Giải Vật lí 10 Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều | Giải bài tập Vật lí 10

Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Câu hỏi C1 trang 16 Vật lí 10: Tại một điểm M trên đường đi, đồng hồ tốc độ của một chiếc xe máy chỉ 36 km/h. Tính xem trong khoảng thời gian 0,01 s xe đi được quãng đường bao nhiêu?

Lời giải:

- Đồng hồ tốc độ của xe máy chỉ độ lớn của vận tốc tức thời tại điểm M.

- Áp dụng: v ^s t

 

 ⇒ ΔS = v.Δt

Quãng đường xe đi được trong khoảng thời gian 0,01s là:

ΔS = v.Δt = 10.0,01 = 0,1 (m) (36 km/h = 10 m/s)

Câu hỏi C2 trang 17 Vật lí 10: Hãy so sánh độ lớn vận tốc tức thời của xe tải và xe con ở Hình 3.3. Mỗi đoạn trên vectơ vận tốc tương ứng với 10 km/h. Nếu xe con đang đi theo hướng Nam – Bắc thì xe tải đang đi theo hướng nào?

Lời giải:

Ta đã biết, vectơ vận tốc có độ dài tỉ lệ với độ lớn của vận tốc nên từ Hình 3.3 ta thấy, xe con có độ dài vận tốc bằng 4 đoạn thẳng và xe tải là 3 đoạn thẳng.

Do đó ta có:

Vận tốc xe con là: 4 . 10 = 40 km/h Vận tốc xe tải là: 3 . 10 = 30 km/h

=> Độ lớn vận tốc tức thời của xe con lớn hơn xe tải

Nếu xe con đang đi theo hướng Nam - Bắc thì xe tải đang đi theo hướng Tây – Đông.

Câu hỏi C3 trang 19 Vật lí 10: Hãy viết công thức tính vận tốc ứng với đồ thị ở Hình 3.5

Hình 3.5 Lời giải:

Từ đồ thị ta thấy v0 = 3 m/s

0 2

v v 8 3

a 0,5m / s

t 10

 

  

Vậy phương trình vận tốc là: v = 3 + 0,5t (m/s)

Câu hỏi C4 trang 19 Vật lí 10: Hình 3.6 là đồ thị vận tốc – thời gian của một thang máy trong 4 giây đầu kể từ lúc xuất phát. Hãy xác định gia tốc của thang máy trong giây đầu tiên.

Lời giải:

Từ đồ thị Hình 3.6 ta thấy:

+ Tại thời điểm t = 0 thì v0 = 0 m/s + Tại thời điểm t = 1s thì v = 0,6 m/s

Gia tốc của thang máy trong giây đầu tiên là:

0 2

v v 0,6 0

a 0,6(m / s )

t 1

 

  

Câu hỏi C5 trang 19 Vật lí 10: Hãy tính quãng đường mà thang máy đi được trong giây thứ nhất, kể từ lúc xuất phát ở câu C4.

Lời giải:

Quãng đường mà thang máy đi được trong giây thứ nhất kể từ lúc xuất phát ở câu C4 là:

2 2

0

1 0,6.1

s v t at 0 0,3(m)

2 2

    

Câu hỏi C6 trang 20 Vật lí 10: Cho một hòn bi xe đạp lăn xuống một máng nghiêng nhẵn, đặt dốc vừa phải (xem Hình 3.1 ở đầu bài học này). Hãy xây dựng một phương án nghiên cứu xem chuyển động của hòn bi có phải là chuyển động thẳng nhanh dần đều hay không? Chú ý rằng chỉ có thước để đo độ dài và đồng hồ để đo thời gian.

Lời giải:

Từ phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh dần đều:

2

0 0

x x v t 1at

  2

Nếu chọn gốc tọa độ tại điểm thả bi và thả bi nhẹ, không vận tốc đầu thì:

xo = 0 và vo = 0.

Khi đó: 1 ²

x at

2 tức x tỉ lệ thuận với t² (vì a không đổi).

Vậy, ta có cách tiến hành thí nghiệm như sau:

+ Chọn gốc tọa độ tại điểm thả lăn bi và thả bi không có vận tốc đầu.

+ Dùng thước đo và ấn định các quãng đường mà bi sẽ lăn hết (S = x).

+ Dùng đồng hồ đo thời gian bi lăn hết quãng đường đo (t).

+ Lập bảng số liệu giữa quãng đường s và thời gian t rồi xem xét xem s có tỉ lệ thuận với t² hay không, nếu có thì bi đã chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Câu hỏi C7 trang 21 Vật lí 10: Trở lại ví dụ ở mục III.2a. Tính quãng đường mà xe đạp đi được từ lúc bắt đầu hãm phanh đến lúc dừng hẳn.

Lời giải:

Thời gian kể từ lúc hãm phanh đến khi xe dừng hẳn là:

v v0 0 3

t 30(s)

a 0,1

 

  



Quãng đường xe đạp đi được trong thời gian trên là :

2 2

0

1 0,1.30

s v t at 3.30 45(m)

2 2

    

Câu hỏi C8 trang 21 Vật lí 10: Dùng công thức (3.4) để kiểm tra kết quả thu được của câu C7.

