Đáp án Vật lí 10 cánh diều Chủ đề 4 bài 1 Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

CHỦ ĐỀ 4 BÀI 1 ĐỘNG LƯỢNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Câu 1: Sự va chạm giữa các xe ô tô khi tham gia giao thông, có thể ảnh hưởng lớn đến trạng thái của xe, thạm chí nguy hiểm đến tính mạng người ngồi trong xe. Để nâng cao độ an toàn của ô tô, giảm hậu quả của lực tác dụng lên người lái cần phải hiểu điều gì sẽ xảy ra với ô tô bị va chạm khi đang chuyển động. Những đặc điểm nào của ô tô ảnh hưởng đến hậu quả va chạm? 

Trả lời: 

Những đặc điểm ảnh hưởng đến hậu quả va chạm là: Vận tốc của xe, phương va chạm, khối lượng của xe, ...

I. ĐỘNG LƯỢNG

Câu 1: Hãy đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm để chứng tỏ tốc độ và khối lượng của vật khi va chạm càng lớn thì hậu quả do va chạm càng lớn.

Trả lời: 

Phương án: Thí nghiệm thả các viên bi 

Chuẩn bị :
+Các viên bi có cùng kích thước và khác khối lượng ( tốt nhất là lấy các viên bi có các chất liệu khác nhau Vd: nhôm. sắt, đồng, chì)
+ Khối đất nặn lớn.
+ 1 chiếc thước đo 

Cách tiến hành:
+ Lần lượt thả rơi tự do các viên bi từ 1 độ cao xác định xuống khối đất nặn
+ Đo và so sánh độ lún sâu của viên bị vào khối đất nặn 
=> Từ đó thấy được, sự phụ thuộc của khối lượng vào hậu quả do va chạm
+ Dùng 1 viên bi, ta thả rơi tự do ở các độ cao khác nhau, từ đó vận tốc khi chạm đất nặn sẽ khác nhau (Rơi ở vị trí càng cao, vận tốc khi tiếp đất càng lớn)
=> Đo và so sánh độ lún sâu của viên bi vào khối đất nặn 
( Trong trường hợp không thể đo độ lún trực tiếp bằng thước, ta dùng 1 sợi chỉ để ước chừng độ sâu rồi so sánh sợi chỉ đó với chiếc thước)

Câu 2: Làm thế nào để viên bi có tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với đất nặn? 

Trả lời: 

Có 2 cách: 

Cách 1: Thả viên bi rơi ở các độ cao khác nhau thì vận tốc khi tiếp xúc với đất nặn là khác nhau

Cách 2: Thả viên bi ở cùng 1 độ cao thì ta ném viên bi theo hướng thẳng dọc xuống dưới với các lực khác nhau.

Câu 3: Tính độ lớn động lượng của từng vật sau:
a, Một hòn đá khối lượng 0,5 kg đang chuyển động với vận tốc 20m/s.
b, Một chiếc xe bus khối lượng 12000 kg đang chuyển động với tốc độ 10m/s trên đường. 
c, Một electron di chuyển với tốc độ 2,0.10⁷ m/s.
( khối lượng của electron là 9,1.10^-31kg)

Trả lời: 

a, P = mv= 0,5.20=10 (kg.m/s)

b, P=mv= 12000. 10= 120000 ( kg .m/s)

c, P= mv = 9,1.10^-31. 2.10⁷ =1,8 .10^-23 (kg.m/s)

II. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Câu 1: Hãy biểu diễn độ thay đổi động lượng của từng xe sau khi va chạm. 

Trả lời: 

Vecto động lượng trước va chạm có chiều giống vecto vận tốc trước va chạm

Vecto động lượng sau va chạm có chiều giống vecto vận tốc sau va chạm

Câu 2: Hai quả cầu A và B, mỗi quả có khối lượng 1kg, va chạm nhau như hình 1.5. Hãy tính tổng động lượng của hau quả cầu trước va chạm và tổng động lượng sau va chạm. So sánh kết quả nêu kết luận.

Trả lời: 

Chọn chiều dương là chiều từ phải qua trái
Trước va chạm: P_AB=  -P_A + P_B= -m_A.v_A + m_B.v_B= -1.2+1.3 = 1 (kg.m/s)

Sau va chạm : P_AB=  P_A - P_B= m_A.v_A - m_B.v_B = 1.2- 1.1= 1(kg.m/s)

Tổng động lượng trước và sau va chạm được bảo toàn.

Câu 3: Dựa vào định luật bảo toàn động lượng, hãy thiết lập công thức tính tốc độ của 2 xe trên giá đỡ nằm ngang, trong trường hợp một xe có tốc độ đã biết tới va chạm với xe còn lại đang đứng yên, sau va chạm hai xe dính vào nhau và cùng chuyển động.

Trả lời: 

Tóm tắt:

Trước va chạm:  v₁, m₁, v₂=0 , m₂

Sau va chạm: V , m=m₁+m₂

Giải

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có
           P_trước =P_Sau 

=>    m₁v₁+m₂v₂ = ( m₁+m₂₎ V
=>                    V= ( m₁v₁)/m 

Câu 4: Kết quả thí nghiệm đo được trong một lần thí nghiệm với hai xe có cùng khối lượng là 245 g. xe 1 có tốc độ 0,542 m/s va chạm với xe 2 đang đứng yên, sau va chạm đo được 2 xe có cùng vận tốc là 0,269 m/s. Hãy tính động lượng của từng xe trước và sau va chạm, từ đó so sánh động lượng của hệ hai xe trước và sau va chạm. Định luật bảo toàn có được nghiệm đúng hay không? 

Trả lời: 

Khối lượng của mỗi xe là : 0,245 kg

Tổng động lượng của 2 xe trước va chạm là: 0,245.0,542 +0= 0,133 (kg.m/s)

Tổng động lượng của 2 xe sau va chạm là: 0,245. 0,269 + 0,245 . 0,269 = 0,132 (kg.m/s)

Tổng động lượng của hai xe sau va chạm bằng 99,2% tổng động lượng của hai xe trước va chạm, điều đó chứng tỏ động lượng của hệ hai xe đó được bảo toàn. Định luật bảo toàn động lượng được nghiệm đúng. 

Câu 5: Ngay trước khi nổ quả pháo hoa có tốc độ bằng không, động lượng của nó bằng không. Sau khi nổ các mảnh pháo hoa bay theo mọi hướng, mỗi mảnh cố động lượng khác 0. Điều này có mâu thuẫn với định luật bảo toàn động lượng hay không ?

Trả lời: 

Điều này hoàn toàn không hề mâu thuẫn với định luật bảo toàn động lượng. Hãy nhớ động năng là một đại lượng vecto có hướng giống với vận tốc. Khi pháo hoa vỡ làm nhiều mảnh, mỗi mảnh một hướng, ta tổng hợp các vecto này sẽ bằng 0 . Vì vậy định luật bảo toàn động lượng vẫn ứng nghiệm trong trường hợp trên.

III.  VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Câu 1: Một quả bóng bay theo phương ngang va vào tường thẳng đứng với cùng vận tốc ở hai lần khác nhau. Lần thứ nhất, quả bóng này nảy ngược lại cùng tốc độ ngay trước khi va chạm vào tường. Lần thứ hai, quả bóng bay tới và dính vào tường. 

1, Trong lần nào quả bóng có sự thay đổi động lượng lớn hơn?

2, Giả sử khoảng thời gian biến đổi động lượng của quả bóng khi va chạm vào tường hai lần là bằng nhau, lần nào lực trung bình quả bóng tác dụng lên trường lớn hơn?

3, Động lượng của quả bóng có bảo toàn trong quá trình bóng va vào tường hay không ? Giải thích.

Trả lời: 

1, Lần thứ nhất quả bóng có sự thay đổi động lượng lớn hơn.
2, Giả sử khoảng thời gian biến đổi động lượng của quả bóng khi va chạm vào tường hai lần là bằng nhau, lần thứ 1 lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường lớn hơn.
3, Động lượng của quả bóng có bảo toàn trong quá trình bóng va vào tường.

Câu 2: Hãy sử dụng các vật liệu dễ kiếm để chế tạo xe đồ chơi có thể chuyển động bằng phản lực?

Trả lời: 

Làm xe đồ chơi: thuyền gắn động cơ

Cách làm: dùng một tấm ván, có gắn các bánh xe, phía trên tấm ván gắn một chiếc quạt nhỏ chạy bằng động cơ (hoặc pin) như hình vẽ. Bật quạt thì gió từ quạt thổi về phía sau, đẩy cho tấm ván tiến về phía trước.