Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 1: Động học chất điểm - Chuyên đề 2: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Nội dung text: Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 1: Động học chất điểm - Chuyên đề 2: Chuyển động thẳng biến đổi đều

1. CHƯƠNG CHUYÊN ĐỀ 2: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP 1.Phương pháp giải Bài tập hỏi tính vận tốc, quãng đường, gia tốc, áp Ví dụ: Một đoàn tàu rời ga chuyển động thẳng dụng công thức phù hợp theo 3 bước: nhanh dần đều. Sau 1 phút, tàu đạt tốc độ 54 km/h. Hỏi gia tốc của đoàn tàu bằng bao nhiêu? Hướng dẫn Bước 1: Xác định các đại lượng đề bài cho đồng Bài cho thời gian t = 1 phút = 60 s. Tàu rời ga nên thời đổi đơn vị: vận tốc ban đầu của nó bằng 0: vo=0 m/s. 1 phút = 60 giây Tốc độ của vật sau 1 phút v=54 km/h = 15m/s. 3,6 km/h = 1 m/s Bước 2: Viết biểu thức xuất hiện các đại lượng đề v v Ta có: v v a.t a 0 bài cho rồi rút ra đại lượng cần tính. 0 t Bước 3: Thay số và tính. 15 0 Thay số ta được: a 0,25 m / s2 . 60 Bài tập xác định thời điểm, vị trí gặp nhau của hai Ví dụ: Hai xe máy cùng xuất phát từ A và chuyển Trang 1
2. vật ta làm theo 3 bước sau: động cùng hướng. Xe thứ nhất chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu với gia tốc 5 m/s2. Xe thứ hai chuyển động chậm dần đều với vận tốc đầu 10 m/s và gia tốc có độ lớn 3 m/s 2. Sau bao lâu hai xe gặp lại nhau? Hướng dẫn Bước 1: Chọn gốc tọa độ và chiều dương. Chọn gốc tọa độ tại A, chiều dương cùng chiều chuyển động của hai xe. Do đó: x01 x02 0 2 Xe thứ nhất có: v01 0; a1 5m / s 2 Xe thứ hai có: v02 10;a1 3m / s (vì chuyển động chậm dần đều) Bước 2: Viết phương trình chuyển động của các vật Phương trình chuyển động: 1 1 1 x x v t a t2 x x v t a t2 x x v t a t2 2,5t2 1 01 01 2 1 2 02 02 2 2 1 01 01 2 1 Bước 3: Cho x1= x2 và giải phương trình tìm ra thời 1 x X v t a t2 10t 1,5t2 điểm gặp nhau t 2 02 02 2 2 Một số công thức giải nhanh Trường hợp Công thức giải nhanh Quãng đường vật đi được trong giây thứ n 1 Sn v0 a n 2 Quãng đường vật đi được trong n giây cuối 1 Sn nvo na t n 2 Thời gian rơi tự do 2h t g Vận tốc vật rơi tự do khi chạm đất v 2gh 2.Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 20 m/s thì thấy một ổ gà phía trước, người lái xe hãm phanh đột ngột. Khi đó xe chuyển động thẳng chậm dần đều. Cho tới khi dừng lại, ô tô đi thêm được 200 m. Gia tốc của ô tô bằng A. -1 m/s2 B. 1 m/s2 C.-2 m/s2 D. 2 m/s2 Hướng dẫn Đề bài cho vận tốc của xe ban đầu v0 20 m / s , quãng đường xe đi được là s = 200 m cho đến khi dừng lại, tức là vận tốc cuối cùng v = 0. Bài không cho thời gian nên ta nghĩ tới hệ thức độc lập với thời gian: Trang 2
3. v2 v2 v2 v2 2as a 0 0 2s 02 202 Thay số ta được: a 1m / s2 2.200 → Chọn A. Ví dụ 2: Một vật đang chuyển động với vận tốc 10 m/s thì đột ngột tăng tốc chuyển động nhanh dần đều 2 với gia tốc bằng 2 m/s . Quãng đường vật đi được sau 10s kể từ khi tăng tốc là A. 50 m B. 100 m C. 200 m D. 500 m Hướng dẫn 2 Bài cho ta biết vận tốc của xe ban đầu v0 10 m / s , gia tốc a= 2 m/s . Quãng đường vật đi được sau 10 s: 1 1 s v t at2 10.10 .2.102 200m 0 2 2 →Chọn C. Ví dụ 3: Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 20 m/s thì hãm phanh và chuyển động chậm dần đều. Sau khi đi được quãng đường 100 m thì ô tô dừng hẳn. Quãng đường ô tô đi được trong giây thứ 3 bằng: A. 10 m B. 15 m. C. 20 m. D. 30 m. Hướng dẫn 1 Quãng đường vật đi được trong giây thứ n = 3 được tính bởi công thức: S3 v0 a n 2 Do đó, muốn tính được quãng đường ta cần tính được gia tốc của chuyển động. Ô tô dừng lại sau khi đi thêm được 100 m nên gia tốc của ô tô là: v2 v2 02 202 a 0 2m / s2 2s 2.100 1 1 Quãng đường ô tô đi được trong giây thứ 3: S3 v0 a n 20 2 . 3 15m 2 2 →Chọn B. Ví dụ 4: Một vật chuyển động thẳng chậm dần đều với vận tốc ban đầu 10 m/s. Sau khi chuyển động được 1 giây thì vận tốc còn lại 8 m/s. Quãng đường vật đi được trong 2 giây cuối cùng trước khi dừng lại bằng: A. 2 m. B. 16 m. C. 8 m. D. 4 m Hướng dẫn Quãng đường vật đi được trong n = 2 giây cuối của chuyển động tính bởi: 1 Sn nv0 na t n 2 Do đó, ta cần tính được gia tốc a và t là thời gian vật chuyển động. Bài cho vận tốc ban đầu v0 10m / s , vận tốc sau thời gian t = 1s là v= 8 m/s. Trang 3
4. v v 8 10 v v at a 0 2m / s2 0 t 1 v v 0 10 Vật dừng lại khi vận tốc bằng 0. Ta có: v v at t 0 5s . 0 a 2 Vậy vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc a = -2 m/s2 trong thời gian 5 s thì dừng lại. Quãng đường vật đi được trong 2 giây cuối: 1 1 S2 nv0 na t n 2.10 2. 2 . 5 .2 4m . 2 2 →Chọn D Ví dụ 5: Một vật được thả rơi tự do từ độ cao h so với mặt đất ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Sau 5s kể từ khi thả vật chạm đất. Độ cao h và vận tốc của vật khi chạm đất có giá trị bằng A. h = 100 m, v = 100 m/s B. h = 125 m, v = 100 m/s C. h = 125 m, v = 50 m/s D. h = 100 m, v = 5 m/s Hướng dẫn 2h 1 1 Thời gian vật rơi tự do tính bởi công thức: t h gt2 .10.52 125m g 2 2 Vận tốc vật khi chạm đất: v 2gh 2.10.125 50m / s →Chọn C. Ví dụ 6: Một vật rơi tự do độ cao h ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. Trong 2 giây cuối trước khi chạm đất vật rơi được 80 m. Thời gian rơi tự do của vật bằng A. 4 s.B.5 s C. 10 s. D. 12 s. Hướng dẫn Bài có liên quan đến quãng đường vật đi được trong n = 2 giây cuối cùng. Rơi tự do cũng là chuyển động nhanh dần đều nên quãng đường vật đi được trong 2 giây cuối tính bởi: 1 Sn nv0 na t n 2 2 Trong đó v0 0 và t là thời gian rơi tự do, a = g = 10 m/s . 1 Từ đó: S2 0 2.10. t .2 80m t 5s 2 →Chọn B. Ví dụ 7: Trên một đoạn đường AB dài 400 m, một người đi xe đạp có vận tốc ban đầu 2 m/s hướng về phía B chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 5 m/s 2. Cùng lúc đó, một người đi xe máy qua B với tốc độ 18 m/s hướng về phía A chuyển động chậm dần đều với gia tốc 1 m/s 2. Sau bao lâu thì hai xe gặp nhau? A. 10 s.B. 15 s. C. 20 s. D. 5 s. Hướng dẫn Trang 4
5. Chọn gốc tọa độ tại A, chiều dương hướng từ A đến B Người đi xe đạp đi theo chiều dương nên vận tốc ban đầu: v01 2m / s . Người này chuyển động nhanh 2 dần đều nên gia tốc cùng hướng vận tốc do đó gia tốc của xe đạp có giá trị dương a1 5m / s 1 Phương trình chuyển động của xe đạp: x x v .t a .t2 0 2t 2,5t2 1 01 01 2 1 Người đi xe máy xuất phát từ B cách A 400m nên x02 400m đi từ B về A, tức là ngược chiều dương nên: v02 18m / s . Người này chuyển động chậm dần đều nên gia tốc ngược hướng vận tốc, do đó gia 2 tốc của xe máy có giá trị dương( vì vận tốc âm): a2 1m / s 1 Phương trình chuyển động của xe máy: x x v t a t2 400 18t 0,5t2 2 02 02 2 2 2 2 Hai xe gặp nhau khi: x1 x2 2t 2,5t 400 18t 0,5t t 10s (vì t > 0). →Chọn A. Ví dụ 8: Chuyển động của một xe máy được mô tả bởi đồ thị. Chuyển động của xe máy là chuyển động. A. Đều trong khoảng thời gian từ 0 s đến 20 s, chậm dần đều trong khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s. B. Chậm dần đều trong khoảng thời gian từ 0 s đến 20 s nhanh dần đều trong khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s. C. Đều