Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 1: Động học chất điểm - Chuyên đề 3: Chuyển động tròn đều

Nội dung text: Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 10 - Chủ đề 1: Động học chất điểm - Chuyên đề 3: Chuyển động tròn đều

1. CHƯƠNG CHUYÊN ĐỀ 3: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP 1. Phương pháp giải Vận dụng các công thức và định nghĩa để tính Ví dụ: Một cánh quạt quay với tốc độ 200 các đại lượng của chuyển động tròn đều. vòng/phút. Biết cánh quạt dài 50cm. Tốc độ dài Chú ý: đổi đơn vị: của một điểm ở đầu cánh quạt bằng bao nhiêu? Hướng dẫn • 1 vòng / phút = rad / s . 30 Bài cho biết tốc độ góc:  200 vòng/phút. • 1 độ = rad Ta cần đổi về đơn vị rad/s. 180 20 200 vòng/phút 200. rad / s. • 1 giờ = 60 phút = 3600 giây. 30 3 • 1 ngày = 86400 giây. Độ dài cách quạt chính bằng bán kính quỹ đạo Với các bài tập xe chuyển động, tốc độ dài của của một điểm ở đầu cánh quạt R = 50 cm = 0,5 xe chính bằng tốc độ dài của một điểm nằm m trên vành bánh xe. 20 Tốc độ dài: v .R .0,5 10,5m / s 3 Trang 1
2. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Bánh xe máy có đường kính 40 cm. Khi xe chạy đều với tốc độ bằng 36 km/h thì tốc độ góc của một điểm trên vành bánh xe bằng A. 10 rad/s. B. 20 rad/s. C. 30 rad/s. D. 50 rad/s Hướng dẫn Bài cho biết đường kính bánh xe d = 40 cm, suy ra bán kính bánh xe R = 0,5d = 20 cm = 0,2 m. Tốc độ của xe máy chính bằng tốc độ dài của một điểm trên vành bánh xe: v = 36 km/h = 10 m/s. Tốc độ góc của một điểm nằm trên vành bánh xe cách tâm bánh 0,2 m là: v 10  50rad / s . R 0,2 →Chọn D Ví dụ 2: Tốc độ góc của kim phút trên đồng hồ bằng A. 1,75.10-3 rad/s. B. 1,25. 10-3 rad/s. C. 1,25.10-4 rad/s. D. 1,75. 10-4 rad/s. Hướng dẫn Ta biết rằng, kim phút của đồng hồ quay một vòng mất 60 phút, suy ra thời gian kim quay được 1 vòng đó cũng chính là chu kì quay của kim: T = 60 phút = 60.60 = 3600 s. 2 2 Tốc độ góc của kim phút:  1,75.10 3 rad / s T 3600 →Chọn A. Ví dụ 3: Một đĩa tròn quay đều với tốc độ 500 vòng/phút. Tính gia tốc hướng tâm tại một điểm trên đĩa nằm cánh tâm đĩa 40 cm? A. 856 m/s2. B. 1028 m/s2. C. 1097 m/s2. D. 1125 m/s2. Hướng dẫn Bài cho biết tốc độ của đĩa:  500 vòng/phút. 50 Đổi đơn vị: 500 vòng/phút = 500. rad / s . 30 3 Gia tốc hướng tâm của điểm cách tâm R = 40 cm = 0,4 m là: 2 2 50 2 a  R .0,4 1097m/ s 3 →Chọn C. Trang 2
3. Ví dụ 4: Mặt Trăng quay một vòng quay Trái Đất mất 27 ngày. Biết khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng bằng 384000 km. Coi chuyển động của Mặt Trăng là tròn đều. Tốc độ dài của Mặt Trăng bằng: A. 0,852 km/s. B. 1,034 km/s. C. 1,235 m/s. D. 1,456 km/s. Hướng dẫn Thời gian Mặt Trăng quay một vòng quay Trái đất chính là chu kì của nó: T = 27 ngày = 27.86400 = 2332800 s. 2 2 Suy ra tốc độ góc của Mặt Trăng:  rad / s . T 2332800 1166400 Khoảng cách từ tâm Mặt Trăng tới Tâm Trái Đất: R = 384000 km = 3,84.108m Tốc độ dài của Mặt Trăng: v R .3,84.108 1034m / s 1,034 km / s . 1166400 →Chọn B. Ví dụ 5: Vệ tinh địa tĩnh là thiết bị dùng để quan sát một khu vực duy nhất trên Trái Đất rất thuận tiện cho dự báo thời tiết. Để làm được như vậy thì tốc độ chuyển động tròn của vệ tinh quanh Trái đất đúng bằng tốc độ tự quay của Trái đất. Biết bán kính Trái đất bằng 6400 km. Một vệ tinh được đặt ở độ cao 35786 km so với mặt đất thì có gia tốc hướng tâm bằng: A. 0,125 m/s2. B. 0,223 m/s2. C. 1,75 m/s2. D. 86400 m/s2. Hướng dẫn Vệ tinh ở độ cao 35786 km so với mặt đất nên khoảng cách so với tâm Trái đất bằng: R r h 6400 35786 42186km 42186000m Vệ tinh này có chu kì bằng chu kì tự quay của Trái đất là: T = 1 ngày đêm = 86400 s. 2 2 Suy ra vận tốc của vệ tinh :  rad / s . T 86400 43200 2 2 2 Gia tốc hướng tâm của vệ tinh: a  R .42186000 0,223m / s . 43200 →Chọn B. PHẦN 2: BÀI TẬP TỔNG HỢP Trang 3
4. Câu 1. Một bánh xe có đường kính 100 cm quay đều 4 vòng trong 4 s. Gia tốc hướng tâm của 1 một điểm cách vành bánh xe bán kính bánh xe là 4 A. 10 m/s2 B. 20 m/s2. C. 30 m/s2 D. 15 m/s2. Câu 2. Một chiếc xe chuyển động thẳng đều, sau 10 s đi được 100 m và trong thời gian đó bánh xe quay được 20 vòng. Xác định đường kính của bánh xe? A. 0,8 m. B. 1,6 m. C. 0,5 m. D. 1,0 m Câu 3. Vệ tinh nhân tạo của Trái Đất ở độ cao 300 km bay với vận tốc 7,9 km/s. Coi vệ tinh chuyển động tròn đều và bán kính Trái đất bằng 6400 km. Chu kì của vệ tinh quay xung quanh Trái Đất là A. 1h 27 min 10 s. B. 1h 28 min 49 s. C. 1 h 24 min 49 s D. 1h 24 min 10 s. Câu 4. Một đồng hồ treo tường có kim giờ dài 2,5 cm, kim phút dài 3 cm. So sánh tốc độ góc của 2 đầu kim nói trên? A. m 6h . B. m 12h . C. m 24h . D. m 48h . Câu 5. Một chiếc xe chuyển động đều, vận tốc 14,4 π km/h. Khi đó, một điểm trên vành xe vạch được một cung 90º sau 0,05 s. Xác định bán kính bánh xe? A. 30 cm B. 40 cm. C. 10 cm. D. 25 cm. Câu 6. Một điểm A nằm trên vành bánh xe chuyển động với vận tốc 30 cm/s, còn điểm B nằm cùng bán kính với điểm A chuyển động với vận tốc 10 cm/s. Cho AB = 20 cm. Hãy xác định bán kính của bánh xe? A. 20 cm. B. 30 cm. C. 40 cm. D. 45 cm. Đáp án: 1 –D 2 – B 3 – B 4-B 5-B 6-B Trang 4