Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 5: Chuyển động tròn đều
Nội dung hướng dẫn Giải bài tập Lý 10 Bài 5 dưới đây sẽ giúp các em học sinh nắm vững phương pháp giải bài tập và ôn luyện tốt kiến thức về chuyển động tròn đều. Mời các em cùng theo dõi.
Mục lục nội dung
1. Giải bài 1 trang 34 SGK Vật lý 10
2. Giải bài 2 trang 34 SGK Vật lý 10
3. Giải bài 3 trang 34 SGK Vật lý 10
4. Giải bài 4 trang 34 SGK Vật lý 10
5. Giải bài 5 trang 34 SGK Vật lý 10
6. Giải bài 6 trang 34 SGK Vật lý 10
7. Giải bài 7 trang 34 SGK Vật lý 10
8. Giải bài 8 trang 34 SGK Vật lý 10
9. Giải bài 9 trang 34 SGK Vật lý 10
10. Giải bài 10 trang 34 SGK Vật lý 10
11. Giải bài 11 trang 34 SGK Vật lý 10
12. Giải bài 13 trang 34 SGK Vật lý 10
13. Giải bài 13 trang 34 SGK Vật lý 10
1. Giải bài 1 trang 34 SGK Vật lý 10
Chuyển động tròn đều là gì?
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về khái niệm chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Định nghĩa chuyển động tròn đều:
Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.
2. Giải bài 2 trang 34 SGK Vật lý 10
Nêu những đặc điểm của véc tơ vận tốc của chuyển động tròn đều.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần quan sát thực tế và nắm rõ lý thuyết về đặc điểm của véc tơ vận tốc của chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Véc tơ vận tốc của chuyển động tròn đều có:
-
Điểm đặt: trên vật.
-
Phương: tiếp tuyến với đường tròn quĩ đạo.
-
Chiều: cùng chiều chuyển động.
-
Độ lớn: không đổi được gọi là tốc độ dài. Ký hiệu: v. Đơn vị: (m/s).
Công thức: \(v = \frac{\Delta s}{\Delta t}\)
3. Giải bài 3 trang 34 SGK Vật lý 10
Tốc độ góc là gì? Tốc độ góc được xác định như thế nào?
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về tốc độ góc.
Hướng dẫn giải
-
Tốc độ góc là góc mà bán kính của quĩ đạo quét được trong một giây.
-
Trong chuyển động tròn đều, tốc độ góc là đại lượng không đổi theo thời gian.
-
Công thức: \(\omega = \frac{\Delta \alpha }{\Delta t}\)
4. Giải bài 4 trang 34 SGK Vật lý 10
Viết công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần chứng minh và nắm rõ công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều: \(v = r.\omega\)
5. Giải bài 5 trang 34 SGK Vật lý 10
Chu kì của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về khái niệm chu kì T, công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc của chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
-
Chu kì của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng.
-
Công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc: \(T = \frac{2\pi }{\omega }\)
6. Giải bài 6 trang 34 SGK Vật lý 10
Tần số của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thức liên hệ giữa chu kì và tần số.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về khái niệm tần số f, công thức liên hệ giữa chu kì và tần số của chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
-
Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.
-
Đơn vị tần số là vòng/s hoặc héc (Hz).
-
Công thức liên hệ giữa chu kì và tần số: \(f = \frac{1}{T}\).
7. Giải bài 7 trang 34 SGK Vật lý 10
Nêu những đặc điểm và viết công thức tính gia tốc trong chuyển động tròn đều.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần quan sát thí nghiệm và nắm rõ lý thuyết về đặc điểm gia tốc của vật trong chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
- Đặc điểm gia tốc trong chuyển động tròn đều:
-
Điểm đặt: trên vật.
-
Phương: trùng với phương bán kính của quỹ đạo.
-
Chiều: luôn hướng vào tâm của quỹ đạo.
-
Công thức tính gia tốc trong chuyển động tròn đều: \(a_{ht} = \frac{v^2}{r} = r. \omega ^2\)
8. Giải bài 8 trang 34 SGK Vật lý 10
Chuyển động của vật nào dưới đây là chuyển động tròn đều?
A. Chuyển động của một con lắc đồng hồ.
B. Chuyển động của một mắt xích xe đạp.
C. Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều.
D. Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với mặt đường, xe chạy đều.
Phương pháp giải
Để chọn đáp án đúng cần nắm rõ khái niệm chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều là chuyển động tròn đều.
⇒ Chọn đáp án C
9. Giải bài 9 trang 34 SGK Vật lý 10
Câu nào đúng?
A. Tốc độ dài của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
B. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
C. Với v và ω cho trước, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
D. Cả 3 đại lượng trên đều không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về tốc độ dài và tốc độ góc của chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Cả 3 đại lượng: tốc độ dài, tốc độ góc, gia tốc hướng tâm đều không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
⇒ Chọn đáp án D
10. Giải bài 10 trang 34 SGK Vật lý 10
Chỉ ra câu sai.
