Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 9: Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm
Hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 9 dưới đây sẽ giúp các em học sinh nắm vững kiến thức và phương pháp giải bài tập về tổng hợp và phân tích lực cũng như điều kiện cân bằng của lực. Mời các em cùng theo dõi.
Mục lục nội dung
1. Giải bài 9.1 trang 23 SBT Vật lý 10
2. Giải bài 9.2 trang 23 SBT Vật lý 10
3. Giải bài 9.3 trang 23 SBT Vật lý 10
4. Giải bài 9.4 trang 23 SBT Vật lý 10
5. Giải bài 9.5 trang 23 SBT Vật lý 10
6. Giải bài 9.6 trang 23 SBT Vật lý 10
7. Giải bài 9.7 trang 23 SBT Vật lý 10
1. Giải bài 9.1 trang 23 SBT Vật lý 10
Một chất điểm đứng yên dưới tác dụng của ba lực 4 N, 5 N và 6 N. Nếu bỏ đi lực 6 N thì hợp lực của hai lực còn lại bằng bao nhiêu ?
A. 9 N.
B. 1 N.
C. 6N.
D. Không biết vì chưa biết góc giữa hai lực còn lại.
Phương pháp giải
Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó bằng không
Hướng dẫn giải
- Theo đề bài, vật đứng yên (cân bằng) dưới tác dụng của 3 lực 4N, 5N và 6N nên theo điều kiện cân bằng của chất điểm ta có hợp lực của 3 lực 4N, 5N và 6N bằng 0. Suy ra hợp lực của hai lực 4N và 5N cân bằng với lực 6 N
- Chọn đáp án C
2. Giải bài 9.2 trang 23 SBT Vật lý 10
Một chất điểm đứng yên dưới tác dụng của ba lực 6 N, 8 N và 10 N. Hỏi góc giữa hai lực 6 N và 8 N bằng bao nhiêu ?
A. 30°. B. 60°.
C. 45°. D. 90°.
Phương pháp giải
- Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó bằng không.
- Nếu hai lực đồng qui làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng qui biểu diễn hợp lực của chúng
Hướng dẫn giải
- Theo đề bài, vật đứng yên (cân bằng) dưới tác dụng của 3 lực 6N, 8N và 10N nên theo điều kiện cân bằng của chất điểm ta có hợp lực của 3 lực 6N, 8N và 10N bằng 0.
Suy ra hợp lực của hai lực 6N và 8N cân bằng với lực 10N
- Ta có: 62+82=102
Góc hợp bởi hai lực 6N và 8N là 900
- Chọn đáp án D
3. Giải bài 9.3 trang 23 SBT Vật lý 10
Lực 10 N là hợp lực của cặp lực nào dưới đây ? Cho biết góc giữa cặp lực đó.
A. 3 N, 15 N ; 120°. B. 3 N, 13 N ; 180°.
C. 3 N, 6 N ; 60°. D. 3 N, 5 N ; 0°.
Phương pháp giải
Sử dụng lí thuyết về qui tắc tổng hợp lực (qui tắc hình bình hành) và định lí cos trong tam giác
- Nếu hai lực đồng qui làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng qui biểu diễn hợp lực của chúng
- Định lí cos: \({a^2} = {b^2} + {c^2} - 2bc.\cos \beta \)
Hướng dẫn giải
- Áp dụng qui tắc hình bình hành ta có hình vẽ
- Áp dụng định lí cos trong tam giác có:
\({a^2} = {b^2} + {c^2} - 2bc.\cos \beta \)
- Thử 4 đáp án A,B,C và D vào phương trình (*) ta có:
\({3^2} + {13^2} + 2.3.13.\cos 180 = 100 = {10^2}\)
- Lực 10 N là hợp lực của cặp lực 3 N, 13 N ; 180°.
- Chọn đáp án B
4. Giải bài 9.4 trang 23 SBT Vật lý 10
Câu nào đúng ?
Hợp lực của hai lực có độ lớn F và 2F có thể
A. nhỏ hơn F.
B. lớn hơn 3F.
C. vuông góc với lực F.
D. vuông góc với lực 2F.
Phương pháp giải
Sử dụng quy tắc hợp lực để trả lời câu hỏi này
Hướng dẫn giải
- Hợp lực của hai lực có độ lớn F và 2F có thể vuông góc với lực F.
- Chọn đáp án C
5. Giải bài 9.5 trang 23 SBT Vật lý 10
Một vật có khối lượng m = 5,0 kg được treo bằng ba dây (H.9.1). Lấy g = 9,8 m/s2. Tìm lực kéo của dây AC và dây BC.
Phương pháp giải
Tìm lực kéo của dây AC và dây BC theo công thức:
\(\begin{array}{l} {F_1} = P' ; {F_2} = P'\sqrt 2 \end{array}\)
Hướng dẫn giải
Hợp lực cân bằng với trọng lực của vật.
Từ hình vẽ ta có
P’ = P = mg = 5,0.9,8 = 49 N.
\(\begin{array}{l} \frac{{P'}}{P} = \tan {45^0} = 1\\ = > {F_1} = P' = 49(N)\\ \frac{{P'}}{{{F_2}}} = \cos {45^0} = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\\ \Rightarrow {F_2} = P'\sqrt 2 \approx 49.1,41 \approx 70(N) \end{array}\)
6. Giải bài 9.6 trang 24 SBT Vật lý 10
Một đèn tín hiệu giao thông được treo ở một ngã tư nhờ một dây cáp có trọng lượng không đáng kể. Hai đầu dây cáp được giữ bằng hai cột đèn AB và A'B', cách nhau 8 m. Đèn nặng 60 N, được treo vào điểm giữa O của dây cáp, làm dây võng xuống 0,5 m tại điểm giữa (H.9.2). Tính lực kéo của mỗi nửa dây.
Phương pháp giải
Phân tích lực và tính lực kéo theo công thức:
\(\begin{array}{l} {F_1} = \frac{{P\sqrt {A{B^2} + O{A^2}} }}{{2AB}} \end{array}\)
Hướng dẫn giải
Điểm O coi là điêm đứng cân bằng dưới tác dụng của ba lực: trọng lực và hai lực kéo và của hai nửa dây cáp như hình vẽ
Từ hai tam giác đồng dạng ta có:
\(\begin{array}{l} \frac{{{F_1}}}{{\frac{F}{2}}} = \frac{{OA}}{{AB}}\\ = > \frac{{2{F_1}}}{P} = \frac{{OA}}{{AB}}\\ = > {F_1} = \frac{{P\sqrt {A{B^2} + O{A^2}} }}{{2AB}} = \frac{{60\sqrt {0,25 + 16} }}{{2.0,5}} = 241,86 \approx 242(N) \end{array}\)
7. Giải bài 9.7 trang 24 SBT Vật lý 10
Một vật có trọng lượng P = 15 N được giữ yên trên một mặt phẳng nghiêng không ma sát bằng một dây song song với mặt phẳng nghiêng (H.9.3). Góc nghiêng a = 30°. Cho biết mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật một lực theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng. Tìm lực của dây giữ vật.
Phương pháp giải
Phân tích lực và tính lực căng dây theo công thức:
\(\begin{array}{l} F = P'.0,5 \end{array}\)
Hướng dẫn giải
Vật chịu tác dụng của ba lực cân bằng như hình vẽ:
\(\begin{array}{l} \vec P + \vec N + \vec F = \vec 0\\ \Rightarrow \vec N + \vec F = - \vec P = \overrightarrow {P'} \end{array}\)
Từ tam giác lực ta có:
\(\begin{array}{l} \frac{F}{{P'}} = \sin {30^0} = 0,5\\ \Rightarrow F = P'.0,5 = P.0,5 = 7,5(N) \end{array}\)
8. Giải bài 9.8 trang 24 SBT Vật lý 10
Dùng một lực F nằm ngang kéo quả cầu con lắc cho dây treo lệch khỏi phương thẳrig đứng một góc a = 30° (H.9.4). Biết trọng lượng của quả cầu là 20 N, hãy tính lực F và lực căng T của dây.
Phương pháp giải
Phân tích lực và tính lực theo công thức:
\(\begin{array}{l} F = P'\tan \alpha = P\tan \alpha ;T = 2F \end{array}\)
Hướng dẫn giải
Do quả cầu nằm cân bằng dưới tác dụng của ba lực nên ta có:
\(\begin{array}{l} \vec P + \vec F + \vec T = \vec 0\\ \Rightarrow \vec F + \vec T = - \vec P = \overrightarrow {P'} \end{array}\)
Từ hình vẽ ta có:
\(\begin{array}{l} F = P'\tan \alpha = P\tan \alpha = 20.\frac{1}{{\sqrt 3 }} \approx 11,5(N)\\ T = 2F{\rm{ }} \approx {\rm{ }}23{\rm{ }}N \end{array}\)
9. Giải bài 9.9 trang 24 SBT Vật lý 10
Người ta giữ một vật có trọng lượng 20 N đứng yên trên một mặt phẳng nghiêng không ma sát, có góc nghiêng a = 45° (H.9.5). Cho biết lực mà mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật có phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng. Tìm lực đẩy ngang F và lực của mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật.
Phương pháp giải
Phân tích lực và tính lực đẩy, phản lực theo công thức:
\(P = F ;N = P\sqrt 2 \)
Hướng dẫn giải
Điều kiện cân bằng của vật:
Từ tam giác lực ta có được:
\(P = F = 20{\rm{ }}N;{\rm{ }}N = P\sqrt 2 \approx 28(N)\)
Tham khảo thêm
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 10: Ba định luật Niu-tơn
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 11: Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 13: Lực ma sát
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 14: Lực hướng tâm
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 15: Bài toán về chuyển động ném ngang
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài tập cuối chương II: Động học lực chất điểm