Bài tập file word Vật lí 10 cánh diều Ôn tập Chủ đề 2: Lực và chuyển động (P1)

ÔN TẬP CHỦ ĐỀ 2: LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

(PHẦN 1 - 20 CÂU)

Câu 1: Có những loại lực ma sát nào?

Trả lời:

- Lực ma sát nghỉ: là lực ma sát tác dụng lên mặt xúc của vật, khi vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa chuyển động

- Lực ma sát trượt: là lực ma sát xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt

- Lực cản của chất lưu: có tác dụng tương tự như lực ma sát

Câu 2: Nêu Định luật I Newton?

Trả lời:

Nếu không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động thì sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều

Câu 3: Định nghĩa áp lực và giải thích cách nó liên quan đến chất lưu. 

Trả lời:

Áp lực là lực tác động đối với một diện tích nhất định và liên quan đến áp lực của chất lưu.

Câu 4: Định nghĩa về phân tích lực và tổng hợp lực.

Trả lời:

Phân tích lực là quá trình phân tích và xác định các lực tác động lên một vật, còn tổng hợp lực là quá trình kết hợp các lực để xác định lực tác động tổng cộng.

Câu 5: Giải thích điều kiện cân bằng của vật. 

Trả lời:

Để vật ở trong điều kiện cân bằng, tổng momen lực và tổng lực tác động phải đều bằng 0.

Câu 6: Phải treo một vật có khối lượng bằng bao nhiêu vào lò xo có độ cứng K = 100 N/m để lò xo dãn ra được 20cm? Lấy g = 10 m/s²

Trả lời:

F_đh = k.Δl = mg ⇒ 100.0,2 = m.10 ⇒ m = 2 kg

Câu 7: Một quả bóng khối lượng 200 g bay với vận tốc 90 km/h đến đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54 km/h. Thời gian va chạm giữa bóng và tường là 0,05s. Độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng là nhiêu?

Trả lời:

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động bật ra của quả bóng

Định luật III Niu tơn ta có:

Câu 8: Trong thí nghiệm bán cầu Ma-đơ-bua năm 1654, hai nửa hình cầu bán kính r = 30cm úp khít vào nhau, rồi hút hết không khí bên trong. Người ta có thể tính được áp lực lên nửa bán cầu bằng công thức: π.r².(p_a – p), trong đó r là bán kính quả cầu, p_a là áp suất khí quyển bên ngoài, p là áp suất không khí bên trong quả cầu (vì không thể hút hết không khí để áp suất bên trong quả cầu bằng không), p p_a. Hai đàn ngựa khoẻ đều nhau, mỗi đàn 8 con, gắng sức lắm mới kéo bật hai bán cầu ra. Cho áp suất khí quyển bằng p_a = 1,013.10⁵ P_a, p = 0,01p_a. Lực mỗi con ngựa kéo là bao nhiêu?.

Trả lời:

Áp lực mà khí quyển tác dụng lên mỗi nửa hình cầu là:

F = π.r².(p_a – p) = 8.F_k (F_k là lực kéo của mỗi con ngựa)

→ F_k = π.r².(p_a – p) /8 = 3544,4 N

Câu 9: Tại sao phương pháp phân tích hệ thống lực quan trọng trong việc thiết kế cấu trúc?

Trả lời:

Phân tích hệ thống lực giúp dự đoán và đảm bảo tính ổn định và an toàn của cấu trúc.

Câu 10: Thanh AB khối lượng 25 kg, dài 7,5 m trọng tâm tại G biết GA=1,2 m. Thanh AB có thể quay quanh trục đi qua O biết OA=1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Khi đó trục quay sẽ tác dụng lên thanh một lực bằng bao nhiêu? Lấy g=10 m/s².

Trả lời:

GA = 1,2 m; m = 25 kg, AB = 7,5 m, OA = 1,5 m; g = 10 m/s²
Trục quay đi qua điểm O  thanh nằm cân bằng M_G = M_B
M_G = M_B  mg.GO = F.OB  F = 12,5 N.
N = P + F = 262,5 N.

Câu 11: Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào cùng một vật bằng nhau tại điểm nào trên đường thẳng nối tâm của chúng?

Trả lời:

- Gọi khối lượng Mặt Trăng là M ⇒ khối lượng Trái Đất là: 81M

- Bán kính Trái Đất là R thì khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là: 60R

- Gọi h là khoảng cách điểm cần tìm đến tâm Trái Đất ⇒ khoảng cách từ điểm đó đến tâm Mặt Trăng là: 60R - h (R, h > 0)

Theo đề ra: lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật

F_hd1 = F_hd2  

Câu 12: Một học sinh đẩy một hộp đựng sách trượt trên sàn nhà. Lực đẩy ngang là 180 N. Hộp có khối lượng 35 kg. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn là 0,27. Hãy tìm gia tốc của hộp. Lấy g = 9,8 m/s².

Trả lời:

Hộp chịu tác dụng của 4 lực: Trọng lực P→, lực đẩy F→, lực pháp tuyến N→ và lực ma sát trượt của sàn.

- Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ:

Ox: Fx = F – F_ms = ma_x = ma

Oy: Fy = N – P = ma_y = 0

Fms = μN

- Giải hệ phương trình:

N = P = mg = 35.9,8 = 343 N

Fms = μN= 0.27. 343 = 92.6 N

a = 2,5 m/s² hướng sang phải.

