Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài 17: Trọng lực và lực căng

Câu hỏi 17.1 trang 31 SBT Vật lí 10: Một vật có khối lượng m đặt ở nơi có gia tốc trọng trường g. Phát biểu nào sau đây sai?

A. Trọng lực có độ lớn được xác định bởi biểu thức P = mg.

B. Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.

C. Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

D. Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trọng lực tác dụng lên vật có đặc điểm:

- phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới

- là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật

- có điểm đặt tại trọng tâm của vật

- có độ lớn là P = mg nên trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng của vật.

Câu hỏi 17.2 trang 31 SBT Vật lí 10: Một vật đang nằm yên trên mặt đất, lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng vào vật có độ lớn

A. lớn hơn trọng lượng của vật.

B. nhỏ hơn trọng lượng của vật.

C. bằng trọng lượng của vật.

D. bằng 0.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng vào vật có độ lớn bằng trọng lượng của vật.

Câu hỏi 17.3 trang 32 SBT Vật lí 10: Biết gia tốc rơi tự do ở đỉnh và ở chân một ngọn núi lần lượt là 9,809 m/s² và 9,810 m/s². Tỉ số trọng lượng của vật ở đỉnh núi và chân núi là

A. 0,9999.

B. 1,0001.

C. 9,8095.

D. 0,0005.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Tỉ số trọng lượng: $\frac{P_1}{P_2}=\frac{m{g}_1}{m{g}_2}=\frac{g_1}{g_2}=\frac{\mathrm{9,809}}{\mathrm{9,810}}=\mathrm{0,9999}$

Câu hỏi 17.4 trang 32 SBT Vật lí 10: Một người đi chợ dùng lực kế để kiểm tra khối lượng của một gói hàng. Người đó treo gói hàng vào lực kế và đọc được số chỉ của lực kế là 20 N. Biết gia tốc rơi tự do tại vị trí này là g = 10 m/s². Khối lượng của túi hàng là

A. 2 kg.       

B. 20 kg.     

C. 30 kg.     

D. 10 kg.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Khối lượng túi hàng: $m=\frac{P}{g}=\frac{20}{10}=2kg$

Câu hỏi 17.5 trang 32 SBT Vật lí 10: Tính trọng lượng của một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 80 kg khi người đó ở

a) trên Trái Đất (lấy g_TĐ = 9,80 m/s²).

b) trên Mặt Trăng (lấy g_MT = 1,67 m/s²).

c) trên Kim tinh (lấy g_KT = 8,70 m/s²).

Lời giải:

a) P = m.g_TD = 80 . 9,8 = 784 N.

b) P = m.g_MT = 80 . 1,67 = 133,6 N.

c) P = m.g_KT = 80 . 8,70 = 696 N.

Câu hỏi 17.6 trang 32 SBT Vật lí 10: Đo trọng lượng của một vật trên Trái Đất, ta được P₁ = 19,6 N. Tính khối lượng của vật, biết gia tốc rơi tự do của vật trên mặt đất là g₁ = 9,8 m/s². Nếu đem vật lên Mặt Trăng có g₂ = 1,67 m/s² và đo trọng lượng của nó thì được bao nhiêu?

Lời giải:

Trên Trái Đất khối lượng của vật là

$P_1=m{g}_1\Rightarrow m=\frac{P_1}{g_1}=\frac{\mathrm{19,6}}{\mathrm{9,8}}=2kg$

Trọng lượng của vật khi lên Mặt Trăng là $P_2=m{g}_2=\mathrm{2.1,67}=\mathrm{3,34}N$

Câu hỏi 17.7 trang 32 SBT Vật lí 10: Biết khối lượng của một hòn đá là 2 kg, gia tốc rơi tự do là 9,8 m/s². Tính lực hút của hòn đá lên Trái Đất.

Lời giải:

Theo định luật 3 Newton, lực hút của hòn đá lên Trái Đất bằng lực Trái Đất hút hòn đá và bằng trọng lượng của vật:

P = mg = 2. 9,8 = 19,6 N.

Câu hỏi 17.8 trang 32 SBT Vật lí 10: Một vật nặng có khối lượng 0,2 kg được treo vào một sợi dây không dãn (Hình 17.1). Xác định lực căng của dây khi cân bằng. Lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Khi quả cầu treo dưới sợi dây cân bằng thì lực căng sợi dây bằng trọng lượng của vật:

T = P = mg = 0,2.9,8 = 1,96 N.

Câu hỏi 17.9 trang 32 SBT Vật lí 10: Một vật nặng có khối lượng 5 kg được treo vào các sợi dây không dãn như Hình 17.2. Xác định lực do vật nặng làm căng các sợi dây AB, AC. Lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Khi vật nặng cân bằng, các lực tác dụng lên vật nặng được biểu diễn như hình dưới.

Theo hình vẽ ta có:

$$\begin{gathered} T_{AC}=P\tan {30}^o=mg\tan {30}^o=\frac{49\sqrt{3}}{3}N \\ {T}_{AB}=\frac{P}{\cos {30}^o}=\frac{m.g}{\cos {30}^o}=\frac{98\sqrt{3}}{3}N \end{gathered}$$

Câu hỏi 17.10 trang 33 SBT Vật lí 10: Một chú khỉ diễn xiếc treo mình cân bằng trên dây thừng như Hình 17.3. Xác định lực căng xuất hiện trên các đoạn dây OA, OB. Biết chú khỉ có khối lượng 7 kg. Lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải:

Trọng lượng của con khỉ: P = mg = 7 . 9,8 = 68,6 N.

Khi vật cân bằng: ${\overrightarrow{T}}_1+{\overrightarrow{T}}_2+\overrightarrow{P}=\overrightarrow{0}$

Các lực thành phần theo trục Oy cân bằng nhau:

T₁.sin 18⁰ + T₂.sin 26⁰ – P = 0   (1)

Các lực thành phần theo trục Ox cân bằng nhau:

T₁.cos 18⁰ = T₂.cos 26⁰    (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow T_1=\mathrm{88,6}N;T_2=\mathrm{93,9}N$

Câu hỏi 17.11 trang 33 SBT Vật lí 10: Một ngọn đèn có khối lượng m = 1,2 kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi dây. Biết dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 10 N. Lấy g = 10 m/s².

a) Chứng minh rằng không thể treo ngọn đèn này vào một đầu dây.

b) Người ta đã treo đèn này bằng cách luồn sợi dây qua một cái móc của đèn và hai đầu dây được gắn chặt trên trần nhà (Hình 17.4). Hai đầu dây có chiều dài bằng nhau và hợp với nhau một góc bằng 60°. Tính lực căng của mỗi nửa sợi dây.

Lời giải:

a) Trọng lượng của ngọn đèn: P = 12 N. Khi treo ngọn đèn vào một đầu dây thì lực căng dây T = P = 12N (lớn hơn 10 N), nên không thể treo ngọn đèn này vào một đầu dây.

b) Khi đèn cân bằng, các lực tác dụng lên đèn được biểu diễn như hình dưới.

Từ hình vẽ, lực căng của mỗi nửa sợi dây là $T=\frac{P}{2\cos {30}^o}=\frac{12}{2\cos {30}^o}=4\sqrt{3}\left(N\right)$