Chuyển động tròn đều có các đặc điểm sau:
A. Quỹ đạo là đường tròn;
B. Véc tơ vận tốc không đổi;
C. Tốc độ góc không đổi;
D. Véc tơ gia tốc luôn hướng vào tâm.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về đặc điểm của chuyển động tròn đều.
Hướng dẫn giải
Một trong những đặc điểm của chuyển động tròn đều:
Vận tốc của chuyển động tròn đều luôn thay đổi.
⇒ Đáp án B sai.
11. Giải bài 11 trang 34 SGK Vật lý 10
Một quạt máy quay với tần số 400 vòng /phút. Cánh quạt dài 0,8 m. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điiểm ờ đầu cánh quạt.
Phương pháp giải
Đây là dạng bài tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điiểm ờ đầu cánh quạt.
Cách giải :
- Ta tiến hành giải như sau:
-
Sử dụng công thức: \(v = \omega R\) và \(\omega = 2\pi f \)
-
Thay số và tính toán kết quả
Hướng dẫn giải
Ta có:
Tần số quạt máy quay:
-
f = 400 vòng / phút = 400/60 vòng/ s = 20/3 vòng/s
-
r = 0,8 m
Tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt:
\(\omega = 2\pi f = 2.3,14.\frac{{20}}{3} = 41,87(rad/s)\)
Tốc độ dài:
\(v = \omega .r = 41,87.0,8 = 33,5(m/s)\)
Vậy,
- Tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt: \(\omega = 41,87(rad/s)\)
- Tốc độ dài: \(v = 33,5(m/s)\)
12. Giải bài 13 trang 34 SGK Vật lý 10
Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8 cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đầu hai kim.
Phương pháp giải
Đây là dạng bài tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm trên vành bánh đối với người ngồi trên xe.
Cách giải :
- Ta tiến hành giải như sau:
-
Đổi đơn vị vận tốc: \(v = 12 km/h\) ⇒ \(v = 3,3 m/s\)
-
Tính chu vi bánh xe
-
Tính số vòng quay của xe
-
Thay số và tính toán kết quả \(\omega =f.2\pi\)
Hướng dẫn giải
Gọi:
-
\(v_1, \omega _1, T_1\) là vận tốc dài, tốc độ góc và chu kì của đầu kim giờ.
-
\(v_2, \omega _2, T_2\) là vận tốc dài, tốc độ góc và chu kì của đầu kim phút.
Nhận xét: Kim giờ quay 1 vòng hết 12 giờ. Nên \(T_1 = 12h\)
Kim phút quay 1 vòng hết 1 giờ. Nên \(T_2 = 1h\)
Vậy ta có:
Đối với kim giờ:
- Tốc độ dài là:
\(v_1 = \omega _1R_1 =\frac{2\pi }{T_{1}}.R_1 =\frac{2.3,14.8.10^{^{-2}}}{12.3600} = 0,1163.10^{-4}m/s\)
- Tốc độ góc là:
\(\omega _1=\frac{2\pi }{T_{1}}=\frac{2.3,14}{12.3600}= 1,453.10^{-4} rad/s\)
Đối với kim phút:
- Tốc độ dài là:
\(v_2= \omega _2R_2 =\frac{2\pi }{T_{2}}.R_2 =\frac{2.3,14.10.10^{-2}}{3600} = 1,744.10^{-4} m/s\)
- Tốc độ góc là:
\(\omega _2=\frac{2\pi }{T_{2}}=\frac{2.3,14}{3600} = 1,744.10^{-3} rad/s\)
Đối với kim giờ: \(v_1 = = 0,1163.10^{-4}m/s\); \(\omega _1 = 1,453.10^{-4} rad/s\)
Đối với kim phút: \(v_2= 1,744.10^{-4} m/s\); \(\omega _2 = 1,744.10^{-3} rad/s\)
13. Giải bài 13 trang 34 SGK Vật lý 10
Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8 cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đầu hai kim.
Phương pháp giải
Đây là dạng bài tính độ nở dài của dây tải điện khi tăng nhiệt độ.
Cách giải:
- Ta tiến hành giải như sau:
-
Lập luận: Kim giờ quay 1 vòng hết 12 giờ ⇒ \(T_1 = 12h\) . Kim phút quay 1 vòng hết 1 giờ ⇒ \(T_2 = 1h\)
-
Áp dụng công thức: \(v_1 = \omega _1R_1 =\frac{2\pi }{T_{1}}.R_1 \) ; \(v_2= \omega _2R_2 =\frac{2\pi }{T_{2}}.R_2 \)
-
Thay số và tính toán kết quả.
