Giải SGK Vật Lí 10 (Cánh diều) Bài tập chủ đề 4 trang 105

Giải Vật Lí 10 Bài tập chủ đề 4 trang 105

Bài 1 trang 105 Vật Lí 10: Một quả bóng được tăng tốc dưới tác dụng của trọng lực khi lăn xuống dọc một mặt phẳng nghiêng cố định. Động lượng của quả bóng có được bảo toàn trong quá trình này không? Giải thích.

Lời giải:

Ta có: quả bóng chịu các lực tác dụng như hình vẽ:

Theo đề cho, quả bóng lăn nhanh hơn khi xuống dốc, tức là độ lớn trọng lực P1 lớn hơn lực ma sát, dẫn tới tổng các ngoại lực tác dụng lên quả bóng theo phương chuyển động khác không, nên hệ quả bóng và mặt phẳng nghiêng không được coi là hệ kín. Vậy động lượng của quả bóng không được bảo toàn theo phương chuyển động.

Bài 2 trang 105 Vật Lí 10: Xác định động lượng trong các trường hợp sau:

a) Con dê có khối lượng 60 kg đang chuyển động về hướng đông với vận tốc 9,0 m/s.

b) Ô tô khối lượng 1000 kg chuyển động theo hướng bắc với vận tốc 20 m/s.

c) Một người có khối lượng 40 kg đang chuyển động về hướng nam với vận tốc 2 m/s.

Lời giải:

a) Động lượng của con dê: $p=mv=60.9=540kg.m/s$ 

b) Động lượng của ô tô: $p=mv=1000.20=20000kg.m/s$

c) Động lượng của người: $p=mv=40.2=80kg.m/s$

Bài 3 trang 105 Vật Lí 10: Một quả cầu khối lượng 2 kg, chuyển động với tốc độ 3,0 m/s, đập vuông góc vào tường và bị bật ngược trở lại với cùng tốc độ. So sánh động lượng và động năng của quả cầu trước và sau va chạm.

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng trước khi đập vào tường.

Động lượng của quả bóng trước va chạm:

$p_1=m{v}_1=2.3=6kg.m/s$

Động lượng của quả bóng sau va chạm:

$p_2=m{v}_2=2.\left(-3\right)=-6kg.m/s$

Nhận xét: động lượng của quả bóng trước và sau va chạm có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều.

Động năng của quả bóng trước va chạm:

${\text{W}}_d=\frac{1}{2}m{v}_1^2=\frac{1}{2}{\mathrm{.2.3}}^2=9J$

Động năng của quả bóng sau va chạm:

${\text{W}}_d\text{'}=\frac{1}{2}m{v}_2^2=\frac{1}{2}\mathrm{.2.}{\left(-3\right)}^2=9J$

Nhận xét: động năng của quả bóng trước và sau va chạm bằng nhau

Bài 4 trang 105 Vật Lí 10: Một ô tô khối lượng 900 kg khởi hành từ trạng thái nghỉ có gia tốc không đổi là 3,5 m/s². Tính động lượng của ô tô sau khi nó đi được quãng đường 40 m.

Lời giải:

Ô tô khởi hành từ trạng thái nghỉ nên: v₀ = 0 m/s

Sau khi đi được quãng đường 40 m với gia tốc 3,5 m/s² thì nó đạt vận tốc v₁ thỏa mãn:

$v_1^2-v_0^2=2as\Rightarrow v_1=\sqrt{2as}=\sqrt{2.3,5.40}=2\sqrt{70}m/s$

Động lượng của ô tô khi đó: $p=m{v}_1=900.2\sqrt{70}=15059,9kg.m/s$

Bài 5 trang 105 Vật Lí 10: Một quả bóng bida khối lượng 0,35 kg va chạm vuông góc vào mặt bên của mặt bàn bida và bật ra cũng vuông góc. Tốc độ của nó trước khi va chạm là 2,8 m/s và tốc độ sau khi va chạm là 2,5 m/s. Tính độ thay đổi động lượng của quả bida.

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng bida trước khi va chạm với mặt bên của bàn bida.

Dựa vào dữ kiện bài toán thì ta thấy lúc sau va chạm quả bóng chuyển động ngược chiều dương đã chọn (vì cùng có phương vuông góc với mặt bên của mặt bàn).

Độ thay đổi động lượng của quả bóng: $\Delta p=p_2-p_1$

Chiếu xuống chiều dương đã chọn:

$\Delta p=m{v}_2-m{v}_1=0,35.\left(-2,5\right)-0,35.2,8=-1,855kg.m/s$

Bài 6 trang 105 Vật Lí 10: Một quả bóng golf có khối lượng 0,046 kg. Tốc độ của quả bóng ngay sau khi rời khỏi gậy golf là 50 m/s. Gậy đánh gôn tiếp xúc với bóng trong thời gian 1,3 mili giây. Tính lực trung bình do gậy đánh gôn tác dụng lên quả bóng.

Lời giải:

Áp dụng công thức tính lực trung bình: $F=\frac{\Delta p}{\Delta t}$

Theo đề bài ta có:

+ Vận tốc lúc đầu của quả bóng golf v₀ = 0

+ Vận tốc lúc sau của quả bóng golf  v₁ = 50 m/s.

Thay số: $F=\frac{m{v}_1-m{v}_0}{\Delta t}=\frac{0,046.50-0}{1,{3.10}^{-3}}=1769,23N$

Vậy lực trung bình do gậy đánh gôn tác dụng lên quả bóng có độ lớn là 1769,23 N

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Bài 2: Động lượng và năng lượng trong va chạm

Bài 1: Chuyển động tròn

Bài 2: Sự biến dạng

Bài tập chủ đề 5