Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 2: Chủ đề 5

Chương 2 - Chủ đề 5: Bài tập tổng hợp các lực cơ học và ba định luật Newton. Chương này gồm có các bài tập vận dụng các kiến thức về các lực cơ học và ba định luật Newton. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 2: Chủ đề 5 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.com 11 BÀI TẬP TỔNG HỢP CÁC LỰC CƠ HỌC VÀ BA ĐỊNH LUẬT NEWTON Họ và tên.……………………………………..……Trường:.……… …………I. BÀI TẬP VẬN DỤNGBAØI 1 :Hai lò xo: lò xo một dài thêm 2 cm khi treo vật m1 = 2kg, lò xo 2 dài thêm 3cm khi treo vật m2 = 1,5kg. Tìm tỷ số k1/k2.Bài giải:Khi gắn vật lò xo dài thêm đoạn ∆l. Ở vị trí cân bằng → → F0 = P ⇔ K∆l = mgVới lò xo 1: k1∆l1 = m1g (1)Với lò xo 1: k2∆l2 = m2g (2)Lập tỷ số (1), (2) ta được K 1 m 1 ∆l 2 2 3 = . = =2 K 2 m 2 ∆l 1 1,5 2BAØI 2 :Một bàn nằm ngang quay tròn đều với chu kỳ T = 2s. Trên bàn đặt một vậtcách trục quay R = 2,4cm. Hệ số ma sát giữa vật và bàn tối thiểu bằng bao nhiêu đểvật không trượt trên mặt bàn. Lấy g = 10 m/s2 và π2 = 10Bài giải:Khi vật không trượt thì vật chịu tác dụng của 3 lực: P, N; Fms nghØTrong đó: P+N =0 1 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.comLúc đó vật chuyển động tròn đều nên Fms là lực hướng tâm: Fms = mw R(1)2  Fms = µ.mg(2) w2R⇒ w 2 R ≤ µ.g ⇒ µ ≥ gVới w = 2π/T = π.rad/s π 2 .0,25⇒µ≥ = 0,25 10Vậy µmin = 0,25BAØI 3 :Một lò xo có độ cứng K, chiều dài tự nhiên l0, 1 đầu giữ cố định ở A, đầu kiagắn vào quả cầu khối lượng m có thể trượt không ma sát trên thanh (∆) nằm ngang.Thanh (∆) quay đều với vận tốc góc w xung quanh trục (A) thẳng đứng. Tính độ dãncủa lò xo khi l0 = 20 cm; w = 20π rad/s; m = 10 g ; k = 200 N/mBài giải:Các lực tác dụng vào quả cầu P ; N ; FdhK∆l = mw 2 (l o + ∆l ) ( )⇒ ∆l K − mw 2 = mw 2 l o mw 2 l o⇒ ∆l = K − mw 2với k > mw2 2 0,01.(20 π) .0,2 ∆l = 2 = 0,05m 200 − 0,01.(20 π)BAØI 4 :Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 8m, nằm trong mặt phẳng thẳngđứng. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc này, khối lượng cả xe và người là 80 kg.Lấy g = 9,8m/s2 tính lực ép của xe lên vòng xiếc tại điểm cao nhất với vận tốc tạiđiểm này là v = 10 m/s.Bài giải: 2 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.comCác lực tác dụng lên xe ở điểm cao nhất là P;NKhi chiếu lên trục hướng tâm ta được mv 2 P+N = R v 2   10 2 ⇒ N = m − g  = 80 − 9,8  = 216 N R   8 BAØI 5 :Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100g được buộc vào đầu 1 sợi dây dài l =1m không co dãn và khối lượng không đáng kể. Đầu kia của dây được giữ cố định ởđiểm A trên trụ quay (A) thẳng đứng. Cho trục quay với vận tốc góc w = 3,76 rad/s.Khi chuyển động đã ổn định hãy tính bán kính quỹ đạo tròn của vật. Lấy g = 10m/s2.Bài giải:Các lực tác dụng vào vật T ; PKhi (∆) quay đều thì quả cầu sẽ chuyển động tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang,nên hợp lực tác dụng vào quả cầu sẽ là lực hướng tâm.F =P+Tvới F ⊥ P  F = mw 2 R F w2Rvàtgα = = mg g R = lsinα w 2 l sin α sin α⇒ tgα = = g cos αVì g 10 α ≠ 0 ⇔ cos α = 2 = 2 = 0,707 ⇒ α = 45 o w l 3,76 .1Vậy bán kính quỹ đạo R = lsinα = 0,707 (m)BAØI 6:Chu kỳ quay của mặt băng quanh trái đất là T = 27 ngày đêm. Bán kính tráiđất là R0 = 6400km và Trái đất có vận tốc vũ trụ cấp I là v0 = 7,9 km/s. Tìm bán kínhquỹ đạo của mặt trăng. 3 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.net - vuhoangbg@gmail.comBài giải:Mặt trăng cũng tuân theo quy luật chuyển động của vệ tinh nhân tạo.Vận tốc của mặt trăng GM o v= RTrong đó M0 là khối lượng Trái đất và R là bán kính quỹ đạo của mặt trăng.Vận tốc vũ trụ cấp I của Trái Đất GM o vo = Ro v Ro 2π⇒ = ;v = .R vo R T 2 πR Ro R T .v 2 6400.(27.3600.24 )2 x(7,9 )2⇒ = ⇒ R3 = o 2 o = 2 Tv o R 4π 4.(3,14 )⇒ R = 38.10 5 kmBAØI 7 :Quả cầu m = 50g treo ở đầu A của dây OA dài l = 90cm. Quay cho quả cầuchuyển động tròn trong mặt phẳng thẳng đứng quanh tâm O. Tìm lực căng của dâykhi A ở vị trí thấp hơn O. OA hợp với phương thẳng đứng góc α = 60o và vận tốc quảcầu là 3m/s, g = 10m/s2.Bài giải:Ta có dạng: → T;P=maChiếu lên trục hướng tâm ta được v2 T − P cos 60 o = maht = m R  v2   1 32 9  ⇒ T = m g cos 60 0 +  = 0,05 10 x +  = 0,75 N  R   ...