Giải SBT Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo) Bài 20: Động học của chuyển động tròn

Giải sách bài tập Vật Lí 10 Bài 20: Động học của chuyển động tròn

Giải SBT Vật Lí 10 trang 68

A. Trắc nghiệm

Câu 20.1 trang 68 SBT Vật lí 10: Để chuyển đổi đơn vị số đo một góc từ rad (radian) sang độ và ngược lại, từ độ sang rad, hệ thức nào sau đây không đúng?

A. $\alpha °=\frac{180°}{\pi }.\alpha rad$.

B. $60°=\frac{180°}{\pi }.\frac{\pi }{3}rad$.

C. $45°=\frac{180°}{\pi }.\frac{\pi }{8}rad$.

D. $\frac{\pi }{2}rad=\frac{180°}{\pi }.\frac{\pi }{2}$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Công thức chuyển đổi đơn vị đo góc:

$$\begin{gathered} {\alpha }_{do}={\alpha }_{rad}.\frac{{180}^0}{\pi }; \\ {\alpha }_{rad}={\alpha }_{do}.\frac{\pi }{{180}^0} \end{gathered}$$

Câu 20.2 trang 68 SBT Vật lí 10: Xét một cung tròn chắn bởi góc ở tâm bằng 1,8rad. Bán kính đường tròn này bằng 2,4 cm. Chiều dài của cung tròn này và diện tích của hình quạt giới hạn bởi cung tròn có độ lớn lần lượt bằng:

A. 2,16 cm và 5,18 cm².

B. 4,32 cm và 10,4 cm².

C. 2,32 cm và 5,18 cm².

D. 4,32 cm và 5,18 cm².

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Chiều dài cung tròn: $s={\alpha }_{rad}.R=$ 1,8.2,4 = 4,32 cm

Diện tích phần hình quạt: $S=\frac{1}{2}.s.R=\frac{1}{2}.4,32.2,4=5,184c{m}^2$

Câu 20.3 trang 68 SBT Vật lí 10: Một chất điểm M thực hiện chuyển động tròn đều như Hình 20.1.

Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. $\overrightarrow{A}$ là vectơ vận tốc, $\overrightarrow{B}$ là vectơ gia tốc.

B. $\overrightarrow{B}$ là vectơ vận tốc, $\overrightarrow{A}$ là vectơ gia tốc.

C. $\overrightarrow{B}$ là vectơ vận tốc, $\overrightarrow{D}$ là vectơ gia tốc.

D. $\overrightarrow{C}$ là vectơ vận tốc, $\overrightarrow{D}$ là vectơ gia tốc.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trong chuyển động tròn đều có:

- Vectơ vận tốc có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại mọi điểm.

- Vectơ gia tốc có phương bán kính, hướng vào tâm quỹ đạo.

Suy ra $\overrightarrow{B}$ là vectơ vận tốc, $\overrightarrow{D}$ là vectơ gia tốc.

Giải SBT Vật Lí 10 trang 69

Câu 20.4 trang 69 SBT Vật lí 10: Chuyển động nào sau đây có thể xem như là chuyển động tròn đều?

A. Chuyển động của một vật được ném xiên từ mặt đất.

B. Chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng của một vật được buộc vào một dây có chiều dài cố định.

C. Chuyển động của một vệ tinh nhân tạo có vị trí tương đối không đổi đối với một điểm trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh).

D. Chuyển động của một quả táo khi rời ra khỏi cành cây.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

A chuyển động động ném xiên.

B có thể là chuyển động của con lắc đơn, hoặc một dạng chuyển động phức tạp khác.

C chuyển động tròn đều.

D chuyển động rơi.

B. Tự luận

Bài 20.1 trang 69 SBT Vật lí 10: Điền vào chỗ trống của bảng dưới đây các độ lớn của các góc theo độ hoặc radian (rad):

Lời giải:

Bài 20.2 trang 69 SBT Vật lí 10: Trong mô hình cổ điển Bohr của nguyên tử hydrogen, electron xem như chuyển động tròn đều quanh hạt nhân là proton với quỹ đạo có bán kính 0,529.10^-10 m với tốc độ 2,2.10⁶ m/s. Gia tốc hướng tâm của electron có độ lớn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Gia tốc hướng tâm:

$$\begin{gathered} a_{ht}=\frac{v^2}{R}=\frac{{\left(2,{2.10}^6\right)}^2}{0,{529.10}^{-10}} \\ =9,{15.10}^{22}m/s^2 \end{gathered}$$

Bài 20.3 trang 69 SBT Vật lí 10: Một mô tơ điện quay quanh trục với tốc độ 3600 rpm (revolutions/min: vòng/phút). Tốc độ góc của mô tơ này bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Tốc độ góc: 

$$\begin{gathered} \omega =\frac{2\pi .3600}{60} \\ =120\pi rad/s\approx 377rad/s \end{gathered}$$

Giải SBT Vật Lí 10 trang 70

Bài 20.4 trang 70 SBT Vật lí 10: Chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều. Thời gian Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất khoảng 27,3 ngày. Khoảng cách trung bình từ tâm của Trái Đất đến Mặt Trăng là 385.10³ km. Hãy xác định:

a. Tốc độ của Mặt Trăng (theo đơn vị km/h và m/s) và quãng đường Mặt Trăng chuyển động sau một ngày.

b. Gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng (theo đơn vị m/s²).

Lời giải:

a. Tốc độ:

$$\begin{gathered} v=\omega .R=\frac{2\pi R}{T} \\ =\frac{2\pi {\mathrm{.385.10}}^6}{27,3.86400}\approx 1,{03.10}^{3}m/s \end{gathered}$$

Quãng đường Mặt Trăng chuyển động sau 1 ngày:

$$\begin{gathered} s=v.t\approx 1,{03.10}^3.86400 \\ \approx 88,{9.10}^{6}m \end{gathered}$$

b. Gia tốc hướng tâm: 

$a_{ht}=\frac{v^2}{R}\approx 2,{76.10}^{-3}m/s^2$

Bài 20.5 trang 70 SBT Vật lí 10: Một chiếc xe chuyển động theo hình vòng cung với tốc độ 36 km/h và gia tốc hướng tâm 4,0 m/s². Giả sử xe chuyển động tròn đều. Hãy xác định:

a. Bán kính đường vòng cung.

b. Góc quét bởi bán kính quỹ đạo (theo rad và độ) sau thời gian 3 s.

Lời giải:

Đổi 36 km/h = 10 m/s

a. Bán kính: $R=\frac{v^2}{a_{ht}}=\frac{{10}^2}{4}=25m$

b. Góc quét: 

$$\begin{gathered} \alpha =\omega .\Delta t=\frac{v}{R}.\Delta t=\frac{10}{25}.3 \\ =1,2rad\approx 68,8° \end{gathered}$$

Bài 20.6 trang 70 SBT Vật lí 10: Một trái bóng được buộc vào một sợi dây và quay tròn đều trong mặt phẳng ngang như Hình 20.2. Trái bóng quay một vòng trong 1 s với tốc độ 0,5 m/s. Tính bán kính quỹ đạo và chiều dài L của sợi dây, biết góc hợp bởi dây và phương thẳng đứng bằng 30⁰.

Lời giải:

Tốc độ góc: 

$\left\{\begin{array}{l}\omega =\frac{v}{R}=\frac{0,5}{R}\\ \omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{1}\end{array}\right.\Rightarrow R=0,08m$

$\Rightarrow L=\frac{R}{\sin 30°}=0,16m$

Xem thêm các bài giải SBT Vật Lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Bài 19: Các loại va chạm

Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

Bài 23: Định luật Hooke