Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 2: Động lực học chất điểm - Bài 7: Bài toán về chuyển động ném ngang - Chu Văn Biên

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 10 - Chương 2: Động lực học chất điểm - Bài 7: Bài toán về chuyển động ném ngang - Chu Văn Biên

1. CHƯƠNG 2 BÀI 7. BÀI TỐN VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG TĨM TẮT LÝ THUYẾT + Chuyển động ném ngang cĩ thể phân tích thành hai chuyển động thành phần theo hai trục tọa độ (gốc O tại vị trí ném, trục Ox hướng theo vectơ vận tốc đầu v0 , trục Oy hướng theo vectơ trọng lực P). + Chuyển động thành phần theo trục Ox là chuyển động thẳng đều với các phương trình: a 0 x vx v0 x v t 0 + Chuyển động thành phần theo trục Oy là chuyển a g y động rơi tự do với các phương trình: vy gt 2 y 0,5gt + Biết hai chuyển động thành phần, ta suy ra được chuyển động của vật. + Quỹ đạo chuyển động ném ngang cĩ dạng parabol. 2h + Thời gian từ lúc ném đến lúc chạm đất: t . g 2h + Tầm ném xa: L v . 0 g TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. Bi A cĩ khối lượng lớn gấp đơi bi B. Cùng một lúc tại mái nhà, bi A được thả rơi cịn bi B được ném theo phương ngang. Bỏ qua sức cản của khơng khí. Hãy cho biết câu nào dưới đây là đúng? A. A chạm đất trước.B. A chạm đất sau. C. Cả hai chạm đất cùng lúc.D. Chưa đủ thơng tin để trả lời. Câu 2. Khi ném một vật theo phương ngang (bỏ qua sức cản của khơng khí), thời gian chuyển động của vật phụ thuộc vào A. Vận tốc ném.B. Độ cao từ chỗ ném đến mặt đất. C. Khối lượng của vật.D. Thời điểm ném. Câu 3. Quỹ đạo chuyển động của vật ném ngang là A. Một đường thẳng.B. Một đường trịn. C. Lúc đầu thẳng, sau đĩ cong.D. Một nhánh của đường parabol. Câu 4. Một chuyển động trên mặt phẳng ngang nhám, đại lượng nào sau đây khơng ảnh hưởng đến gia tốc chuyển động của vật A. Vận tốc ban đầu của vật.B. Độ lớn của lực tác dụng. C. Khối lượng của vật.D. Gia tốc trọng trường.
2. Câu 5. Một quả cầu nhỏ buộc vào một đầu dây treo vào trần của một tịa tàu kín. Người ở trong toa tàu thấy: ở trạng thái cân bằng, dây treo nghiêng so với phương thẳng đứng (xem hình vẽ). Dựa vào chiều lệch của dây treo, ta biết được điều gì sau đây? A. Tàu chuyển động về phía nào. B. Tàu chuyển động nhanh dần hay chậm dần. C. Tàu chuyển động nhanh hay chậm. D. Gia tốc của tàu hướng về phía nào. Câu 6. Một viên bi X được ném ngang từ một điểm. Cùng lúc đĩ, tại cùng độ cao, một viên bi Y cĩ cùng kích thước nhưng cĩ khối lượng gấp đơi được thả rơi từ trạng thái nghỉ. Bỏ qua sức cản của khơng khí. Hỏi điều gì sau đây sẽ xảy ra? A. Y chạm sàn trước X. B. X chạm sàn trước Y. C. Y chạm sàn trong khi X mới đi được nửa đường. D. X và Y chạm sàn cùng một lúc. Câu 7. Một quả bĩng tennit được đặt trên mặt bàn và được truyền một vận tốc đầu theo phương ngang. Hình nào miêu tả quỹ đạo của quả bĩng khi rơi ra khỏi bàn? A. Hình 1.B. Hình 2.C. Hình 3.D. Hình 4. Câu 8. Tại cùng một độ cao so với mặt đất và cùng một lúc, vật A được thả rơi tự do cịn vật B được ném ngang. Hỏi câu nĩi nào sau đây là đúng? A. Hai vật chạm đất cùng lúc và cĩ tốc độ lúc chạm đất bằng nhau. B. Vật A chạm đất trước và cĩ tốc độ lúc chạm đất nhỏ hơn. C. Vật B chạm đất trước và cĩ tốc độ lúc sắp chạm đất lớn hơn. D. Hai vật chạm đất cùng lúc và vật B cĩ tốc độ lúc chạm đất lớn hơn. Câu 9. Khi nĩi về chuyển động ném ngang, câu nĩi nào dưới đây là sai? A. Trong chuyển động ném ngang, vectơ vận tốc của vật luơn luơn thay đổi phương. B. Trong chuyển động ném ngang, độ lớn của vectơ vận tốc của vật tăng dần. C. Gia tốc của chuyển động ném ngang là gia tốc rơi tự do. D. Từ cùng một độ cao trên mặt đất ta cĩ thể tăng tốc độ ban đầu của vật ném ngang để vật rơi xuống đất nhanh hơn. ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH 1C 2B 3D 4A 5D 6D 7B 8D 9D
3. TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG PHƯƠNG PHÁP CHUNG: * Khi bỏ qua mọi ma sát vật ném ngang cĩ x v t L xc v tc * Phương trình chuyển động: 0 Khi chạmđất 0 2 2 y 0,5gt h yc 0,5gtc v v x 0 vy gt * Phương trình vận tốc: 2 2 v vx vy vy gt tan vx v0 Câu 1. Một vật được ném theo phương ngang với vận tốc đầu v0 30 m/s từ một độ cao h 80 m so với mặt đất. Lấy g 10 m/s2 . Bỏ qua sức cản của khơng khí. Thời gian rơi và tầm bay xa của vật là A. 4 s; 120 m. B. 8 s; 240 m. C. 2,8 s; 84 m. D. 2 s; 60 m. Hướng dẫn Cách 1: Giải tuần tự rút ra cơng thức tính t và L. 2h t x v t g * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: 0 y h 2 x L y 0,5gt 2h L v 0 g 2.80 t 4 s 10 Chọn C. 2.80 L 30 120 m 10 Cách 2: Vận dụng trực tiếp cơng thức tính t và L. 2h 2.80 t t 4 s g 10 * Tính Chọn A. 2h 2.80 L v L 30 120 m 0 g 10 Câu 2. Một hịn bi lăn dọc theo một cạnh của một mặt bàn hình chữ nhật nằm ngang cao h 1,25 m . Khi ra khỏi mép bàn, nĩ rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn L 1,50 m (theo phương ngang)? Lấy g 10 m/s2 . Thời gian rơi của hịn bi là A. 0,35 s. B. 0,125 s. C. 0,5 s. D. 0,25 s.
4. Hướng dẫn Cách 1: x v t 2h * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: 0 y h 1,25m t 2 y 0,5gt g 2h 2.1,25 t 0,5 s Chọn C. g 10 Cách 2: 2h 2.1,25 * Tính: t 0,5 s Chọn C. g 10 Câu 3. Một hịn bi lăn dọc theo một cạnh của một mặt bàn hình chữ nhật nằm ngang cao h 1,25 m . Khi ra khỏi mép bàn, nĩ rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn L 1,50 m (theo phương ngang)? Lấy g 10 m/s2 . Tốc độ của viên bi lúc rời khỏi bàn bằng A. 4,28 m/s. B. 3 m/s. C. 12 m/s. D. 6 m/s. Hướng dẫn x v t * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: 0 y h 1,25m 2 x L 1,5 m y 0,5gt 1,5 v t t 0,5 s 0 Chọn B. 1,25 0,5.10t2 v 3 m / s 0 Câu 4. Một máy bay bay theo phương ngang ở độ cao 10 km với tốc độ 720 km/h. Viên phi cơng phải thả quả bom từ xa cách mục tiêu (theo phương ngang) bao nhiêu để quả bom rơi trúng mục tiêu? Lấy g 10 m/s2 . A. 9,7 km. B. 8,6 km. C. 8,2 km. D. 8,9 km. Hướng dẫn 3 3 2h 720.10 m 2.10.10 m 3 * Tầm xa của vật ném ngang: L v0 8,9.10 m g 3600s 10m / s2 Chọn D. Câu 5. Một người đứng ở một vách đá nhơ ra biển và ném một hịn đá theo phương ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s . Vách đá cao 50 m so với mặt nước. Lấy g 9,8 m/s2 . Hịn đá chạm mặt nước sau thời gian t và tốc độ của hịn đá lúc chạm mặt nước là v1 . Giá trị của v1 / t gần giá trị nào nhất sau đây? A. 8 m/s2 . B. 3 m/s2 . C. 11 m/s2 . D. 6 m/s2 . Hướng dẫn
5. v v x 0 x v0t * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: v gt y 2 y 0,5gt vx 18 10 5 y h m t s t v 50  v 9,8t 7 1 11,3 m / s2 x t 2 v v2 v2 2 326 m / s 50 4,9t 1 x y Chọn C. Câu 6. Từ một đỉnh tháp O cao 40 m so với mặt đất người ta ném một quả cầu theo phương ngang với tốc độ 10 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g 10 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. Chọn tọa độ Đề-các vuơng gĩc Oxy, cĩ gốc trùng với vị trí ném, hướng Ox trùng với hướng của vận tốc ban đầu, hướng Oy trùng với hường của trọng lực. Quả cầu chạm đất ở điểm C . Khoảng cách OC gần giá trị nào nhất sau đây? A. 49 m. B. 36 m. C. 42 m. D. 39 m. Hướng dẫn Cách 1: x v t * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: o Khi chạmđấty h 40m 2 y 0,5gt y 40 t 2 2 s x 10t 20 2 OC x2 y2 20 6 48,99 m Chọn D. Cách 2: 2 2 2 2h 2 2 2.40 2 * Tính: OC L h v0 h 10 . 40 20 6 48,99 m g 10 Chọn D. Câu 7. Một vật được ném theo phương ngang từ điểm O , ở độ cao h 20 m so với mặt đát với tốc độ 2 v0 . Lấy g 10 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí. Sau khi chuyển động được 1 giây thì vectơ vận tốc của vật hợp với phương ngang một gĩc 45 . Vật chạm đất ở điểm C. Giá trị của OC/v0 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1,8 s. B. 2,8 s. C. 1,45 s. D. 2,6 s. Hướng dẫn
6. vx v0 * Phương trình vận tốc của ném ngang: v gt y vy gt 10.1 tan tan 45 v0 10 m / s vx v0 v0 x v t * Phương trình chuyển động của vật ném ngang; 0 khi chạmđất y h 20 m 2 y 0,5gt y 20 OC t 2 s OC x2 y2 20 2 m 2 2 2,8 s x 10t 20 v0 Chọn C. Câu 8. Từ một đỉnh tháp O cao 40 m so với mặt đất người ta ném một quả cầu theo phương ngang với tốc độ 10 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g 10 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. Chọn tọa độ Đề-các vuơng gĩc Oxy , cĩ gốc trùng với vị trí ném, hướng Ox trùng với hướng của vận tốc ban đầu, hướng Oy trùng với hướng của trọng lực. Tốc độ của quả cầu khi chạm đất gần giá trị nào nhất sau đây? A. 49 m/s. B. 36 m/s. C. 42 m/s. D. 39 m/s. Hướng dẫn x v t * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: 0 Khi chạmđấty h 40m 2 y 0,5gt t 2 2 s vx v0 * Phương trình vận tốc của vật ném ngang: v gt y 2 v v2 v2 102 10.2 2 30 m / s Chọn B. x y Câu 9. Sườn đồi cĩ thể coi là mặt phẳng nghiêng 30 so với mặt phẳng ngang. Lấy g 10 m/s2 . Từ điểm O trên đỉnh đồi người ta ném một vật nặng với tốc độ ban đầu 10 m/s theo phương ngang, nĩ rơi tại điểm A trên sườn đồi. Giá trị OA bằng A. 40/3 m. B. 50/3 m. C. 20/3 m. D. 39 m. Hướng dẫn
7. * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: x v t g 0 y x2 0,05x2 2 2 y 0,5gt 2v0 OA 3 x OA cos y x2 40 * Tại A thì 2 0,05  OA m Chọn A. OA 3 y OAsin 2 Câu 10. Sườn đồi cĩ thể coi là mặt phẳng nghiêng 30 so với mặt phẳng ngang. Lấy g 10 m/s2 . Từ điểm O trên đỉnh đồi người ta ném một vật nặng với tốc độ ban đầu v0 theo phương ngang. Điểm B ở chân đồi cách O một khoảng OB 15 m . Để vật rơi quá chân đồi thì giá trị nhỏ nhất của v0 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 10,8 m/s. B. 12,8 m/s. C. 14,5 m/s. D. 10,6 m/s. Hướng dẫn * Để vật rơi quá chân đồi: 2h 2.OBsin OB cos L v v 0 g 0 g g v OB cos 0 2.OBsin 10 15cos30 10,6 m / s Chọn D. 2.15sin30 Câu 11. Từ một điểm ở độ cao h 18 m so với mặt đất và cách tường nhà một khoảng  3 m , người ta ném một hịn sỏi theo phương nằm ngang với vận tốc ban đầu v0 . Trên tường cĩ một cửa sổ chiều cao a 1 m , mép dưới của cửa vách mặt đất một khoảng b 2 m (xem hình vẽ). Bỏ qua bề dày của bức tường. Lấy g 10 m/s2 . Nếu hịn sỏi lọt qua cửa sổ thì v0 khơng thể nhận giá trị nào sau đây? A. 1,74 m/s. B. 1,69 m/s. C. 1,73 m/s. D. 1,68 m/s. Hướng dẫn
8. * Phương trình chuyển động của vật ném ngang: 2 x v t g 5x 45 h a b y h b 0 y x2 x l 3 y M  2 2 2 M 2 y 0,5gt 2v0 v0 v0 45 v Chọn A. 18 1 2 2 18 2 1,677 0 1,73 v0 Câu 12. Một hịn bi rất nhỏ lăn ra khỏi càu thang theo phương ngang với độ lớn vận tốc v0 4 m/s . Mỗi bậc thang cao h 20 cm và rộng d 30 cm . Bỏ qua lực cản của khơng khí. Lấy g 10 m/s2 . Nếu đầu cầu thang là bậc thứ 0 thì hịn bi sẽ rơi xuống bậc nào đầu tiên? A. bậc thứ 8.B. bậc thứ 9.C. bậc thứ 11.D. bậc thứ 12. Hướng dẫn * Phương trình đường thẳng mép cầu thang và phương trình quỹ đạo của bi: h 2 y1 x x d 3 y y 10 1 2 x m g 2 2 3 y2 2 x 0,2x 2v0 x 10 n 11,1 Bậc thang mà bi rơi là bậc thứ 12 Chọn D. d 3.0,3 BÀI TỐN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Từ một tháp cao 40 m so với mặt đất người ta ném một quả cầu theo phương ngang với tốc độ 10 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy g 10 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. Chọn tọa độ Đề-các vuơng gĩc Oxy , cĩ gốc trùng với vị trí ném, hướng Ox trùng với hướng của vận tốc ban đầu, hướng Oy trùng với hướng của trọng lực. Sau khi ném 2 s , hồnh độ và tung độ của vật là x1 và y1 . Giá trị của x1 y1 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 47 m. B. 36 m. C. 42 m .D. 39 m. Câu 2. Từ một đỉnh tháp cao 40 m so với mặt đất người ta ném một quả cầu theo phương ngang với tốc độ 10 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí. Lấy g 10 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. Chọn tọa độ Đề-các vuơng gĩc Oxy , cĩ gốc trùng với vị trí ném, hướng Ox trùng với hướng của vận tốc ban đầu, hướng Oy trùng với hướng của trọng lực. Phương trình quỹ đạo của quả cầu là ( x, y đo bằng m và t đo bằng s ) A. y 0,05x2 . B. y 0,05x2 . C. y 0,1x2 . D. y x2 .
9. Câu 3. Một máy bay bay với tốc độ khơng đổi 120 m/s theo phương nằm ngang ở độ cao h 1000 m so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 10 m/s2 . Bỏ qua ảnh hưởng của khơng khí. Chọn tọa độ Đề-các vuơng gĩc Oxy , cĩ gốc trùng với vị trí ném, hướng Ox trùng với hướng của vận tốc ban đầu, hướng Oy trùng với hướng của trọng lực. Phương trình quỹ đạo của quả cầu là ( x, y đo bằng m và t đo bằng s ) A. y 0,05x2 . B. y 0,5x2 . C. y 0,1x2 . D. y x2 /2880. Câu 4. Một máy bay bay ngang với tốc độ 120 m/s ở độ cao h 2,5 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 10 m/s2 . Bỏ qua lực cản khơng khí. Thời gian từ lúc thả đến lúc chạm đất gần giá trị nào nhất sau đây? A. 35 s. B. 25 s. C. 22 s. D. 28 s. Câu 5. Một viên đạn được bắn theo phương ngang từ một khẩu súng đặt ở độ cao 45 m so với mặt đất. Tốc độ của đạn lúc vừa ra khỏi nịng là 250 m/s . Lấy g 9,8 m/s2 . Đạn ở trong khơng khí bao lâu? A. 3,0 s. B. 2,5 s. C. 3,2 s. D. 2,8 s. Câu 6. Một máy bay bay với vận tốc khơng đổi 120 m/s theo phương nằm ngang ở độ cao h 2,5 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 9,8 m/s2 . Bỏ qua ảnh hưởng của khơng khí. Thời gian từ lúc thả vật đến lúc vật chạm đất là A. 22,6 s. B. 23,5 s. C. 23,2 s. D. 22,8 s. Câu 7. Một người đứng ở một vách đá nhơ ra biển và ném một hịn đá theo phương ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s . Vách đá cao 50 m so với mặt nước biển. Lấy g 9,8 m/s2 . Sau bao lâu thì hịn đá chạm vào mặt nước? A. 3,5 s. B. 2,5 s. C. 3,2 s. D. 2,8 s. Câu 8. Một máy bay, bay ngang với tốc độ 120 m/s ở độ cao h 2,5 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 10 m/s2 . Bỏ qua lực cản khơng khí. Tầm ném xa gần giá trị nào nhất sau đây? A. 2,7 km. B. 2,6 km. C. 2,2 km. D. 2,9 km. Câu 9. Một máy bay bay với vận tốc khơng đổi 110 m/s theo phương nằm ngang ở độ cao h 2,5 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 9,8 m/s2 . Bỏ qua ảnh hưởng của khơng khí. Quãng đường vật đi được theo phương nằm ngang kể từ lúc được thả cho tới khi chạm đất là A. 2,7 km. B. 2,6 km. C. 2,5 km. D. 2,9 km. Câu 10. Một máy bay, bay ngang với tốc độ v0 ở độ cao h 1 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy 2 g 10 m/s . Bỏ qua lực cản khơng khí. Nếu tầm ném xa L 1500 m thì v0 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 149 m/s. B. 106 m/s. C. 142 m/s. D. 109 m/s.
10. Câu 11. Người ta ném một vật theo phương nằm ngang từ độ cao cách mặt đất 20 m . Vật đạt tới tầm xa 30 m . Cho g 10 m/s2 . Bỏ qua lực cản của khơng khí. Tốc độ ban đầu của vật đĩ là A. 5 m/s. B. 10 m/s. C. 15 m/s. D. 20 m/s. Câu 12. Trong mơn trượt tuyết, một vận động viên sau khi trượt trên đoạn đường dốc thì trượt ra khỏi dốc theo phương ngang ở độ cao 90 m so với mặt đất. Người đĩ bay xa được 180 m (theo phương ngang) trước khi chạm đất. Lấy g 9,8 m/s2 . Tốc độ của vận động viên đĩ khi rời khỏi dốc là A. 42 m/s. B. 30 m/s. C. 50 m/s. D. 60 m/s. Câu 13. Một viên đạn được bắn theo phương ngang từ một khẩu súng đặt ở độ cao 45 m so với mặt đất. Tốc độ của đạn lúc vừa ra khỏi nịng là 250 m/s . Lấy g 9,8 m/s2 . Điểm đạn rơi xuống đất cách điểm bắn theo phương ngang bao xa? A. 673,0 m. B. 757,6 m. C. 763,2 m. D. 752,8 m. Câu 14. Một máy bay bay với vận tốc khơng đổi v0 theo phương nằm ngang ở độ cao h 1 km so với mặt đất và thả một vật. Lấy g 9,8 m/s2 . Bỏ qua ảnh hưởng của khơng khí. Quãng đường vật đi được theo phương nằm ngang kể từ lúc được thả cho tới khi chạm đất là 1500 m thì v0 bằng A. 115 m/s. B. 130 m/s. C. 105 m/s. D. 160 m/s. Câu 15. Một máy bay đang bay ngang với tốc độ 150 m/s ở độ cao 490 m thì thả một gĩi hàng. Lấy g 9,8 m/s2 . Bỏ qua lực cản của khơng khí. Sau thời gian t thì gĩi hàng rơi đến đất và tầm bay xa (tính theo phương ngang) của gĩi hàng là L . Giá trị của t và L lần lượt là A. 4 s; 120 m. B. 10 s; 1500 m. C. 8 s; 1200 m. D. 12 s; 1800 m. Câu 16. Một quả bĩng ném theo phương ngang từ độ cao h với tốc độ ban đầu v0 25 m/s và rơi xuống đất sau t 3 s. Lấy g 9,8 m/s2 . Bỏ qua lực cản của khơng khí. Tầm ném xa của quả bĩng là L. Giá trị của h L gần giá trị nào nhất sau đây? A. 110 m. B. 120 m. C. 140 m. D. 90 m. Câu 17. Từ độ cao 45 m so với mặt đất người ta ném một vật theo phương ngang với tốc độ 40 m/s . Bỏ qua sức cản khơng khí. Lấy g 10 m/s2 . Vận tốc của vật khi chạm đất cĩ độ lớn là A. 20 m/s. B. 30 m/s. C. 50 m/s. D. 60 m/s. Câu 18. Một người đứng ở một vách đá nhơ ra biển và ném một hịn đá theo phương ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s . Vách đá cao 50 m so với mặt nước biển. Lấy g 9,8 m/s2 . Tính tốc độ của hịn đá lúc chạm vào mặt nước. A. 36 m/s. B. 30 m/s. C. 50 m/s. D. 56 m/s.
11. Câu 19. Một viên đạn được bắn theo phương ngang từ một khẩu súng đặt ở độ cao 45 m so với mặt đất. Tốc độ của đạn lúc vừa ra khỏi nịng là 250 m/s . Lấy g 9,8 m/s2 . Khi rơi xuống đất, thành phần thẳng đứng của vận tốc của viên đạn cĩ độ lớn bằng bao nhiêu? A. 136 m/s. B. 30 m/s. C. 29,7 m/s. D. 252 m/s. ĐÁP ÁN BÀI TỐN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG 1D 2A 3D 4C 5A 6A 7C 8A 9C 10B 11C 12A 13B 14C 15B 16B 17C 18A 19C