Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 2: Chuyển động thẳng đều

Chuyển động thẳng đều là gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết về chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Định nghĩa chuyển động thẳng đều:

Chuyển động thằng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

Nêu những đặc điểm của chuyển động thẳng đều.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết về chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Đặc điểm của chuyển động thẳng đều:

• Có quỹ đạo chuyển động là đường thẳng.

• Có tốc độ trung bình không đổi trên mọi quãng đường.

Tốc độ trung bình là gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về tốc độ trung bình.

Hướng dẫn giải

• Tốc độ trung bình là đại lượng đo bằng tỉ số giữa quãng đường vật đi được và thời gian chuyển động, nó cho biết mức độ nhanh, chậm của chuyển động.

• Công thức: \(v_{tb} = \frac{s}{t}\)

Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

• Công thức tính quãng đường đi được: \(s = v_{tb}.t = v.t\)

• Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều: \(x = x_0 + s = x_0 + vt\)

Nêu cách vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều.

Phương pháp giải

- Ta thấy phương trình chuyển động thẳng đều của vật có dạng là phương trình bậc nhất y = ax + b.

- Cách vẽ vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều giống cách vẽ đồ thị hàm số y = ax + b đã học.

Hướng dẫn giải

Cách vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều:

• Vẽ hai trục vuông góc: Trục hoành là trục thời gian (chia độ theo giờ), trục tung là trục tọa độ (chia độ theo 10km).

• Đánh đấu các điểm đã có trong bảng (x, t) bằng các chấm.

• Nối các điểm đó lại với nhau, ta được một đọan thẳng, đoạn thẳng này có thể kéo dài thêm về bên phải.

⇒ Đó là đồ thị tọa độ của chuyển động đã cho

• Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của toạ độ của vật chuyển động vào thời gian gọi là đồ thị toạ độ - thời gian (đồ thị toạ độ) của chuyển động.

Trong chuyển động thẳng đều

A. Quãng đương đi được s tỉ lệ thuận với tốc độ v.

B. Tọa độ x tỉ lệ thuận với tốc độ v.

C. Tọa độ x tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

D. Quãng đương đi được s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng ta dựa vào công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều: s = vt.

Hướng dẫn giải

Trong chuyển động thẳng đều thì:

Quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

⇒ Chọn đáp án D

Chỉ ra câu sai.

Chuyển động thẳng đều có những đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là một đường thẳng;

B. Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì;

C. Tốc độ trung bình trên mỗi quãng đường là như nhau;

D. Tốc độ không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng lại.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng ta cần nắm rõ đặc điểm của chuyển động thẳng đều:

- Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

- Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều: s = vt.

Hướng dẫn giải

Một trong những đặc điểm của chuyển động thẳng đều là:

Lúc xuất phát vận tốc tăng, đến lúc dừng lại vận tốc giảm.

⇒ Đáp án D.

Đồ thị tọa độ - thời gian trong chuyển động thẳng của một chiếc xe có dạng như ở Hình 2.5. Trong khoảng thời gian nào xe chuyển động thẳng đều?

A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁.

B. Chỉ trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂.

C. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₂.

D. Không có lúc nào xe chuyển động thẳng đều.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng ta dựa vào phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều: x = x0 + vt

Hướng dẫn giải

• Đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều là 1 đoạn thẳng. Đồ thị ứng đoạn từ t₁ đến t₂ cho thấy tọa độ x không thay đổi, tức vật đứng lại.
• Trong khoảng từ 0 đến t₁ ta thấy quãng đường và thời gian tỉ lệ thuẩn với nhau nên trong khoảng thời gian này xe chuyển động thẳng đều.

Chọn đáp án A.

Trên một đường thẳng, tại hai điểm A và B cách nhau 10 km, có hai ô tô xuất phát cùng lúc và chuyển động cùng chiều. Ô tô xuất phát từ A có tốc độ 60 km/h và ô tô xuất phát từ B có tốc độ 40 km/h.

a) Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của hai xe.

b) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe trên cùng một hệ trục (x, t).

c) Dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B.

