Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài 4: Chuyển động thẳng

A. Trắc nghiệm

Câu 4.1 trang 13 SBT Vật lí 10: Tốc độ là đại lượng đặc trưng cho

A. tính chất nhanh hay chậm của chuyển động.

B. sự thay đổi hướng của chuyển động.

C. khả năng duy trì chuyển động của vật.

D. sự thay đổi vị trí của vật trong không gian.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Tốc độ là đại lượng đặc trưng cho tính chất nhanh hay chậm của chuyển động.

Câu 4.2 trang 13 SBT Vật lí 10: Đồ thị vận tốc – thời gian của chuyển động thẳng đều là một đường thẳng

A. đi qua gốc tọa độ.

B. song song với trục hoành.

C. bất kì.

D. song song với trục tung.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Đồ thị vận tốc – thời gian của chuyển động thẳng đều là một đường thẳng song song với trục hoành.

Câu 4.3 trang 13 SBT Vật lí 10: Chọn phát biểu đúng.

A. Vectơ độ dịch chuyển thay đổi phương liên tục khi vật chuyển động.

B. Vectơ độ dịch chuyển có độ lớn luôn bằng quãng đường đi được của chất điểm.

C. Khi vật chuyển động thẳng không đổi chiều, độ lớn của vectơ độ dịch chuyển bằng quãng đường đi được.

D. Vận tốc tức thời cho ta biết chiều chuyển động nên luôn có giá trị dương.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

A – sai vì khi vật đổi chiều chuyển động hoặc đổi phương thì vecto độ dịch chuyển mới thay đổi về phương hoặc chiều.

B – sai vì khi vật đổi chiều chuyển động thì độ dịch chuyển và quãng đường khác nhau.

C – đúng

D – sai vì vận tốc tức thời có thể âm, dương hoặc bằng 0.

Câu 4.4 trang 13 SBT Vật lí 10: Chỉ ra phát biểu sai

A. Vectơ độ dịch chuyển là một vectơ nối vị trí đầu và vị trí cuối của vật chuyển động.

B. Vectơ độ dịch chuyển có độ lớn luôn bằng quãng đường đi được của vật.

C. Khi vật đi từ điểm A đến điểm B, sau đó đến điểm C, rồi quay về A thì độ dịch chuyển của vật có độ lớn bằng 0.

D. Độ dịch chuyển có thể có giá trị âm, dương hoặc bằng không.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

B – sai vì độ dịch chuyển và quãng đường chỉ bằng nhau khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều chuyển động.

Câu 4.5 trang 13 SBT Vật lí 10: Chuyển động nào sau đây là chuyển động thẳng nhanh dần?

A. Chuyển động của xe ô tô khi bắt đầu chuyển động.

B. Chuyển động của xe buýt khi vào trạm.

C. Chuyển động của xe máy khi tắc đường.

D. Chuyển động của đầu kim đồng hồ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

A – chuyển động thẳng nhanh dần

B – chuyển động chậm dần

C – chuyển động chậm dần hoặc có khi đứng yên

D – chuyển động tròn.

Câu 4.6 trang 14 SBT Vật lí 10: Cho đồ thị dịch chuyển – thời gian của một vật như Hình 4.1. Trong những khoảng thời gian nào, vật chuyển động thẳng đều?

A. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁ và từ t₁ đến t₂.

B. Trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂.

C. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₃.

D. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁ và từ t₂ đến t₃.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁: độ dốc đồ thị dương, vật chuyển động thẳng đều theo chiều dương.

Trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂: đồ thị nằm ngang, song song với trục thời gian, vật đứng yên.

Trong khoảng thời gian từ t₂ đến t₃: độ dốc đồ thị âm, vật chuyển động thẳng đều theo chiều ngược lại.

