Bài tập file word vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 4: chuyển động thẳng

BÀI 4: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Định nghĩa chuyển động thẳng.

Trả lời:

Chuyển động thẳng là sự biến đổi vị trí của một vật đi theo một đường thẳng trong không gian.

Câu 2: Phân biệt giữa chuyển động thẳng và chuyển động cong.

Trả lời:

Chuyển động thẳng là di chuyển theo đường thẳng, còn chuyển động cong là di chuyển theo đường cong.

Câu 3: Đặc điểm nào của đồ thị vận tốc - thời gian cho biết chuyển động thẳng đều?

Trả lời:

Đồ thị là một đường thẳng có độ dốc không đổi.

Câu 4: Làm thế nào để xác định vận tốc trung bình trong một khoảng thời gian?

Trả lời:

Sử dụng công thức vận tốc trung bình = (quãng đường cuối cùng - quãng đường ban đầu) / thời gian.

2. THÔNG HIỂU

Câu 5: Tại sao đường di chuyển của chuyển động thẳng có thể là một đoạn thẳng hoặc một đường cong?

Trả lời:

Điều này phụ thuộc vào lực tác động lên vật và điều kiện môi trường.

Câu 6: Tại sao đồ thị quãng đường - thời gian có thể là một đoạn thẳng nghiêng? Trả lời:

Nếu vận tốc là hằng số, đồ thị sẽ là một đoạn thẳng nghiêng

Câu 7: Cho ba điểm A, B và C là ba đỉnh của một tam giác vuông, góc vuông tại B; chiều dài của các cạnh AB = 3,0 m, AC = 6,0 m như hình bên. Một vật chuyển động dọc theo các cạnh của tam giác, bắt đầu từ điểm A, tới điểm B tại thời điểm t1 =10 s, tới điểm C tại thời điểm t2 =30 s.

Xác định độ dịch chuyển và quãng đường đi được của vật tại các thời điểm t1, t2 và trong khoảng thời gian từ thời điểm t1 đến thời điểm t2

Trả lời:

– Tại thời điểm t1, độ dịch chuyển của vật là d1 = AB.

Độ lớn của độ dịch chuyển d1 = AB = 3 cm.

– Tại thời điểm t2 độ dịch chuyển của vật là d2 = AC.

Độ lớn của độ dịch chuyển d2 = AC = 6 cm.

– Từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 độ dịch chuyển của vật là . Độ lớn của độ dịch chuyển

Câu 8: Hình bên là sơ đồ của một khu phố, với tỉ lệ 1cm:500m. Bạn Nam đi từ nhà (điểm A) tới trường (điểm B). Hãy dùng các dụng cụ học tập cần thiết để xác định:

a) Độ lớn của độ dịch chuyển.

b) Độ lệch của hướng dịch chuyển lệch so với hướng Tây - Đông.

Trả lời:

a) Dùng thước kẻ để đo khoảng cách AB rồi nhân với hệ số tỉ lệ.

– Đo AB = 2 cm. Suy ra độ lớn của độ dịch chuyển d = 1000 m.

Vē tia AB.

b) Vẽ tia Ax theo hướng Tây - Đông. Dùng thước đo độ xác định góc lệch giữa hướng của tia AB so với tia Ax: góc 45°.

3. VẬN DỤNG

Câu 9: Một xe khởi hành từ địa điểm A lúc 8 giờ sáng đi tới địa điểm B cách A 110 km, chuyển động thẳng đều với tốc độ 40 km/h. Một xe khác khởi hành từ B lúc 8 giờ 30 phút sáng đi về A, chuyển động thẳng đều với tốc độ 50 km/h. Vẽ đồ thị độ dịch chuyển - thời gian của hai xe và dựa vào đó xác định khoảng cách giữa hai xe lúc 9 giờ sáng và thời điểm, vị trí hai xe gặp nhau.

Trả lời:

Chọn trục tọa độ Od trùng với đường thẳng nối A, B; gốc tọa độ O tại A, chiều dương từ A đến B. Chọn gốc thời gian (t=0) lúc 8 giờ sáng.