Câu 13: Một tàu ngầm đang lặn ở độ sâu 96m so với mực nước biển. Tính áp lực tác dụng lên mặt kính cửa sổ của tàu biết rằng cửa sổ hình tròn bán kính 20cm. Cho khối lượng riêng của nước biển là 1,0.103 kg/m³ và áp suất khí quyển là pa = 1,01.105 N/m². Lấy g = 10m/s².

Trả lời:

Áp suất ở độ sâu h là: p = pa + ρ.g.h = 1,01.10⁵ + 1,0.10³.10.96 = 10,61.10⁵ N/m²

Áp lực lên cửa sổ: F = p.S = 10,61.10⁵.π.r² = 1,3.10⁵ N.

Câu 14: Cho lực F có độ lớn 100 N và có hướng tạo với trục Ox một góc 36,87° và tạo với Oy một góc 53,13°. Xác định độ lớn các thành phần của lực F trên các trục Ox và Oy.

Trả lời:

36.87° + 53.13° = 90°

F_x = F.cos(36,87°) = 80 N

F_y = F.sin(53,13°) = 60 N

Câu 15: Một thanh gỗ nặng 12kg dài 1,5m, một đầu được gắn cố định đi qua điểm A, thanh gỗ có thể quay xung quanh trục đi qua A, đầu còn lại được buộc vào một sợi dây sao cho phương của sợi dây thẳng đứng và giữ cho tấm gỗ nằm nghiêng hợp với phương ngang một góc α. Biết trọng tâm của thanh gỗ cách đầu A khoảng 50cm. Tính lực căng của sợi dây? Lấy g = 10m/s²

Trả lời:

Áp dụng quy tắc momen, ta có: M_T + M_P

Câu 16: Một vật khối lượng m = 1 kg được kéo chuyển động trượt theo phương nằm ngang bởi lực F→ hợp với phương ngang một góc 30°. Độ lớn F = 2 N. Sau khi bắt đầu chuyển động được 2s, vật đi được quãng đường 1,66 m. Cho g = 10 m/s². Tính hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt sàn

Trả lời:

Chọn chiều dương như hình vẽ, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động

Áp dụng định luật II Newton:

Chiếu phương trình lên chiều dương phương ngang, ta có:

- Fms + F₂ = ma (1)

Chiếu phương trình lên chiều dương phương thẳng đứng, ta có:

N + F₁ = P

⇒ N = mg – F.sin30°

⇒ phương trình (1) trở thành: - μ( mg - F.sin30° ) + F.cos30° = ma (2)

Lại có:

Thay vào phương trình (2):

- μ.(1.10 - 2.sin30°) + 2.cos30° = 1.0,83

⇒ μ = 0,1

Câu 17: Một quyển sách được thả trượt từ đỉnh của một bàn nghiêng một góc α = 35° so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt dưới của quyển sách với mặt bàn là μ = 0.5. Tìm gia tốc của quyển sách. Lấy g = 9.8 m/s².

Trả lời:

Quyển sách chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P→, lực pháp tuyến N→ và lực ma sát F_ms→ của mặt bàn.

Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ.

Ox: Fx = Psinα – Fms = ma_x = ma

Oy: Fy = N – Pcosα = ma_y = 0

Fms = μN

Giải hệ phương trình ta được:

a = g. (sinα - μcosα) = 9,8.(sin35° - 0,50.cos35°)

⇒ a = l,6 m/s², hướng dọc theo bàn xuống dưới.

Câu 18: Một ống tiêm có đường kính 1cm lắp với một kim tiêm có đường kính 1mm. Nếu bỏ qua ma sát và trọng lực thì khi ấn vào píttông với lực 10N thì nước trong ống tiêm phụt ra với vận tốc

Trả lời:

Theo định luật Bec-nu-li ta có:

Hệ thức giữa vận tốc và tiết diện:

Thay

Câu 19: Vì sao càng lên cao, áp suất khí quyển càng giảm?

Trả lời:

Càng lên cao, mật độ khí quyển càng giảm, lực hút của Trái Đất lên các phân tử khí càng giảm và bề dày của khí quyển tính từ điểm đo áp suất càng giảm nên áp suất khí quyển càng giảm.

Câu 20: Một cuốn sách khối lượng 1,5 kg nằm yên trên mặt phẳng nghiêng 20⁰ so với phương ngang

1. a) Vẽ giản đồ vectơ lực tác dụng lên sách. Coi các lực đặt vào trọng tâm cuốn sách.
2. b) Tính thành phần của trọng lực có tác dụng kéo cuốn sách trượt xuống dốc.

Lấy g = 9,81 m/s².

1. c) Xác định độ lớn lực ma sát tác dụng lên cuốn sách.
2. d) Xác định thành phần pháp tuyến của lực tiếp xúc giữa sách và bề mặt mặt phẳng nghiêng.

Trả lời:

1. a) Các lực tác dụng lên sách gồm: Trọng lực, phản lực của mặt phẳng nghiêng, lực ma sát.

Quyển sách nằm yên nên: 

1. b) Dọc theo phương của mặt phẳng nghiêng thì thành phần của trọng lực có tác dụng kéo cuốn sách trượt xuống dốc sẽ là:

Px = P.sin20° = mgsin20° = 1,5.9,81.sin20° = 5,03(N)

1. c) Thành phần này của trọng lực cân bằng với lực ma sát.

Do đó, F_ms = 5,03 N.

1. d) Thành phần pháp tuyến của lực tiếp xúc giữa sách và bề mặt mặt phẳng nghiêng là phản lực. Lực này cân bằng với thành phần theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng của trọng lực:

N = Py = mgcos20° = 1,5.9,81.cos20° = 13,83(N)