Bài 2.1 sách bài tập vật lý 10 năm 2024
Với giải sách bài tập Vật Lí 10 Chủ đề 2: Lực và chuyển động sách Cánh diều hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 10. Mời các bạn đón xem: Giải SBT Vật Lí lớp 10 Chủ đề 2: Lực và chuyển động • Với một vật có khối lượng không đổi, giá trị a của gia tốc tỉ lệ thuận với giá trị F của lực tác dụng lên vật. a=Fm • Hai lực cùng phương, ngược chiều, tác dụng vào cùng một vật và có độ lớn bằng nhau là hai lực cân bằng. • Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật. Trọng lực đặt vào trọng tâm của vật, có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống, độ lớn gọi là trọng lượng và tính bằng P = mg. • Lực ma sát luôn ngược hướng chuyển động. • Vật chuyển động trong nước hoặc không khí chịu tác dụng lực cản của môi trường ngược hướng chuyển động. • Lực đẩy Archimedes có xu hướng đẩy vật lên phía trên khối chất lỏng hoặc chất khí. • Lực căng dây xuất hiện khi dây bị kéo căng, có phương dọc theo dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo dãn. Lực đàn hồi của lò xo là lực căng của lò xo. • Vật rơi nhanh dần dưới tác dụng của trọng lực thì lực cản của không khí cũng tăng dần. Khi lực cản bằng trọng lực thì vật đạt tốc độ ổn định. • Định luật I Newton: Vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi trừ khi có hợp lực khác không tác dụng lên vật. • Định luật II Newton: Với một vật có khối lượng không đổi, gia tốc của nó tỉ lệ thuận với độ lớn của hợp lực và có cùng hướng với hợp lực tác dụng lên vật. • Định luật III Newton: Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia, hai lực này cùng nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. • Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng: Δp=ρgΔh • Tổng hợp hai vectơ lực F1 và F2 thì được hợp lực F có độ lớn được tính qua biểu thức: F2=F12+F22+2F1F2cosα Và hướng của hợp lực so với hướng của F1 được xác định bởi: cosθ=F2+F12−F222FF1 • Lực F được phân tích thành hai thành phần vuông góc của nó: Fx=Fcosθ và Fy=Fcosθ • Hợp lực của hai lực F1 và F2 song song, cùng chiều là một lực F song song, cùng chiều với hai lực ấy, có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần và điểm đặt O của F chia đoạn thẳng nối điểm đặt O1, O2 của F1, F2 thành những đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy. • Mômen M của một lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực đó và được tính bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vectơ lực (giá của lực). • Ngẫu lực là hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn, tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d. • Mômen của ngẫu lực bằng: M = Fd • Điều kiện cân bằng tổng quát của một vật rắn gồm: - Lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không. - Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không. Giải SBT Vật Lí 10 trang 19
Bài 2.1 trang 19 SBT Vật lí 10: Một vật đang chuyển động nhanh dần đều dưới tác dụng của lực kéo mà lực đó đột ngột giảm độ lớn thì
Lời giải Đáp án đúng là: B Một vật đang chuyển động nhanh dần đều dưới tác dụng của lực kéo mà lực đó đột ngột giảm độ lớn thì gia tốc của vật giảm vì gia tốc tỉ lệ thuận với lực kéo. Bài 2.2 trang 19 SBT Vật lí 10: Một xe tải chở đầy hàng và một xe con đang chuyển động cùng tốc độ mà muốn dừng lại cùng lúc thì lực hãm tác dụng lên xe tải sẽ phải
Lời giải Đáp án đúng là: C Do xe tải có khối lượng lớn hơn xe con, muốn hai xe dừng lại cùng lúc thì gia tốc gây ra cho xe tải phải lớn hơn gia tốc gây ra cho xe con. Kết quả là lực hãm của xe tải phải lớn hơn lực hãm của xe con. Giải SBT Vật Lí 10 trang 20 Bài 2.3 trang 20 SBT Vật lí 10: Sau thời gian 0,02 s tiếp xúc với chân của cầu thủ, quả bóng khối lượng 500 g ban đầu đứng yên bay đi với tốc độ 54,0 km/h. Lực tác dụng lên quả bóng là
Lời giải Đáp án đúng là: B Đổi 54 km/h = 15 m/s Gia tốc: a=v−v0t=15−00,02=750 m/s2 Lực tác dụng lên quả bóng: F=ma=0,5.750=375 N Bài 2.4 trang 20 SBT Vật lí 10: Một mẫu siêu xe có khối lượng 1,60 tấn. Nếu coi xe tăng tốc đều và lực trung bình để tăng tốc xe là 24,0 kN thì mẫu xe này cần bao lâu để có thể tăng tốc từ trạng thái nghỉ lên đến tốc độ 108 km/h?
