Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đây

Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 20: Lực ma sát (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 89 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Qua thí nghiệm như hình bên, hãy rút ra nhận xét về phương, chiều của lực ma sát nghỉ.

Lời giải:

Thí nghiệm cho ta rút ra được: Lực ma sát nghỉ có:

– giá nằm trong mặt tiếp xúc giữa 2 vật.

– chiều ngược với chiều của ngoại lực tác dụng lên vật (ngược với chiều hợp lực của các ngoại lực khác).

Câu c2 (trang 90 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Qua thí nghiệm, hãy rút ra nhận xét về phương, chiều của lực ma sát trượt.

Lời giải:

Thí nghiệm cho ta rút ra: Lực ma sát trượt tác dụng lên 1 vật có:

– giá nằm trong mặt tiếp xúc giữa hai vật, cùng phương, ngược chiều với vectơ vận tốc tương đối của vật ấy đối với vật tiếp xúc với nó.

Câu 1 (trang 92 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Lực ma sát nghỉ xuất hiện trong điều kiện nào và có những đặc điểm gì? Viết công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại?

Lời giải:

– Điều kiện xuất hiện: Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật có xu hướng trượt (chưa trượt) trên bề mặt một vật khác do có ngoại lực tác dụng và có tác dụng cản trở xu hướng trượt của vật.

– Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:

Gốc: trên vật có xu hướng trượt (chỗ tiếp xúc).

Phương: song song (tiếp tuyến) với mặt tiếp xúc.

Chiều: ngược chiều với ngoại lực tác dụng.

Độ lớn: luôn cân bằng với thành phần tiếp tuyến của ngoại lực, có giá trị cực đại tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc: F_msn(max) = μ_n.N với μ_n là hệ số ma sát nghỉ, không có đơn vị.

Câu 2 (trang 92 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hãy tìm thêm ví dụ về ma sát có ích, ma sát có hại.

Lời giải:

– Ma sát có ích: ma sát có thể làm cho các vật nhiễm điện, tích điện.

– Ma sát có hại: máy bay, tàu vũ trụ khi bay vào khí quyển, ma sát làm cho vỏ tàu rất nóng.

Câu 3 (trang 92 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Vì sao bôi dầu mỡ lại giảm được ma sát?

Lời giải:

Khi bôi dầu mỡ lên mặt tiếp xúc giữa hai vật sẽ làm cho tính chất mặt tiếp xúc thay đổi, hai vật không còn cọ sát trực tiếp nhau. Vì hệ số ma sát của vật liệu nhớt là rất nhỏ nên lực ma sát được giảm đi đáng kể so với không bôi dầu mỡ nhớt,

Câu 4 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Trường hợp nào trong hai trường hợp sau đây có lực ma sát nghỉ?

– Quyển sách nằm trên mặt bàn nằm ngang.

– Quyển sách nằm trên mặt bàn nằm nghiêng.

Lời giải:

+ Quyển sách nằm trên mặt bàn nằm ngang chịu tác dụng của cặp lực cân bằng N→ và P→: N→+ P→ = 0 nên không có ngoại lực có xu hướng làm cho vật chuyển động nên không có lực ma sát nghỉ.

+ Quyển sách nằm trên mặt nghiêng có lực ma sát nghỉ cân bằng với thành phần vectơ P_t→ của trọng lực theo phương mặt phẳng nghiêng.

Câu 5 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Tại sao muốn xách một quả mít nặng phải nắm chặt tay vào cuống quả mít?

Lời giải:

Muốn quả mít không bị tụt khi xách thì lực mà sát nghỉ giữa bàn tay và cuống quả mít phải đủ lớn để cân bằng với trọng lượng quả mít. Nắm chặt tay vào cuống là để tăng áp lực lên chỗ tiếp xúc nhằm tăng lực ma sát nghỉ thỏa mãn điều kiện nói trên.

Câu 6 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Nhiều khi ô tô bị sa lầy, bánh xe quay tít mà xe không nhích lên được. Giải thích hiện tượng.