Phương pháp giải

a) Để viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của hai xe ta dựa vào:

+ Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều: x = x0 + vt

+ Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều: s = vt

b) Để vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe, ta kẽ bảng số liệu, ứng với mỗi t ta tìm được x_A, x_B. Với mỗi điểm vừa tìm được ta nối lại được đồ thị cần tìm.

c) Để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B, ta dựa vào đồ thị chiếu lên trục tung ta tìm được x.

Hướng dẫn giải

Câu a

- Chọn gốc tọa độ ở A (O ≡ A); gốc thời gian là lúc xuất phát, chiều dương hướng từ A → B, trục Ox trùng với AB.

- Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều: s = vt.

- Phương trình chuyển động thẳng đều của một chất điểm: x = x₀ + vt

- Đối với xe A:

• s_A = 60t
• x­­_A = 60t (km/h) (1)

- Đối với xe B:

•  s_B = 40t
•  xB = 40t + 10 (km/h) (2)

Câu b

Bảng số liệu:

Đồ thị:

Câu c

Khi xe A đuổi kịp xe B ta có: x_A = x_B

 \(\Rightarrow 60t = 40t + 10 \Rightarrow t = 0,5 h = 30\) phút

Thay vào (1) \(\Rightarrow \)  x_A = x_B ⇒ x = 60. 0,5 = 30km

Vậy điểm đó cách A là 30km.

Một ô tô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thẳng đều về phía thành phố P với tốc độ 60 km/h. Khi đến thành phố D cách H 60 km thì xe dừng lại 1 giờ. Sau đó xe tiếp tục chuyển động về phía P vói tốc độ 40 km/h. Con đường H – P coi như thẳng và dài 100 km.

a) Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của ô tô trên hai quãng đường  H – D và D – P. Gốc tọa độ lấy ở H. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ H.

b) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của xe trên cả con đường H – P.

c) Dựa và đồ thị, xác định thời điểm xe đến P.

d) Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính.

Phương pháp giải

a) Để viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động ta dựa vào:

+ Phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều: x = x0 + vt

+ Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều: s = vt

b) Để vẽ đồ thị tọa độ - thời gian ta xét chuyển động trên từng đoạn đường, căn cứ vào dữ liệu đề bài với mỗi t ta có mỗi giá trị x. 

c) Để xác định thời điểm xe đến P ta dựa vào đồ thị, chiếu lên trục thời gian suy ta t cần tìm.

d) Để xác định thời điểm xe đến P bằng phép tính ta dựa vào  \(t = {t_{HD}} + {t_{nghi}} + {t_{DP}}\) 

Hướng dẫn giải

Câu a

Chọn trục tọa độ Ox trùng với con đường H – P với O ≡ H, chiều dương H → P.

Đường đi của xe:

• Trên đoạn đường \(H - D: s = 60t (km,h)\) với \(s \leq 60\) km và \(t \leq 1 h\)
• Trên đoạn đường \(D -P: s' = 40(t - 2) (km,h)\); với \(t \geq 2 h\)

Phương trình chuyển động của xe:

• Trên đoạn đường \(H - D: x = s = 60t\) với \(s \geq 60\) km và \(t \leq 1 h\)
• Trên đoạn đường \(D - P: x = x_0 + s\)

\(\Rightarrow x = 60 + 40(t - 2)\) với \(s \geq 60\) km và \(t \geq 2 h\)

Câu b

Đồ thị:

Câu c

Dựa vào đồ thị ta thấy thời điểm xe đến P là 3 giờ.

Câu d

Thời điểm xe đến P:

  \(t = {t_{HD}} + {t_{nghi}} + {t_{DP}}= \frac{60}{60}+ 1 +\) \(\frac{40}{40}= 3 h\) 

⇒ Sau 3 giờ kể từ lúc xe xuất phát sẽ đến P.