Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• 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 24: Chuyển động của hệ vật (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 107 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Hãy viết công thức định luật II Niuton cho mỗi vật trong hệ cho ở hình 24.1

Lời giải:

– Với vật 1: F→+ T→+ N₁→+ P₁→+ F_ms1→= m₁.a₁→ (1)

– Với vật 2: T’→+ N₂→ +P₂→+ F_ms2→= m₂.a₂→ (2)

Chọn trục Ox hướng dọc theo chiều chuyển động của hệ, trục Oy ⊥ Ox.

Chiếu (1) và (2) lên Ox, Oy ta được:

+ Chiếu (1) lên Ox: F – T – F_ms1 = m₁.a₁

Chiếu (1)lên Oy: N₁ – P₁ = 0

+ Chiếu (2) lên Ox: T’ – F_ms2 = m₂.a₂

Chiếu (2) lên Oy: N₂ – P₂ = 0

– Vì hai vật nối với nhau bằng dây không dãn nên a₁ = a₂ = a_hệ

Kết hợp (3) và (4) và sử dụng tính chất dãy tỉ số bằng nhau.

Vì T = T’ nên:

Câu c2 (trang 108 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Các vật trong hệ ở hình 24.3 có thể đứng yên hoặc chuyển động theo những khả năng nào? Làm thế nào để biết được khả năng nào xảy ra?

Lời giải:

– Trường hợp 1: giả sử vật 1 đi xuống, vật 2 trượt lên, khi đó vectơ F_ms→có chiều hướng xuống phía dưới (như hình 24.3 SGK).

Điều kiện: P₁ > T, T > P_2x + F_ms

⇒ P₁ > P_2x + F_ms

– Trường hợp 2: giả sử vật 2 trượt xuống kéo vật 1 đi lên (ngược hướng so với trường hợp 1).

Điều kiện: P₁ < T, F_ms + T < P_2x

⇒ P₁ < P_2x – F_ms

– Trường hợp 3: hệ vật nằm yên.

Điều kiện: P_2x – F_ms < P₁ < P_2x + F_ms.

Bài 1 (trang 109 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Cho hệ vật ở hình 24.4 SGK. Biết m_A > m_B. Gia tốc của hai vật là a. Lực căng của dây là bao nhiêu?

A. m_Ag

B. (m_A + m_B)g

C. (m_A – m_B)g

D. m_A(g – a)

Lời giải:

Đáp án D.

Xét vật A: vì m_A > m_B nên vật A đi xuống.

Áp dụng định luật II Newton cho vật A ta có:

T₁→+ P₁→= m_A.a→ (*)

Chiếu (*) lên chiều dương ta được: -T₁ + P₁ = m_A.a

→ T = P₁ – m_A.a = m_A.(g – a).

Bài 2 (trang 109 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một đầu tàu có khối lượng 50 tấn được nối với hai toa, mỗi toa có khối lượng 20 tấn. Đoàn tàu bắt đầu chuyển động với gia tốc a = 0,2m/s². Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và đường ray là 0,05. Hãy tính:

a) Lực phát động tác dụng lên đoàn tàu.

b) Lực căng ở những chỗ nối toa.

Lời giải:

a) Vì đường ngang nên độ lớn các lực ma sát trượt tác dụng lên các toa là:

F_ms1 = μ.m₁.g; F_ms2 = μ.m₂.g; F_ms3 = μ.m₃.g.

Áp dụng định luật II Newton cho hệ vật ta được:

Với F_ms1 = μ.m₁.g = 0,05.50.10³.10 = 24500N

F_ms2 = μ.m₂.g = 0,05.20.10³.10 = 9800N

F_ms3= μ.m₃.g = 0,05.20.10³.10 = 9800N

và a = 0,2 m/s²

⇒ F = (m + m₁ + m₂).a + (F_ms1 + F_ms2 + F_ms3) = 62100N

b) Xét toa 1: F – T₁ – F_ms1 = m₁.a ⇒ T₁ = F – m₁.a – F_ms1 = 27600N

T₁ = T’₁ = 27600N

Xét toa 2: T’₁ – T₂ – F_ms2 = m₂.a ⇒ T₂ = T’₁ – F_ms2 – m₂.a = 13800N

T₂ = T’₂ = 13800N

Bài 3 (trang 109 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Người ta vắt qua một chiếc ròng rọc nhẹ một đoạn dây, ở hai đầu dây có treo hai vật A và B có khối lượng m_A = 260g và m_B = 240g (hình 24.4). Thả cho hệ bắt đầu chuyển động.

a) Tính vận tốc của từng vật ở cuối giây thứ nhất.

b) Tính quãng đường mà từng vật đi được trong giây thứ nhất.

Bỏ qua ma sát ở ròng rọc, coi dây là không dãn.

Lời giải:

a) Ngoại lực tác dụng lên hệ là trọng lực P_A→và P_B→.

Gia tốc của hệ:

Chọn chiều dương của vật A là đi xuống, cho vật B đi lên, ta có:

+ Vận tốc vật A cuối giây thứ nhất:

v_A = v_0A + a.t = 0 + 0,392.1 = 0,392 m/s

Vận tốc của vật B cuối giây thứ nhất:

v_B = v_0B + a.t = 0,392m/s

b) Quãng đường từng vật đi được trong giây thứ nhất là:

S = v₀.t + a.t²/2 = 0 + 0,392.1²/2 = 0,196 m

Bài 4 (trang 109 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Trong ví dụ ở mục 2 của bài nếu cho m₁ những giá trị khác nhau (các dữ kiện khác giữ nguyên) thì hiện tượng có thể diễn ra theo những khả năng nào? Tìm phạm vi của m₁ để xảy ra mỗi khả năng ấy.

Lời giải:

Với giả thiết μ_n = μ_t = 0,3 thì m₁ sẽ đi xuống nếu: P₁ > P_2x + F_ms

⇔ m₁ > m₂.(sinα + μ_n.cosα) ⇔ m₁ > 152 g

m₁ đi lên nếu: P₁ < P_2x – F_ms hay m₁ < m₂.(sinα – μ_n.cosα) ⇔ m₁ < 48 g

m₁ đứng yên nếu 48 ≤ m ≤ 152 (g)