Bài tập file word Vật lí 10 kết nối Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều

BÀI  31: ĐỘNG HỌC CỦA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Mô tả chuyển động tròn đều.

Trả lời:

Chuyển động tròn đều là chuyển động mà vật giữ nguyên quỹ đạo tròn và dùng thời gian như nhau để di chuyển một vòng.

Câu 2: Đơn vị nào được sử dụng để đo góc trong hệ thống SI?

Trả lời:

Đơn vị đo góc trong hệ thống SI là radian (rad)

Câu 3: Định nghĩa tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.

Trả lời:

Tốc độ góc là mức độ thay đổi của góc mỗi đơn vị thời gian, đơn vị đo là rad/s.

Câu 4: Nêu ví dụ về chuyển động tròn đều trong đời sống hàng ngày.

Trả lời:

Quay đầu của một quả cầu trong máy giặt là một ví dụ về chuyển động tròn đều.

Câu 5: Thế nào là một chu kì trong chuyển động tròn đều?

Trả lời:

Chu kì T (s) là khoảng thời gian chất điểm đi hết 1 vòng tròn

2. THÔNG HIỂU

Câu 6: Tại sao vận tốc của một vật chuyển động tròn đều được gọi là vận tốc góc?

Trả lời:

Vận tốc góc thể hiện sự thay đổi vị trí của vật theo góc, là một đặc điểm của chuyển động tròn.

Câu 7: Tại sao vật chuyển động tròn đều được coi là chuyển động nhất định?

Trả lời:

Vật giữ nguyên quỹ đạo và thời gian để di chuyển một vòng không đổi, tạo ra chuyển động đều.

Câu 8: Tại sao vật ở trong chuyển động tròn đều có gia tốc?

Trả lời:

Gia tốc xuất hiện do thay đổi vận tốc góc theo thời gian, mặc dù vận tốc đều.

Câu 9: Tại sao người ta sử dụng radian thay vì độ để đo góc trong hệ SI?

Trả lời:

Radian là đơn vị góc thích hợp khi tính toán trong các phép toán toán học và vật lý.

3. VẬN DỤNG

Câu 10: Một điểm nằm trên vành ngoài của lốp xe máy cách trục bánh xe 30cm. Bánh xe quay đều với tốc độ 8 vòng/s. Số vòng bánh xe quay để số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy 1 số ứng với 1km và thời gian quay hết số vòng ấy là bao nhiêu?

Trả lời:

S = N.2πr = 1000 ⇒ N = 531 vòng

Thời gian quay hết số vòng đó là chu kì: 

Câu 11: Vệ tinh A của Việt Nam được phóng lên quỹ đạo ngày 19/4/2008. Sau khi ổn định, vệ tinh chuyển động tròn đều với v = 2,21 km/h ở độ cao 24000 km so với mặt đất. Bán kính Trái Đất là 6389 km. Tính tốc độ góc, chu kì, tần số của vệ tinh.

Trả lời:

v = 2,21 km/h = 0,61 m/s, r = R + h = 30389 km = 30389000 m

Câu 12: Một đĩa đồng chất có dạng hình tròn có R = 30 cm đang quay tròn đều quanh trục của nó. Biết thời gian quay hết 1 vòng là 2s. Tính tốc độ dài, tốc độ góc của 2 điểm A, B nằm trên cùng 1 đường kính của đĩa. Biết điểm A nằm trên vành đĩa, điểm B nằm trên trung điểm giữa tâm O của vòng tròn và vành đĩa.

Trả lời:

Ta có: R_A = 30 cm ⇒ R_B = 15 cm

Tốc độ góc: 

Tốc độ dài của mỗi vật: v_A = r_A.ω = 0,94 m/s; v_B = r_B .ω = 0,47 m/s

Câu 13: Một đĩa quay đều quanh trục qua tâm O, với vận tốc qua tâm là 300 vòng/ phút.

1. Tính tốc độ góc, chu kì.
2. Tính tốc độ dài, gia tốc hướng tâm của 1 điểm trên đĩa cách tâm 10 cm, lấy g = 10 m/s².

Trả lời:

f = 300 vòng/phút = 5 vòng/s

1. Tốc độ góc và chu kì của vật lần lượt là:

ω = 2π.f = 10π rad/s

1. Tốc độ góc là v = r. ω = 3,14 m/s

Gia tốc hướng tâm: 

Câu 14: Trong 1 máy gia tốc e chuyển động trên quỹ đạo tròn có R = 1 m. Thời gian e quay hết 5 vòng là 5.10^-7 s. Hãy tính tốc độ góc, tốc độ dài, gia tốc hướng tâm của e.

Trả lời:

 suy ra tốc độ góc của vật là  rad/s

Tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của vật lần lượt là:

v = r. ω = 2π.10⁷ m/s

Câu 15: Mắt của chim đại bàng có thể phân biệt được các đối tượng cụ thể nếu các quan sát các đối tượng không nhỏ hơn θ = 3.10⁴ rad. Khi bay ở độ cao 100 m chim có thể thấy một con chuột có độ dài phần thân bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Ta có

Câu 16: Một đồng hồ có kim giờ dài 3 cm, kim phút dài 4 cm.

1. Tính tốc độ góc của 2 kim.
2. Tính tốc độ dài của hai kim.

Trả lời:

1. Từ công thức:
2. Từ công thức

Câu 17: Tỉnh tốc độ dài của một điểm nằm trên vĩ tuyến 60^o khi Trái Đất quay quanh trục của nó. Cho biết bán kính Trái Đất là 6400 km.

Trả lời:

Bán kính quỹ đạo tròn ứng với vĩ tuyến :

Tốc độ dài của một điểm nằm trên vĩ tuyến :

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 18: Một chiếc đồng hồ treo tường có đầu mút kim giây khi quay thì tạo thành một vòng tròn có chu vi 60 (mm). Giả sử đồng hồ chạy chính xác, sau một một ngày, đầu mút kim giấy đi được quãng đường bao nhiêu m?.

Trả lời:

+ Đầu mút kim giây chuyển động tròn đều trên đường tròn chu vi 60 mm

+ Khi kim giây quay được 1 vòng thì mất thời gian là t = 60 s, khi đó kim giây đi được quãng đường s = 60 mm nên vận tốc của kim giây là:

+ Quãng đường kim giây đi được trong  = 1 ngày là:

Câu 19: Một về tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất theo đường tròn với vận tốc v = 7,9 km/s và cách mặt đất một độ cao là h = 300 km. Biết hán kinh Trái Đất là R = 6400 km. Xác định vận tốc góc, chu kì, tần số của nó. Coi chuyển động của vệ tinh là tròn đều.

Trả lời:

Ta có:

Câu 20: Trên mặt phẳng ngang tổng có một con đường đang đường tròn tâm O, bán kính R = 200 m. Trên đường, tại hai điểm A và B có hai xe xuất phát cùng lúc, chuyển động liên tục dọc theo đường tròn cùng chiều kim đồng hồ với các vận tốc có độ lớn không đổi tương ứng  = 10 m/s và = 2 m/s (Hình vẽ). Chọn gốc thời gian là lúc hai xe xuất phát. Xác định.

1. Thời gian chuyển động hết một vòng tròn của mỗi xe.
2. Thời điểm đầu tiên hai xe cách xa nhau nhất
3. Các thời điểm hai xe gặp nhau.

Trả lời:

1. Thời gian xe 1 chạy hết 1 vòng:

Thời gian xe 2 chạy hết 1 vòng:

1. Khi hai xe cách nhau xa nhất lần đầu tiên:
2. Thời điểm đầu tiên hai xe gặp nhau:

Thời gian hai xe gặp nhau kể từ lần gặp đầu tiên:

Kể từ lần gặp thứ hai, cứ sau khoảng thời gian  (s) thì hai xe sẽ tiếp tục gặp nhau. Vậy thời điểm hai xe gặp nhau lần thứ n (n = 1, 2, 3, …)