Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
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]
- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
Quảng cáo
- Vật đang đứng yên trên mặt phẳng nghiêng: a = 0
⇒ Fmsn = P1 = mgsinα
- Điều kiện để vật trượt xuống: a > 0
P1 > Fms ⇒ mgsinα > μmgcosα
⇒ μ < tanα
Áp dụng định luật II Newton và chiếu lên chiều dường: P1 – Fms = ma
+ Khi đó, vật trượt xuống với gia tốc
+ Vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng:
Bài 1: Vật đặt trên định dốc dài 165 m, hệ số ma sát μ = 0,2, góc nghiêng dốc là α
a. Với giá trị nào của α thì vật nằm yên không trượt?
b. Cho α = 30°. Tìm thời gian vật xuống dốc và vận tốc vật ở chân dốc
Cho tan11° = 0,2; cos30° = 0,85
Hướng dẫn:
a. Để vật nằm yên không trượt:
tanα ≤ μ ⇒ α ≤ 11°
b. Vật trượt xuống dốc:
a = gsinα - μgcosα
= 10.sin30° - 0,2.10.cos30° = 3,3 m/s2
v = 33 m/s
Quảng cáo
Bài 2: Vật trượt từ đỉnh mặt phẳng nghiêng có hệ số ma sát μ = 0,05 dài 10 m, góc nghiêng α = 30°. Hỏi vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang bao lâu kể từ khi xuống hết mặt phẳng nghiêng? Biết hệ số ma sát với mặt phẳng ngang là μ1 = 0,1
Hướng dẫn:
- Gia tốc của vật khi trượt trên mặt phẳng nghiêng: a = gsinα - μgcosα
= 10.sin30° - 0,05.10.cos30°
= 4,6 m/s2
- Vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng:
- Gia tốc của vật trên mặt phẳng ngang:
- Thời gian vật đi trên mặt phẳng ngang đến khi dừng lại là:
Bài 3: Vật đặt trên đỉnh dốc dài 100 m, hệ số ma sát 0,1; góc nghiêng dốc là 30°. Tìm vận tốc vật ở chân mặt phẳng nghiêng
Hướng dẫn:
Bài 4: Vật khối lượng m = 100kg sẽ chuyển động đều đi lên trên mặt phẳng nghiêng độ cao h = 10 m góc α = 30°, khi chịu tác dụng của lực kéo F = 600 N dọc theo mặt phẳng nghiêng. Hỏi khi thả vật từ đỉnh mặt phẳng nghiêng, nó chuyển động xuống dưới chân mặt phẳng nghiêng với vận tốc bao nhiêu? Coi ma sát là đáng kể
Hướng dẫn:
- Khi vật trượt đều, các lực tác dụng lên vật cân bằng
⇒ N = P2 = mgcosα
Và F = Fms + P1
⇒ F = μmgcosα + mgsinα
600 = [μ.cos30° + sin30°]100.10
⇒ μ = 0,12
- Khi thả vật, vật trượt xuống với gia tốc: a = g[sinα - μcosα]
= 10[sin30° - 0,12.cos30°] = 4 m/s2
Quảng cáo
Bài 5: Do có vận tốc đầu, vật trượt lên rồi sau đó trượt xuống trên mặt phẳng nghiêng góc nghiêng α = 15°. Tìm hệ số ma sát μ biết thời gian đi xuống gấp 2 lần thời gian đi lên
Hướng dẫn:
- Khi vật trượt lên [chọn chiều dương hướng lên], chuyển động của vật là chuyển động chậm dần đều với gia tốc
+ Thời gian vật trượt lên là:
+ Quãng đường vật trượt lên là:
- Khi vật trượt xuống: a2 = g[sinα - μcosα]
+ Thời gian vật trượt xuống:
Câu 1: Vật đặt trên đỉnh dốc dài 300 m, hệ số ma sát 0,2; góc nghiêng dốc là 20°. Vận tốc vật ở chân mặt phẳng nghiêng là:
A. 30 m/s B. 30,4 m/s C. 34 m/s D. 34,2 m/s
Câu 2: Một vật trượt có ma sát trên một mặt tiếp xúc nằm ngang. Nếu diện tích tiếp xúc của vật đó giảm 2 lần thì độ lớn lực ma sát trượt giữa vật và mặt tiếp xúc sẽ:
A. giảm 2 lần.
B. tăng 2 lần.
C. giảm 6 lần.
D. không thay đổi
Câu 3: Nêu đặc điểm của lực ma sát trượt?
A. Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt
B. Có hướng ngược hướng của vận tốc
C. Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật
D. Tất cả đều đúng
Câu 4: Công thức tính vận tốc vật ở chân mặt phẳng nghiêng khi vật chuyển động xuống là:
Câu 5: Vật đặt trên đỉnh dốc có hệ số ma sát 0,05; góc nghiêng dốc là 30°. Gia tốc của vật là:
A. 4 m/s2 B. 5. m/s2 C. 4,6 m/s2 D. 5,4 m/s2
a = gsinα - μgcosα = 10.sin30 - 0,05.10.cos30 = 4,6 m/s2
Câu 6: 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. tiếp tuyến với mặt tiếp xúc.
D. vuông góc với mặt tiếp xúc
Câu 7: Chọn phát biểu đúng:
A. Lực ma sát trượt phụ thuộc diện tích mặt tiếp xúc
B. Khi một vật chịu tác dụng của lực F mà vẫn đứng yên thì lực ma sát nghỉ lớn hơn ngoại lực
C. Lực ma sát trượt phụ thuộc vào tính chất của các mặt tiếp xúc
D. Vật nằm yên trên mặt sàn nằm ngang vì trọng lực và lực ma sát nghỉ tác dụng lên vật cân bằng nhau
Câu 8: Vật nằm yên trên đỉnh dốc có hệ số ma sát μ = 0,5. Với góc nghiêng dốc là bao nhiêu thì vật bắt đầu chuyển động?
A. 26° B. 30° C. 20° D. 14°
Để vật trượt khỏi mặt phẳng nghiêng:
tanα > μ = 0,5 ⇒ α > 26,56°
⇒ Chỉ có phương án B thỏa mãn
Câu 9: Một vật trượt có ma sát trên một mặt tiếp xúc nằm ngang. Nếu khối lượng của vật đó giảm 2 lần thì hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt tiếp xúc sẽ:
A. tăng 2 lần
B. tăng 4 lần
C. giảm 2 lần
D. không đổi
Câu 10: Vật đặt trên đỉnh dốc có hệ số ma sát 0,05; góc nghiêng dốc là 30°. Tìm thời gian vật đi hết dốc biết dốc có độ cao 10 m
A. 10s B. 6s C. 4s D. 3s
Gia tốc của vật là: a = gsinα - μgcosα = 10.sin30° - 0,05.10.cos30° = 4,6 m/s2
Vận tốc của vật:
Thời gian vật đi hết dốc:
Câu 11: Vật đặt trên đỉnh dốc có hệ số ma sát 0,05. Dốc có độ cao h = 20 m, chiều dài 250 m. Vật có tự trượt xuống dốc không? Nếu có, tìm gia tốc của vật trên đoạn dốc
A. Vật không trượt trên dốc
B. Vật trượt trên dốc với a = 5 m/s2
C. Vật trượt trên dốc với a = 0,37 m/s2
D. Vật trượt trên dốc với a = 2 m/s2
Ta có:
⇒ vật tự trượt trên đoạn dốc ⇒ α = 5°
Gia tốc của vật: a = gsinα - μgcosα = 10.sin5° - 0,05.10.cos5° = 0,37 m/s2
Câu 12: Lực ma sát nào tồn tại khi vật rắn chuyển động trên bề mặt vật rắn khác ?
A. Ma sát nghỉ
B. Ma sát lăn hoặc ma sát trượt
C. Ma sát lăn
D. Ma sát trượt
Câu 13: Lực nào làm vật đang đứng yên tự trượt trên mặt phẳng nghiêng?
A. Lực ma sát
B. Trọng lực của vật
C. Lực quán tính
D. Lực cản không khí
Câu 14: Chọn câu sai:
A. Lực ma sát trượt chỉ xuất hiện khi có sự trượt tương đối giữa hai vật rắn.
B. Hướng của lực ma sát trượt tiếp tuyến với mặt tiếp xúc và ngược chiều chuyển động tương đối.
C. Viên gạch nằm yên trên mặt phẳng nghiêng chịu tác dụng của lực ma sát nghỉ.
D. Lực ma sát lăn tỉ lệ với lực nén vuông góc với mặt tiếp xúc và hệ số ma sát lăn bằng hệ số ma sát trượt
Câu 15: Chọn phát biểu đúng.
A. Lực ma sát luôn ngăn cản chuyển động của vật.
B. Hệ số ma sát trượt lớn hơn hệ số ma sát nghỉ.
C. Hệ số ma sát trượt phụ thuộc diện tích tiếp xúc.
D. Lực ma sát xuất hiện thành từng cặp trực đối đặt vào hai vật tiếp xúc.
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:
- Tính lực hướng tâm
- Tính áp lực của vật tại điểm cao nhất của vòng cầu
Đã có lời giải bài tập lớp 10 sách mới:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k6: fb.com/groups/hoctap2k6/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
chuong-2-dong-luc-hoc-chat-diem.jsp