Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài tập cuối chương 3

Câu hỏi III.1 trang 40 SBT Vật lí 10: Chọn câu đúng.

A. Nếu không chịu lực nào tác dụng thì mọi vật phải đứng yên.

B. Vật chuyển động được là nhờ có lực tác dụng lên nó.

C. Khi không còn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ lập tức dừng lại.

D. Khi thấy vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn là đã có lực tác dụng lên vật.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động. Lực chỉ làm thay đổi vận tốc của vật hoặc làm vật biến dạng.

Câu hỏi III.2 trang 40 SBT Vật lí 10: Cách viết hệ thức của định luật 2 Newton nào dưới đây là đúng?

A. $\overrightarrow{F}=ma$ .

B. $\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$ .

C. $-\overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$ .

D. $\overrightarrow{F}=-m\overrightarrow{a}$ .

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Định luật 2 Newton: $\overrightarrow{a}=\frac{\overrightarrow{F}}{m}\Rightarrow \overrightarrow{F}=m\overrightarrow{a}$ .

Câu hỏi III.3 trang 40 SBT Vật lí 10: Cho hai lực khác phương, có độ lớn bằng 9 N và 12 N. Độ lớn của hợp lực có thể nhận giá trị nào sau đây?

A. 15 N.

B. 1 N.

C. 2 N.

D. 25 N.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Hợp lực có độ lớn nằm trong khoảng: $\left|F_1-F_2\right|\le F\le F_1+F_2\Rightarrow 3N\le F\le 21N$ .

Câu hỏi III.4 trang 40 SBT Vật lí 10: Chất điểm chịu tác dụng của lực có độ lớn là F₁ và F₂ = 6 N. Biết hai lực này hợp với nhau góc 150^o và hợp lực của chúng có giá trị nhỏ nhất. Giá trị của F₁ là

A. 2 N.       

B. $3\sqrt{3}$ N.       

C. 3 N.     

D. 5 N.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Ta có:$F^2=F_1^2+F_2^2+2F_1{F}_2\cos {150}^o$

$\iff F_1^2-6\sqrt{3}{F}_1+36-F^2=0$        (*)

(*) là phương trình bậc 2 đối với F₁ có $\Delta ={\left(6\sqrt{3}\right)}^2-4\left(36-F^2\right)$

Để phương trình có nghiệm thì:

$\Delta \ge 0\iff {\left(6\sqrt{3}\right)}^2-4\left(36-F^2\right)\ge 0\Rightarrow F_{\min }=3N$

Thay F = 3 N vào (*) thu được $F_1=3\sqrt{3}N$

Câu hỏi III.5 trang 40 SBT Vật lí 10: Một ô tô có khối lượng 800 kg có thể đạt được tốc độ 18 m/s trong 36 s kể từ lúc khởi hành. Lấy g = 10 m/s².

a) Lực để gây ra gia tốc cho xe có độ lớn bằng bao nhiêu?

b) Tính tỉ số độ lớn của lực tăng tốc và trọng lượng của xe.

Lời giải:

a) Gia tốc: $a=\frac{v-v_0}{t}=\frac{18-0}{36}=\mathrm{0,5}m/s^2$

Lực cần thiết để gây ra gia tốc cho ô tô là hợp lực cùng chiều với gia tốc có độ lớn:

$F=ma=\mathrm{800.0,5}=400N$

b) Tỉ số: $\frac{F}{P}=\frac{400}{800.10}=\frac{1}{20}$

Câu hỏi III.6 trang 40 SBT Vật lí 10: An và Bình cùng nhau đẩy một thùng hàng chuyển động thẳng trên sàn nhà. Thùng hàng có khối lượng 120 kg. An đẩy với một lực 450 N, Bình đẩy với một lực 350 N cùng theo phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa thùng và sàn là 0,2. Tính gia tốc của thùng, lấy g = 10 m/s².

