 100 g ভরবিশিষ্ট একটি বস্তু যে গতিশক্তি প্রাপ্ত হবে
- ক 0.49 J
- খ 0.848 J
- গ 1.225 J
- ঘ 2.45 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.45 J
উচ্চতা h = 5 sin30° = 2.5 m। গতিশক্তি = mgh = 0.1×9.8×2.5 = 2.45 J। -
৪১১
কোনটি সংরক্ষণশীল বল?
- ক বায়ুর বাধা
- খ তড়িৎ বল
- গ ঘর্ষণ বল
- ঘ সান্দ্রবল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তড়িৎ বল
তড়িৎ বল সংরক্ষণশীল; বায়ুর বাধা, ঘর্ষণ ও সান্দ্রবল অসংরক্ষণশীল। -
৪১২
250 kg ভরের একটি বস্তু ক্রেনের সাহায্যে 0.1 ms-1 ধ্রুব বেগে ওপরে ওঠানো হলো। ক্রেনের ক্ষমতা কত?
- ক 24500 W
- খ 2500 W
- গ 245 W
- ঘ 24.5 W
-
৪১৩
একটি রাইফেলের গুলির বেগ যদি দ্বিগুণ করা হয় তাহলে এর গতিশক্তি কতগুণ হবে?
- ক দ্বিগুণ
- খ আটগুণ
- গ চারগুণ
- ঘ ষোলগুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চারগুণ
এখানে, v2 = 2v1
Ek = (12)mv2 ⇒ Ek ∝ v2 ⇒ Ek2Ek1 = (2)2 = 4
গতিশক্তি চারগুণ হবে। -
৪১৪
1 kg ভর সম্পন্ন একটি বুলেটকে 400 m/s বেগে বন্দুক থেকে ছোড়া হলে এর গতিশক্তি কত?
- ক 4×104 J
- খ 8×103 J
- গ 4×103 J
- ঘ 8×104 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8×104 J
এখানে, m = 1 kg, v = 400 ms−1
KE = (12)mv2 = 12 × 1 × 4002 = 12 × 160000 = 8 × 104 J -
৪১৫
বহিঃস্থ বল দ্বারা কোন তন্ত্রের উপর কৃতকাজ-
- ক মোট শক্তির পরিবর্তন
- খ গতিশক্তির পরিবর্তন
- গ স্থিতিশক্তির পরিবর্তন
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) মোট শক্তির পরিবর্তন
কোনো তন্ত্রের উপর বহিঃস্থ বল দ্বারা কৃতকাজ তন্ত্রের মোট (গতি + স্থিতি) শক্তির পরিবর্তনের সমান: Wext = ΔKE + ΔPE = ΔE।
কার্য-শক্তি উপপাদ্য অনুযায়ী কোনো বস্তুর উপর লব্ধি বলের কৃতকাজ = গতিশক্তির পরিবর্তন; সংরক্ষণশীল বলের কৃতকাজ = −ΔPE।
বহিঃস্থ বল না থাকলে (Wext = 0) তন্ত্রের মোট যান্ত্রিক শক্তি সংরক্ষিত থাকে। -
৪১৬
M ভরের একটি বস্তুর গতিশক্তি E-এর ভরবেগ কত?
- ক 2ME
- খ 2ME
- গ ME2
- ঘ 2EM
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2ME
এখানে, ভর = M, গতিশক্তি = E
E = (12)Mv2 = p22M [p = Mv]
p = 2ME
গতিশক্তি ও ভরবেগের সম্পর্ক: E = p22M; একই ভরবেগে হালকা বস্তুর গতিশক্তি বেশি। -
৪১৭
একটি নিউট্রনের ভর 1.67×10−27 kg এবং এটি 4×104 ms−1 বেগে গতিশীল। এর গতিশক্তি হবে-
- ক 5.67×10−4 J
- খ 1.67×10−4 J
- গ 1.6×10−10 J
- ঘ 1.28×10−18 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.28×10−18 J
এখানে, m = 1.67 × 10−27 kg, v = 4 × 104 ms−1
Ek = (12)mv2 = 12 × 1.67 × 10−27 × (4 × 104)2 = 0.5 × 1.67 × 10−27 × 1.6 × 109 = 1.34 × 10−18 J
নিকটতম অপশন 1.28 × 10−18 J (m = 1.6 × 10−27 kg ধরলে ঠিক 1.28 × 10−18 J আসে)। -
৪১৮
কেন্দ্রমুখী বল দ্বারা কৃতকাজ
- ক অসীম
- খ ধনাত্মক
- গ শূন্য
- ঘ ঋণাত্মক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্য
কেন্দ্রমুখী বল সবসময় সরণের লম্ব, তাই এর কৃতকাজ শূন্য। -
৪১৯
কিলোওয়াট-ঘণ্টার সাথে জুলের সম্পর্ক কোনটি?
- ক 1kWh = 1000J
- খ 1kWh = 3600J
- গ 1kWh = 3.6×106 J
- ঘ 1kWh = 6000J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1kWh = 3.6×106 J
1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6×106 J। -
৪২০
বল ও সরণের মধ্যবর্তী কোণ 0° হলে, কাজের পরিমাণ হবে
- ক শূন্য
- খ সর্বনিম্ন
- গ সর্বোচ্চ
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সর্বোচ্চ
W=FS cos0°=FS — এটিই সম্ভাব্য সর্বোচ্চ মান।
কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।