ôn thi học kỳ 1 môn vật lý 10

Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn ÔN THI HỌC KỲ MÔN VẬT LÝ 10 Phần 1: ĐỘNG HỌC Hai vật xuất phát từ A chuyển động phía B Vật thứ chuyển động với tốc độ không đổi v1 = 10 m/s Vật thứ hai chuyển động nhanh dần không vận tốc đầu với gia tốc không đổi a = 0,5 m/s2 Hai vật gặp lại B Tính chiều dài quãng đường AB Lời giải Ta có phương trình: AB = s = v1t = at Thay số ta tìm s = AB = 400 m 2 Một chất điểm chuyển động nhanh dần với tốc độ đầu v0 gia tốc a Trong t1 = s t2 = s đầu tiên, vật quãng đường s1 = 12 m s2 = 30 m Tìm v0 a Lời giải Ta có phương trình: 1 s1  v0t1  at12 s2  v0t2  at22 2 Giải hệ ta v0 = m/s a = m/s2 Một người băng truyền từ đầu sang đầu băng truyền hết băng truyền t1 = s Nếu người tăng tốc độ lên thêm Δv = m/s hết t2 = s Nếu người đứng yên cho băng truyền đưa hết t3 = 10 s Tính chiều dài băng truyền Lời giải Kí hiệu v u tốc độ người băng truyền so với mặt đất, L chiều dài băng  L  ut3  10u  truyền Ta có:  L   u  v  t1   u  v    L   u  v  v  t2   u  v  3 Giải hệ phương trình ta L = 40 m Phần 2: ĐỘNG LỰC HỌC Xét vật nhỏ khối lượng m = kg chuyển động dọc theo mặt phẳng ngang nhẵn với tốc độ v0 = 10 m/s Khi vật qua điểm A, ta bắt đầu tác dụng lên vật lực phương, ngược chiều với vận tốc đầu có độ lớn F = N không đổi Sau vật quay trở lại điểm A Lời giải Chọn gốc tọa độ A, chiều dương trùng với chiều v0 Gốc thời gian chọn thời điểm lực bắt đầu tác dụng: Gia tốc vật tính theo định luật II Niu-tơn: a = Phương trình chuyển động vật: x  x0  v0t  a F 2 = - m/s2  m at (2)t   10t   10t  t 2 Vật trở lại A (gốc tọa độ) có x = 0, suy t = 10 s (Nghiệm t = ứng với thời điểm lực bắt đầu tác dụng A) Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn Xét hai vật có khối lượng m1 = 200 g m2 = 300 g nối với nhờ dây nối nhẹ đặt nằm yên mặt nằm ngang nhẵn Tác dụng lực F1 = N lên vật m1 lực F2 = N lên vật m2 Hai lực F1, F2 hướng theo phương ngang ngược chiều nhau, dọc theo dây Xác định gia tốc hệ lực căng dây nối hai vật Lời giải Gia tốc hai vật Theo phương thẳng đứng vật chịu tác dụng lực cân trọng lực phản lực pháp tuyến Theo phương ngang vật m1 chịu tác dụng lực ngược chiều F1 lực căng dây: F1 – T = m1a Theo phương ngang vật m2 chịu tác dụng lực ngược chiều F2 lực căng dây: T – F2 = m2a Cộng hai phương trình ta có a = (F1 – F2)/(m1 + m2) = m/s2 Từ suy lực căng dây: T = 1,6 N Lực hấp dẫn hai vật giảm lần ta kéo chúng xa thêm 40 m Tính khoảng cách tâm hai vật lúc ban đầu? Lời giải Ta có phương trình: F1  G m1m2 m1m2  F2  9G r (r  0,4)2 Suy ra: r + 0,4 = 3r, tức r = 0,2 m Cho lò xo nhẹ treo thẳng đứng vào điểm treo O cố định Treo vào đầu lò xo vật khối lượng m = 100 g lúc cân bằng, lò xo dài 32 cm Treo thêm vào lò xo vật khối lượng m' = 25 g lò xo dài thêm cm Tìm độ cứng chiều dài tự nhiên lò xo Lời giải Ta có phương trình cân bằng: mg  k (l1  l0 )   (m  m) g  k (l2  l0 ) Giải hệ ta l0 = cm k = 25 N/m Đặt vật lên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng  = 300 Hệ số ma sát vật mặt nghiêng µ = 0,5 Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 Tính gia tốc vật Lời giải Áp lực vật lên mặt phẳng nghiêng là: N = mg.cos Gia tốc vật: a mg sin    mg