Lời giải:

Hợp lực tác dụng lên thùng hàng:

F = F_đẩy – F_{ma sát} với F_{ma sát} = $\mu mg=240N$

$\Rightarrow F=450+350-240=560N\Rightarrow a=\frac{F}{m}=\frac{560}{120}=\mathrm{4,67}m/s^2$.

Câu hỏi III.7 trang 40 SBT Vật lí 10: Một xe ô tô có khối lượng 1,2 tấn tắt máy và hãm phanh. Xe chuyển động chậm dần đều cho đến khi dừng lại thì đi được quãng đường 96 m. Biết quãng đường xe đi được trong giây đầu tiên gấp 15 lần quãng đường xe đi được trong giây cuối. Xác định độ lớn của hợp lực tác dụng vào xe trong quá trình chuyển động chậm dần đều.

Lời giải:

Gọi t là thời gian từ lúc xe hãm phanh tới khi dừng hẳn, v₀ là tốc độ tại thời điểm xe hãm phanh.

Quãng đường xe đi được trong giây đầu tiên:

s_đầu = $v_0{t}_1+\frac{1}{2}a{t}_1^2=v_0+\mathrm{0,5}a$  (với t₁ = 1 s).

Quãng đường xe đi được trong giây cuối cùng:

s_cuối = s_t – s_t-1$=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2-\left[v_0\left(t-1\right)+\frac{1}{2}a{\left(t-1\right)}^2\right]=v_0+at-\mathrm{0,5}a$

Vật chuyển động chậm dần đều đến khi dừng lại v = 0, nên ta có:

 $v=v_0+at=0$       (1)

Suy ra: s_cuối  = - 0,5a

Theo giả thiết: $\frac{s_{dau}}{s_{cuoi}}=\frac{v_0+\mathrm{0,5}a}{-\mathrm{0,5}a}=15\Rightarrow v_0=-8a$     (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow$  t = 8s.

Lại có: $s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2\iff 96=-32a\Rightarrow a=-3m/s^2$

$\Rightarrow$ Lực hãm tác dụng vào xe là: $F=\left|ma\right|=\left|1200.\left(-3\right)\right|=3600N$ .

Câu hỏi III.8 trang 40 SBT Vật lí 10: Một người nhảy dù có khối lượng tổng cộng 100 kg. Trong thời gian đầu (khoảng vài giây) kể từ khi bắt đầu nhảy xuống, người này chưa mở dù và rơi dưới tác dụng của trọng lực. Khi người đó mở dù, lực tác dụng của dù lên người là 2000 N hướng lên.

a) Biểu diễn các lực tác dụng lên người nhảy dù khi mở dù.

b) Xác định hợp lực tác dụng lên người nhảy dù khi mở dù.

c) Người sẽ chuyển động như thế nào kể từ khi mở dù?

Lời giải:

Trọng lượng tổng cộng của người nhảy dù: P = mg = 1000 N.

a) Người nhảy dù chịu tác dụng của trọng lực và lực cản của không khí.

b) Hợp lực tác dụng lên người nhảy dù hướng lên và có độ lớn:

F = 2000 – 1000 = 1000 N.

c) Khi chưa mở dù, người nhảy dù chuyển động nhanh dần đều dưới tác dụng của trọng lực (rơi tự do). Sau khi mở dù, người nhảy dù sẽ chuyển động chậm dần đều với gia tốc:

$a=\frac{-F}{m}=\frac{-1000}{100}=-10m/s^2$

Câu hỏi III.9 trang 41 SBT Vật lí 10: Con tàu trong Hình III.1 đang chuyển động theo một hướng xác định với vận tốc không đổi.

a) Tại sao nói con tàu đang ở trạng thái cân bằng (hợp lực bằng 0)?

b) Xác định lực đẩy $\overrightarrow{F_1}$  của nước.

c) Xác định lực cản $\overrightarrow{F_3}$  của nước.