Câu 4.7 trang 14 SBT Vật lí 10: Đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe 1 và 2 được biểu diễn như Hình 4.2. Hai xe gặp nhau tại vị trí cách vị trí xuất phát của xe 2 một khoảng

A. 40 km.

B. 30 km.

C. 35 km.

D. 70 km.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Dựa vào đồ thị ta thấy hai đồ thị cắt nhau tại thời điểm 2 h và tọa độ gặp nhau là 40 km (cách vị trí xuất phát 40 km).

B. Tự luận

Bài 4.1 trang 14 SBT Vật lí 10: Hình 4.3 mô tả đồ thị tọa độ - thời gian của hai chiếc xe trong cùng một khoảng thời gian.

a. Xe nào có vận tốc tức thời lớn hơn? Tại sao?

b. Xe nào có tốc độ tức thời lớn hơn? Tại sao?

Lời giải:

a. Vận tốc tức thời: $v=\frac{\Delta x}{\Delta t}$

Vận tốc tức thời xe 1: $v_1=\frac{\Delta x}{\Delta t}>0$

Vận tốc tức thời xe 2: $v_2=\frac{\Delta x}{\Delta t}<0$

$\Rightarrow$ Xe 1 có vận tốc tức thời lớn hơn xe 2

b. Tốc độ tức thời: $v=\frac{s}{\Delta t}$

Quãng đường xe 2 đi được lớn hơn quãng đường xe 1 đi được trong cùng khoảng thời gian.

$\Rightarrow$ Xe 2 có tốc độ tức thời lớn hơn xe 1 vì đường đồ thị (x – t) của xe 2 có độ dốc lớn hơn xe 1.

Bài 4.2 trang 15 SBT Vật lí 10: Trên đoạn đường thẳng có các vị trí A là nhà của bạn Nhật, B là trạm xe buýt, C là nhà hàng và D là trường học (Hình 4.4). Hãy xác định độ dịch chuyển của bạn Nhật trong các trường hợp:

a. Bạn Nhật đi từ nhà đến trạm xe buýt.

b. Bạn Nhật đi từ nhà đến trường học.

c. Bạn Nhật đi từ trường học về trạm xe buýt.

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều từ A đến D

a. Độ dịch chuyển khi bạn Nhật đi từ nhà đến trạm xe buýt:

$d_1=AB>0$

b. Độ dịch chuyển khi bạn Nhật đi từ nhà đến trường học:

$d_2=AD>0$

c. Độ dịch chuyển khi bạn Nhật đi từ trường học về trạm xe buýt:

$d_3=BD<0$

Bài 4.3 trang 15 SBT Vật lí 10: Hình 4.5 mô tả đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe, hãy nêu đặc điểm chuyển động của mỗi xe.

Lời giải:

- Chuyển động của xe 1:

+ Trong khoảng thời gian từ 0 đến 1 h, xe chuyển động đều theo chiều dương với tốc độ $v=\frac{s}{\Delta t}=\frac{40-20}{1-0}=20km/h$.

+ Trong khoảng thời gian từ 1 h đến 2 h, xe đứng yên.

+ Trong khoảng thời gian từ 2 h đến 3 h, xe chuyển động đều theo chiều âm với tốc độ $v=\frac{s}{\Delta t}=\frac{40-0}{3-2}=40km/h$.

- Chuyển động của xe 2: Trong khoảng thời gian từ 0 đến 2 h, xe chuyển động đều theo chiều âm với tốc độ $v=\frac{80-0}{2-0}=40km/h$.

Bài 4.4 trang 16 SBT Vật lí 10: Hình 4.6 mô tả đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một chiếc xe ô tô chạy trên một đường thẳng. Tính vận tốc trung bình của xe.

Lời giải:

Vận tốc trung bình của xe:

$v=\frac{\Delta d}{\Delta t}=\frac{90-0}{2-0}=45km/h$

Bài 4.5 trang 16 SBT Vật lí 10: Một ô tô chạy từ địa điểm A đến địa điểm B với vận tốc 40 km/h. Sau đó ô tô quay trở về A với tốc độ 60 km/h. Giả sử ô tô luôn chuyển động thẳng đều.

a. Tính tốc độ trung bình của ô tô trên cả đoạn đường đi và về.

b. Tính vận tốc trung bình của ô tô trên cả đoạn đường đi và về.

Lời giải:

a. Tốc độ trung bình trên cả đoạn đường đi và về:

$$\begin{gathered} v_{tb}=\frac{2AB}{t_1+t_2}=\frac{2AB}{\frac{AB}{v_1}+\frac{AB}{v_2}} \\ =\frac{2v_1.v_2}{v_1+v_2}=48km/h \end{gathered}$$

b. Vận tốc trung bình trên cả đoạn đường đi và về:

$v_{tb}=\frac{d}{t_1+t_2}=\frac{0}{t_1+t_2}=0km/h$

Bài 4.6 trang 16 SBT Vật lí 10: Một người bắt đầu cho xe máy chạy trên một đoạn đường thẳng: trong 10 giây đầu xe chạy được quãng đường 50 m, trong 10 giây tiếp theo xe chạy được 100 m. Tốc độ trung bình của xe máy trong 20 giây đầu tiên là bao nhiêu?

Lời giải:

Tốc độ trung bình của xe máy trong 20 giây đầu tiên:

$v_{tb}=\frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=\frac{150}{20}=7,5m/s$

Bài 4.7 trang 16 SBT Vật lí 10: Trong Hình 4.7 có hai băng giấy ghi lại vị trí của vật chuyển động sau những khoảng thời gian bằng nhau. Hãy mô tả chuyển động của vật trong hai trường hợp này

Lời giải:

- Băng giấy a) mô tả vật chuyển động thẳng đều vì các chấm đen cách đều nhau sau những khoảng thời gian bằng nhau.

- Băng giấy b) mô tả vật chuyển động thẳng nhanh dần vì khoảng cách giữa các chấm đen tăng dần sau những khoảng thời gian bằng nhau.

Bài 4.8 trang 16 SBT Vật lí 10: Trái Đất quay một vòng quanh Mặt Trời trong thời gian gần 1 năm. Tính tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của Trái Đất khi nó hoàn thành một vòng quanh Mặt Trời. Xem chuyển động này gần đúng là chuyển động tròn và khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời khoảng 1,5.10¹¹m.

Lời giải:

- Tốc độ trung bình:

$$\begin{gathered} v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{2\pi R}{T} \\ =\frac{2\pi .1,{5.10}^8}{365.24}\approx {11.10}^{4}km/h \end{gathered}$$

- Vận tốc trung bình bằng 0 vì độ dời của Trái Đất khi đi hết một vòng quanh Mặt Trời bằng không.

Bài 4.9 trang 16 SBT Vật lí 10: Một tàu ngầm sử dụng hệ thống phát sóng âm để đo độ sâu của biển. Hệ thống phát ra các sóng âm và đo thời gian quay trở lại của sóng âm sau khi chúng bị phản xạ tại đáy biển. Tại một vị trí trên mặt biển, thời gian mà hệ thống ghi nhận được là 0,13 s kể từ khi sóng âm được truyền đi. Tính độ sâu mực nước biển. Biết tốc độ truyền sóng âm trong nước khoảng 1 500 m/s.

Lời giải:

Độ sâu mực nước biển:

$h=v.\frac{\Delta t}{2}=1500.\frac{0,13}{2}=97,5m$

Bài 4.10 trang 17 SBT Vật lí 10: Hình 4.8 mô tả đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của một xe buýt. Dựa vào đồ thị, hãy mô tả chuyển động của xe. Phác họa vị trí bến xe và các trạm xe buýt trên quỹ đạo của nó.

Lời giải:

- Xe buýt xuất phát từ bến, tới dừng tại các trạm và quay lại. Có tổng cộng ba trạm trên một vòng chuyển động, thời gian dừng lại mỗi trạm là bằng nhau.

- Quỹ đạo của xe buýt: