Một vật có khối lượng 10kg đang trượt đều trên mặt sàn nằm ngang
|
Chào các bạn học của Kiến Guru, hôm nay mình quay trở lại và đem đến cho các bạn các dạng bài tập vật lý 10 và cách giải. Các bài tập dưới đây đều thuộc dạng cơ bản, thường sử dụng các kiến thức trọng tâm và liên quan đến các bài tập sau này trong các kì thi và kiểm tra của các bạn. Vậy nên mình nghĩ nó sẽ giúp cho các bạn rất nhiều kiến thức. Show
I. Các dạng bài tập vật lý 10 và cách giải liên quan đến vật trượt trên mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng - ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT 1-2 NEWTONBài 1: Một vật nhỏ khối lượng m chuyển động theo trục Ox (trên một mặt ngang), dưới tác dụng của lực F nằm ngang có độ lớn không đổi. Xác định gia tốc chuyển động của vật trong hai trường hợp: a. Không có ma sát. b. Hệ số ma sát trượt trên mặt ngang bằng μt Hướng dẫn: - Các lực tác dụng lên vật: Lực kéo F, lực ma sát Fms , trọng lực P, phản lực N - Chọn hệ trục tọa độ: Ox nằm ngang, Oy thẳng đứng hướng lên trên. Phương trình định luật II Niu-tơn dưới dạng vectơ: Chiếu (1) lên trục Ox: F – Fms = ma (2) Chiếu (1) lên trục Oy: - P + N = 0 (3) N = P và Fms = μt.N Vậy: + Gia tốc a của vật khi có ma sát là: + Gia tốc a của vật khi không có ma sát là: Bài 2: Một học sinh đẩy một hộp đựng sách trượt trên sàn nhà. Lực đẩy ngang là 180 N. Hộp có khối lượng 35 kg. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn là 0,27. Hãy tìm gia tốc của hộp. Lấy g = 9,8 m/s2. Hướng dẫn: Hộp chịu tác dụng của 4 lực: Trọng lực P , lực đẩy F, lực pháp tuyến N và lực ma sát trượt của sàn. Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ: Ox: Fx = F – Fms = max = ma Oy: Fy = N – P = may = 0 Fms = μN Giải hệ phương trình: N = P = mg = 35.9,8 = 343 N Fms = μN= 0.27. 343 = 92.6 N a = 2,5 m/s2 hướng sang phải. Bài 5: Một quyển sách được thả trượt từ đỉnh của một bàn nghiêng một góc α = 35° so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt dưới của quyển sách với mặt bàn là μ = 0.5. Tìm gia tốc của quyển sách. Lấy g = 9.8 m/s2. Hướng dẫn: Quyển sách chịu tác dụng của ba lực: trọng lực F , lực pháp tuyến N và lực ma sát Fms của mặt bàn. Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ. Ox: Fx = Psinα – Fms = max = ma Oy: Fy = N – Pcosα = may = 0 Fms = μN Giải hệ phương trình ta được: a = g. (sinα - μcosα) = 9.8.(sin35° - 0,50.cos35°) ⇒ a = l.6 m/s2, hướng dọc theo bàn xuống dưới. II. Các dạng bài tập vật lý 10 và cách giải liên quan đến vật trượt trên mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng - ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT 3 NEWTONBài 1: Hai quả cầu chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang, quả cầu 1 chuyển động với vận tốc 4 m/s đến va chạm vào quả cầu 2 đang đứng yên. Sau va chạm cả hai quả cầu cùng chuyển động theo hướng cũ của quả cầu 1 với cùng vận tốc 2 m/s. Tính tỉ số khối lượng của hai quả cầu. Hướng dẫn: Ta có: Gọi t là thời gian tương tác giữa hai quả cầu và chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả cầu 1. Áp dụng định luật 3 Niu Tơn ta có: Vậy m1/m2 = 1 Bài 4: Trên mặt nằm ngang không ma sát xe một chuyển động với độ lớn vận tốc 5 m/s đến va chạm vào xe hai đang đứng yên. Sau va chạm xe một bật lại với vận tốc 150 cm/s; xe hai chuyển động với vận tốc 200 cm/s. Biết khối lượng xe hai là 400g; tính khối lượng xe một? Hướng dẫn: Ta có v1 = 5m/s; v’1 = 1.5 m/s; v2 = 0; v’2 = 2 m/s; m2 = 0.4 kg Gọi t là thời gian tương tác giữa hai xe Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe một trước va chạm Áp dụng định luật 3 Newton ta có: Bài 5: Một xe A đang chuyển động với vận tốc 3.6 km/h đến đụng vào mộ xe B đang đứng yên. Sau khi va chạm xe A dội ngược lại với vận tốc 0.1 m/s còn xe B chạy tiếp với vận tốc 0.55 m/s. Cho mB = 200g; tìm mA? Hướng dẫn: Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của xe A Áp dụng định luật 3 Newton cho hai xe trên ta có III. Các dạng bài tập vật lý 10 và cách giải liên quan đến cách TÍNH LỰC HẤP DẪN GIỮA HAI VẬTBài 1: Hai tàu thuỷ có khối lượng 50000 tấn ở cách nhau 1 km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng. Hướng dẫn: Đổi: 50000 tấn = 5.107 kg, 1 km = 1000 m Độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng là: Bài 2: Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào cùng một vật bằng nhau tại điểm nào trên đường thẳng nối tâm của chúng? Hướng dẫn: Gọi khối lượng Mặt Trăng là M ⇒ khối lượng Trái Đất là 81 M Bán kính Trái Đất là R thì khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 60 R Gọi h là khoảng cách điểm cần tìm đến tâm Trái Đất ⇒ khoảng cách từ điểm đó đến tâm Mặt Trăng là 60R - h (R, h > 0) Theo bài ra: lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật Fhd1 = Fhd2 Bài 3: Trong một quả cầu đặc đồng chất, bán kính R, người ta khoét một lỗ hình cầu có bán kính R/2. Tìm lực tác dụng đặt lên vật m nhỏ cách tâm quả cầu một khoảng d. Biết khi chưa khoét, quả cầu có khối lượng M Hướng dẫn: Gọi F1 là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét với vật m F2 là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét đi với vật m F là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét đi với vật m F =F1 +F2 ⇒F1 = F –F2 Vì khối lượng tỉ lệ với thể tích Trên đây là phần tổng hợp các dạng bài tập vật lý 10 và cách giải thường gặp. Với các dạng bài tập này để làm được, bạn cần phải nhớ công thức. Hãy làm thật nhiều bài tập để ghi nhớ và củng cố kiến thức. Chúc các bạn thành công Áp dụng hai định luật I và II Newton Quảng cáo - Định luật I Niu Tơn. ( định luật quán tính) Nếu F→ = 0 thì a→ = 0 ⇒ + v = 0 nếu vật đứng yên + v = const nếu vật chuyển động thẳng đều Lưu ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì : F→ = Fhl→ = F1→ + F2→ + … + Fn→ - Định luật II Niu Tơn. Biểu thức vectơ: F→ = m a→ Biểu thức độ lớn: F = ma Lưu ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì : F→ = Fhl→ = F1→ + F2→ + … + Fn→ * Phương pháp động lực học: Bước 1: Chọn vật (hệ vật) khảo sát. Bước 2: Chọn hệ quy chiếu ( Cụ thể hoá bằng hệ trục toạ độ vuông góc; Trục toạ độ Ox luôn trùng với phương chiều chuyển động; Trục toạ độ Oy vuông góc với phương chuyển động) Bước 3: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ (phân tích lực có phương không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc). Bước 4: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Niu Tơn. ( Nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phương trình lực và thay thế 2 lực phân tích đó cho lực ấy luôn). F→ = Fhl→ = F1→ + F2→ + … + Fn→ (*) ( tổng tất cả các lực tác dụng lên vật) Bước 5: Chiếu phương trình lực(*) lên các trục toạ độ Ox, Oy: Ox: F1x + F2x + … + Fnx = ma (1) Oy: F1y + F2y + … + Fny = 0 (2) Quảng cáo * Phương pháp chiếu: - Nếu lực vuông góc với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng 0. - Nếu lực song song với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng : + TH: F Cùng hướng với chiều dương phương chiếu: + TH: F ngược hướng với chiều dương phương chiếu: - Giải phương trình (1) và (2) ta thu được đại lượng cần tìm (gia tốc a hoặc F) * Chú ý: Sử dụng các công thức động học: - Chuyển động thẳng đêu f: a = 0 Chuyển động thẳng biến đổi đều. s = v0t + at2/2 ; v = v0 + at ; v2 – v02 = 2as Chuyển động tròn đều: Bài 1: Một vật nhỏ khối lượng m chuyển động theo trục Ox (trên một mặt ngang), dưới tác dụng của lực F→ nằm ngang có độ lớn không đổi. Xác định gia tốc chuyển động của vật trong hai trường hợp: a. Không có ma sát. b. Hệ số ma sát trượt trên mặt ngang bằng μt Hướng dẫn: - Các lực tác dụng lên vật: Lực kéo F→, lực ma sát Fms→, trọng lực P→, phản lực N→ - Chọn hệ trục tọa độ: Ox nằm ngang, Oy thẳng đứng hướng lên trên. Phương trình định luật II Niu-tơn dưới dạng vectơ: F→ + Fms→ + P→ + N→ = m.a→ (1) Chiếu (1) lên trục Ox: F – Fms = ma (2) Chiếu (1) lên trục Oy: - P + N = 0 (3) N = P và Fms = μt.N Vậy: + Gia tốc a của vật khi có ma sát là: + Gia tốc a của vật khi không có ma sát là: Quảng cáo Bài 2: Một học sinh đẩy một hộp đựng sách trượt trên sàn nhà. Lực đẩy ngang là 180 N. Hộp có khối lượng 35 kg. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn là 0,27. Hãy tìm gia tốc của hộp. Lấy g = 9,8 m/s2. Hướng dẫn: Hộp chịu tác dụng của 4 lực: Trọng lực P→, lực đẩy F→, lực pháp tuyến N→ và lực ma sát trượt của sàn. Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ: Ox: Fx = F – Fms = max = ma Oy: Fy = N – P = may = 0 Fms = μN Giải hệ phương trình: N = P = mg = 35.9,8 = 343 N Fms = μN= 0.27. 343 = 92.6 N a = 2,5 m/s2 hướng sang phải. Bài 3: Hai vật cùng khối lượng m = 1 kg được nối với nhau bằng sợi dây không dẫn và khối lượng không đáng kể. Một trong 2 vật chịu tác động của lực kéo F→ hợp với phương ngang góc a = 30°. Hai vật có thể trượt trên mặt bàn nằm ngang góc α = 30°. Hệ số ma sát giữa vật và bàn là 0,268. Biết rằng dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 10 N. Tính lực kéo lớn nhất để dây không đứt. Lấy √3 = 1,732. Hướng dẫn: Vật 1 có: Chiếu xuống Ox ta có: F.cos 30° - T1 - F1ms = m1a1 Chiếu xuống Oy: F.sin30° - P1 + N1 = 0 Và F1ms = k.N1 = k (mg - Fsin30°) ⇒ F.cos30° - T1k.(mg - Fsin30°) = m1a1 (1) Vật 2 có: Chiếu xuống Ox ta có: T - F2ms = m2a2 Chiếu xuống Oy: - P2 + N2 = 0 Mà F2ms = k N2 = km2g ⇒ T2 - k m2g = m2a2 Hơn nữa vì m1 = m2 = m; T1 = T2 = T ; a1 = a2 = a ⇒ F.cos30° - T – k (mg - Fsin30°) = ma (3) ⇒ T - kmg = ma (4) Từ (3) và (4) Vậy Fmax = 20 N. Bài 4: Một xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α = 30°. Hệ số ma sát trượt là m = 0,3464. Chiều dài mặt phẳng nghiêng là l = 1 m. lấy g = 10 m/s2 và hệ số ma sát μ = 1,732. Tính gia tốc chuyển động của vật. Hướng dẫn: Các lực tác dụng vào vật: 1. Trọng lực P→ 2. Lực ma sát fms→ 3. Phản lực N→ của mặt phẳng nghiêng 4. Hợp lực fms→ + P→ + N→ = m.a→ Chiếu lên trục Oy: - Pcosα + N = 0 ⇒ N = mgcosα (1) Chiếu lên trục Ox: Psinα - Fms = max ⇒ mgsinα - μN = max (2) Từ (1) và (2) ⇒ mgsinα - mgcosα = max ⇒ax = g(sina - μcosa) = 2 m/s2 Bài 5: Một quyển sách được thả trượt từ đỉnh của một bàn nghiêng một góc α = 35° so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt dưới của quyển sách với mặt bàn là μ = 0.5. Tìm gia tốc của quyển sách. Lấy g = 9.8 m/s2. Hướng dẫn: Quyển sách chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P→, lực pháp tuyến N→ và lực ma sát Fms→ của mặt bàn. Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ. Ox: Fx = Psinα – Fms = max = ma Oy: Fy = N – Pcosα = may = 0 Fms = μN Giải hệ phương trình ta được: a = g. (sinα - μcosα) = 9.8.(sin35° - 0,50.cos35°) ⇒ a = l.6 m/s2, hướng dọc theo bàn xuống dưới. Câu 1: Câu nào đúng? Khi một xe buýt tăng tốc đột ngột thì các hành khách A. Đứng lại ngay B. Ngả người về phía sau. C. Chúi người về phía trước. D. Ngả người sang bên cạnh. Câu 2: Câu nào sau đây là câu đúng? A. Nếu không có lực tác dụng vào vật thì vật không thề chuyển động được. B. Không cần có lực tác dụng vào vật thì vật vẫn chuyển động tròn đều được. C. Lực là nguyên nhân duy trì chuyển động của một vật . D. Lực là nguyên nhân làm biến đổi chuyển động của một vật. Câu 3: Nếu một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật giảm đi thì vật sẽ thu được gia tốc A. Lớn hơn. B. Nhỏ hơn. C. Không thay đổi. D. Bằng 0. Câu 4: Một hợp lực 1,0 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2,0 kg lúc đầu đứng yên , trong khoảng thời gian 2,0 s. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là A. 0.5 m. B. 2.0 m. C. 1.0 m. D. 4.0 m. Ta có F = ma nê Câu 5: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm trên mặt đất thì bị đá bằng một lực 250 N. Nếu thời gian quả bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,020 s, thì bóng sẽ bay đi với vận tốc bằng bao nhiêu? A. 0.01 m/s. B. 2.5 m/s. C. 0.1m/s. D. 10 m/s. Ta có: Câu 6: Một vật có khối lượng 2.0 kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đi được 80 cm trong 0.50 s. Gia tốc của vật và hợp lực tác dụng vào nó là bao nhiêu? A. 3.2 m/s2; 6.4 N. B. 0.64 m/s2; 1.2 N. C. 6.4 m/s2; 12.8 N. D. 640 m/s2; 1280 N. F = ma = 2. 6.4 = 12.8 N Câu 7: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5,0 kg làm vận tốc của nó tăng từ 2,0 m/s đến 8,0 m/s trong 3,0 s. Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu? A. 15 N. B. 10 N. C. 1 N. D. 5 N. Ta có v = vo + at suy ra a = (v – vo)/t = (8 – 2)/3 = 2 m/s2 Vậy F = ma = 5.2 = 10 N Câu 8: Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h thì người lái xe hãm phanh , xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Hỏi nếu ô tô chạy với tốc độ 120 km/h thì quãng đường đi được từ lúc hãm phanh đến khi dừng lại là bao nhiêu? Giả sử lực hãm trong hai trường hợp bằng nhau. A. 100 m. B. 141 m. C. 70.7 m. D. 200 m. Ta có 60 km/h = 50/3 m/s v2 – vo2 = 2as ⇒ Tương tự với vo = 120 km/h = 100/3 m/s ta được: v2 – vo2 = 2as ⇒ Câu 9: Một xe tải khối lương m = 2000 kg đang chuyển động thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều và dừng lại sau khi đi thêm được 9 m trong 3s. Lực hãm tác dụng vào ô tô là bao nhiêu? A. 8000 N B. 6000 N C. 2000 N D. 4000 N Ta có: Vậy F = ma = 2000.2 = 4000 N Câu 10: Người ta dùng dây cáp để kéo một chiếc ô tô có khối lượng 1500 kg chuyển động. Hỏi lực kéo phải bằng bao nhiêu để xe có gia tốc 1,75 m/s2? A. 1750 N B. 2625 N C. 2250 N D. 3500 N Ta có F = ma = 1500. 1.75 = 2625 N Câu 11: Một lực F không đổi tác dụng lên xe lăn trong khoảng thời gian t làm xe đi được 2,5 m. Nếu đặt thêm vật m = 250g lên xe thì cũng trong khoảng thời gian trên xe chỉ đi được 2 m khi chịu tác dụng của lực F. Hỏi khối lượng của xe là bao nhiêu? A. 0,4 kg B. 0,5 kg C. 0,75 kg D. 1 kg Ta có: mà m2 = m1 + 0.25Vậy m = m1 = 1 kg Câu 12: Hai quả bóng ép sát vào nhau trên mặt bàn nằm ngang, khi buông tay hai quả bóng lăn được những quảng đường 9m và 4m rồi dừng lại. Biết sau khi tương tác hai quả bóng chuyển động cùng gia tốc. Mối liên hệ giữa khối của hai quả bóng là: A. m1 = 1,5m2 B. m2 = 1,5m1 C. m2 = 2,25m1 D. m1 = 2,25m2 Hai quả bóng chịu tác dụng của lực ma sát nên chuyển động chậm dần đều với cùng gia tốc a nên: Đối với quả bóng 1 v12 - v102 = 2as1 ⇒ v12 - 02 = 2a × 9 = 18a ⇒ v1 = √(18a) (m/s) Đối với quả bóng 2 v22 - v202 = 2as2 ⇒ v22 - 02 = 2a × 4 = 8a ⇒ v2 = √(8a) (m/s) Áp dụng ĐL bảo toàn động lượng : Chọn chiều dương theo hướng v1' ban đầu ⇒ m1.0 + m2.0 = m1v1' - m2v2' Câu 13: Một vật khối lượng m = 1kg nằm cân bằng trên một phẳng nghiêng góc 60° Biết g = 10 m/s2. Cho hệ số ma sát μ = 1. Lực ma sát tác dụng lên vật là: A. 10 N B. 5 N C. 20 N D. 5√3 N Các lực tác dụng vào vật: 1. Trọng lực P→ 2. Lực ma sát fms→ 3. Phản lực N→ của mặt phẳng nghiêng 4. Hợp lực fms→ + P→ + N→ = m.a→ Chiếu lên trục Oy: - Pcosα + N = 0 ⇒ N = mgcosα = 10.cos60 = 5 N Fms = μ.N = 1.5 = 5 N Câu 14: Một lực tác dụng vào vật trong thời gian 0,6s thì vận tốc của vật giảm từ 9 m/s đến 6 m/s. Nếu tăng độ lớn của lực lên gấp đôi nhưng vẫn giữ nguyên hướng của lực thì trong bao lâu nữa vật đó dừng lại? A. 0,9s B. 0,6s C. 1,2s D. 0,3s Ta có: v = vo + a1t suy ra a1 = (v – vo)/t = 5 m/s2 F2 = 2F1 suy ra a2 = 2a1 = 10 m/s2 Vậy t = (v – vo)/a2 = 0.6s Câu 15: Một ôt tô khối lượng 1000 kg đang chạy với vận tốc 72 km/h. Muốn xe dừng lại trong 10s thì phải tác dụng vào xe một lực hãm bằng bao nhiêu? A. 3000 N B. 1500 N C. 1000 N D. 2000 N Ta có v = vo + at suy ra: a = (v – vo)/t = (0 – 20)/10 = -2 m/s2 (72 km/h = 20 m/s) Vậy độ lớn lực tác dụng là F = m.a = 1000.2 = 2000 N Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác: |