Lời giải:

Khi bánh xe phát động của ô tô bị sa vào vũng lầy, lực ma sát do đất tác dụng vào bánh xe quá nhỏ, không đủ giữ cho điểm của bánh xe tiếp xúc với đất tạm thời đứng yên để cho xe chuyển lên được .

Cách khắc phục : Chèn thêm gạch đá, hoặc lót ván vào vủng lấy nhằm tăng lực ma sát.

Câu 7 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Vì sao muốn cho đầu tàu hỏa kéo được nhiều toa thì đầu phải có khối lượng lớn?

Lời giải:

Trong chuyển động của đoàn tàu, lực phát động chính là lực ma sát nghỉ do đường ray tác dụng lên các bánh xe phát động của đầu tàu. Muốn đầu tàu kéo được nhiều toa, lực ma sát này phải rất lớn. Mà lực ma sát tỉ lệ với áp lực lên đường tàu nên khối lượng của đầu tàu phải rất lớn.

Câu 8 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Tìm hiểu về ứng dụng của lực ma sát trong các băng chuyền (ví dụ băng chuyền than).

Lời giải:

Lực ma sát nghỉ giữ cho sản phẩm nằm trên băng chuyền và theo băng chuyền dời đến các tổ hợp gia công tiếp theo…

Bài 1 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hãy chọn câu đúng

Chiều của lực ma sát nghỉ

A. Ngược chiều với vận tốc của vật

B. Ngược chiều với gia tốc của vật

C. Ngược chiều với thành phần ngoại lực song song với mặt tiếp xúc.

D. Vuông góc với mặt tiếp xúc.

Lời giải:

Đáp án: C

Chiều của lực ma sát nghỉ ngược chiều với thành phần ngoại lực song song với mặt tiếp xúc.

Bài 2 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Chọn biểu thức đúng về lực ma sát trượt

A. F_mst→= μ_t.N→

B. F_mst→ = -μ_t.N→

C. F_mst ≤ μ_t.N

D. F_mst = μ_t.N

Lời giải:

Đáp án: D

Lực ma sát trượt có độ lớn: tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc: F_mst = μ_t.N với μ_t là hệ số ma sát trượt (phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc, nó không có đơn vị và dùng để tính độ lớn lực ma sát).

Bài 3 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một ô tô khối lượng 1,5 tấn chuyển đông thẳng đều trên đường. hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là 0,08. Tính lực phát động đặt vào xe.

Lời giải:

Trọng lực và phản lực của mặt đường tác dụng vào ô tô cân bằng nhau.

Ô tô chuyển động thẳng đều nên : F_k – F_msl =0

Hay F_k = F_msl = μ_t.mg ⇒ F_k = 0,08.1500.9,81 = 1177,2N

Bài 4 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một xe ô tô đang chạy trên đường lát bê tông với vận tốc v₀ = 100km/h thì hãm lại. Hãy tính quãng đường ngắn nhất mà ô tô có thể đi cho tới lúc dừng lại trong hai trường hợp:

a) Đường khô, hệ số ma sát trượt giữa lốp xe với mặt đường là μ_t = 0,7.

b) Đường ướt μ_t = 0,5.

Lời giải:

Ô tô đi được quãng đường ngắn nhất trước khi dừng lại nếu ta hãm phanh gấp đến mức bánh xe trượt mà không lăn. Lúc này lực hãm là lực ma sát trượt.

Áp dụng công thức định luật II Niuton:

Vì F_mst→ ngược chiều với chiều chuyển động nên:

a = – μ_t.N/m = – μ_t.m.g/m = – μ_t.g

Quãng đường xe đi được cho đến khi dừng(v = 0):

a) Với μ_t = 0,7 ⇒ S = 56,2m

b) Với μ_t = 0,5 ⇒ S = 78,7m

Bài 5 (trang 93 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một vật khối lượng m = 400g đặt trên mặt bàn nằm ngang (hình 20.6). Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là μ_t = 0,3. Vật bắt đầu được kéo đi bằng một lực F = 2N có phương nằm ngang.