Lời giải:

a) Vì con tàu chuyển động theo một hướng xác định với vận tốc không đổi nên gia tốc của tàu a = 0. Do đó, tàu ở trạng thái cân bằng và hợp lực tác dụng F = 0.

b) Độ lớn lực đẩy của nước bằng trọng lượng: F₁ = 1000 kN.

c) Độ lớn lực cản của nước bằng độ lớn lực đẩy của động cơ: F₃ = 50 kN.

Câu hỏi III.10 trang 41 SBT Vật lí 10: Một vật khối lượng 2,5 kg đang nằm yên trên mặt phẳng ngang thì chịu tác dụng của lực kéo 15 N theo phương ngang và bắt đầu chuyển động. Biết trong 1 phút đầu tiên sau khi chịu tác dụng lực, vật đi được 2700 m. Coi lực cản tác dụng vào vật không đổi trong quá trình chuyển động. Xác định độ lớn của lực cản tác dụng vào vật.

Lời giải:

Gia tốc: $a=\frac{2s}{t^2}=\frac{2.2700}{{60}^2}=\mathrm{1,5}m/s^2$

Độ lớn lực cản: F_c = F_k - ma = 15 - 2,5.1,5 = 11,25 N.

Câu hỏi III.11 trang 41 SBT Vật lí 10: Một thanh AB khối lượng 8 kg, dài 60 cm được treo nằm ngang nhờ hai sợi dây dài 50 cm như ở Hình III.2. Hai điểm treo cách nhau 120 cm. Lấy g = 10 m/s². Xác định lực căng dây và lực kéo thanh.

Lời giải:

Ta có: $\sin \alpha =\frac{40}{50}=\frac{4}{5};P=mg=80N$

Áp dụng điều kiện cân bằng của thanh:

${\overrightarrow{T}}_1+{\overrightarrow{T}}_2+\overrightarrow{P}=\overrightarrow{0}\iff \overrightarrow{P}=-\overrightarrow{T_{12}}$

Chiếu lên hai trục thẳng đứng và nằm ngang. Ta có:

+$T_1=T_2=\frac{T_{12}}{2\sin \theta }=\frac{P}{2\sin \theta }=50N$

+$N=T_1\cos \theta =50.\frac{3}{5}=30N$

Câu hỏi III.12 trang 41 SBT Vật lí 10: Dưới tác dụng của lực $\overrightarrow{F}$  (Hình III.3), thanh AB có thể quay quanh điểm A. Xác định cánh tay đòn của lực $\overrightarrow{F}$  trong trường hợp này (biết AB = 5 cm).

Lời giải:

Cánh tay đòn của lực F là AB = 5 cm.

Câu hỏi III.13 trang 42 SBT Vật lí 10: Tính moment của lực $\overrightarrow{F}$  đối với trục quay O, cho biết F = 100 N, OA = 100 cm. Bỏ qua trọng lượng của thanh (Hình III.4).

Lời giải:

Moment lực: M = F.AH = 100.1.cos30° = $50\sqrt{3}$  N.m.

Câu hỏi III.14 trang 42 SBT Vật lí 10: Hai lực của ngẫu lực có độ lớn F = 20 N, khoảng cách giữa hai giá của ngẫu lực là d = 30 cm. Xác định moment của ngẫu lực.

Lời giải:

Moment ngẫu lực: M = F.d = 6 N.m.

Câu hỏi III.15 trang 42 SBT Vật lí 10: Một vật rắn phẳng, mỏng có dạng một tam giác đều ABC, cạnh a = 20 cm. Người ta tác dụng một ngẫu lực nằm trong mặt phẳng của tam giác. Các lực này có độ lớn 8 N và đặt vào hai đỉnh A và C và song song với BC. Xác định moment của ngẫu lực.

Lời giải:

M = F.d = 8a.sin60° $\approx$  1,38 N.m.