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 23: Bài tập về động lực học (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:
Bài 1 (trang 106 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Vật khối lượng m đặt trên mặt phẳng nghiêng hợp với phương nằm ngang một góc α (hình 23.2 SGK). Hệ số ma sát trượt giữa vật mà mặt phẳng nghiêng là μt. Khi được thả ra, vật trượt xuống. Gia tốc của vật phụ thuộc vào những đại lượng nào?
A. μt, m, α
B. μt, g, α
C. μt, m, g
D. μt, m, g, α
Lời giải:
Đáp án B
+ Có ba lực tác dụng lên vật khi vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng:
Gồm trọng lực P→được phân tích thành hai thành phần Px→và Py→; lực ma sát Fms→; phản lực N→.
+ Áp dụng định luật II Niuton, ta có:
P→+ Fms→+ N→= m.a→ (1)
+ Chọn hệ trục gồm: Ox hướng theo chiều chuyển động của vật: trên mặt phẳng nghiêng, Oy vuông góc với Ox và hướng xuống.
+ Chiếu biểu thức vecto (1) lên trục Ox, Oy ta được:
Theo trục Ox: Px – Fms = m.a ⇔ Px – μ.N = m.a (2)
Theo trục Oy: Py – N = 0(3) (theo trục Oy vật không có gia tốc)
Thế (3) vào (2):
Kết quả cho thấy gia tốc a của vật trượt có ma sát trên mặt phẳng nghiêng phụ thuộc vào g, μ, α.
Bài 2 (trang 106 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một cái hòm khối lượng m = 40kg đặt trên mặt sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là μt = 0,2. Người ta đẩy hòm bằng một lực F = 200N theo phương hợp với phương nằm ngang một góc α = 30o, chếch xuống phía dưới (hình 23.3). Tính gia tốc của hòm.
Lời giải:
Áp dụng định luật II Newton ta có: F→+ P→+ Fmst→+ N→= m.a→ (*)
Chiếu (*) lên trục Ox: Fx – Fms = m.a
⇔ F.cosα – μ.N = m.a (1)
Chiếu (*) lên trục Oy:
-Fy + N – P = 0 (2)
Từ (2) ⇒ N = P + Fy = m.g + F.sinα
Từ (1) và (2):
Bài 3 (trang 106 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một vật đặt trên mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng α = 30o), được truyền một vận tốc ban đầu v0 = 20m/s (hình 23.4). Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,3.
a) Tính gia tốc của vật.
b) Tính độ cao lớn nhất H mà vật đạt tới.
c) Sau khi đạt tới độ cao H, vật sẽ chuyển động như thế nào?
Lời giải:
a) Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình vẽ.
Áp dụng định luật II Newton ta có: P→+ Fmst→+ N→= m.a→ (*)
Chiếu (*) lên Ox: -Px – Fms = m.a (1)
Chiếu (*) lên Oy: -Py + N = 0 (2)
Từ (2) ⇒ N = Py = P.cosα
Từ (1):
⇒ a = -g.(sinα + μ.cosα) = -7,45 m/s2
b) Áp dụng công thức động học:
Vật chuyển động chậm dần đều trên mặt phẳng nghiêng, khi dừng lại v = 0, vật đi được quãng đường S thỏa mãn:
Độ cao lớn nhất H mà vật đạt tới là: H = S.sinα = 0,268.sin30o = 0,134m.
c) Ta coi: μn = μt = 0,3
Tại vị trí cao nhất, lực ma sát chuyển thành ma sát nghỉ, chiều dương hướng lên.
So sánh thành phần lực Px và Fmsn ta thấy:
Px = m.g.sinα; Fmsn = μn.N = μn.m.g.cos30o
Như vậy Fmsn < Px nên Px sẽ kéo vật trượt xuống nhanh dần đều với gia tốc:
a′ = −g.(sinα − μt.cosα) ≈ −0,19 (m/s2)
Bài 4 (trang 106 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một con lắc gồm một quả cầu nhỏ khối lượng m = 200 g treo vào sợi dây chiều dài l = 15 cm buộc vào đầu một cái cọc gắn với mép một cái bàn quay (Hình 23.5). Bàn có bán kính r = 20 cm và quay với vận tốc không đổi.
a) Tính số vòng quay của bàn trong 1 min để dây nghiêng so với phương thẳng đứng một góc α = 60o.
b) Tính lực căng của dây trong trường hợp của câu a).
Lời giải:
a) Khi bàn quay đều với vận tốc góc ω thì chất điểm m chuyển động tròn đều trên một đường tròn nằm ngang tâm O’.
Bán kính quỹ đạo:
R = r + l.sinα = 0,2 + 0,15.sin60o ≈ 0,33 m
Lực hướng tâm là hợp lực của P→và T→⇒ Fht = P.tanα
⇔ m.R.ω2 = m.g.tanα ⇔ R.(2.π.f)2 = g. tanα
Số vòng quay trong 1 min: n = 60.f = 68,5 (vòng/min)
b) Lực căng dây: T = P.cosα = m.g.cosα = 0,2.9,8.cos60o = 3,92 (N)