Bài tập vật lí 10 chương II

BÀI TẬP VẬT LÍ 10 CHƯƠNG II
§13. LỰC MA SÁT TRƯỢT
TÓM TẮT KIẾN THỨC
s Lực ma sát trượt:
Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa hai vật và làm cản trở chuyển động của vật (ngược chiều với chiều chuyển động của vật)
s Các đặc điểm về độ lớn của lực ma sát trượt:
- Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
- Tỉ lệ với độ lớn của áp lực (là lực mà vật tác dụng lên mặt tiếp xúc).
- Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
s Công thức tính độ lớn của lực ma sát trượt:
Trong đó:
	: là hệ số ma sát trượt.
	: là độ lớn của áp lực.
Ÿ Nếu vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang thì:
Ÿ Nếu vật trượt trên mặt phẳng nghiêng (hình vẽ) thì:
* Chú ý:
Nếu có ma sát trượt và vật chuyển động chậm dần (thường đề bài cho chậm dần đều) thì ta áp dụng một số công thức:
- Công thức tính gia tốc:
- Công thức tính vận tốc:
- Công thức tính quãng đường:
A. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát trượt giữa vật trượt trên mặt phẳng khi tăng tốc độ trượt của vật?
	A. giảm xuống.	B. tăng lên.	C. không đổi.	D. cả A, B, C đều sai.
Câu 2: Lực ma sát trượt là lực không có đặc điểm nào sau đây?
	A. ngược chiều với chiều chuyển động của vật.
	B. phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
	C. phụ thuộc vào độ lớn của áp lực.
	D. phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng hai mặt tiếp xúc.
Câu 3: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về lực ma sát trượt?
	A. chỉ xuất hiện khi vật đang chuyển động chậm dần.
	B. phụ thuộc vào độ lớn của áp lực.
	C. tỉ lệ thuận với tốc độ của vật.
	D. phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
Câu 4: Trong các cách viết công thức của lực ma sát trượt sau đây, cách viết nào đúng?
	A. 	B. 	C. 	D. 
Câu 5: Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực ép hai mặt đó tăng lên?
	A. tăng lên.	B. giảm đi.	C. không thay đổi.	D. không biết được.
Câu 6: Điều nào sau đây là đúng khi nói về lực ma sát trượt?
	A. Lực ma sát trượt xuất hiện khi vật trượt trên bề mặt của một vật khác.
	B. Lực ma sát trượt cản trở sự chuyển động trượt của vật.
	C. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
	D. Cả A, B, C đều đúng.
Câu 7: Yếu tố quyết định nhất trong trò chơi kéo co là
	A. lực kéo của mỗi bên.	B. khối lượng của mỗi bên.
	C. lực ma sát của chân và sàn đỡ.	D. độ nghiêng của dây kéo.
B. Bài tập tự luận
Câu 8: Một vật có khối lượng 2 kg đặt trên mặt bàn nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là 0,25. Tác dụng một lực có độ lớn bằng 6 N có phương song song với mặt bàn lên vật. Lấy .
a) Tính độ lớn của lực ma sát trượt.
b) Tính gia tốc của vật.
Câu 9: Người ta đẩy một chiếc hộp để truyền cho nó một vận tốc ban đầu . Sau khi đẩy, hộp chuyển động trượt trên sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn nhà là . Hỏi hộp đi được một đoạn đường bằng bao nhiêu? Lấy .
Câu 10: Người ta đẩy một cái thùng có khối lượng 55 kg theo phương ngang với lực 220 N làm thùng chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt phẳng là 0,35. Tính gia tốc của thùng. Lấy .
Câu 11: Một khúc gỗ có khối lượng 500 g đặt trên sàn nhà. Người ta kéo nó bằng một sợi dây hướng lên một góc so với phương nằm ngang. Biết khúc gỗ chuyển động đều trên sàn nhà. Tính độ lớn của lực kéo tác dụng lên khúc gỗ. Hệ số ma sát trượt giữa khúc gỗ và sàn nhà là 0,2. Lấy .
§14. LỰC HƯỚNG TÂM
A. TÓM TẮT KIẾN THỨC
1. Định nghĩa:
Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gât ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.
2. Công thức:
Trong đó:
	m: là khối lượng của vật (đơn vị là kg).
	: là gia tốc hướng tâm của vật (đơn vị là ).
	v: là tốc độ dài của vật (đơn vị là m/s).
	w: là tốc độ góc của vật (đơn vị là rad/s).
	r: là bán kính của vật chuyển động tròn đều (đơn vị là m).