trong khoảng thời gian từ 20 s đến 60 s, chậm dần đều trong khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s . D. Nhanh dần đều trong khoảng thời gian từ 0 s đến 20 s, đều trong khoảng thời gian từ 60 s đến 70 s Hướng dẫn Từ đồ thị ta thấy rằng trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = 20 s đồ thị đi lên. Do đó, trong giai đoạn này, vận tốc của vật tăng dần đều và vật chuyển động nhanh dần đều. Trong khoảng thời gian từ t = 20 s đến t = 60 s đồ thị nằm ngang, chứng tỏ trong giai đoạn này vận tốc của vật không đổi nên vật chuyển động đều. Trong khoảng thời gian từ t = 60 s đến t = 70 s đồ thị đi xuống. Do đó giai đoạn này vận tốc vật giảm dần đều và vật chuyển động chậm dần đều. → Chọn C. PHẦN 3: BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu 1. Vận tốc của một chất điểm chuyển động dọc theo trục Ox cho bởi hệ thức v 15 3t m / s .Gia tốc và vận tốc của chất điểm lúc t = 2 s là A. a = 3m/s2; v = -1m/s.B. a = 3m/s 2; v = 9 m/s. C. a = -8 m/s2; v = -1m/s.D. a = -3m/s 2; v = 9 m/s. Câu 2. Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 54 km/h thì người lái xe hãm phanh. Ô tô chuyển động thẳng chậm dần đều và sau 4 s thì dừng lại. Quãng đường s mà ô tô chạy thêm được kể từ lúc hãm phanh là bao nhiêu? Trang 5
6. A. 30 m.B. 82,6 m . C. 252 m. D. 135 m. Câu 3. Chọn câu sai? Chất điểm chuyển động dọc theo một chiều với gia tốc a = 4 m/s2, có nghĩa là A. lúc đầu vận tốc bằng 0 thì sau 1s vận tốc của nó bằng 4 m/s B. lúc đầu vận tốc bằng 2 m/s thì sau 1 s vận tốc của nó bằng 6 m/s C. lúc đầu vận tốc bằng 2 m/s thì sau 2 s vận tốc của nó bằng 14 m/s. D. lúc đầu vận tốc bằng 4 m/s thì sau 2 s vận tốc của nó bằng 12 m/s. Câu 4. Một chiếc xe đang chạy đều với vận tốc 54 km/h thì phát hiện ổ gà trước mặt. Bác tài xế phanh gấp và xe dừng lại sau 5 s. Quãng đường xe chạy được trong giây cuối cùng là: A. 1,5 m. B. 24 m. C. 36 m. D. 37,5 m. Câu 5. Một xe chuyển động thẳng biến đổi đều có phương trình vận tốc là v = 10 – 2t, t tính theo s, v tính theo m/s. Quãng đường mà xe đó đi được trong 6 s đầu tiên là: A. 26 m. B. 16 m. C. 36 m. D. 49 m. Câu 6. Một xe máy chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu 10 m/s. Trong giây thứ 5, xe đi được 28 m. Tính gia tốc của xe máy? A. 4 m/s2 B. 6 m/s2. C. 2 m/s2. D. 0,5 m/s2. Câu 7: Lúc 7h tại 2 vị trí A và B cách nhau 150 m có 2 xe chuyển động ngược chiều đi đến gặp nhau. Xe đạp xuất phát từ A chuyển động đều với vận tốc 5 m/s, xe máy xuất phát từ B chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu với gia tốc 2 m/s 2. Hai xe gặp nhau sau: A. 5 s. B. 10 s. C. 12 s. D. 15 s. Câu 8: Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm của chuyển động rơi tự do? A. Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. B. Chuyển động thẳng nhanh dần đều. C. Tại một nơi và ở gần mặt đất, mọi vật rơi tự do như nhau. D. Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc khác 0. Câu 9: Hai vật được thả rơi tự do đồng thời từ hai độ cao khác nhau h1 và h2 . Khoảng thời gian rơi của vật thứ nhất lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi của vật thứ hai. Bỏ qua lực cản của không khí. Tính tỉ số các h độ cao 1 ? h2 A. 2. B. 0,5.C. 4.D. 0,25. Câu 10: Hình bên là đồ thị vận tốc – thời gian của một vật chuyển động thẳng. Gia tốc của xe trong khoảng thời gian từ 5s đến 10s là A. 0,5 m/s2. B. 0,4 m/s2 C. 0,6 m/s2. D. 0,8 m/s2 . Đáp án: 1- D 2 - A 3 - C 4 - A 5 – A 6 – A 7 – B 8 –D 9 –C 10 -D Trang 6