Bảng (d1, d2, t):

Đồ thị tọa độ - thời gian:

d1 là đồ thị của xe khởi hành từ A; d2 là đồ thị của xe khởi hành từ B

Dựa vào đồ thị ta thấy:

Lúc 9 giờ sáng (t=1) thì d1 = 40 km; d2 = 85 km. Vậy khoảng cách giữa hai xe lúc đó là d2 – d1 = 35 km.

Đồ thị giao nhau tại vị trí có d1 = d2 = 60km và t1 = t2 = 1,5h, tức hai xe gặp nhau tại vị trí cách A 60 km và vào lúc 9 h 30p sáng

Câu 10: Một người lái mô tô đi trên một đoạn đường s, trong một phần ba thời gian đầu mô tô đi với tốc độ 50 km/h, một phần ba thời gian tiếp theo đi với tốc độ 60 km/h và trong một phần ba thời gian còn lại, đi với tốc độ 10 km/h. Tính tốc độ trung bình của mô tô trên cả quãng đường.

Trả lời:

Tốc độ trung bình:

Câu 11: Một người đi xe đạp đi nửa đoạn đường đầu tiên với tốc độ 12 km/h và nửa đoạn đường sau với tốc độ 20 km/h. Tính tốc độ trung bình của người đi xe đạp trên cả đoạn đường.

Trả lời:

Tốc độ trung bình:

Câu 12: Một vận động viên chạy bộ trong thời gian 3s, vận động viên chạy từ vị trí có tọa độ x1 = 50m đến vị trí có tọa độ x2 =30,5m trên trục Ox như hình vẽ. Tính vận tốc trung bình của vận động viên.

Trả lời:

Ta có:

Câu 13: Một người lái ô tô đang chuyển động với vận tốc 35 km/h, khi xe còn cách ngã tư 28m thì người này thấy đèn tín hiệu chuyển sang màu vàng, người này biết sau 2,0s thì đèn sẽ chuyển sang màu đỏ, ngã tư rộng 15m. Hỏi người này nên giảm tốc độ cho xe dừng lại hay tiếp tục tăng tốc để cho xe vượt qua hết ngã tư trước khi đèn tín hiệu chuyển sang màu đỏ. Biết xe có thể giảm tốc với gia tốc tối đa là  -5,8 m/s2 và có thể tăng tốc tối đa từ 45 km/h lên 65 km/h trong 6,0s.

Trả lời:

Nếu tài xế giảm tốc độ thì quảng đường xe đi cho đến khi dừng lại là:

nên xe có thể dừng lại an toàn trước khi đèn chuyển sang màu đỏ

Nếu tài xế tăng tốc thì gia tốc tối đa là:

Với gia tốc đó thì trong 2s xe sẽ đi được quãng đường tối đa là:

 nên xe chưa thể qua được ngã tư

Vậy tài xế nên giảm tốc thì sẽ an toàn hơn

Câu 14: Một vật chuyển động trên quãng đường s với tốc độ trung bình v. Cho biết nửa quãng đường đầu, vật đi với tốc độ trung bình 4 m/s, nửa quãng đường còn lại vật đi với tốc độ trung bình 6 m/s. Giá trị của V là?

Trả lời:

Thời gian đi cả quãng đường là t, của nửa quãng đường đầu là t1, của nửa quãng đường còn lại là t2: t = t1 + t2

Suy ra:

Câu 15: Một vật chuyển động trong thời gian t với tốc độ trung bình v. Cho biết nửa thời gian đầu, vật đi với tốc độ trung bình 3 m/s, nửa thời gian còn lại vật đi với tốc độ trung bình 6 m/s. Giá trị của V là

Trả lời:

Quãng đường đi được trong thời gian t là s, trong nửa thời gian đầu là s1, trong nửa thời gian còn lại là s2: s = s1 + s2

Suy ra:

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 16: Hình bên là đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một vật chuyển động thẳng đều. Hãy xác định:

a) Độ dịch chuyển tại thời điểm t = 20 s.

b) Vận tốc của chuyển động.

c) Độ dịch chuyển tại thời điểm t = 15 5.

Trả lời:

a)    Đọc tọa độ điểm B trên đồ thị: t = 20 s; d = 40 m

Độ dịch chuyển tại thời điểm t = 20 s có độ lớn bằng 40 m

b)    Vận tốc của chuyển động được xác định bằng hệ số góc của đồ thị độ dịch chuyển – thời gian như hình bên

c)    Lập phương trình độ dịch chuyển – thời gian với dạng tổng quát: d = , với v và  là các hằng số

d = 1,5.t + 10 (m) với t tính bằng giây

Độ dịch chuyển tại thời điểm t = 15 s:

Câu 17: Hình bên là đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một vật chuyển động thẳng, trong thời gian 25 s.

a) Mô tả chuyển động của vật. Trong khoảng thời gian nào vật không chuyển động?

b) So sánh vận tốc của chuyển động trong hai đoạn AB và CD của đồ thị.

c) Xác định vận tốc trung bình và tốc độ trung bình trong toàn bộ thời gian chuyển động.

Trả lời:

a)    Các giai đoạn của chuyển động:

-       Trong 10s đầu tiên, ứng với đoạn AB của đồ thị: vật chuyển động theo chiều dương, độ dịch chuyển bằng 20 m

-       Trong 5s tiếp theo, ứng với đoạn BC của đồ thị: vật dừng lại

-       Trong 10s cuối cùng, ứng với đoạn CD của đồ thị: vật chuyển động theo chiều âm, độ dịch chuyển bằng – 20m

b)    Vận tốc trong các giai đoạn của chuyển động:

 nên hai vận tốc có độ lớn bằng nhau, nhưng ngược hướng nhau

c)  

Trong chuyển động thẳng, quan hệ giữa quãng đường đi được và độ dịch chuyển:

Tổng quãng đường đi được

Tốc độ trung bình

Độ dịch chuyển toàn phần:

Vận tốc trung bình

Câu 18: Hình bên là đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của hai vật chuyển động thẳng đều dọc theo trục Ox.

a) Viết phương trình độ dịch chuyển- thời gian cho chuyển động của mỗi vật.

b) Kể từ thời điểm t = 0 đến thời điểm gặp nhau, quãng đường đi được của mỗi vật bằng bao nhiêu?

Trả lời:

a)   Vật thứ nhất: , t tính theo s

Vật thứ hai:

b)    Vị trí gặp nhau là lúc hai vật có cùng độ dịch chuyển:

Quãng đường đi được của vật thứ nhất từ t = 0 đến t = 2,5 s:

Quãng đường đi được của vật thứ hai từ t = 0 đến t = 2,5 s:

Từ t = 0 đến t = 1 s:

Từ t = 1 s đến t = 2,5 s:

Từ t = 0 đến t = 2,5 s:

 Câu 19: Một ca nô đi từ bờ tây sang bờ đông của một dòng sông. Nếu nước không chảy, ca nô đi theo hướng AC với vận tốc có độ lớn bằng 8 m/s. Do nước chảy theo hướng bắc – nam với vận tốc có độ lớn bằng 1 m/s nên ca nô chuyển động theo hướng AD (vuông góc với vận tốc của dòng nước), như hình bên. Góc CAD có giá trị bằng bao nhiêu

Trả lời:

Vận tốc ca nô đối với nước, có hướng , độ lớn

Vận tốc ca nô đói với bờ sông, có hướng

Vận tốc nước đối với bờ sông, có hướng , độ lớn

Áp dụng:

 Câu 20: Một vật chuyển động từ điểm A đến điểm C trên quỹ đạo là đường gấp khúc ABC, AB vuông góc với BC như hình bên, trong đó AB = 200 m; BC = 100 m. Thời gian đi từ A đến B và từ B đến C lần lượt là 10 phút và 15 phút.

a) Tính tốc độ trung bình của vật.

b) Tính độ lớn vận tốc trung bình của vật, hướng của vận tốc ấy hợp với hướng từ A đến B một góc bảng bao nhiêu?

Trả lời:

a)    Quãng đường đi được từ A đến C: s = AB + BC = 300 m

b)   Độ dịch chuyển

-     Độ lớn của độ dịch chuyển:

-     Độ lớn của vận tốc trung bình:

-       Hướng của vận tốc cũng chính là hướng củ độ dịch chuyển. Góc giwuax hướng dịch chuyển và hướng AB là :