Lời giải Đáp án đúng là: A Gia tốc: a=Fm=240001600=15 m/s2 Thời gian để xe tăng tốc từ trạng thái nghỉ (v0 = 0) lên đến tốc độ v = 108 km/h là t=v−v0a=1083,6−015=2 s Bài 2.5 trang 20 SBT Vật lí 10: Đơn vị đo lực niutơn được viết theo các đơn vị cơ bản trong hệ SI là:
Lời giải Đáp án đúng là: D Từ công thức: F = m.a Ta có đơn vị tương ứng: 1N = 1kg . 1m/s2. Bài 2.6 trang 20 SBT Vật lí 10: Trong thí nghiệm với xe kĩ thuật số được gắn cảm biến đo lực và đo tốc độ, ta có thể thay đổi khối lượng của xe, thay đổi lực tác dụng lên xe và đo gia tốc của xe dựa vào đồ thị vận tốc – thời gian. Nêu các bước cần thực hiện nếu muốn khảo sát quan hệ giữa lực tác dụng và khối lượng của xe. Lời giải Khảo sát quan hệ giữa lực tác dụng và khối lượng của xe khi gia tốc không đổi,thực hiện bằng bộ thí nghiệm với xe kĩ thuật số được gắn cảm biến đo lực và đo tốc độ. Ta có thể thay đổi khối lượng của xe bằng cách thay các xe khác nhau, thay đổi lực tác dụng lên xe bằng các treo thêm vật nặng ở phía đầu dây vắt qua ròng rọc. - Tiến hành thí nghiệm: Thực hiện thí nghiệm với các xe có khối lượng khác nhau, xác định các kết quả đo lực khi gia tốc của xe như nhau. Lập bảng lực tác dụng lên xe theo khối lượng xe (số liệu minh họa) Từ số liệu bảng trên, ta thấy khối lượng và lực tác dụng tỉ lệ thuận với nhau. Bài 2.7 trang 20 SBT Vật lí 10: Tính lực cần thiết để ô tô khối lượng 1,8 tấn có gia tốc 2,0m/s2. Lời giải Lực tác dụng: F = ma = 1800.2 = 3600 N Bài 2.8 trang 20 SBT Vật lí 10: Một tên lửa có khối lượng 5 tấn. Tại một thời điểm cụ thể, lực tác dụng lên tên lửa là 4.105 N thì gia tốc của nó là bao nhiêu? Lời giải Gia tốc: a=Fm=4000005000=80m/s2 Bài 2.9 trang 20 SBT Vật lí 10: Một người có khối lượng 60,0 kg đi xe đạp khối lượng 10,0kg. Khi xuất phát, lực tác dụng lên xe đạp là 140 N. Giả sử lực do người đó tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính vận tốc của xe đạp sau 5,00 s. Lời giải Khối lượng tổng cộng của người và xe là 70 kg. Gia tốc: a=Fm=14070=2m/s2 Vận tốc của xe sau 5 s: v=at=2.5=10m/s Bài 2.10 trang 20 SBT Vật lí 10: Chứng tỏ rằng biểu thức sau không vi phạm về đơn vị: Áp suất chất lỏng = khối lượng riêng x gia tốc rơi tự do x độ sâu Lời giải VT=p=N/m2=kg.m/s2m2=kgms2 VP=kgm3.ms2.m=kgms2 Bài 2.11 trang 20 SBT Vật lí 10: Một ô tô có các thông số gồm: Khi ô tô chở đủ tải trọng, nó có thể tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ tối ưu trong 3,00 giây. Tính độ lớn lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc. Lời giải Khối lượng xe khi chở đủ tải trọng: m = 3,05.103kg Gia tốc của xe khi tăng tốc: a=v−v0t=75,63,6−03=7m/s2 Lực tác dụng lên xe khi tăng tốc: F=ma=3,05.103.7=21,4.103N Giải SBT Vật Lí 10 trang 21 II. Một số lực thường gặp Bài 2.12 trang 21 SBT Vật lí 10: Cặp lực nào sau đây là cặp lực cân bằng?
Lời giải Đáp án đúng là: C Cặp lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng phương, ngược chiều và có cùng độ lớn. Bài 2.13 trang 21 SBT Vật lí 10: Vật có trọng tâm không nằm trên vật là Lời giải Đáp án đúng là: B Hình B có trọng tâm nằm ngoài vật (tâm của hình tròn). Bài 2.14 trang 21 SBT Vật lí 10: Trường hợp nào sau đây đã thực hiện biện pháp làm giảm ma sát?
Lời giải Đáp án đúng là: B A, C, D – tăng ma sát B – giảm ma sát giữa các hạt bụi và quần áo. Bài 2.15 trang 21 SBT Vật lí 10: Một tàu thủy bắt đầu rời cảng, động cơ của tàu được vận hành để tàu đạt được tốc độ ổn định sau một thời gian. Hình nào sau đây mô tả đúng dạng đồ thị tốc độ - thời gian của tàu thủy? Lời giải Đáp án đúng là: C Vận tốc của tàu tăng nhanh sau đó dần ổn định và có tốc độ không đổi A – vận tốc tăng đều B – vận tốc giai đoạn đầu tăng chậm C – thỏa mãn yêu cầu D – vận tốc giảm dần Bài 2.16 trang 21 SBT Vật lí 10: Hình 2.1a và hình 2.1b biểu diễn các lực tác dụng lên một ô tô tại hai thời điểm.
Lời giải
Giải SBT Vật Lí 10 trang 22 Bài 2.17 trang 22 SBT Vật lí 10: Một vật được treo vào đầu một sợi dây như hình 2.2.
Lời giải
Bài 2.18 trang 22 SBT Vật lí 10: Nêu và giải thích một tình huống trong đó trọng lượng của một vật thay đổi trong khi khối lượng của nó không đổi. Lời giải Cùng một vật (khối lượng không đổi), khi ở chân núi có trọng lượng khác với khi ở đỉnh núi do gia tốc rơi tự do thay đổi theo độ cao. Bài 2.19 trang 22 SBT Vật lí 10: Ước lượng khối lượng và ước tính trọng lượng của mỗi vật sau đây trên bề mặt Trái Đất, lấy g = 10 m/s2:
Lời giải
Bài 2.20 trang 22 SBT Vật lí 10: Dùng mũi tên biểu diễn các lực sau:
Lời giải
Bài 2.21 trang 22 SBT Vật lí 10: Ném một quả bóng tennis lên theo phương thẳng đứng. Biểu diễn các lực tác dụng lên quả bóng khi:
Lời giải Khi quả bóng tennis đang chuyển động, nó chịu tác dụng của hai lực: - Trọng lực có phương thẳng đứng, luôn hướng xuống cả khi bóng bay lên hay rơi xuống. - Lực cản của không khí: phương thẳng đứng, ngược chiều chuyển động của quả bóng nên sẽ hướng xuống khi quả bóng bay lên và sẽ hướng lên khi quả bóng rơi xuống.
Bài 2.22 trang 22 SBT Vật lí 10: Lực phát động lớn nhất của một mẫu ô tô đạt được trong điều kiện thử nghiệm là F = 500 N. Cho rằng lực cản không khí Fc tác dụng lên ô tô phụ thuộc vào tốc độ của nó theo biểu thức: Fc = 0,2v2, trong đó v là tốc độ tính bằng m/s. Xác định tốc độ khi ổn định của ô tô này trong điều kiện thử nghiệm. Lời giải Khi ô tô chuyển động ổn định thì lực cản của không khí cân bằng với lực kéo, tức là: Fc = F = 500 N hay 0,2v2 = 500 Từ đó, ta tính được tốc độ khi ổn định của ô tô này là: v = 50 m/s. Giải SBT Vật Lí 10 trang 23 Bài 2.23 trang 23 SBT Vật lí 10: Trong cuộc đua, những người trượt tuyết xuống dốc muốn đi càng nhanh càng tốt. Hãy tìm cách để tăng tốc độ của người trượt tuyết đối với từng yếu tố sau:
Lời giải Để tăng tốc độ của người trượt tuyết, đối với từng yếu tố dưới đây, ta cần:
Bài 2.24 trang 23 SBT Vật lí 10: Trong môn nhảy dù nghệ thuật, những người nhảy dù nhảy lần lượt từ máy bay cách nhau vài giây sau đó cần bắt cặp lại với nhau để tạo hình nghệ thuật. Để hai người nhảy dù bắt cặp được với nhau thì trong khi họ rơi xuống, người thứ hai phải đuổi kịp người thứ nhất.
Lời giải
Bài 2.25 trang 23 SBT Vật lí 10: Treo một quả cân vào lực kế thì lực kế chỉ 2,5 N. Vẫn treo quả cân đó nhưng nhúng ngập nó vào nước (hình 2.3) thì thấy lực kế chỉ 1,9 N. Sự thay đổi số chỉ của lực kế cho biết điều gì về lực tác dụng lên quả cân? Lời giải Số chỉ lực kế giảm chứng tỏ nước tác dụng lực đẩy 0,6 N lên quả cân. Bài 2.26 trang 23 SBT Vật lí 10: Có thể xảy ra ba trường hợp đối với trọng lượng P của vật và độ lớn lực đẩy Archimedes FA khi vật được thả vào trong chất lỏng. Ghép đúng biểu thức so sánh độ lớn của hai lực với câu mô tả trạng thái tương ứng của vật.
1. Vật chuyển động lên trên mặt thoáng (nổi lên)
2. Vật chuyển động xuống dưới đáy (chìm xuống)
3. Vật nằm lơ lửng trong chất lỏng (đứng yên) Lời giải a – 2, b – 3, c – 1 Giải SBT Vật Lí 10 trang 24 Bài 2.27 trang 24 SBT Vật lí 10: Thí nghiệm đo lực cần để kéo vật lên bằng ròng rọc được bố trí như hình 2.4. Quả cân và lực kế được nối bằng sợi dây nhẹ, không giãn luồn qua ròng rọc cố định.
Lời giải
- trọng lực: có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. - lực căng của sợi dây: có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên.
P = T. Mà dây nhẹ, không giãn nên lực căng tại mọi điểm trên dây có độ lớn như nhau. Do đó, số chỉ của lực kế đo T cũng đồng thời cho biết trọng lượng của quả cân. Bài 2.28 trang 24 SBT Vật lí 10: Hình 2.5 mô tả một đoạn ống đường kính tiết diện D, chứa đầy nước và một viên bi sắt đường kính d được thả vào ống đang rơi qua đoạn ống này. Khi viên bi chuyển động xuống thì nước di chuyển từ bên dưới viên bi lên trên, qua khe giữa viên bi và thành ống. Để kiểm tra xem lực cản của nước thay đổi như thế nào khi kích thước viên bi thay đổi, người ta tiến hành thí nghiệm và xác định được tốc độ chuyển động của viên bi tỉ lệ với chênh lệch tiết diện giữa ống và viên bi: v=kΔS Trong đó, ΔS=πD2−d24 và k là hằng số Hãy lập phương án thực hiện thí nghiệm khảo sát này với các thiết bị gợi ý sau: - Ống nhựa mềm chứa đầy nước. - Giá đỡ, kẹp, nam châm (để lấy bi sắt ra khỏi ống); - Một số bi sắt có kích thước khác nhau; - Đồng hồ bấm giờ; - Thước mét. Lời giải Phương án thí nghiệm: Bước 1: Lắp ống nhựa lên giá theo hình chữ U, đổ đầy nước. Đánh dấu hai vị trí cách nhau một khoảng L trên cùng một nhánh ống. Bước 2: Đo đường kính trong D của ống. Bước 3: Đo đường kính d của viên bi sắt. Bước 4: Thả viên bi vào ống và đo thời gian t để nó rơi quãng đường L từ vạch trên xuống vạch dưới. Bước 5: Lặp lại bước 4 cho các viên bi còn lại. Nếu cần, dùng nam châm để lấy các viên bi ra khỏi ống. Kết quả được ghi vào bảng sau: Giải SBT Vật Lí 10 trang 25 III. Ba định luật Newton về chuyển động Bài 2.29 trang 25 SBT Vật lí 10: Chọn câu phát biểu đúng
Lời giải Đáp án đúng là: A A – đúng, lực là nguyên nhân làm vật biến đổi chuyển động B, C, D – sai vì khi vật đang chuyển động, nếu hợp lực tác dụng lên vật bằng không thì vật sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều mãi. Bài 2.30 trang 25 SBT Vật lí 10: Lực hãm không đổi có độ lớn F tác dụng vào vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc ban đầu v. Sau thời gian t bao lâu thì vật đó đứng yên? Lời giải Đáp án đúng là: B Gia tốc gây ra cho vật: a=Fm Thời gian cần thiết để vật đứng yên là t=v−v0a=v−0Fm=vmF Bài 2.31 trang 25 SBT Vật lí 10: Một người làm động tác “hít đất”: nằm sấp, chống tay xuống sàn để nâng người lên thì
Lời giải Đáp án đúng là: C Người tác dụng lên sàn một lực hướng xuống thì sàn tác dụng lên người một lực hướng lên, có độ lớn bằng lực người tác dụng lên sàn. Bài 2.32 trang 25 SBT Vật lí 10: Người ta thả một quả cầu kim loại vào một ống hình trụ chứa đầy dầu. Lúc đầu, quả cầu chuyển động nhanh dần. Sau một khoảng thời gian, nếu ống đủ cao thì quả cầu chuyển động với tốc độ không đổi. Hãy giải thích:
Lời giải Lực tác dụng lên quả cầu gồm trọng lực và lực cản của dầu.
Bài 2.33 trang 25 SBT Vật lí 10: Một cầu thủ dùng chân đá quả bóng đang nằm yên trên mặt đất. Chân của cầu thủ tiếp xúc với bóng trong 5,0.10-4 s và bóng bay đi với vận tốc 30 m/s. Khối lượng của quả bóng là 4,2.10-2 kg.
Lời giải Trong thời gian tiếp xúc với chân cầu thủ, quả bóng đã được tăng tốc từ 0 đến 30 m/s, tức là quả bóng đã có gia tốc: a=vt=305.10−4=6,0.104m/s2
F=ma=4,2.10−2.6,0.104=25,2.102N
F'=m'a=8,4.102.6,0.104=50,4.102N Bài 2.34 trang 25 SBT Vật lí 10: Chỉ ra cặp lực – phản lực theo định luật III Newton trong các tình huống sau:
Trong mỗi trường hợp, hãy nêu rõ vật mà mỗi lực tác dụng và hướng của lực. Lời giải Cặp lực – phản lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn, xuất hiện và mất đi đồng thời.
Giải SBT Vật Lí 10 trang 26 Bài 2.35 trang 26 SBT Vật lí 10: Một đường thử nghiệm được xây dựng để chạy thử xe có chiều dài một vòng là 1,10 km. Trong quá trình chạy thử nghiệm, một máy cảm biến ghi lại chiếc xe đang di chuyển ở tốc độ 16,0 m/s. Sau khi hoàn thành hai vòng tiếp theo của đường đua, máy cảm biến ghi lại tốc độ của xe là 289 m/s. Gia tốc của xe khi chạy trên đường thử nghiệm là không đổi và chiếc xe mẫu có khối lượng 1,25 tấn.
