Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đây
- Giải Vật Lí Lớp 10
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 10
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10
- Sách giáo khoa vật lý 10 nâng cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 2: Vận tốc trong chuyển động thẳng. Chuyển động thẳng đều (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Câu c1 (trang 11 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một đại lượng vectơ được xác định bởi các yếu tố nào ?
Lời giải:
Phương, chiều, độ lớn và điểm đặt.
Câu c2 (trang 11 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Giá trị đại số Δx của vectơ độ dời có nói lên đầy đủ các yếu tố của vectơ độ dời không ?
Lời giải:
Có. Dấu của Δx cho biết hướng của vectơ độ dời; Độ lớn của Δx bằng độ lớn của vectơ độ dời.
Câu c3 (trang 12 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Độ lớn của độ dời có bằng quãng đường đi được của chất điểm không ?
Lời giải:
Độ lớn của độ dời không bằng quãng đường đi được của chất điểm.
Nó chỉ bằng khi và chỉ khi chất điểm chuyển động theo một chiều thì độ lớn của độ lớn bằng quãng đường đi được: |Δx| = S.
Câu c4 (trang 12 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Khẩu hiệu trong các cuộc thi điền kinh là cao hơn, nhanh hơn, xa hơn. Điều đó liên quan đến đại lượng nào trong vật lí ?
Lời giải:
Trả lời : Liên quan đến đại lượng vận tốc.
Câu c5 (trang 12 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Giả sử chị Đỗ Thị Bông chạy trên một đường thẳng thì vận tốc trung hình của chị bằng 6,5m/s. Vận tốc này có đặc trưng chính xác cho tính chất nhanh, chậm của chuyển động của chị tại mọi thời điểm không ?
Lời giải:
Vận tốc trung hình bằng 6,5m/s không đặc trưng chính xác cho tính chất nhanh, chậm của chuyển động của chị tại mọi thời điểm. Vì trong thời gian chạy, có thể có lúc chị chạy với vận tốc lớn hơn 6,5 m/s; có lúc chạy với vận tốc nhỏ hơn 6,5 m/s.
Để đặc trưng cho tính chất nhanh, chậm của chuyển dòng tại một thời điểm người ta dùng khái niệm vận tốc tức thời.
Câu c6 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Có thể suy ra quãng đường đi được nhờ đồ thị vận tốc theo thời gian được không?
Lời giải:
Ta có thể suy ra quãng đường đi được nhờ đồ thị vận tốc theo thời gian qua diện tích hình phẳng giới hạn của đồ thị v(t) và đường t1, t2.
Ví dụ nếu vật chuyển động đều với vận tốc ban đầu bằng v0 thì hình giới hạn trên đồ thị v-t là hình chữ nhật giới hạn bởi một cạnh v0 và một cạnh bằng t.
→ S = x – x0 = v0.t
Câu 1 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hãy nêu các yếu tố của vectơ độ dời. Nếu chọn trục Ox trùng với quỹ đạo thẳng của chất điểm thì giá trị đại số của vectơ độ dời được xác định như thế nào ?
Lời giải:
Các yếu tố của vectơ độ dời:
– Điểm đặt (điểm gốc).
– Phương, chiều của vectơ độ dời.
– Độ lớn vectơ độ dời (tỉ lệ với độ dài vectơ).
Nếu chọn trục Ox trùng với quỹ đạo thẳng của chất điểm thì giá trị đại số của vectơ độ dời được xác định bằng:
Δx = x2 − x1
Trong đó x1, x2 lần lượt là tọa độ của các điểm M1 và M2 trên trục Ox.
Câu 2 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Trong chuyển động thẳng, vectơ vận tốc tức thời có phương và chiều như thế nào ?
Lời giải:
Trong chuyển động thẳng, vecto vận tốc tức thời có phương nằm trên đường thẳng quỹ đạo, có chiều là chiều của chuyển động.
Câu 3 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Thế nào là chuyển động thẳng đều? Vận tốc trung bình và vận tốc tức thời trong chuyển động thẳng đều có đặc điểm gì?
Lời giải:
– Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng, trong đó chất điểm có vận tốc tức thời không đổi.
– Đặc điểm của vận tốc trung bình:
+ Vectơ của vận tốc trung bình có phương và chiều trùng với vectơ độ dời.
+ Trong chuyển động thẳng, vectơ vận tốc trung bình có phương trùng với đường thẳng quỹ đạo.
– Đặc điểm của vận tốc tức thời: Vectơ vận tốc tức thời trong chuyển động thẳng nằm trên đường thẳng quỹ đạo.
Câu 4 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Viết phương trình chuyển động thẳng đều của một chất điểm, nói rõ các đại lượng ghi trong phương trình.
Lời giải:
Phương trình chuyển động thẳng đều:
x = x0 + v.t
Trong đó: x0 là tọa độ của chất điểm tại thời điểm ban đầu t0 = 0; x là tọa độ tại thời điểm t.
(v > 0 khi chiều chuyển động cùng chiều với chiều dương của trục tọa độ; v < 0 khi chiều chuyển động ngược chiều với chiều dương của trục tọa độ).
Bài 1 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Chọn câu sai:
A. Vectơ độ dời là một vecto nối vị trí đầu và vị trí cuối của chất điểm chuyển động.
B. Vectơ độ dời có độ lớn luôn luôn bằng quãng đường đi được của chất điểm.
C. Chất điểm đi trên một đường thẳng rồi quay về vị trí ban đầu thì có độ dời bằng 0.
D. Độ dời có thể là dương hoặc âm.
Lời giải:
Đáp án: B sai.
Vì vecto độ dời có độ lớn bằng quãng đường đi được khi chuyển động thẳng theo một chiều: S = |Δx|.
Bài 2 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Câu nào sau đây là đúng?
A. Độ lớn của vận tốc trung bình bằng tốc độ trung bình.
B. Độ lớn của vận tốc tức thời bằng tốc độ tức thời.
C. Khi chất điểm chuyển động thẳng chỉ theo một chiều thì bao giờ vận tốc trung bình cũng bằng tốc độ trung bình.
D. Vận tốc tức thời cho ta biết chiều chuyển động, do đó bao giờ cùng có giá trị dương.
Lời giải:
Đáp án: B đúng.
A. Sai. Độ lớn của vận tốc trung bình chỉ bằng tốc độ trung bình khi chất điểm chuyển động thẳng theo một chiều nhất định.
B. Đúng. Vì trong Δt rất nhỏ, chất điểm không đổi chiều chuyển động.
C. Sai. Chỉ khi chất điểm chuyển động thẳng theo một chiều dương thì mới có vận tốc trung bình = tốc độ trung bình.
D. Sai. Nếu chất điểm chuyển động ngược chiều dương thì v < 0; mặc dù v→ vẫn chỉ chiều chuyển động.
Bài 3 (trang 16 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Chọn câu sai.
A. Đồ thị vận tốc theo thời gian của chuyển động thẳng đều là một đường song song với trục hoành Ot.
B. Trong chuyển động thẳng đều, đồ thị theo thời gian của tọa độ và của vận tốc đều là những đường thẳng
C. Đồ thị tọa độ theo thời gian của chuyển động thẳng bao giờ cũng là một đường thẳng.
D. Đồ thị tọa độ theo thời gian của chuyển động thẳng đều là một đường thẳng xiên góc
Lời giải:
Đáp án : C sai.
Vì đồ thị tọa độ theo thời gian của chuyển động thẳng đều thì bao giờ cũng là đường thẳng, còn của chuyển động thẳng mà chưa biết đều hay không thì khẳng định trên là sai.
Bài 4 (trang 17 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một người đi bộ trên đườrg thẳng. Cứ đi được 10m thì người đó lại nhìn đồng hồ đo khoảng thời gian đã đi. Kết quả đo độ dời và thời gian thực hiện được ghi trong bảng dưới đây :
| Δx (m) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Δt (s) | 8 | 8 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | 14 | 14 | 14 |
a) Tính vận tốc trung bình cho từng đoạn đường 10m.
b) Vận tốc trung bình cho cả quãng đường đi là bao nhiêu ? So sánh với giá trị trung bình của các vận tốc trung bình trên mỗi đoạn đường 10m.
Lời giải:
a) Áp dụng công thức tính vận tốc trung bình:
ta được:
vtb1 = 1,25 m/s; vtb2 = 12,5 m/s; vtb3= 1m/s; vtb4 = 1 m/s;
vtb5 = 0,83 m/s; vtb6= 0,83 m/s; vtb7= 0,83 m/s; vtb8= 0,71 m/s
vtb9 = 0,71 m/s; vtb10 = 0,71 m/s.
b)Vận tốc trung bình cho cả quãng đường:
Giá trị trung bình của các vận tốc trên mỗi đoạn đường là:
Bài 5 (trang 17 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hai người đi bộ cùng chiều trên một đường thẳng. Người thứ nhất đi với vận tốc không đổi bằng 0,9m/s. Người thứ hai đi với vận tốc không đổi bằng 1,9m/s. Biết hai người cùng xuất phát tại cùng một vị trí.
a) Nếu người thứ hai đi không nghỉ thì sau bao lâu sẽ đến một địa điểm cách nơi xuất phát 780m?
b) Người thứ hai đi được một đoạn thì dừng lại, sau 5,50 min thì người thứ nhất đến. Hỏi vị trí đó cách nơi xuất phát bao xa ?
Lời giải:
Chọn trục tọa độ trùng với đường thẳng chuyển động, gốc tọa độ là vị trí xuất phát, chiều dương là chiều chuyển động, gốc thời gian là thời điểm xuất phát.
a) Người thứ hai đi với vận tốc không đổi v2 = 1,9m/s không nghỉ thì sau thời gian t2 sẽ đến một địa điểm cách nơi xuất phát 780m. Ta có:
b) Gọi t là thời gian người thứ hai đi cho đến khi dừng lại. Quãng đường người thứ hai đi được là:
S = v2.t = 1,9.t
Cũng trong thời gian t(s), người thứ nhất đi được là: S1 = v1.t = 0,9.t
Quãng đường người thứ nhất đi được trong lúc người thứ hai ngồi nghỉ t’ = 5,5 min là: S‘1 = v1.t’ = 0,9.(5,5.60) = 297 (m).
Khi hai người gặp nhau ta có: S1 + S‘1 = S ⇔ 297 + 0,9t = 1,9t ⇒ t = 297 (s)
Suy ra: S = 1,9.t = 1,9.297 = 564,3 (m)
Vậy vị trí người thứ hai nghỉ cách nơi xuất phát 564,3 (m).
Bài 6 (trang 17 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một ô tô chạy trên đường thẳng. Trên nửa đầu của đường đi, ô tô chạy với vận tốc không đổi, bằng 50km/h. Trên quãng đường còn lại, ô tô chạy với vận tốc không đổi bằng 60km/h. Tính vận tốc trung bình của ô tô trên cả quãng đường.
Lời giải:
Gọi S là quãng đường ô tô đi được (km).
Thời gian ô tô đi nửa quãng đường đầu tiên:
Trên quãng đường còn lại (S2 = S/2), thời gian đi là:
Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là:
Bài 7 (trang 17 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Đồ thị tọa độ theo thời gian của một người chạy trên một đường thẳng được biểu diễn trên hình 2.10. Hãy tính độ dời và vận tốc trung bình của người đó:
a) Trong khoảng thời gian 10 min đầu tiên.
b) Trong khoảng thời gian từ t1 = 10 min đến t2 = 30 min.
c) Trong cả quãng đường chạy dài 4,5 km.
Lời giải:
a) Trong khoảng thời gian 10 min đầu tiên, ta có: Δt1 = 10 min = 600 (s)
Độ dời: Δx1 = 2,5km – 0 = 2500m
Vận tốc trung bình của người đó:
b) Trong khoảng thời gian từ t1 = 10 min đến t2 = 30 min, ta có:
Δt2 = 30 – 10 = 20 min = 1200 (s)
Độ dời: Δx2 = 4,5 – 2,5 = 2 km = 2000 (m)
Vận tốc trung bình của người đó:
c) Trong cả quãng đường chạy dài 4,5 km:
Ta có: Δt = 30 min = 1800s
Độ dời: Δx = 4,5km = 4500m
⇒ vtb = Δx/Δt = 4500/1800 = 2,5 m/s
Bài 8 (trang 17 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hai xe chạy ngược chiều đến gặp nhau, cùng khởi hành một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 120km. Vận tốc của xe đi từ A là 40km/h, của xe đi từ B là 20km/h. Coi chuyển động của các xe như chuyển động của các chất điểm trên đường thẳng.
a) Viết phương trình chuyển động của từng xe. Từ đó tính thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.
b) Giải bài toán trên bằng đồ thị.
Lời giải:
a) Chọn trục tọa độ Ox hướng từ A đến B, gốc tại A. Gốc thời gian là thời điểm hai xe khởi hành.
+ Phương trình chuyển động của xe (1) đi từ A đến B là:
x1 = x01 + v1.t = 0 + 40.t (km, h); điều kiện t ≤ 3
+ Phương trình chuyển động của xe (2) đi từ B hướng về A là:
x2 = x02 + v2.t = 120 – 20t (km, h); điều kiện t ≤ 6
(xe 2 đi ngược chiều dương nên v2 = -20 km/h < 0)
+ Khi hai xe gặp nhau, chúng có tọa độ bằng nhau, do đó:
x1 = x2 ⇔ 40t = 120 – 20t ⇒ t = 2 (h)
Thế t = 2h vào x1 ta có tọa độ của vị trí gặp nhau C là: x1 = 40.2 = 80 km.
b) Ta vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ x1, x2 theo thời gian như hình vẽ:
Từ đồ thị ta thấy vị trí hai xe gặp nhau chính là tọa độ của điểm hai đồ thị cắt nhau: x = 80km, t = 2h.