Lời giải:

Ta có:

2 2 2

2 2 0

0

v v 0 3

v v 2as s 45(m)

2a 2( 0,1)

 

     



Bài 1 trang 22 Vật lí 10: Viết công thức tính vận tốc tức thời của một vật chuyển động tại một điểm trên quỹ đạo. Cho biết yêu cầu về độ lớn của các đại lượng trong công thức đó.

Lời giải:

Công thức tính vận tốc tức thời:

v s t

 



Với s là độ dời vật thực hiện được trong thời gian rất ngắn t.

Bài 2 trang 22 Vật lí 10: Vectơ vận tốc tức thời tại một điểm của một chuyển động thẳng được xác định như thế nào?

Lời giải:

- Điểm đặt: đặt vào vật chuyển động.

- Hướng: là hướng của chuyển động.

- Độ dài: tỉ lệ với độ lớn của vận tốc tức thời theo một tỉ lệ xích quy ước.

Bài 3 trang 22 Vật lí 10: Chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều là gì?

Lời giải:

+ Chuyển động thẳng nhanh dần đều là chuyển động thẳng có độ lớn của vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian.

+ Chuyển động thẳng chậm dần đều là chuyển động thẳng có độ lớn của vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian.

Bài 4 trang 22 Vật lí 10: Viết công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào công thức đó.

Lời giải:

Công thức tính vận tốc: v = vo + at.

+ Nếu chuyển động cùng chiều với chiều dương của trục tọa độ đã chọn thì v0 > 0.

+ Chuyển động là nhanh dần đều thì dấu a cùng dấu v0. Ngược lại, nếu chuyển động là chậm dần đều thì dấu a trái dấu v0.

Bài 5 trang 22 Vật lí 10: Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều có đặc điểm gì? Gia tốc được đo bằng đơn vị nào? Chiều của vectơ gia tốc của các chuyển động này có đặc điểm gì?

Lời giải:

+ Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều cho biết vận tốc biến thiên nhanh hay chậm theo thời gian. Gia tốc là đại lượng vectơ có điểm đặt, phương, chiều và độ lớn.

+ Gia tốc được đo bằng đơn vị: m/s². + Đặc điểm của chiều của vectơ gia tốc:

a.v > 0 ⇒ Chuyển động thẳng nhanh dần đều. Vectơ a cùng phương, cùng chiều với vectơ v.

a.v < 0 ⇒ Chuyển động thẳng chậm dần đều. Vectơ a cùng phương, ngược chiều với vectơ v.

Bài 6 trang 22 Vật lí 10: Viết công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều. Nói rõ dấu của các đại lượng tham gia vào công thức đó. Quãng đường đi được trong các chuyển động này phụ thuộc vào thời gian theo hàm số dạng gì?

Lời giải:

Công thức tính quãng đường đi:

2 0

s v t 1at

  2

+ Chuyển động theo chiều (+) thì v0 > 0.

+ Nhanh dần đều: a.v > 0 tức a cùng dấu với v0 và v.

+ Chậm dần đều: a.v < 0 tức a trái dấu với v0 và v.

Nhận xét: Quãng đường đi được trong các chuyển động thẳng biến đổi đều phụ thuộc vào thời gian theo hàm số bậc hai.

Bài 7 trang 22 Vật lí 10: Viết phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh, chậm dần đều.

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động, ta có: v0 > 0.

Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng nhanh dần đều:

2

0 0

x x v t 1at

  2 ( av)

Phương trình chuyển động của chuyển động chậm dần đều:

2

0 0

x x v t 1at

  2 ( av) Trong đó:

+ x0 là tọa độ ban đầu của vật tại thời điểm t0

+ x là tọa độ của vật tại thời điểm t + v0 là vận tốc ban đầu của vật + a là gia tốc của vật

Bài 8 trang 22 Vật lí 10: Thiết lập công thức tính gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều theo vận tốc và quãng đường đi được.

Lời giải:

Từ công thức v = v0 + at v v⁰

t a

  

Thế t vào công thức quãng đường ta được

2 0 0 2 0 0

0 0 0

1 v v 1 v v v v 1 v v

s v t at v ( ) a( ) ( ) v a( )

2 a 2 a a 2 a

     

       

2 2

0 0 0

v v v v v v

s ( )( )

a 2 2a

  

  

2 2

v v0 2as

  

Bài 9 trang 22 Vật lí 10: Câu nào đúng?

A. Gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều bao giờ cũng lớn hơn gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều.

B. Chuyển động thẳng nhanh dần đều có gia tốc lớn thì có vận tốc lớn.

C. Chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc tăng, giảm đều theo thời gian.

D. Gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương, chiều và độ lớn không đổi.

Lời giải:

Chọn D.

A, B sai vì tính chất nhanh dần chậm dần của chuyển động thẳng biến đổi đều chỉ xác định dựa vào dấu của tích a.v tại thời điểm mà ta xét. Do vậy ta không thể khẳng định được gia tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều bao giờ cũng lớn hơn gia tốc của chuyển động thẳng chậm dần đều hoặc chuyển động thẳng nhanh dần đều có gia tốc lớn thì có vận tốc lớn.

C sai vì chuyển động thẳng biến đổi đều có vận tốc tăng, giảm đều theo thời gian (tức gia tốc a không thay đổi về độ lớn).

D đúng vì trong chuyển động thẳng nhanh dần đều a.v > 0 nên phương và chiều của a cùng phương, cùng chiều với v, phương và chiều của v là phương và chiều của chuyển động.

Bài 10 trang 22 Vật lí 10: Trong công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều v = vo + at thì

A. v luôn luôn dương.

B. a luôn luôn dương.

C. a luôn luôn cùng dấu với v.

D. a luôn luôn ngược dấu với v.

Chọn đáp án đúng Lời giải:

Chọn C.

Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều a.v > 0, có nghĩa là a luôn luôn cùng dấu với v.

Bài 11 trang 22 Vật lí 10: Công thức nào dưới đây là công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh dần đều?

A. vv0  2as

2 2

B. v v0 2as C. vv0  2as

2 2

D. v v0 2as Lời giải:

Chọn D.

Công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi được của chuyển động thẳng nhanh dần đều là v² v²₀ 2as.

Bài 12 trang 22 Vật lí 10: Một đoàn tàu rời ga chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Sau 1 phút tàu đạt tốc độ 40 km/h.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong 1 phút đó.

c) Nếu tiếp tục tăng tốc như vậy thì sau bao lâu nữa tàu sẽ đạt tốc độ 60 km/h?

Lời giải:

a) Đổi v = 40 km/h = 100/9 m/s, t = 1 phút = 60s.

Ban đầu t0 = 0 thì v0 = 0.

Gia tốc của đoàn tàu là:

0 2 0

100 0

v v 9

a 0,1852m / s

t t 60 0

 

  

 

b) Quãng đường tàu đi được trong thời gian t = 1 phút = 60 s là:

2 2

0

1 1

s v t at 0 (0,1852)60 333,36(m)

2 2

    

c) Gọi t’ là thời gian tàu đạt tốc độ v’ = 60 km/h = 50/3 m/s kể từ lúc t0 = 0.

Ta có

0 0

50 0 v ' v 3

v ' v a.t ' t ' 90s

a 0,1852

 

     

Như vậy nếu tính từ lúc đạt tốc độ v = 40 km/h thì sau khoảng thời gian

∆t = t’ – t = 90 – 60 = 30 s thì xe đạt tốc độ v’ = 60 km/h.

Bài 13 trang 22 Vật lí 10: Một ô tô đang chạy thẳng đều với tốc độ 40 km/h bỗng tăng ga chuyển động nhanh dần đều. Tính gia tốc của xe, biết rằng sau khi chạy được quãng đường 1 km thì ô tô đạt tốc độ 60 km/h.

Lời giải:

Ta có: v0 = 40 km/h = 100/9 m/s; s = 1 km = 1000 m; v = 60 km/h = 50/3 m/s Áp dụng công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và quãng đường.

Ta có gia tốc của xe được tính bằng công thức:

2 2

2 2 2

0

50 100

3 9

v v 2as a 0,077(m / s )

2.1000

   

   

   

    

Bài 14 trang 22 Vật lí 10: Một đoàn tàu đang chạy với tốc độ 40 km/h thì hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần đều để vào ga. Sau 2 phút thì tàu dừng lại ở sân ga.

a) Tính gia tốc của đoàn tàu.

b) Tính quãng đường mà tàu đi được trong thời gian hãm.

Lời giải:

Ta có: Ban đầu v0 = 40 km/h = 100/9 m/s.

Sau đó Δt = 2 phút = 120 s thì tàu dừng lại: v = 0 a) Gia tốc của đoàn tàu là:

0 2

0 100

v v 9

a 0,0925(m / s )

t 120

 

   



b) Quãng đường mà tàu đi đi được trong thời gian hãm phanh là:

2 2

0

1 100 1

s v t at .120 ( 0,09259)120 666,7(m)

2 9 2

     

Bài 15 trang 22 Vật lí 10: Một xe máy đang đi với tốc độ 36 km/h bỗng người lái xe thấy có một cái hố trước mặt, cách xe 20 m. Người ấy phanh gấp và xe đến sát miệng hố thì dừng lại.

a) Tính gia tốc của xe.

b) Tính thời gian hãm phanh.

Lời giải:

Ta có: ban đầu xe có v0 = 36 km/h = 10 m/s

Sau đó xe hãm phanh, sau quãng đường s = 20 m xe dừng lại: v = 0 a) Gia tốc của xe là:

2

2 2 2

0

v v 2as a 0 10 2,5(m / s ) 2.20

      

b) Thời gian hãm phanh là:

v v0 0 10

t 4s

a 2,5

 

  

