Giải sách bài tập Vật Lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm tròn
Giải SBT Vật Lí 10 trang 71
A. Trắc nghiệm
A. lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời có độ lớn đáng kể.
B. lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời có độ lớn rất nhỏ.
C. lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời là lực hướng tâm, có độ lớn không đổi.
D. vectơ vận tốc của Trái Đất luôn không đổi.
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời có thể xem như là chuyển động tròn đều vì lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời là lực hướng tâm, có độ lớn không đổi.
A. 3,8.103 N.
B. 9,6.102 N.
C. 1,9.103 N.
D. 3,8.102 N.
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
Lực hướng tâm: Fht=mv2R=12.820,4=1920 N
A. 7,91 vòng/s.
B. 1,26 vòng/s.
C. 2,52 vòng/s.
D. 1,58 vòng/s.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Coi vật chuyển động tròn đều trong mặt phẳng ngang. Phương của sợi dây luôn nằm trên mặt phẳng ngang đó. Khi đó bán kính R bằng với chiều dài L của sợi dây.
Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm:
T=mv2R=m.L.ω2
⇒ω=7,91 rad/s
Từ đây, ta có: ω=2π.n⇒n=1,26 vòng/s.
A. Vị trí 1.
B. Vị trí 2.
C. Vị trí 3.
D. Vị trí 4.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Tại vị trí 2, hợp lực của trọng lực và lực căng dây (→P+→T) có phương thẳng đứng, chiều hướng vào điểm treo, đóng vai trò lực hướng tâm.
Giải SBT Vật Lí 10 trang 72
B. Tự luận
Lời giải:
Trọng lực tác dụng lên vệ tinh đóng vai trò lực hướng tâm:
P=Fht⇔m.g=mv2R
⇒v=√gR=√6,37.106.9,8=7,9.103m/s
Fhd=G.m1m2r2
Với G = 6,67.10-11 N.kg-2.m2 là hằng số hấp dẫn, m1 và m2 lần lượt là khối lượng của hai vật và r là khoảng cách giữa hai khối tâm của chúng. Biết khối lượng của Trái Đất khoảng 5,97.1024 kg. Hãy tính khoảng cách giữa tâm của Trái Đất và Mặt Trăng.
Lời giải:
Lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng (khối lượng m) và Trái Đất (khối lượng M) đóng vai trò là lực hướng tâm:
Fhd=Fht⇔G.m.Mr2=m.v2r⇒r=G.Mv2
Mà v=ω.r=2πT.r
⇒r=3√G.M(2πT)2=3√6,67.10−11.5,97.1024(2π27,3.86400)2≈3,83.108m
Lời giải:
Tại vị trí cân bằng O:
aht=v2R=v2l=9,8m/s2
Theo định luật II Newton, tại vị trí cân bằng O có: →F=→P+→T=→Fht
Hợp lực của trọng lực P và lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm.
Chiếu biểu thức vectơ lên phương thẳng đứng của sợi dây, chiều dương hướng vào tâm quỹ đạo.
Fht=T−P⇒T=Fht+P
⇒T=maht+mg=m.(v2l+g)=5.(2,820,8+9,8)=98 N
Giải SBT Vật Lí 10 trang 73
a. gia tốc hướng tâm của xe.
b. hệ số ma sát nghỉ giữa các bánh xe và mặt đường. Lấy g = 9,8 m/s2.
Lời giải:
a. Tốc độ:
v=ωR=2πRT=2π.8028,4≈17,7m/s
Gia tốc hướng tâm: aht=v2R=17,7280≈3,92m/s2
b. Vì tốc độ xe lớn nhất nên lực ma sát nghỉ (đóng vai trò lực hướng tâm) có giá trị lớn nhất: Fms=μ.N=μ.m.g=m.aht ⇒μ=ahtg=0,4
Với G = 6,67.10-11 N.kg-2.m2 là hằng số hấp dẫn, M và R lần lượt là khối lượng và bán kính Trái Đất. Lấy gia tốc trọng trường tại mặt đất bằng 9,8 m/s2 và bán kính Trái Đất khoảng 6,4.106 m. Tính:
a. Bán kính quỹ đạo của vệ tinh.
b. Tốc độ của vệ tinh trên quỹ đạo.
Lời giải:
a. Chu kì của vệ tinh cũng là chu kì tự quay của Trái Đất:
T = 24.3600 = 86400 s
Fhd=Fht⇔Gm.Mr2=mv2r⇒Gm.Mr2=m.4π2rT2
Suy ra:
r3=GM4π2T2=gT2.R24π2⇒r=3√9,8.(86400.6,4.106)2T2.R24π2≈4,23.107 m
b.
v=2πrT=2π.4,23.10786400≈3,07.103m/s
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 20: Động học của chuyển động tròn