Tải Giải bài tập Vật lý 10 SBT bài 23 - Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

A. Một viên bi thuỷ tinh khối lượng 5 g chuyển động trên một máng thẳng ngang với vận tốc 2 m/s, tới va chạm vào một viên bi thép khối lượng 10 2 đang nằm yên trên cùng máng thẳng đó và [r]

(1)

Giải tập Vật lý 10 SBT 23 Bài 23.1, 23.2, 23.3 trang 54 Sách tập (SBT) Vật lí 10

23.1 Một vật khối lượng kg rơi tự với gia tốc 9,8 m/s2 từ cao xuống

trong khoảng thời gian 0,5 s Xung lượng trọng lực tác dụng lên vật độ biến thiên động lượng vật có độ lớn bằng:

A 50 N.s ; kg.m/s B 4,9 N.s ; 4,9 kg.m/s C 10 N.s ; 10 kg.m/s D 0,5 N.s ; 0,5 kg.m/s Hướng dẫn trả lời: Chọn đáp án B

23.2 Một xe khối lượng 10 kg đỗ mặt sàn phẳng nhẵn Tác dụng lên xe lực đẩy 80 N khoảng thời gian s, độ biến thiên vận tốc xe khoảng thời gian có độ lớn bằng:

A 1,6 m/s B 0,16 m/s C 16 m/s D 160 m/s

Hướng dẫn trả lời: Chọn đáp án C

23.3 Một viên bi thuỷ tinh khối lượng g chuyển động máng thẳng ngang với vận tốc m/s, tới va chạm vào viên bi thép khối lượng 10 nằm yên máng thẳng đẩy viên bi thép chuyển động với vận tốc 1,5 m/s chiều với chuyển động ban đầu viên bi thuỷ tinh Xác định độ lớn vận tốc chiều chuyển động viên bi thuỷ tinh sau va chạm với viên bi thép Coi viên bi chất điểm Bỏ qua ma sát

(2)

C 0,75 m/s, ngược chiều ban đầu D 1,5 m/s, chiều ban đầu Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B

Bài 23.4 trang 54 Sách tập (SBT) Vật lí 10

Từ độ cao 20 m, viên bi khối lượng 10 g rơi tự với gia tốc 10 m/s2 xuống

tới mặt đất nằm yên Xác định xung lượng lực mặt đất tác dụng lên viên bi chạm đất

Hướng dẫn trả lời:

Chọn chiều chuyển động rơi viên bi chiều dương Ngay trước chạm đất, viên bi đạt vận tốc Khi bị mặt đất cản lại nằm n viên bi có vận tốc v'=

Áp dụng công thức độ biến thiên động lượng: Δp = F.Δt, với Δp = p' - p = m.0 - mv

Suy ra:

Dấu (-) chứng tỏ xung lượng lực mặt đất tác dụng lên viên bi ngược hướng với vận tốc rơi viên bi

Hai viên bi có khối lượng g g, chuyển động mặt phẳng ngang không ma sát với vận tốc m/s (viên bi g) m/s (viên bi g) theo hai phương vng góc (Hình 23.1) Xác định tổng động lượng hệ hai viên bi

(3)

Tổng động lượng hệ hai viên bi

với p1 =

m1v1 = 2.10-3.6 = 1,2.10-2 kg.m/s

p2 = m2v2 = 3.10-3 = 1.2.10-2 kg.m/s

Vì ⊥ (H.23.1G) p1 = p2 = 1,2.10-2 kg.m/s,

Nên vectơ trùng với đường chéo hình vng có cạnh p1 = p2

Từ suy ra: hợp với (hoặc ( ) góc α = 450

và có độ lớn: p = p1 ≈ 1,2.10-2.1,4 ≈ 1,7 kg.m/s

Một người khối lượng 50 kg đứng phía thuyền khối lượng 450 kg đỗ mặt hồ phẳng lặng Người bắt đầu phía đầu thuyền Xác định vận tốc chuyển động thuyền hai trường hợp:

a) vận tốc người mặt hồ 0,5 m/s b) vận tốc người thuyền 0,5 m/s Hướng dẫn trả lời:

Chọn chiều chuyển động người chiều dương Hệ vật gồm thuyền người Do khơng có ma sát tổng ngoại lực tác dụng lên hệ vật (trọng lực phản lực pháp tuyến) cân theo phương đứng, nên tổng động lượng hệ vật theo phương ngang bảo toàn

Lúc đầu, hệ vật đứng yên mặt hồ phẳng lặng (V0 = 0), nên tổng động

lượng có trị đại số bằng: p0 = (M + m)V0 =

a Khi người chạy với vận tốc v = 0,5 m/s mặt hồ, tổng động lượng hệ vật có trị đại số bằng: p = M.v + m.v

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p = p0 => MV + mv =

(4)

Dấu trừ chứng tỏ vận tốc thuyền ngược hướng với vận tốc người

b Khi người chạy với vận tốc v = 0,5 m/s thuyền, tổng động lượng hệ vật bằng: p = MV + m(v + V)

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p = p0 => MV + m(v + V) =0

suy vận tốc thuyền:

Dấu trừ chứng tỏ vận tốc thuyền ngược hướng với vận tốc người Bài 23.7 trang 55 Sách tập (SBT) Vật lí 10

Một xe nhỏ chở cát khối lượng 98 kg chạy với vận tốc m/s mặt đường phẳng ngang không ma sát Một vật nhỏ khối lượng kg bay theo phương ngang với vận tốc m/s (đối với mặt đường) đến xuyên vào cát Xác định vận tốc xe cát sau vật nhỏ xuyên vào hai trường hợp: a) Vật bay đến ngược chiều chuyển động xe cát

b) Vật bay đến chiều chuyển động xe cát Hướng dẫn trả lời:

Chọn chiều chuyển động ban đầu xe cát chiều dương Hệ vật gồm xe cát vật nhỏ chuyển động theo phương ngang, nên biểu diễn tổng động lượng hệ vật dạng tổng đại số

Trước vật xuyên vào xe cát: p0 = MV0 + mv0

Sau vật xuyên vào xe cát: p = (M + m)V Áp dụng định luật bảo tồn động lượng, ta có: p = p0 => (M + m)V = MV0 + mv0

Suy ra:

a Khi vật bay đến ngược chiều chuyển động xe cát, v0 = -6 m/s, nên ta

(5)

Một lựu đạn, bay theo phương ngang với vận tốc 10 m/s, bị nổ, tách thành hai mảnh có trọng lượng 10 N 15 N Sau nổ, mảnh to chuyển động theo phương ngang với vận tốc 25 m/s Lấy g ~ 10 m/s2 Xác định vận tốc

và phương chuyển động mảnh nhỏ Hướng dẫn trả lời:

Hệ vật gồm hai mảnh lựu đạn hệ cô lập, không chịu tác dụng ngoại lực, nên động lượng hệ vật bảo toàn

Trước nổ, hai mảnh lựu đạn chuyển động với vận tốc v0, nên hệ

vật có tổng động lượng: p0 = (m1 + m2)v0

Sau nổ, hệ vật có tổng động lượng: p = m1v1 + m2v2

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ vật, ta có p = p0 => m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v0

suy ra:

Thay số, ta tìm được:

Dấu (-) chứng tỏ sau nổ, vận tốc v1| mảnh nhỏ ngược hướng với vận tốc

ban đầu v0 lựu đạn

Một cầu khối lượng kg chuyển động với vận tốc m/s, tới va chạm vào cầu khối lượng kg chuyển động với vận tốc m/s chiều với cầu thứ máng thẳng ngang Sau va chạm, cầu thứ chuyển động với vận tốc 0,6 m/s theo chiều ban đầu Bỏ qua lực ma sát lực cản Xác định chiều chuyển động vận tốc cầu thứ hai

Chọn chiều chuyển động ban đầu cầu thứ chiều dương Vì hệ vật gồm hai cầu chuyển động theo phương ngang, nên tổng động lượng hệ vật có giá trị đại số bằng:

(6)

Sau va chạm: p = m1v’1 + m2v’2

Áp dụng định luật bảo tồn động lượng, ta có: p = p0 => m1v’1 + m2v’2 = m1v1 + m2v2

Suy ra:

Thay v'1 = - 0,6 m/s, ta tìm

Quả cầu thứ hai chuyển động với vận tốc 2,6 m/s theo hướng ban đầu Bài 23.10* trang 55 Sách tập (SBT) Vật lí 10

Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng 10000 kg Khi bay theo phương ngang với vận tốc 100 m/s, tên lửa nhanh phía sau 1000 kg khí nhiên liệu với vận tốc 800 m/s so với tên lửa Bỏ qua lực cản khơng khí Xác định vận tốc tên lửa sau khối khí khỏi

Chọn chiều chuyển động ban đầu tên lửa chiều dương Vì hệ vật gồm tên lửa khối khí chuyển động phương, nên ta biểu diễn tổng động lượng hệ vật dạng tổng đại số

Trước khí ra: p0 = MV

Sau khí ra: p = (M - m)V' + m(v + V') Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có: p = p0 => (M - m)V' + m(v + V') = M.V

suy ra:

Thay v = - 800 m/s, ta tìm được:

Bài 23.11 trang 55, 56 Sách tập (SBT) Vật lí 10

(7)

khẩu pháo chứa viên đạn khối lượng 100 kg nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500 m/s (vận tốc pháo) Xác định vận tốc bệ pháo sau bắn, trường hợp:

1 Lúc đầu hệ đứng yên

2 Trước bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc 18 km/h: a) Theo chiều bắn

b) Ngược chiều bắn Hướng dẫn trả lời:

Chọn chiều chuyển động viên đạn chiều dương Hệ vật gồm bệ pháo, pháo viên đạn Gọi V0 V vận tốc pháo trước sau bắn,

còn v vận tốc đầu nòng viên đạn Vì phần hệ vật chuyển động theo phương ngang, nên biểu diễn tổng động lượng hệ vật dạng tổng đại số

Trước bắn: p0 = (M1 + M2 + m)V0

Sau bắn: p = (M1 + M2)V + m(v + V)

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

p = p0 => (M1 + M2)V + m(v + V) = (M1 + M2 + m)V0

suy ra:

trong V0, V, v giá trị đại số vận tốc cho

1 Trước bắn, bệ pháo đứng n ( V0 = ), ta có:

2 Trước bắn, bệ pháo chuyển động với V0 = 18 km/h = m/s:

a Theo chiều bắn viên đạn, ta có:

(8)

Dấu trừ (-) chứng tỏ sau bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc V ngược chiều với vận tốc v viên đạn