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

A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CƠ BẢN
1. Chuyển động thẳng đều là gì?
Hướng dẫn trả lời
Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có vận tốc trung bình trên mọi đoạn đường là như nhau.
2. Nêu những đặc điểm của chuyển động thẳng đều.
Hướng dẫn trả lời
Đặc điểm của chuyển động thẳng đều:
Quỹ đạo là đường thẳng,
Vận tốc trung bình trên mọi đoạn đường là như nhau.
3. Vận tốc trung bình trên quãng đường s là gì?
Hướng dẫn trả lời
Vận tốc trung bình của chuyển động được xác định bằng thương số giữa quãng đường vật đi được và khoảng thời gian vật đi hết quãng đường đó.
4. Viết công thức tính đường đi và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.
Hướng dẫn trả lời
s = v_TB.t = v.t
x = x₀ + s = x₀ + vt 
5. Nêu cách vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều.
Hướng dẫn trả lời:
Đồ thi tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều là đường thẳng, nên ta chỉ cần xác định hai tọa độ của nó ở hai thời điểm bất kì và nối hai điểm đó lại.

6. Chọn câu phát biểu đúng
Trong chuyển động thẳng đều thì:
A. quãng đường đi được s tăng tỉ lệ thuận với vận tốc v.
B. tọa độ x tăng tỉ lệ thuận với vận tốc v.
C. toa độ x tăng tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.
D. quãng đường đi được s tăng tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.
Đáp án: D

7. Chỉ ra câu sai:
Chuyển động thẳng có những đặc điểm sau:
A. Quỹ đạo là 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 mọi quãng đường là như nhau.
D. Tốc độ không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng lại.
Đáp án: D

8. Đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng của một chiếc xe có dạng như hình 2.1. Trong những khoảng thời gian nào xe chuyển dộng thẳng đều?
A. Chỉ trong khoảng thời gian từ O đến t₁.
B. Chỉ trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂
C. Chỉ trong khoảng thời gian từ t₂ đến t_3.
D. Trong hai khoảng thời gian từ O đến t₁ và từ t₂ đến t₃.
Đáp án: D 

HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP SGK
1. Dựa vào bảng giờ tàu chạy ở bảng 1.1, hãy tính tốc độ trung bình của đoàn tàu trên đường Hà Nội - Sài gòn. Biết con đường này dài 1726 km.
Hướng dẫn giải:
Thời gian tàu chạy từ ga Hà Nội tới ga Sài Gòn là: t = 33 h
Tốc độ trung bình của đoàn tàu trên đường Hà Nội - Sài gòn là:
V_TB =  = = 52,3 km/h
Đáp số: V_TB = 52,3 km/h

2. Hai 6 tô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 10 km trên một đường thẳng qua A và B, chuyển động cùng chiều từ A đến B, Tốc độ của ô tô A là 60 km/h, của ôtô B là 40 km/h.
a) Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính đường đi và phương trinh tọa độ - thời gian của hai xe.
b) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe trên cùng 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.
Hướng dẫn giải
Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, ta có:
X_0A = 0; x_0B = 10 km; t₀ = 0
Công thức tính đường đi của xe đi từ A:
S_A = x_A - x_OA = v_A.t = 60t (km)
Phương trình toa độ - thời gian của xe đi từ A:
X_A = X_OA + v_A.t = 60t (km)
Công thức tính đường đi của xe đi từ B:
S_B = X_B – x_OB = v_B.t = 40t (km)
Phương trình tọa độ - thời gian của xe đi từ B:
X_B = X_OB + v_B.t= 10 + 40t (km) 
Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe trên hình 2.2.
Dưa vào đồ thị tọa độ - thời gian vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B là:
X_M = 30 km; t_M = 0,5 h

3. Một ô tô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thảng đều về phía thành phố p với vận tốc 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 v với vận tốc 40 km/h. Con đường H - P coi như thẳng và dài 100 km.
a) Viết công thức tính đường đi và phương trình tọa độ- thời gian của ô tô trên hai quảng 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 hai con đường H - P.
c) Dựa vào đồ thị xác định thời điểm xe đến P.
d) Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính.
Hướng dẫn giải
a) Gốc tọa độ ở H, gốc thời gian lúc xe xuất phát ở H, tức là:
t_0H = t₀ = 0; x_H = x₀ = 0
Thời gian ô tô đi từ H - D là:
t₁ =  =  = 1h
Quãng đường D - P là:
s₂ = 100 – s₁ = 40 km
Thời gian ô tô đi từ D - P là:
t₂ =  =  = 1h
Với
t₁+ 1 ≤ t ≤ t₁+ 1+ t₂
Với 2h ≤ t ≤ 3h
Phương trình tọa độ thời gian của ô tô trên quãng đường H - D là:
x₁ = x₀ + v₁t = 60t (km)
với 0 ≤ t ≤ t₁ = 1h
Phương trình tọa độ - thời gian của ô tô trên quàng đường D - P là:
X₂ = x₁ + v₂ = 60 + 40 (t - 2) (km)
với 2 h ≤ t ≤ 3 h
b) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của xe trên cả hai con đường H - P như hình 2.4.
c) Dựa vào đồ thị thời điểm xe đến P là: t = 3 h
d) Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính,
t = t₀ + t₁ + 1 + t₂ = 3 h
Đáp số: a) s₁ = 60t (km); x₁ - 60t (km); với 0 ≤ t ≤ t₁ = 1 h
 s₂ = 40 (t - 2) (km); x₂ = 60 + 40 (t - 2) (km); với 2≤ t ≤ 3 h c) và d) t = 3 h

C/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
4. Một xạ thủ dùng súng máy bắn vào mục tiêu cách đó 680 m. Khoảng thời gian từ lúc bắn đến lúc người đó nghe dược tiếng đạn nổ khi trúng đích là 2,8 s. Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s. Tính vận tốc của viên đạn trong không khí. Coi chuyển động của viên đạn là thẳng đều
Tóm tắt:
s = 680 m; t = t₁ + t₂ = 2,8 s
v₁ = 340 m/s; v₂ = ?
Hướng dẫn giải:
Thời gian âm thanh truyền từ mục tiêu đến tai người đó là:
v₁ =  =  = 2s
Thời gian viên đạn bay trong không khí là:
t₂ = t – t₁ = 2,8 - 2 = 0,8 s
Vận tốc của viên đạn bay trong không khí là: .
v₂ =  =  = 850 m/s
Đáp số: v₂ = 850 m/s

5. Một ô tô chuyển động trên đường thẳng MNPQR. Biết rằng trên mỗi chặng MN = 2NP = 3PQ = 4QR xe chuyển động thẳng đều với vận tốc lần lượt là 60 km/h; 50 km/h; 40 km/h và 30 km/h. Tính vận tốc trung bình của xe trên toàn chặng đường MR.
Hướng dẫn giải:
Vận tốc trung bình trên cả chặng đường MR là:
v_TB =  =  
Trong đó:
MN = 2NP = 3PQ = 4QR
=> MR = ( 4 + 2 +  +1 )QR = 8 .QR            (1)
V_MN = 60 km/h; V_NP = 50 km/h; V_PQ = 40 km/h; V_QR = 30 km/h




=> t = ().QR = .QR       (2)
Từ (1) và (2) suy ra: V_TB =  ≈ 48 km/h
Đáp số: V_TB ≈ 48 km/h

6. Tuấn và Tùng cùng khởi hành từ thành phố Hồ Chí Minh đi Long Hải, trên quaxng đường dài 120 km Tuấn đi xe máy với vận tốc 45 km/h. Tùng đi ô tô và khởi hành sau Tuấn 30 phút với vận tốc 60 km/h.
a) Hỏi Tùng phải đi mất bao nhiêu thời gian thì đuổi kịp Tuấn?
b) Khi gặp nhau Tùng và Tuấn cách Long Hải bao nhiêu km?
c) Sau khi gặp nhau, Tuấn cùng lên ôtô đi với Tùng, thì họ đi thêm 25 phút nữa thì tới Long Hải, Hỏi khi đó vận tốc của ôtô bằng bao nhiêu? 
Tóm tắt:
s = 120 km; V₁ = 45 km/h; t₁ = 30 phút; t₂ =  h; t₃= 25 phút =  h
a) t₂ =?;
b) s₃ =?; v₃ =?
Hướng dẫn giải
a) Gọi s₁ là quãng đường Tuấn đi được trong 30 phút đầu. Ta có:
s₁ = v₁t₁= 45.  = 22,5 km
s₂ là khoảng cách từ Tp.HCM tới địa điểm Tùng đuổi kịp Tuân và t₂ là thời gian Tùng đi đoạn dường s₂ thì ta có:
s₂ = v₂t₂ = 22,5 + 45.t₂
=> 60t₂ = 22,5 + 45t₂ => 15t₂ = 22,5
Vậy thời gian Tùng đã đi để đuổi kịp Tuấn là:
t₂ = 1,5 h => s₂ = 60. 1,5 = 90 km
b) Địa điểm Tùng và Tuấn gặp nhau cách Long Hải là:
s₃ = s - s₂ = 120 - 90 = 30 km
c) Sau khi gặp nhau vận tốc của xe ôtô là:
v₃ =  = 72 km/h
Đáp số: a. t₂ = 1,5h; b. s₃ = 30 km; v₃ = 72 km/h

7. Một xe tải chạy trên đường với vận tốc không đổi v₁ = 45 km/h qua địa điểm A, Sau đó 40 phút, một ô tô con xuất phát từ A đuổi theo xe tải với vận tốc không đổi v₂. Xe con đuổi kịp xe tải khi cách A 120 km. Tính v₂.
Tóm tắt:
t₁ = 40 phút =  h ; x₁ = x₂ = 120 km; v₂ =?
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc thời gian t₀ = 0 là lúc xe con đuổi theo xe tải, gốc toạ độ là O = A. Chiều dương của trục Ox hướng theo chiều chuyển động.
Khi đó tọa độ của xe tải ở thời điểm t = 0 là:
x₀ = v₁t₁ = 45.  = 30 km
Phương trình chuyển động của xe tải là:
x₁= 30 + 45t (1)
Phương trình chuyển động của xe con là:
x₂ = v₂t (2)
Tọa độ lúc hai xe gặp nhau là:
x₁ = x₂ = 120 km (3)
Từ (1) và (3) ta suy được thời gian hai xe gặp nhau là:
t =
thế vào (3) ta suy được vận tốc của xe con
v₂ =
Đáp số : v₂ = 60 km/h.