Hướng dẫn giải
Gọi:
-
\(v_1, \omega _1, T_1\) là vận tốc dài, tốc độ góc và chu kì của đầu kim giờ.
-
\(v_2, \omega _2, T_2\) là vận tốc dài, tốc độ góc và chu kì của đầu kim phút.
Nhận xét: Kim giờ quay 1 vòng hết 12 giờ. Nên \(T_1 = 12h\)
Kim phút quay 1 vòng hết 1 giờ. Nên \(T_2 = 1h\)
Vậy ta có:
Đối với kim giờ:
- Tốc độ dài là:
\(v_1 = \omega _1R_1 =\frac{2\pi }{T_{1}}.R_1 =\frac{2.3,14.8.10^{^{-2}}}{12.3600} = 0,1163.10^{-4}m/s\)
- Tốc độ góc là:
\(\omega _1=\frac{2\pi }{T_{1}}=\frac{2.3,14}{12.3600}= 1,453.10^{-4} rad/s\)
Đối với kim phút:
- Tốc độ dài là:
\(v_2= \omega _2R_2 =\frac{2\pi }{T_{2}}.R_2 =\frac{2.3,14.10.10^{-2}}{3600} = 1,744.10^{-4} m/s\)
- Tốc độ góc là:
\(\omega _2=\frac{2\pi }{T_{2}}=\frac{2.3,14}{3600} = 1,744.10^{-3} rad/s\)
Đối với kim giờ: \(v_1 = 0,1163.10^{-4}m/s\); \(\omega _1 = 1,453.10^{-4} rad/s\)
Đối với kim phút: \(v_2= 1,744.10^{-4} m/s\); \(\omega _2 = 1,744.10^{-3} rad/s\)
14. Giải bài 14 trang 34 SGK Vật lý 10
Một điểm nằm trên vành ngoài của một lốp xe máy cách trục bánh xe 30 cm. Xe chuyển động thẳng đều. Hỏi bánh xe quay bao nhiêu vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy một số ứng với 1 km.
Phương pháp giải
Đây là dạng bài tính số vòng bánh xe quay khi xe đi được 1km
Cách giải:
- Ta tiến hành giải như sau:
-
Tính chu vi đường tròn: \({C_V} = 2\pi R\)
-
Tính quãng đường đi khi bánh xe quay 1 vòng.
-
Tính số vòng bánh xe quay khi xe đi được 1km.
Hướng dẫn giải
Áp dụng công thức tính chu vi đường tròn: \({C_V} = 2\pi R\)
Khi bánh xe quay 1 vòng, nó đi quãng đường là:
\(s = {C_V} = 2 . 3,14 .10^{-1} = 1,884 m\)
Khi xe đi được 1km, số vòng bánh xe quay là:
\(n=\frac{1000}{1,884}= 530,7\) (n: số vòng quay)
\(\Rightarrow n \approx 530\) vòng.
Vậy: bánh xe quay \( n \approx 530\) vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy một số ứng với 1 km.
15. Giải bài 15 trang 34 SGK Vật lý 10
Một chiếc tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo. Hãy tính tốc độ góc và tốc độ dài của tàu đối với trục quay của Trái Đất. Biết bán kính của Trái Đất là 6400 km.
Phương pháp giải
Đây là dạng bài tính tốc độ góc và tốc độ dài của tàu đối với trục quay của Trái Đất.
Cách giải:
- Ta tiến hành giải như sau:
-
Tính 1 chu kì Trái Đất quay quanh trục của nó.
-
Áp dụng công thức tính tốc độ góc của tàu đối với trục quay Trái Đất.
-
Áp dụng công thức tính tốc dài của tàu đối với trục quay Trái Đất.
Hướng dẫn giải
Bán kính Trái Đất: R = 6400 km = 6400000 m
Coi chuyển động của tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo là chuyển động tròn đều với bán kính là bán kính Trái Đất và tâm là tâm Trái Đất.
Trái Đất quay quanh trục của nó mất 1 chu kì là T= 24h = 86400 (s)
- Tốc độ góc của tàu đối với trục quay Trái Đất là: \(\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2.3,14}{86400} = 7,268.10^{-5} rad/s\)
- Tốc độ dài của tàu đối với trục quay Trái Đất là: \(v = \omega .R = 7,268.10^{-5}.6400000 = 465,152 m/s\)
- Tốc độ góc của tàu đối với trục quay Trái Đất là: \(\omega = 7,268.10^{-5} rad/s\)
- Tốc độ dài của tàu đối với trục quay Trái Đất là: \(v = 465,152 m/s\)
Tham khảo thêm
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 1: Chuyển động cơ
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 2: Chuyển động thẳng đều
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 4: Sự rơi tự do
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 6: Tính tương đối của chuyển động và công thức cộng vận tốc
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 7: Sai số của phép đo các đại lượng Vật lý