Dưới đây là Bài tập Vật lí 12 - Nâng cao: Bài 4 - Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định

Nguyễn Văn Thông – Gv Trường THPT Chu Văn An BÀI TẬP VẬT LÝ 12-NC ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH I LÝ THUYẾT Chọn phát biểu sai nói động vật quay quanh trục cố định A Động vật tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ góc B Động vật tỉ lệ thuận với tốc độ góc C Khi vật rắn quay nhanh dần từ trang thái nghỉ thì động vật tăng tỉ lệ thuận với bình phương thời gian D Độ biến thiên động vật rắn băng tổng công tất ngoại lực tác dụng lên vật rắn Xét vật rắn quay quanh trục cố định với vận tốc góc  Kết luận sau ? A Tốc độ góc tăng lần động tăng lần B Mơmen qn tính tăng hai lần động tăng lần C Tốc độ góc giảm hai lần động giảm lần D Cả ba đáp án sai thiếu kiện Quả cầu đồng chất quay quanh trục cố định đường kính Chọn phát biểu sai nói động cầu A Nếu tốc độ góc cầu tăng lần động nói lần B Nếu khối lượng cầu tăng lần động tăng lần C Nếu bán kính cầu tăng 2,5 lần động tăng 6,25 lần D Nếu bán kính cầu giảm lần động giảm lần Một vật rắn quay với tốc độ góc ω quanh trục cố định xuyên qua vật Nếu tốc độ góc vật giảm hai lần động vật trục quay A tăng hai lần B giảm hai lần C tăng bốn lần D giảm bốn lần Hai bánh xe A B quay xung quanh trục qua tâm chúng với động quay, tốc độ góc bánh xe A gấp ba lần tốc độ góc bánh xe B Momen quán tính trục quay qua tâm I A B IA IB Tỉ số B có giá trị sau ? IA A B C D Hai bánh xe A B quay xung quanh trục qua tâm chúng, động quay A nửa động quay B, tốc độ góc A gấp ba lần tốc độ góc B Momen quán tính trục I quay qua tâm A B IA IB Tỉ số B có giá trị sau ? IA A B C D 18 Hai đĩa trịn có momen qn tính đối I2 với trục quay qua tâm đĩa (hình bên) ω Lúc đầu, đĩa (ở phía trên) đứng yên, đĩa quay với tốc độ góc ω0 Ma sát trục quay nhỏ không đáng kể Sau đó, cho hai đĩa dính vào I1 nhau, hệ quay với tốc độ góc ω Động  hệ hai đĩa lúc sau so với lúc đầu A tăng ba lần B giảm bốn lần C tăng chín lần D giảm hai lần Lưu hành nội Nguyễn Văn Thông – Gv Trường THPT Chu Văn An BÀI TẬP VẬT LÝ 12-NC Một đĩa trịn có momen quán tính I quay quanh trục cố định có tốc độ góc 0 Ma sát trục quay nhỏ khơng đáng kể Nếu tốc độ góc đĩa giảm hai lần động quay momen động lượng đĩa trục quay tăng hay giảm nào? Momen động lượng Động quay A Tăng bốn lần Tăng hai lần B Giảm hai lần Tăng bốn lần C Tăng hai lần Giảm hai lần D Giảm hai lần Giảm bốn lần Một đĩa trịn có momen qn tính I quay quanh trục cố định có tốc độ góc 0 Ma sát trục quay nhỏ không đáng kể Nếu tốc độ góc đĩa tăng lên lần động quay momen động lượng đĩa trục quay tăng hay giảm ? Động quay Momen động lượng A Tăng lần Tăng lần B Giảm lần Tăng lần C Tăng lần Tăng lần D Tăng lần Giảm lần II BÀI TẬP CÔNG THỨC CẦN NHỚ Động vật rắn quay quanh trục cố định I 2 Định lý động chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Định lý: Độ biến thiên động công ngoại lực tác dụng vào hệ Wd  Wd  A ng  Wd2  Wd1   Ai   M i  i i BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một sàn quay hình trụ có khối lượng 80 kg có bàn kính 1,5 m Sàn bắt đầu quay nhờ lực không đổi, nằm ngang, có độ lớn 500 N tác dụng vào sàn theo phương tiếp tuyến với mép sàn Xác định động sàn sau s Hướng dẫn giải Áp dụng phương trình động lực học vật rắn: M  F.r  I Với: F = 500 N; r = 1,5 m; I  mr , ta tìm   8,33rad / s Ta có:   0   t   8, 33.3  25 rad / s 1 Động quay sàn: Wd  I  mr 2  28,1 kJ 2 Bài 2: Một đĩa tròn đồng chất khối lượng m = kg, bán kính R = 20 cm quay quanh trục vng góc với mặt đĩa qua tâm đĩa với tốc độ góc 0  10 rad / s Tác dụng lên đĩa Lưu hành nội Nguyễn Văn Thông – Gv Trường THPT Chu Văn An BÀI TẬP VẬT LÝ 12-NC momen hãm Đĩa quay chậm dần dừng lại sau quay góc 10 rad Tính mơmen hãm Hướng dẫn giải Wd I Áp dụng định lý động năng: Wd  A ng   Wd0   M.  M    0,1 N.m   BÀI TẬP RÈN LUYỆN Một bánh đà có momen qn tính 2,5 kg.m2, quay với tốc độ góc 900 rad/s Động quay bánh đà A 9,1 108 J B 11 125 J C 9,9 107 J D 22 250 J 2 Một bánh đà có momen quán tính kg.m , quay với tốc độ 000 vòng/phút Động quay bánh đà A 471 J B 11 125 J C 1,5 105 J D 2,9 105 J Một ròng rọc có momen qn tính trục quay cố định 10 kg.m2, quay với tốc độ 45 vịng/phút Tính động quay rịng rọc A 23,56 J B 111,0 J C 221,8 J D 55,46 J Một đĩa tròn quay xung quanh trục với động quay 200 J momen quán tính 0,25 kg.m2 Momen động lượng đĩa trịn trục quay A 33,2 kg.m2/s B 33,2 kg.m2/s2 C 000 kg.m2/s D 000 kg.m2/s2 Một đồng chất, tiết diện đều, khối lượng 0,2 kg, dài 0,5 m quay quanh trục thẳng đứng qua trung điểm vng góc với với tốc độ 120 vòng/phút Động quay A 0,026 J B 0,314 J C 0,157 J D 0,329 J Một đĩa tròn đồng chất có bán kính 0,5 m, khối lượng kg quay với tốc độ góc rad/s quanh trục qua tâm đĩa vng góc với đĩa Động quay đĩa A 2,25 J B 4,50 J C 0,38 J D 9,00 J Một cầu đặc đồng chất, khối lượng 0,5 kg, bán kính cm, quay xung quanh trục qua tâm với tốc độ góc 12 rad/s Động quay cầu A 0,036 J B 0,090 J C 0,045 J D 0,072 J Một cầu đặc đồng chất khối lượng 0,5 kg quay xung quanh trục qua tâm với động 0,4 J tốc độ góc 20 rad/s Quả cầu có bán kính A 10 cm B cm C cm D 45 cm Khi vật rắn quay quanh trục cố định có động 15 J momen động lượng 1,5 kg.m2/s tốc độ góc có giá trị A 20 m/s B rad/s C 20 rad/s D 20 vòng/s 10 Khi quay quanh trục cố định với tốc độ góc 300 vịng/phút bánh xe có động 25000 J Cho   10 , momen quán tính bánh xe A 318 kg.m2 B 50 kg.m2 C 160 kg.m2 D 1570 kg.m2 11 Từ trạng thái nghỉ, bánh đà quay nhanh dần với gia tốc góc 40 rad/s2 Tính động quay mà bánh đà đạt sau s kể từ lúc bắt đầu quay Biết momen quán tính bánh đà trục quay kg.m2 A 60 kJ B 0,3 kJ C 2,4 kJ D 0,9 kJ 12 Một đĩa tròn đặc, đồng chất, tiết diện đều, bán kính R = 20 cm, khối lượng m = 500 g quay nhanh dần từ nghỉ quanh trục cố định qua tâm vng góc với đĩa Biết momen lực tác dụng vào đĩa M = 0.5 N.m Sau đĩa có động Wđ = J ? A 4.108 s B s C s D 0,4 s Lưu hành nội Nguyễn Văn Thông – Gv Trường THPT Chu Văn An BÀI TẬP VẬT LÝ 12-NC BÀI TẬP PHÁT TRIỂN Bài 1: Một viên bi khối lượng m = 200 g; bán kính R = 1,5 cm, lăn khơng trượt theo đường dốc mặt phẳng nghiêng Lấy g   (m / s ) Khi bi đạt tốc độ góc 50 vịng/giây động toàn phần bi ? ĐS: 3,14 J Bài 2: Từ độ cao h mặt phẳng nghiêng, cầu đặc lăn không trượt với tốc độ ban đầu không Bỏ qua ma sát lăn, tìm vận tốc khối tâm chân dốc 10 ĐS: v  gh Bài 3: Một vận động viên trượt băng nghệ thuật thực động tác quay quanh trục thẳng đứng với tốc độ 15 rad/s với hai tay dang ra, thân người gần nằm ngang, momen quán tính người lúc trục quay 1,8 kg.m2 Sau người đột ngột thu tay lại dọc theo thân người, thân người thẳng đứng, khoảng thời gian nhỏ đến mức bỏ qua ảnh hưởng cảu ma sát với mặt băng Momen qn tính người giảm ba lần so với lúc đầu Tính động người đầu lúc sau ĐS: Wđ0 = 202,5 J; Wđ = 607,5 J ĐÁP ÁN 1B 2D 3D 4D 1C 11A 2C 12D 3B 4A LÝ THUYẾT 5D 6D BÀI TẬP RÈN LUYỆN 5D 6A Lưu hành nội 7D 8D 9D 7A 8A 9C 10B ... Tăng lần Giảm lần II BÀI TẬP CÔNG THỨC CẦN NHỚ Động vật rắn quay quanh trục cố định I 2 Định lý động chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Định lý: Độ biến thiên động công ngoại lực tác... Văn An BÀI TẬP VẬT LÝ 1 2- NC Một đĩa trịn có momen quán tính I quay quanh trục cố định có tốc độ góc 0 Ma sát trục quay nhỏ khơng đáng kể Nếu tốc độ góc đĩa giảm hai lần động quay momen động lượng... tính I quay quanh trục cố định có tốc độ góc 0 Ma sát trục quay nhỏ không đáng kể Nếu tốc độ góc đĩa tăng lên lần động quay momen động lượng đĩa trục quay tăng hay giảm ? Động quay Momen động