cos  g (sin    cos ) m Thay số ta được: a = 0,67 m/s2 Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn Cho hệ vật bố trí hình vẽ, đó: m1 = kg, m2 = kg, hệ số ma sát m2 với mặt bàn 0,2 m2 a) Thả cho hệ chuyển động Tìm gia tốc hệ vật m1 b) Sau thả s dây nối hai vật bị đứt Sau đứt dây, tính gia tốc vật m2 quãng đường vật m2 từ lúc đứt dừng hẳn Coi vật m2 cách mép bàn đủ xa Lời giải a) Vật m1 chịu tác dụng lực theo phương thẳng đứng: lực căng dây T trọng lực P1 Vật m2 theo phương ngang chịu tác dụng lực: lực căng dây T lực ma sát: Fms = μm2g Gia tốc hệ: a  m1 g   m2 g  0,4 m/s2 m1  m2 b) Sau t = s m2 có vận tốc ban đầu v0 = at = 0,8 m/s Sau có ma sát nên m2 chuyển động chậm dần với gia tốc: a = - Fms/m = - μg = - m/s2 Quãng đường vật m2 đến ki dừng lại là: s vt2  v02  0,16 m 2a 10 Coi Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo tròn với bán kính quỹ đạo R = 1,5.108 km Chu kỳ quay T = năm = 365 ngày Cho số hấp dẫn G = 6,67.10 -11 N.m2/kg2 Tìm khối lượng Mặt Trời Lời giải mM  2  Lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm: Fhd  Fht , hay là: G  m   R R  T  4 Suy ra: M  R  2.1030 kg GT Phần 3: TĨNH HỌC 11 Một AB đồng chất tiết diện m = kg, đầu B quay quanh lề cố định (Hình vẽ) Người ta treo treo vật m’ = kg vào điểm D: AD = AB/3 Thanh giữ nằm ngang nhờ sợi dây AC tạo với phương ngang góc 450 a) Tìm lực căng sợi dây AC C D B A m’ C b) Tìm phản lực trục lề Lời giải T a) Chọn trục quay B Ký hiệu AB = L Ta có phương trình cân momen lực: MP + MP’ = MT, hay: P L  P ' L  T L cos 450 Q A B P P’ Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn Suy ra: T = 40 N b) Phương trình cân lực: Q  T  P  P '  Xét theo hai phương: + phương thẳng đứng: P + P’ = Qy + Tsin450 + phương nằm ngang: Tcos450 = Qx Suy Qx = 20 N, Qy = 50 N Phản lực trục lề: Q  Qx2  Qy2  202  502  10 29 N 12 Có cầu khối lượng m, 2m, 3m, 4m, 5m gắn nhẹ Khoảng cách hai cầu cạnh d Tìm vị trí trọng tâm hệ Lời giải d 2d m 2m 3m 3d 4m 4d x 5m Chọn hệ trục tọa độ hình vẽ Trọng tâm G hệ cách O khoảng xG cho mô men trọng lực hệ Phệ = 15mg O tổng mô men trọng lực cầu O: Phệ.xG = mg.0 + 2mg.d + 3mg.2d + 4mg.3d + 5mg.4d = 40mg.d Suy ra: xG  40mgd  d 15mg Phần 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 13 Vật chuyển động có động lượng p = 10 kg.m/s động Wđ = J Tính khối lượng tốc độ chuyển động vật Lời giải mv p  Áp dụng công thức: p  mv Wd  ta tìm được: 2m m = p2/2Wđ = 10 kg v = m/s 14 Một vật khối lượng m = 100 g chuyển động với tốc độ v1 = m/s đến va chạm với vật khác khối lượng M đứng yên Sau va chạm, hai vật dính vào chuyển động vật với tốc độ v2 = m/s Tìm giá trị M Tính phần động bị sau va chạm Lời giải Va chạm mềm, có động lượng bảo toàn: mv1  (m  M )v2 , véc tơ v1 v2 phương chiều, tức là: mv1 = (m + M)v2 Vậy M = 0,2 kg Động bị va chạm là: ΔWđ = mv12 (m  M )v22   1,2 J 2 Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn 15 Một viên đạn có khối lượng M = 15 g bay theo phương ngang với tốc độ v0 = 100 m/s, nổ thành hai mảnh Mảnh thứ có khối lượng m1 = g bắn thẳng đứng lên với tốc độ v1 = 400 m/s Tìm tốc độ mảnh thứ hai Lời giải m1v1 Khối lượng mảnh thứ hai: m2 = M – m1 = 10 g Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: Mv0  m1v1  m2v2 (hình vẽ) Từ hình vẽ, Mv0 m2v2 v0  v1 nên: (m2v2 )2  (Mv0 )2  (m1v1 )2 Thay số ta v2 = 50 10 m/s 16 Viên đạn khối lượng 100 g bay ngang với vận tốc không đổi 100 m/s a) Viên đạn đến xuyên qua gỗ dày chui sâu vào gỗ cm Xác định lực cản (trung bình) gỗ b) Nếu gỗ dày cm viên đạn chui qua gỗ bay Xác định vận tốc đạn lúc khỏi gỗ Lời giải Công lực ma sát (lực cản) có độ lớn độ biến thiên động năng: Fc s  Wd a) Động cuối 0: Wd  b) Wd  mv02 mv02 , đó: Fc  = 12500 N 2s mv02 mv12 2F s   Fc s1 , suy ra: v1  v02  c = 50 m/s 2 m 17 Một động điện cung cấp công suất 15 KW cho cần cẩu nâng vật chuyển động lên cao 30 m Lấy g = 10m/s2 Thời gian để thực công việc bao nhiêu? Lời giải Công A = mgh = P.t, suy thời gian thực cộng: t  mgh = 20 s P 18 Vật nhỏ khối lượng m = 1kg treo vào điểm O cố định nhờ sợi dây mảnh, nhẹ có chiều dài L = m Tác dụng lên vật lực kéo F = 10 N hướng theo phương ngang Lấy g = 10 m/s2 a) Tại vị trí cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α bao nhiêu? b) Thả cho hệ chuyển động, tìm tốc độ vật lực căng dây treo dây hợp với phương thẳng đứng góc  = 300 Lời giải Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn a) Tại vị trí cân bằng, vật m chị tác dụng lực: lực F hướng theo phương ngan, trọng lực P hướng thẳng đứng lực căng dây T (hình vẽ) Ta có: tan   F  , tức α = 450 P b) Áp dụng bảo toàn năng: mgL(1  cos  )  mv  mgL(1  cos  ) Suy ra: v  gL(cos   cos ) = 1,78 m/s Sử dụng định luật II Niu-tơn cho chuyển động tròn: Fht  T  mg cos   T  mg cos   mv , suy ra: L mv  mg (3cos   2cos  )  11,84 N L 19 Treo vật khối lượng m = 250 g vào đầu lò xo nhẹ độ cứng k = 100 N/m a) Tại vị trí cân bằng, lò xo bị giãn cm? b) Đưa vật đến vị trí lò xo bị nén cm thả Tìm độ giãn cực đại lò xo tốc độ cực đại vật trình chuyển động α T Lời giải F a) Tại VTCB, lực đàn hồi lò xo cân với trọng lực: P = mg = Fđh = kΔL, suy độ giãn lò xo VTCB là: L  mg = k P 0,025 m R b) Chọn gốc vị trí lò xo giãn cực đại xmax Ta có phương trình bảo toàn năng: kx02 kx  mg ( x0  xmax )  max Thay số ta tìm xmax = 0,06 m 2 Vật đạt tốc độ cực đại VTCB Chọn lại vị trí làm gốc Ta có phương trình bảo toàn năng: kx02 k (L)2 mvmax  mg ( x0  L)   2 Thay số ta tìm vmax = 0,7 m/s 20 Một viên bi khối lượng m = 100 g chuyển động đến va chạm với viên bi khác khối lượng M đứng yên Va chạm hoàn toàn đàn hồi Tìm M nếu: a) Sau va chạm, viên bi chuyển động ngược chiều với tốc độ b) Sau va chạm viên bi bắn theo hai phương vuông góc Lời giải Va chạm đàn hồi, động lượng động bảo toàn Trung tâm Khoa Bảng Tel: 04 66865087 – 0983614376 Web: www.khoabang.edu.vn mv0  mv1  Mv2 (1) mv02 mv12 Mv22   2 (2) a) Các viên bi chuyển động ngược chiều với tốc độ: v1  v2 : v2 chiều v0 v1 ngược chiều v0 Khi phương trình (1) trở thành: mv0  (m  M )v1 , suy ra: M > m v1  mv0 , (lưu ý v v trái dấu) Còn phương trình (2) đó: mM mv02 (m  M )v12 (m  M )  mv0      2 mM  Giải phương trình ta được: M = 3m = 300 g b) Các viên bi chuyển động theo hai phương vuông góc: v1  v2 nên (v1, v2 )  Bình phương hai vế phương trình (1), ý tích vô hướng (mv1, Mv2 )  : m2v02  m2v12  M 2v22  2(mv1, Mv2 )  m2v12  M 2v22 (3) Nhân vế (2) với m so sánh với (3) ta thu M = m = 100 g