Lời giải Gia tốc của xe trên đường thử nghiệm: a=v2−v022s=2892−16,022.2.1,10.103=18,9m/s2
F=ma=1,25.103.18,9=23,6.103N
Bài 2.36 trang 26 SBT Vật lí 10: Một sợi dây nhẹ, không giãn được vắt qua ròng rọc và treo các vật có khối lượng ở hai đầu dây thì bất kì sự khác biệt nào về khối lượng ở hai đầu dây sẽ làm cho hệ thống tăng tốc. Để kiểm tra giả thiết này, một nhóm học sinh đã thực hiện thí nghiệm khảo sát như sau: - Bố trí thiết bị thí nghiệm như hình 2.6. Ở mỗi vị trí M và N, móc kẹp kẹp 10 miếng thép, mỗi miếng thép có khối lượng 50 g. - Lần lượt chuyển các miếng thép được kẹp ở M đến kẹp tại N. Nâng N lên cho đến khi M vừa chạm sàn thì thả N ra và đo thời gian t để N chạm sàn. Ghi lại thời gian t và sự khác biệt n giữa số lượng miếng thép ở M và ở N theo mẫu sau:
a=mN−mMgmN+mM Với g là gia tốc rơi tự do và bỏ qua ma sát.
Lời giải
Gia tốc a được tính bằng: a=2ht2
Vật tại N chịu tác dụng của trọng lực PN và lực căng T của dây, chuyển động theo hướng của trọng lực nên: mNa=PN−T ⇒T=mNg−mNa (1) Vật tại M chịu tác dụng của trọng lực PM và lực căng T của dây, chuyển động theo hướng của lực căng dây nên: mMa=T−PM ⇒T=mMa−mMg (2) Từ (1) và (2) ta rút ra được biểu thức tính gia tốc a cần chứng minh: a=mN−mMgmN+mM
Giải SBT Vật Lí 10 trang 27 IV. Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng Bài 2.37 trang 27 SBT Vật lí 10: Ta thường nói bông nhẹ hơn sắt. Cách giải thích nào sau đây không đúng?
Lời giải Đáp án đúng là: A A – sai vì chưa biết rõ khối lượng của sắt và bông trong tình huống này và vị trí so sánh (ở nơi nào trên Trái Đất hay ở một hành tinh khác). B, C, D – đúng Bài 2.38 trang 27 SBT Vật lí 10: Do có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/m3 nên trọng lượng của không khí gây ra áp suất lên mặt nước biển vào khoảng 101 kPa. Bề dày của khí quyển Trái Đất được ước lượng bằng
Lời giải Đáp án đúng là: B Áp suất: p=ρgh⇒h=pρg=1010001,29.10=7829,5 m≈7,83 km Bài 2.39 trang 27 SBT Vật lí 10: Ba quả cầu bằng thép được nhúng vào trong nước như hình 2.7. Nhận xét nào sau đây là đúng về áp suất của nước lên các quả cầu?
Lời giải Đáp án đúng là: C Áp suất của chất lỏng tác dụng lên một điểm phụ thuộc vào độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng chất lỏng. Quả cầu 3 ở vị trí sâu nhất nên h lớn nhất, khi đó áp suất lên quả 3 là lớn nhất. Giải SBT Vật Lí 10 trang 28 Bài 2.40 trang 28 SBT Vật lí 10: Khối lượng riêng của thép là 7 850 kg/m3. Một quả cầu thép bán kính 0,150 m có khối lượng 80,90 kg. Cho biết công thức tính thể tích của khối cầu là V=43πr3. Chứng tỏ rằng quả cầu này rỗng và tính thể tích phần rỗng. Lời giải Thể tích quả cầu: V=43πr3=43π.0,1503=0,014m3 Nếu quả cầu thép đặc thì sẽ có khối lượng: m=ρ.D=7850.0,014=109,9kg Giá trị này lớn hơn khối lượng của quả cầu nên quả cầu rỗng. Phần rỗng có khối lượng: mr=109,9−80,90=29kg Do đó, thể tích phần rỗng của quả cầu là: Vr=mrρ=297850=0,004m3 Bài 2.41 trang 28 SBT Vật lí 10: Một chiếc ghế trọng lượng 80 N có bốn chân, diện tích mỗi chân 10 cm2. Tính áp suất do ghế tác dụng lên sàn. Lời giải Diện tích bị ép của mặt sàn: S=4.10.10−4=40.10−4m2 Áp suất do ghế tác dụng lên sàn: p=FS=8040.10−4=20000 N/m2 Bài 2.42 trang 28 SBT Vật lí 10: Đáy một tàu thủy bị thủng ở độ sâu 1,2 m. Người ta tạm sửa bằng cách đặt một miếng vá áp vào lỗ thủng từ phía trong. Biết lỗ thủng rộng 200cm2 và khối lượng riêng của nước là ρ=1000kg/m3. Lực tối thiểu bằng bao nhiêu để được giữ miếng vá? Lấy g = 10 m/s2. Lời giải Áp suất lên miếng vá ở độ sâu 1,2m là p=po+ρ.g.h=po+1000.10.1,2=po+12000Pa Do trong tàu cũng có áp suất khí quyển p0 nên để giữ được miếng vá từ phía trong, thì lực tối thiểu bằng áp lực của nước lên miếng vá: F=ρ.g.h.S=12000.200.10−4=240N Bài 2.43 trang 28 SBT Vật lí 10: Vì sao càng lên cao, áp suất khí quyển càng giảm? Lời giải Càng lên cao, mật độ khí quyển càng giảm, lực hút của Trái Đất lên các phân tử khí càng giảm và bề dày của khí quyển tính từ điểm đo áp suất càng giảm nên áp suất khí quyển càng giảm. Bài 2.44 trang 28 SBT Vật lí 10: Một khối lập phương có cạnh 0,20 m nổi trên mặt nước như hình 2.8, phần chìm dưới nước cao 0,15 m. Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3.
Lời giải
Δp=ρ.g.Δh=1000.10.0,15=1500Pa
F=Δp.S=1500.0,20.0,20=60N Nếu cả khối lập phương nằm trong nước thì lực đẩy của nước lên khối lập phương là hợp lực của áp lực lên mặt đáy và lên mặt trên của khối. Vì áp suất của nước lên đáy lớn hơn lên mặt trên nên hợp lực có chiều đẩy khối lập phương lên.
F = P = 60 N Nếu khối lập phương là vật đặc đồng chất thì trọng lượng của vật được tính qua khối lượng riêng ρv của chất liệu: P=ρvgV Do đó, ta có thể tính được ρv tức là xác định được chất liệu của khối lập phương. Bài 2.45 trang 28 SBT Vật lí 10: Một bình chữ U chứa các chất lỏng A và B không hòa tan, không phản ứng với nhau sẽ có trạng thái ổn định như hình 2.9. Thước đo gắn với bình có đơn vị đo là cm.
Lời giải
⇒ρAρB=hBhA=5060=56
Bài 2.46 trang 28 SBT Vật lí 10: Hai lực có độ lớn lần lượt là 6N và 8N. Độ lớn hợp lực của hai lực này có thể
Lời giải Đáp án đúng là: D Độ lớn hợp lực thỏa mãn: F1−F1≤F≤F1+F2 Giải SBT Vật Lí 10 trang 29 Bài 2.47 trang 29 SBT Vật lí 10: Một vật đứng yên dưới tác dụng của ba lực có độ lớn lần lượt là 12 N, 16 N và 20 N. Nếu ngừng tác dụng lực 20 N lên vật thì hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn là
Lời giải Đáp án đúng là: C Ban đầu vật đứng yên, hợp lực của chúng bằng 0. F1→+F2→+F3→=0→⇒F1→+F2→=−F3→ Nếu ngừng tác dụng lực 20 N lên vật thì hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn là 20 N Bài 2.48 trang 29 SBT Vật lí 10: Một vật có khối lượng 70 kg nằm yên trên mặt phẳng nghiêng một góc θ=30° so với phương ngang. Trọng lực của vật có thể phân tích thành hai thành phần như hình 2.10: Px có xu hướng kéo vật trượt xuống dọc theo mặt phẳng nghiêng, Py cân bằng với phản lực N của mặt phẳng nghiêng lên vật. Trọng lực tác dụng lên vật là 700 N thì thành phần Px kéo vật trượt xuống có độ lớn là:
Lời giải Đáp án đúng là: A Px=P.sinθ=700.sin300=350 N Bài 2.49 trang 29 SBT Vật lí 10: Một người nhảy dù có tổng trọng lượng của người và các thiết bị là 1 000 N. Khi người đó mở dù ra, dù sẽ kéo lên người đó một lực 2 000 N.
Lời giải
F = 2 000 – 1 000 = 1 000 (N) Và có chiều của lực lớn hơn, tức là cùng chiều với lực kéo của dù lên người đó (hướng lên).
Bài 2.50 trang 29 SBT Vật lí 10: Hình 2.11a biểu diễn một vật chịu hai lực tác dụng lên nó. Hai lực này vuông góc với nhau. Hình 2.11b biểu diễn giản đồ vectơ để xác định hợp lực của hai lực đó.
Lời giải
F=F12+F22=102+202=105N
tanθ=2010=2⇒θ=63,30 Giải SBT Vật Lí 10 trang 30 Bài 2.51 trang 30 SBT Vật lí 10: Một viên đá đang rơi chịu tác dụng của hai lực: trọng lực có độ lớn 15 N và lực đẩy do gió tác dụng theo phương ngang, có độ lớn 3 N.
Lời giải
F=P2+Fd2=152+32=15,3N Góc θ của hợp lực so với phương ngang được xác định bởi: tanθ=PFd=153=5⇒θ=78,40 Bài 2.52 trang 30 SBT Vật lí 10: Khi vận hành, nếu lực đẩy của động cơ là 50 kN thì con tàu có trọng lượng 1 000 kN đi với vận tốc không đổi.
Lời giải
FA = P = 1 000 kN
Fc = Fđ = 50 kN Bài 2.53 trang 30 SBT Vật lí 10: Một thiết bị cảm biến có trọng lượng 2,5 N được thả xuống dòng nước chảy xiết. Nó không rơi theo phương thẳng đứng, vì dòng nước chảy tác dụng lên thiết bị một lực đẩy 1,5 N sang ngang (Hình 2.12). Lực đẩy Archimedes của nước lên thiết bị 0,5 N.
Lời giải
Thành phần của hợp lực trên phương thẳng đứng: Fy=P−FA=2,5−0,5=2,0N Thành phần của hợp lực trên phương ngang: Fx = Fđ = 1,5N Độ lớn hợp lực tác dụng lên thiết bị: F=Fx2+Fy2=1,52+2,02=2,5N
Ta cũng có thể dễ dàng nhận thấy trên mỗi phương thẳng đứng và phương ngang, vật chịu tác dụng của các lực không cân bằng. Bài 2.54 trang 30 SBT Vật lí 10: Cho lực 100 N như hình 2.13.
Lời giải
Fx=Fcosθ=100.cos30°=503N Fy=Fsinθ=100.sin30°=50N c. F=Fx2+Fy2=5032+502=100 N Bài 2.55 trang 30 SBT Vật lí 10: Một lực 250 N tác dụng lên vật theo phương nghiêng một góc 450 so với phương thẳng đứng.
Lời giải Các thành phần của lực được xác định như hình dưới.
Fx=Fcosθ=250.cos45°=1252N Fy=Fsinθ=250.sin45°=1252N
Bài 2.56 trang 30 SBT Vật lí 10: Hình 2.14 biểu diễn các lực tác dụng lên một vận động viên trượt tuyết khi đang tăng tốc xuống dốc.
Lời giải
- Trọng lực P = 350 N. - Phản lực của mặt đất: N = 329 N - Lực ma sát: Fms = 60 N
Px=P.sinθ=350.sin20°=119,7N
Vì Px > Fms nên hợp lực theo phương mặt dốc có chiều hướng xuống dốc và có độ lớn: Fx=Px−Fms=119,7−60=59,7N Hợp lực theo phương mặt dốc cùng chiều chuyển động nên tạo ra gia tốc hướng xuống dọc theo mặt dốc, vì thế người đó trượt xuống nhanh dần.
Ta có thể kiểm tra được: Py=P.cos20°=329N=N Giải SBT Vật Lí 10 trang 31 Bài 2.57 trang 31 SBT Vật lí 10: Một học sinh kiểm tra lại quy tắc tổng hợp lực đồng quy bằng cách bố trí thí nghiệm với các quả cân, ròng rọc, dây nối và một vòng nhựa mảnh, nhẹ. Lúc đầu vòng được giữ như hình 2.15.
Lời giải
Hệ thống sẽ cân bằng nếu vòng kim loại chịu tác dụng của các lực cân bằng trên mỗi phương, tức là: T3x = T1 và T3y = T2 Với góc nghiêng 530 được giữ lúc đầu thì: T3x=T3.cos53°=5.cos53°=3N=T1 T3y=T3.sin53°=5.sin53°=4N Như vậy, khi vừa được thả ra thì vòng chịu tác dụng của hai lực cân bằng theo phương ngang, còn theo phương thẳng đứng thì hợp lực có chiều của lực T2 nên vòng sẽ chuyển động thẳng đứng xuống dưới. P=T3y=T3.sin53°=5.sin53°=4N VI. Mô men lực. Điều kiện cân bằng của vật Bài 2.58 trang 31 SBT Vật lí 10: Một thanh đồng chất tì lên giá đỡ tại O và được giữ nằm cân bằng với hai lực đặt tại A và B như hình 2.16. Vì thanh cân bằng nên hai lực tại A và B sẽ cho hợp lực đặt tại O. Độ lớn của lực tại B là: Lời giải Đáp án đúng là: B Áp dụng công thức momen về điều kiện cân bằng của vật rắn. X20=4525⇒X=36 N Giải SBT Vật Lí 10 trang 32 Bài 2.59 trang 32 SBT Vật lí 10: Một vật có trục quay cố định chịu tác dụng của lực F→. Tình huống nào sau đây, lực F→ sẽ gây tác dụng làm quay đối với vật? Lời giải Đáp án đúng là: A Lực F→ sẽ gây tác dụng làm quay đối với vật khi giá của lực không đi qua trục quay. Bài 2.60 trang 32 SBT Vật lí 10: Cặp lực nào trong hình 2.17 là ngẫu lực?
Lời giải Đáp án đúng là: B Ngẫu lực là hệ gồm hai lực cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau, cùng tác dụng lên một vật nhưng có vị trí điểm đặt khác nhau. Bài 2.61 trang 32 SBT Vật lí 10: Hai thanh dầm thép đồng chất, có trọng tâm tại A và B, đặt chồng lên nhau như hình 2.18. Thanh dài hơn có trọng lượng 10 kN.
Lời giải
Hai thanh dầm đồng chất, dựa vào hình vẽ ta có thể thấy thanh A có khối lượng bằng một nửa khối lượng thanh B - Độ lớn P = P1 + P2 = 5 + 10 = 15 (kN) - Giá của P→ đi qua điểm O chia đoạn thẳng AB theo tỉ lệ: OAOB=P2P1=105=2 Mà khoảng cách giữa giá của P1→ và P2→ là L4 nên khoảng cách từ giá của P→ đến giá của P1→ và P2→ lần lượt là L6 và L12.
⇒Tức là: F = P = 15 kN, F→ ngược chiều và có giá trùng với giá của P→. Vì F→ là hợp lực của hai lực đỡ F1→ và F2→ song song, cùng chiều nên: F1+F2=F=15kN F1F2=O2HO1H=L12+L2L6+L4=75 Ta xác định được lực mà mỗi cột đỡ phải chịu là: F1 = 8,75 kN và F2 = 6,25 kN Bài 2.62 trang 32 SBT Vật lí 10: Một đĩa tròn phẳng, mỏng, đồng chất, bán kính R sẽ có điểm đặt của trọng lực tại tâm của đĩa. Hỏi khi khoét một lỗ tròn bán kính R2 (hình 2.19) thì trọng tâm của đĩa sẽ ở vị trí nào? Lời giải Trọng tâm của đĩa bị khoét là điểm đặt hợp lực của trọng lực PK của hình tròn tâm K bán kính R2 và trọng lực PI của phần đĩa còn lại sau khi khoét đi hai lỗ tròn đối xứng qua I. Ta có: IK=OK+OI=R2 Vì đĩa phẳng đồng chất nên trọng lượng mỗi phần đĩa tỉ lệ với diện tích. Gọi P là trọng lượng của đĩa nguyên, ta có: PKP=πR22πR2=14⇒PK=P4;PI=P−2PK=P2 Áp dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều cho các trọng lực PI và PK, ta xác định được điểm đặt O của hợp lực sẽ chia đoạn thẳng IK theo tỉ lệ: OIOK=PKPI=P4P2=12⇒OI=R6 Giải SBT Vật Lí 10 trang 33 Bài 2.63 trang 33 SBT Vật lí 10: Một xe đẩy chở đất như trong hình 2.20. Xét với trục quay là trục bánh xe, hãy:
Lời giải
MP=400.0,20=80,0Nm Mômen này có tác dụng làm quay theo chiều kim đồng hồ. b. Để tạo ra mômen lực bằng với mômen của trọng lực: MP=M2=F2.1,20=80,0Nm Do đó, F2 = 66,7 N Mômen lực của F2→ có tác dụng làm quay ngược chiều kim đồng hồ. Bài 2.64 trang 33 SBT Vật lí 10: Một thanh cứng đồng chất chịu tác dụng của bốn lực như hình 2.21. Thanh có thể quay quanh trục tại P. Với mỗi lực, hãy xác định:
Lời giải
Mômen của lực F2 có độ lớn bằng: M2=10.0,25=2,5Nm Mômen của lực F3 có độ lớn bằng: M3=10.0,50.sin30°=2,5(Nm)=2,5Nm Mômen của lực F4 có độ lớn bằng: M4=5.1,00=5Nm
Lực F1→ không có tác dụng làm quay Lực F4→ có tác dụng làm thanh quay ngược chiều kim đồng hồ. Bài 2.65 trang 33 SBT Vật lí 10: Một người dùng búa để nhổ đinh như hình 2.22.
Lời giải
F.0,2=1000.0,02⇒F=100N Bài 2.66 trang 33 SBT Vật lí 10: Ô tô đang chuyển động với vận tốc không đổi khi trục truyền động của ô tô tác dụng mômen lực 200 Nm lên bánh xe (hình 2.23). Bán kính của bánh xe là 0,18 m.
Lời giải
Fx = 200 : 0,18 = 1 111 (N) Giải SBT Vật Lí 10 trang 34 Bài 2.67 trang 34 SBT Vật lí 10: Hình 2.24 cho thấy một bức tranh được treo bằng dây vào một chiếc đinh cố định trên tường. Bức tranh ở trạng thái cân bằng.
Lời giải
Khi đó, thành phần của các lực trên mỗi phương sẽ cân bằng. Mỗi lực căng dây có thể phân tích thành hai phần: - Thành phần theo phương ngang của hai lực căng cân bằng với nhau: F1x=F2x⇒F1=F2=F - Thành phần theo phương thẳng đứng: F1y=F2y=F.sin50°=45.sin50°=35N Tổng độ lớn của hai thành phần theo phương thẳng đứng của lực căng sẽ cân bằng với trọng lực. Ta có: P=F1y+F2y=70N Bài 2.68 trang 34 SBT Vật lí 10: Một cuốn sách khối lượng 1,5 kg nằm yên trên mặt phẳng nghiêng 200 so với phương ngang (Hình 2.25).
Lấy g = 9,81 m/s2.
Lời giải
Quyển sách nằm yên nên: P→+N→+F→ms=0
Px=P.sin20°=mgsin20°=1,5.9,81.sin20°=5,03N
Do đó, Fms = 5,03 N.
N=Py=mgcos20°=1,5.9,81.cos20°=13,83N Bài 2.69 trang 34 SBT Vật lí 10: Một cân đòn sử dụng khối lượng trượt 100 g để cân vật M. Cân đạt được sự cân bằng khi hệ vật nằm ở vị trí như hình 2.26. Xác định khối lượng của vật M được cân trong trường hợp này. Lời giải Cân đạt được trạng thái cân bằng do mômen lực tạo bởi trọng lượng của quả cân (khối lượng trượt) và của vật M đảm bảo theo quy tắc mômen, tức là: |