Giải bài tập Vật lý 10 bài 1: Chuyển động cơ

A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CƠ BẢN
1. Chất điểm là gì?
Hướng dẫn trả lời:
Một vật chuyển động được coi là một chất điểm nếu kích thước của nó rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc so với những khoảng cách mà ta đề cập tới).

2. Nêu cách xác định vị trí của một ô tô trên một quốc lộ.
Hướng dẫn trả lời:
Ta có thể dựa vào các cột mốc đánh số km hai bên đường quốc lộ.

3. Nêu cách xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng.
Hướng dẫn trả lời
Để xác định vị trí của một vật M trên một mặt phẳng:
Dùng hệ trục tọa độ vuông góc gồm hai trục Ox ┴  Oy. Lấy gốc tọa độ O làm vật mốc.
Chọn chiều dương trên các trục Ox và Oy.
Chiều vuông góc vị trí của vật xuống cắt trục Ox tại P và cắt Oy tại Q. Khi đó vị trí của vật được xác định bằng tọa độ của nó trên hai trục:
X_M = ; y_M =

4. Phân biệt hệ tọa độ và hệ qui chiếu.
Hướng dẫn trả lời
Hệ tọa độ: là hệ trục vuông góc dùng để xác định vị trí của một vật trong không gian.
Hệ qui chiếu: là một hệ tọa độ gắn với vật mốc kèm với một thước thẳng đo độ dài và một đồng hồ đo thời gian

5. Trường hợp nào dưới đây có thể coi là chất điểm?
A. Trái đất trong chuyển động tự quay quanh mình nó.
B. Hai hòn bi lúc va chạm với nhau.
C. Người nhảy cầu lúc đang rơi xuống nước.
D. Giọt mưa lúc đang rơi.
Đáp án: D

6. Một người chỉ đường cho một khách du lịch như sau: “Ông hãy đi dọc theo phố này đến bờ một hồ lớn. Đứng lại đó, nhìn sang bên kia hồ theo hướng Tây - Bắc, ông sẽ thấy tòa nhà của khách sạn S” người chỉ đường đã xác định vị trí của khách sạn S theo cách nào?
A. Cách dùng đường đi và vật làm mốc.
B. Cách dùng các trục tọa độ.
C. Dùng cả hai cách trên.
D. Không dùng cả hai cách trên.
Đáp án: C

7 - Trong các cách chọn hệ trục tọa độ và mốc thời gian dưới đây, cách nào thích hợp nhất để xác định vị trí của một máy bay đang bay trên đường dài?
A. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 lúc máy bay cất cánh,
B. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 là không giờ quốc tế.
C. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 lúc máy bay cất cánh.
D. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là không giờ quốc tế.
Đáp án: D

8. Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại đương, người ta dùng những tọa độ nào?
Hướng dẫn trả lời
Dùng kinh độ và vĩ độ địa lí.

9*. Nếu lấy mốc thời gian là 5 giờ 15 phút thì ít nhất sau bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ.
Hướng dẫn giải
Trên mặt đồng hồ, khi kim quay giữa hai con số liên tiếp thì sẽ quay được một góc quay là: α₁ =   = 30⁰
Góc quay của kim giờ trong 1 phút là: ω_h = = 0,5°/phút
Góc quay của kim phút trong một phút là: ω_ph =  = 6°/phút
Chọn mốc thời gian là 5 h 15 phút, gốc tọa độ góc α = 0 tại vị trí lúc đó của kim phút. Khi đó kim giờ ở vị trí tọa độ góc α_h. Tức là:
Khi t = 0: ω_ph = α₀ = 0; α_h = ()  . 30^o = 67,5°
Gọi α_t là góc quay của kim giờ trong thời gian ngắn nhất t để kim phút đuổi kịp kim giờ. Α_x là tọa độ góc lúc hai kim gặp nhau. Ta có;
α_x= α_h ⁺ α_t = α_{h­ +} ω_ht
α_{x =} 67,5 + 0,5t (1)
Mặt khác: α_x = α_ph.t = 6t (2)
Từ (1) và (2) suy ra: 6t = 67,5 + 0,5t
Thời gian ngắn nhất t để kim phút đuổi kịp kim giờ là:
=> t =  = 12 phút 16 s
Đáp số: t = 12 phút 16 s


HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Đường kính của Mặt Trời bằng 1,4.10⁵ km; Đường kính của Trái Đất l,2.104km. Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời 1,5-10⁸ km.
a) Nếu vẽ đường đi của Trái Đất quanh Mặt Trời là một đường tròn bán kính 15 cm thì Trái Đất và Mặt Trời sẽ là những quả cầu đường kính bằng bao nhiêu?
b) Có thể coi Trái Đất như một chất điểm trong hệ Mặt Trời được không?
GIẢI:

a) Hình phải vẽ với tỉ lệ xích:
 = 10^-13
Đường kính của Trái Đất cần phải vẽ là:
d_D= 1,2 .10⁴ x10^-13 cm
    = 1,2 .10^-9 km = 1,2 .10^-4 cm
Đường kính của Mặt Trời cần phải vẽ là:
D_MT = 1,4 x 10⁵ x 10^-13= 1,4 x 10^-8km = 1,4 x 10^-3cm.
b) Vì kích thước Trái Đất rất nhỏ so với quỹ đạo chuyển động quanh Mặt Trời nên có thể coi Trái Đất như một chất điểm trong hệ Mặt trời.
Đáp số: a. d_Đ= 1,2 .10^-4 cm; d_MT = 1,4 x 10^-3cm

2. Hãy cho biết tọa độ của điểm M nằm chính giữa một bức tường hình chữ nhật ABCD có cạnh AB = 5 m và cạnh AD = 4 m như hình 1.1. Lấy trục Ox dọc theo AB, trục Oy dọc theo AD.

Hướng dẫn giải
Gọi tọa độ của M là X_M và y_M. Từ hình 1.1a ta có tọa độ các điểm:
A (0;0); B (5;0); C (5;4); D (0;4)
Mặt khác:
MP là đường trung bình của ΔBAD, do đó:
X_M =  = 2,5 m
Tương tự:
MQ là đường trung bình của ΔDAB, do đó
y_M =  = 2 m  => Tọa độ của M(2,5; 2) ( m)
Đáp số: M(2,5; 2) (m)

3. Để xác định vị trí của chiếc tàu thủy đang chạy trên sông, nên chọn vật nào làm mốc?
Hướng dẫn trả lời:
Có thể chọn bến sông hay những vật cố định đặc biệt gần đó như cây cao, nhà cửa, tòa tháp...

4. Bảng 1.1 cho biết thời điểm đoàn tàu có mặt ở các ga. Hãy cho biết thời gian tàu chạy từ ga Hà Nội đến ga Sài gòn. Bỏ qua thời gian tàu đỗ ở các ga.

GIẢI:
Theo bảng giờ tàu thì khi xuất phát ở ga Hà Nội là lúc 19 giờ ngày thứ nhất và đến ga sài Gòn là lúc 4 giờ ngày thứ ba. Vậy thời gian tàu chạy từ ga Hà Nội đến ga Sài gòn là:
t = (24 - 19) + 24 + 4 = 33 giờ
Đáp số: t = 33 h

C. BÀI TẬP LUYỆN TẬP
5. Trường hợp nào sau đây không thể coi vật chuyển động là chất điểm:
A. Ô tô chuyển động trên đường.
B. Viên đạn bay trong không khí.
C. Cánh cửa chuyển động quanh bản lề.
D. Con kiến bò trên tường.
Đáp án: C

6.  Một ô tô khởi hành từ TP Hồ Chí Minh di Nha Trang lúc 7h sáng và đến Nha Trang lúc 4h30 chiều. Chọn mốc thời gian là lúc khởi hành. Xác định:
a) Thời điểm mà ô tô tới Nha Trang theo mốc thời gian trên.
b) Thời gian ô tô đi trên đoạn đường TP Hồ chí Minh - Nha Trang như thế nào so với thời điểm mà ô tô tới Nha Trang theo mốc thời gian trên.
Tóm tắt:
t₀ = 7 h; t₁ = 4h30 chiều = 16h30
Giải
a) Thời điểm mà ô tô tới Nha Trang là:
t = 16h30 - 7h = 9h30
b) Thời gian ô tô đi trên đoạn đường TP Hồ chí Minh - Vùng Tàu là:
t = 16h30 - 7h = 9h30
Vậy thời gian ô tô đi trên đoạn đường TP Hồ chí Minh - Nha Trang trùng với thời điểm mà ô tô tới Nha Trang.
Đáp số: a) t = 9h30; b) t = 9h30

7. Một 6 tô chở khách xuất phát từ Bến xe Miền tây từ TP Hồ Chí Minh đi Mì Tho trẽn dường quốc lộ I. Trong trường hợp này nên chọn vật mốc và các trực tọa độ của hệ qui chiếu như thế nào để có thể xác định được vị trí của xe ở thời điểm định trước.
Hướng dẫn giải:
Chọn vật mốc gắn cố định tại Bến xe Miền Tây; Gốc O là vị trí xuất phát.
Trục tọa độ Ox có dạng trùng với quốc lộ I, chiều dương từ TP Hồ Chí Minh tới Mĩ Tho.

8. Phà Rạch Miễu băng qua sông Tiền từ Mĩ Tho sang Bến Tre. Hãy cho biết nên chọn vật mốc và các trục tọa độ của hệ qui chiếu như thế nào để có thể xác định được vị trí của phà ở thời điểm định trước.
Hướng dẫn giải
Chọn vật mốc gắn với bến phà bên bờ Mĩ Tho, gốc O là cầu tàu.
Chọn hai trục Ox ┴  Oy. Trọc Ox song song với bờ sông, trục Oy vuông góc với bờ sông chiều dương hướng về bến phà phía bên Bến Tre.