3. Một số trường hợp lực (hay hợp lực của các lực) đóng vai trò là lực hướng tâm
Ÿ Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm:
Với: 
Trong đó:
	R: là bán kính của Trái Đất.
	h: là khoảng cách từ bề mặt Trái Đất đến vệ tinh.
s Ở mặt đất: 
s Ở độ cao h so với mặt đất: 
Ÿ Ôtô chuyển động trên đoạn đường cong và nghiêng về phía tâm cong thì hợp lực của và đóng vai trò là lực hướng tâm.
Ÿ Vật nằm yên trên mặt bàn và bàn quay thì lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm.
B. Bài tập áp dụng
Bài 1: Một vệ tinh nhân tạo có khối lượng 100 kg, được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao 153 km. Chu kì của vệ tinh chuyển động quanh Trái Đất là và bán kính Trái Đất là . Tính độ lớn của lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh?
Hướng dẫn giải
Độ lớn lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh:
Bài 2: Một vệ tinh nhân tạo nặng 20 kg bay quanh Trái Đất ở độ cao 1000 km, có chu kì là 24 h. Hỏi vệ tinh đó chịu lực hấp dẫn có độ lớn bằng bao nhiêu? Biết bán kính Trái Đất là .
Hướng dẫn giải
Khi vệ tinh bay quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.
Khi đó:
Với: và 
Bài 3: Một vệ tinh nhân tạo có khối lượng 600 kg đang bay trên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao bằng bán kính Trái Đất. Biết bán kính của Trái Đất là . Lấy . Hãy tính:
a) Tốc độ dài của vệ tinh.
b) Chu kì quay của vệ tinh.
c) Lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vệ tinh.
Hướng dẫn giải
a) Tính 
Khi vệ tinh bay quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.
Với: 
Nên: 
Mặt khác: Gia tốc rơi tự do của vật ở mặt đất: 
b) Tình 
 mà 
c) Tính 
Bài 4: Cho biết chu kì chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất là 27,32 ngày và khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng là . Hãy tính khối lượng của Trái Đất. Giả thiết quỹ đạo của Mặt Trăng là tròn.
Hướng dẫn giải
Khi Mặt Trăng chuyển động tròn quanh Trái Đất thì lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng và Trái Đất đóng vai trò là lực hướng tâm, nên:
Mà: 
Bài 5: Một vệ tinh nhân tạo có khối lượng 100 kg, được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao mà tại đó nó có trọng lượng 920 N. Chu kì của vệ tinh là . Biết bán kính Trái Đất là .
a) Tính lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh.
b) Tính khoảng cách từ bề mặt Trái Đất đến vệ tinh.
Hướng dẫn giải
a) Theo Niutơn thì trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên vệ tinh chính là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh.
Mà: 
b) Ta có:
Mà: 
Bài 6: Một xe điện đang chạy với vận tốc thì hãm phanh đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt trên đường ray. Kể từ lúc hãm phanh, xe điện còn đi được bao xa nữa thì dừng hẳn. Biết hệ số ma sát trượt giữa bánh xe và đường ray là 0,2. Cho .
Hướng dẫn giải
Khi xe trượt trên đường ray, có 3 lực tác dụng lên xe:
+ Trọng lực: 
+ Lực của đường ray: 
+ Lực ma sát trượt: 
Theo định luật II Niutơn:
Mà: 
Nên: (*)
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe.
Quãng đường xe đi thêm được:
Bài 7: Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10 m, cao 5 m. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,1.
a) Tính gia tốc của vật.
b) Sau bao lâu vật đến chân dốc?
c) Tính vận tốc của vật ở chân dốc.
Lấy .
Khi vật trượt trên mặt phẳng nghiêng, có 3 lực tác dụng lên vật:
+ Trọng lực: 
+ Lực của mặt phẳng nghiêng: (có phương vuông góc với mp nghiêng)
+ Lực ma sát trượt: 
Theo định luật II Niutơn:
Mà: 
Nên: 
Mặt khác: 
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật:
Với: 
Với: ; 
a) Gia tốc của vật:
b) Tìm 
Ta có: 
Mà: 
Nên: 
c) Tìm 
Ta có: 
Bài 8: Một vật trượt trên mặt đường nằm ngang, đi được một quãng đường 48 m thì dừng hẳn. Biết lực ma sát trượt có độ lớn bằng 0,06 lần trọng lượng của vật. Cho . Cho chuyển động của vật là chậm dần đều. Tính vận tốc ban đầu của vật.
Hướng dẫn giải
Khi vật trượt trên đường nằm ngang, có 3 lực tác dụng lên vật: ; và 
Theo định luật II Niutơn:
Mà: 
Nên: 
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
Theo đề bài: 
Mặt khác:
Khi vật dừng lại thì 
Bài 9: