2.4. Hệ thống bài tập nhằm rèn kĩ năng giải bài tập chương “Các định luật
2.4.2.Hệ thống bài tập tự luận
Bài 1: Một ô tô tải có khối lượng 2 tấn chuyển động với vận tốc là 40km/h và một máy cày có khối lượng 3 tấn chuyển động với vận tốc 20km/h. Xác định xem vật nào có động lượng lớn hơn?
Mục tiêu: Nhớ và vận dụng cơng thức tính động lượng, đơn vị động lượng của một vật.
Bài 2[2]: Một quả bóng đang bay ngang với động lượng p
thì đập vng góc vào một bức tường thẳng đứng, bay ngược trở lại theo phương vng góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc. Tính độ biến thiên động lượng của quả bóng.
Mục tiêu:
+ Biểu diễn vec tơ động lượng của vật, chọn chiều dương để giải bài tốn + Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính độ biến thiên động lượng của vật. Bài 3[3]: Tính lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng lên đầu đạn ở trong nòng một súng trường bộ binh, biết rằng đầu đạn có khối lượng 10g, chuyển động trong nòng súng nằm ngang trong khoảng 10-3s, vận tốc đầu bằng 0, vận tốc khi đến đầu nòng súng là v=865m/s.
Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng phân tích đề bài, xác định giả thiết đã cho và đại lượng cần tìm.
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính động lượng và cơng thức liên hệ giữa độ biến thiên động lượng và xung lượng của lực.
Bài 4: Một vật có khối lượng 2 kg đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc 5 m/s thì có một vật khác có khối lượng 0,5 kg chuyển động ngược chiều với vận tốc 3 m/s tới va chạm. Biết rằng và chạm của hai vật là va chạm mềm. Tính vận tốc hai vật sau va chạm và động lượng của hệ khi đó.
Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng phân tích đề bài, xác định giả thiết đã cho và đại lượng cần tìm.
+ Nhớ lại bài tốn va chạm mềm của hai vật.
+ Rèn kĩ năng áp dụng cơng thức tính động lượng, định luật bảo toàn động lượng vào giải bài.
Bài 5[3]: Một xe chở cát khối lượng 38kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1 m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2kg đang bay
ngang với vận tốc 7m/s( đối với mặt đất) đến chui vào cát và nằm yên trong đó. Xác định vận tốc mới của xe. Xét 2 trường hợp
a. Vật bay đến ngược chiều xe chạy. b. Vật bay đến cùng chiều xe chạy. Mục tiêu:
+ Nhớ lại bài tốn va chạm mềm giữa hai vật bất kì.
+ Rèn kĩ năng tóm tắt bài tốn, vẽ hình, vận dụng định luật bảo tồn động lượng, chuyển phương trình của định luật bảo tồn động lượng dạng vecto về dạng đại số theo chiều dương.
Bài 6: Một chiếc thuyền chiều dài l= 3m ; khối lượng m= 150kg, chở một người có khối lượng m=50kg; ban đầu tất cả đứng yên. Thuyền đậu theo phương vng góc với bờ sơng. Nếu người đi từ đầu này tới đầu kia của thuyền thì thuyền tiến lại gần bờ hay xa bờ và dịch chuyển bao nhiêu. Bỏ qua sức cản của nước.
Mục tiêu:
+ Nắm được bài toán chuyển động bằng phản lực
+ Nhớ được các công thức liên hệ giữa thời gian, quãng đường và vận tốc trong chuyển động đều.
+ Rèn kĩ năng chọn hệ quy chiếu, vận dụng cơng thức tính động lượng và định luật bảo toàn động lượng vào giải
Bài 7: Một tên lửa có khối lượng 2 tấn trong đó có chứa 100kg thuốc pháo đặt thẳng đứng tại mặt đất. Kích hoạt làm thuốc pháo cháy và khí phụt ra sau với vận tốc 1000m/s. Khi đó tên lửa chuyển động như thế nào?
Mục tiêu:
+ Nhớ lại bài toán chuyển động bằng phản lực
+ Rèn kĩ năng phân tích và tóm tắt bài tốn, vẽ hình, vận dụng định luật bảo toàn động lượng, chuyển phương trình của định luật bảo toàn động lượng dạng vecto về dạng đại số theo chiều dương.
Bài 8: Một người cầm một khẩu súng có khối lượng 5 kg và trong khẩu súng có chứa một viên đạn khối lượng 50g. Người đó bóp cị làm súng nổ, viên đạn chuyển động theo phương ngang với vận tốc đầu nòng súng là 800m/s. Gỉa sử thời gian bóp cị là 0,01s. Tìm lực tác dụng lên vai người bắn. Mục tiêu:
+ Nhớ lại bài toán chuyển động bằng phản lực.
+ Rèn kĩ năng phân tích bài tốn, vẽ hình, vận dụng định luật bảo tồn động lượng, độ biến thiên động lượng bằng xung lượng của lực tác dụng,xác định phương trình bảo tồn động lượng dạng vecto và dạng đại số.
Bài 9[3]: Một ơ tơ lên dốc ( có ma sát) với vận tốc khơng đổi. Hãy kể ra các lực tác dụng lên ô tô và nêu rõ lực nào sinh công dương, sinh công âm và khơng sinh cơng.
Mục tiêu:
+ Phân tích lực tác dụng vào vật.
+ Rèn kĩ năng vận dụng công thức tính cơng A và xác định góc hợp bởi phương chuyển động và phương của lực tác dụng.
Bài 10: Một ơ tơ có khối lượng 2 tấn, chuyển động đều trên một đường nằm ngang có hệ số ma sát trượt t0,2. Tính cơng của lực kéo của động cơ, của trọng lực và công của lực ma sát khi ô tô chuyển dời được 100m. Cho g= 10m/s2.
Mục tiêu:
+ Phân tích lực tác dụng vào vật.
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính cơng A và xác định góc hợp bởi phương chuyển động và phương của lực tác dụng.
Bài 11: Tính cơng tối thiểu của người cần thực hiện để kéo 1 gầu nước nặng 5kg từ đáy của một giếng sâu 20m lên mặt đất. Biết rằng thời gian kéo vật là 1 phút thì cơng suất của người đó là bao nhiêu? ( Coi vật chuyển động đều và lực kéo khơng đổi trong q trình chuyển động)
+ Nhớ lại điều kiện để kéo vật lên theo phương thẳng đứng là phải tác dụng lực vào vật ít nhất bằng trọng lượng của vật.
+ Rèn kĩ năng vẽ hình, xác định góc hợp bởi phương chuyển động và phương lực tác dụng.
+ Rèn kĩ năng áp dụng công thức tính cơng, cơng suất vào giải bài.
Bài 12: Một vật khối lượng 5kg được kéo trên mặt phẳng nằm ngang với lực kéo F theo phương hợp với phương ngang góc 30o. Hỏi sau khi thực hiện được một cơng là 1500J thì vật đó đã đi được quãng đường là bao nhiêu?
Mục tiêu: + Nhớ lại cơng thức tính cơng, từ cơng thức tính cơng đó đưa ra cách tìm các đại lượng liên quan.
Bài 13: Một vật có trọng lượng 1N có động năng 1J. Lấy g= 10m/s2. a. Hỏi vận tốc của vật bằng bao nhiêu?
b. Giả sử vận tốc của vật tăng thêm 5 m/s thì khi đó động năng của vật như thế nào?
Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính động năng của vật từ đó suy ra vận tốc.
Bài 14: Một vật ở độ cao 20m so với mặt đất. Lấy g= 10m/s2. Tính thế năng của vật khi
a. Chọn gốc thế năng là mặt đất.
b. Chọn gốc thế năng là trần nhà cách mặt đất 10m c. Chọn gốc thế năng là đỉnh của chung cư cao 50m. Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính thế năng trọng trường và chọn gốc thế năng.
Bài 15[2]: Lị xo có độ cứng k=200N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc vào khối lượng của vật khơng? Vì sao? Mục tiêu:
+ Nhớ lại biểu thức của thế năng đàn hồi.
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính thế năng đàn hồi vào giải bài tốn. Bài 16: Một buồng cáp treo chở người với khối lượng là 800kg xuất phát từ một trạm trên mặt đất lên đỉnh núi Bà Nà ở độ cao 1500m so với mặt biển. Biết rằng vị trí của trạm ở độ cao 850m so với mặt biển.
a. Tính thế năng trọng trường của vật ở vị trí xuất phát và đỉnh núi - Lấy mặt biển làm gốc thế năng
- Lấy trạm làm gốc thế năng
b. Tính cơng do trọng lực dịch chuyển khi cáp chuyển động từ trạm tới đỉnh núi.
Mục tiêu:
+ Nhớ lại biểu thức tính thế năng trọng trường của vật và công thức liên hệ giữa công và độ biến thiên thế năng trọng trường.
+ Rèn kĩ năng xác định gốc thế năng và độ cao của vật so với gốc thế năng. Bài 17[4]: Một ơ tơ có khối lượng 1600kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì người lái xe nhìn thấy một vật cản trước mặt cách xe 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp. Gỉa sử lực hãm ô tô là khơng đổi và bằng 12000 N. Hỏi xe có kịp dừng tránh khỏi đâm vào vật cản hay không?
Mục tiêu: + Nhớ lại biểu thức liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng
+ Rèn kĩ năng vận dụng cơng thức tính cơng, động năng vào giải
Bài 18: Thả rơi một vật ở độ cao 20m so với mặt đất xuống đất. Biết rằng khi ở độ cao 10m so với mặt đất thì vật có thế năng so với mặt đất là 500J.
a. Tính khối lượng của vật.
b. Tính động năng và cơ năng của vật khi ở độ cao 10m
Mục tiêu: Rèn kĩ năng chọn gốc thế năng của vật, vận dụng công thức tính động năng, thế năng, cơ năng vào giải bài.
Bài 19[3]: Từ một đỉnh tháp có chiều cao h= 20m, người ta ném lên theo phương thẳng đứng một hòn đá khối lượng m= 50g với vận tốc đầu v0= 18 m/s. Khi rơi tới mặt đất, vận tốc hòn đá bằng v=20m/s. Tính cơng của lực cản của khơng khí. Lấy g=10 m/s2
Mục tiêu:
+ Nhớ lại độ biến thiên cơ năng bằng công của lực cản tác dụng lên vật. + Rèn kĩ năng phân tích bài tốn, vẽ hình, vận dụng cơng thức vào giải.
Bài 20: Một hòn bi khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4 m/s từ độ cao 1,5 m so với mặt đất. Bỏ qua ma sát.
a. Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hịn bi tại lúc ném vật.
b. Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được.
c. Tìm vị trí để động năng bằng hai lần thế năng. d. Tìm vận tốc chạm đất của vật.
Mục tiêu:
+ Nhớ và vận dụng cơng thức tính động năng, thế năng trọng trường, cơ năng và định luật bảo tồn cơ năng.
+ Rèn kĩ năng vẽ hình, phân tích bài tốn.
Bài 21[5]: Một vật có khối lượng m= 3kg được đặt ở một vị trí trong trọng trường và có thế năng tại vị trí đó bằng Wt1 500J. Thả tự do cho vật rơi tới mặt đất, tại đó thế năng của vật bằng Wt2 900J. Bỏ qua ma sát.
a. Hỏi vật đã rơi từ vị trí nào so với mặt đất.
b. Hãy xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn. c. Tìm vận tốc của vật khi qua vị trí này.
Mục tiêu:
+ Nhớ lại cơng thức tính động năng, thế năng, cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng.
năng
Bài 22[3]: Một viên đạn khối lượng 50g đang bay ngang với vận tốc không đổi 200m/s.
a. Viên đạn đến xuyên qua một tấm gỗ dày và chui sâu vào gỗ 4 cm.Xác định lực cản trung bình của gỗ.
b. Trường hợp tấm gỗ đó chỉ dày 2 cm thì viên đạn chui qua tấm gỗ và bay ra ngoài. Xác định vận tốc của đạn lúc ra khỏi tấm gỗ.
Mục tiêu:
+ Phân tích bài tốn, tóm tắt.
+ Vận dụng cơng thức độ biến thiên động năng bằng công của lực cản tác dụng vào vật.
Bài 23: Một pháo thăng thiên có khối lượng 150g kể cả 50g thuốc pháo. Khi đốt pháo giả thiết toàn bộ thuốc cháy tức thời phụt ra với vận tốc 100m/s. Tính độ cao cực đại của pháo biết nó bay thẳng đứng lên trên. Bỏ qua sức cản của khơng khí. Cho g= 10 m/s2.
Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng phân tích bài tốn, xác định các đại lượng đã biết, phải tìm. + Nhớ lại bài tốn chuyển động bằng phản lực.
+ Vận dụng linh hoạt các kiến thức về bài toán chuyển động bằng phản lực, động năng, thế năng, cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng.
Bài 24: Một vật khối lượng m= 1kg rơi tự do từ độ cao 125m tại nơi có g= 10m/s2, bỏ qua sức cản của khơng khí.
a. Tính vận tốc chạm đất của vật.
b. Tính vận tốc và độ cao tại nơi động năng bằng 3 lần thế năng
c. Khi vật chạm đất, đất mềm vật lún sâu vào đất 20cm. Tính lực cản trung bình của đất.
Mục tiêu:
+ Vận dụng linh hoạt cơng thức tính động năng, thế năng, cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng, độ biến thiên động năng với công của ngoại lực.