Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài 7: Gia tốc – Chuyển động thẳng biến đổi đều

A. Trắc nghiệm

Câu 7.1 trang 19 SBT Vật lí 10: Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, gia tốc

A. có giá trị bằng 0.

B. là một hằng số khác 0.

C. có giá trị biến thiên theo thời gian.

D. chỉ thay đổi hướng chứ không thay đổi về độ lớn.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, gia tốc là một hằng số khác 0.

Câu 7.2 trang 19 SBT Vật lí 10: Chọn từ/ cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống:

 Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên của (1) … theo (2) … Gia tốc là một đại lượng (3) …, có đơn vị trong hệ SI là (4) … Gia tốc tức thời tại một thời điểm có giá trị bằng ((5) … của tiếp tuyến với đường đồ thị (6) … tại thời điểm đó. (7) .. của vật trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ được xác định bằng phần (8) … giới hạn bởi các đường v(t), v = 0, t = t₁, t = t₂ trong đồ thị (v t).

Lời giải:

Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên của (1) vận tốc theo (2) thời gian. Gia tốc là một đại lượng (3) có hướng, có đơn vị trong hệ SI là (4) m/s². Gia tốc tức thời tại một thời điểm có giá trị bằng (5) tốc độ của tiếp tuyến với đường đồ thị (6) (v t) tại thời điểm đó. (7) Độ dịch chuyển của vật trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ được xác định bằng phần (8) diện tích giới hạn bởi các đường v(t), v = 0, t = t₁, t = t₂ trong đồ thị (v t).

Câu 7.3 trang 20 SBT Vật lí 10: Một xe máy đang đứng yên, sau đó khởi động và bắt đầu tăng tốc. Nếu chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe, nhận xét nào sau đây là đúng?

A. a > 0, v > 0.

B. a < 0, v < 0.

C. a > 0, v < 0.

D. a < 0, v > 0.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Xe chuyển động theo chiều dương nên v > 0.

Xe tăng tốc tức là vận tốc tăng dần, nên gia tốc a > 0.

Câu 7.4 trang 20 SBT Vật lí 10: Trong các đồ thị vận tốc thời gian dưới đây, đồ thị nào mô tả chuyển động thẳng biến đổi đều?

A. 

B. 

C. 

D. 

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

A đồ thị là đường nằm ngang song song với trục thời gian, vận tốc không đổi nên đây là chuyển động thẳng đều.

B, D đồ thị là đường cong, vận tốc không biến đổi đều tuyến tính.

C đồ thị có độ dốc dương, tăng đều. Đây là chuyển động thẳng nhanh dần đều hay chính là chuyển động thẳng biến đổi đều.

Câu 7.5 trang 20 SBT Vật lí 10: Trong các phương trình mô tả vận tốc v (m/s) của vật theo thời gian t (s) dưới đây, phương trình nào mô tả chuyển động thẳng biến đổi đều?

A. v = 7.

B. $v=6t^2+2t-2$.

C. v = 5t 4.

D. $v=6t^2-2$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Phương trình mô tả vận tốc theo thời gian có dạng: $v=v_o+at$.

Đối chiếu với các đáp án thì đáp án C là chính xác.

Câu 7.6 trang 20 SBT Vật lí 10: Quan sát đồ thị (v t) trong Hình 7.1 của một vật đang chuyển động thẳng và cho biết quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian nào là lớn nhất?

A. Trong khoảng thời gian từ 0 đến 1 s.

B. Trong khoảng thời gian từ 1 s đến 2 s.

C. Trong khoảng thời gian từ 2 s đến 3 s.

D. Trong khoảng thời gian từ 3 s đến 4 s.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Quãng đường đi được của vật được tính bằng diện tích của phần bên dưới đồ thị v t.

Dựa vào đồ thị ta thấy diện tích phần bên dưới đồ thị ứng với khoảng thời gian từ 1s đến 2s có diện tích lớn nhất so với các diện tích ứng với các khoảng thời gian từ 0s đến 1s, 2s đến 3s và 3s đến 4s.

Câu 7.7 trang 21 SBT Vật lí 10: Xét hai xe A và B chuyển động cùng nhau vào hầm Thủ Thiêm dài 1 490 m. Xe A chuyển động với tốc độ ban đầu trước khi vào hầm là 60 km/h và chuyển động chậm dần đều với gia tốc 144 km/h², xe B chuyển động chậm dần đều với gia tốc 120 km/h² từ lúc bắt đầu chạy vào hầm với tốc độ 55 km/h. Nhận định nào sau đây là đúng về thời gian chuyển động của hai xe trong hầm?

A. Hai xe đi hết hầm Thủ Thiêm cùng một khoảng thời gian.

B. Xe B ra khỏi hầm trước xe A.

C. Xe A ra khỏi hầm trước xe B.

D. Dữ liệu bài toán không đủ kết luận.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Đổi: 60 km/h = $\frac{50}{3}m/s$; $55km/h=\frac{275}{18}m/s$; $144km/h^2=\frac{1}{90}m/s^2$;

$120km/h^2=\frac{1}{108}m/s^2$

Xét xe A:

$$\begin{gathered} s=v_0{t}_A+\frac{1}{2}a{t}_A^2 \\ \iff 1490=\frac{50}{3}.t_A-\frac{1}{2}.\frac{1}{90}.t_A^2 \\ \iff \left[\begin{array}{c}{t}_A\approx 92,2s\left(n\right)\\ t_A\approx 2907,814s\left(l\right)\end{array}\right. \end{gathered}$$

Xét xe B:

$$\begin{gathered} s=v_0{t}_B+\frac{1}{2}a{t}_B^2 \\ \iff 1490=\frac{275}{18}.t_B-\frac{1}{2}.\frac{1}{108}.t_B^2 \\ \iff \left[\begin{array}{c}{t}_B\approx 100,6s\left(n\right)\\ t_B\approx 3199,4s\left(l\right)\end{array}\right. \end{gathered}$$

Vậy xe A ra khỏi hầm trước xe B

Câu 7.8 trang 21 SBT Vật lí 10: Hình 7.2 mô tả đồ thị (v t) của bốn xe ô tô A, B, C, D. Nhận định nào sau đây là đúng?

A. Xe C chuyển động đều, còn các xe còn lại là chuyển động biến đổi đều

B. Chỉ có xe C chuyển động đều và chuyển động của xe A là biến đổi đều.

C. Xe A và B chuyển động biến đổi đều, xe C chuyển động đều.

D. Xe D chuyển động biến đổi đều, xe C chuyển động đều.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Dựa vào đồ thị ta thấy, đồ thị v t của xe A và B là đường thẳng, có độ dốc dương nên xe A và B chuyển động biến đổi đều (cụ thể là chuyển động thẳng nhanh dần đều).

Xe C có đồ thị là đường nằm ngang song song với trục thời gian nên xe C chuyển động đều.

Xe D có đồ thị là đường cong nên đây là một chuyển động phức tạp.

B. Tự luận

Bài 7.1 trang 22 SBT Vật lí 10: Tốc độ của một vật có thể tăng trong khi gia tốc của vật đang giảm hay không? Giải thích.

Lời giải:

Tốc độ của một vật có thể là tăng trong khi gia tốc của vật đang giảm trong trường hợp vật chuyển động nhanh dần (không đều), chỉ cần vectơ gia tốc cùng hướng với chiều chuyển động của vật.

Bài 7.2 trang 22 SBT Vật lí 10: Trong các chuyển động sau đây, chuyển động nào có giá trị gia tốc không phải là một hằng số trong suốt quá trình chuyển động?

a. Một người đi xe đạp đang tăng tốc đều trên đường thẳng từ trạng thái đứng yên.

b. Một quả bóng nằm yên trên bàn.

c. Một thang máy chuyển động từ tầng 2 lên tầng 4 và có dừng đón khách tại tầng 3?

Hãy giải thích các câu trả lời mà em đưa ra.

Lời giải:

a. Người đi xe đạp có gia tốc là một hằng số vì đang chuyển động thẳng nhanh dần đều.

b. Quả bóng có gia tốc là một hằng số (bằng 0) vì quả bóng không thay đổi trạng thái chuyển động.

c. Thang máy có gia tốc không phải là một hằng số vì có lúc chuyển động nhanh dần, có lúc chuyển động chậm dần.

Bài 7.3 trang 22 SBT Vật lí 10: Trong một quán ăn có hệ thống đưa thức ăn tự động bằng băng chuyền, một khách hàng đặt một món ăn qua hệ thống tự động. Sau đó, đĩa thức ăn được di chuyển từ khu vực bếp đến vị trí khách hàng cách nhau 5 m từ trạng thái nghỉ. Giả sử chuyển động của đĩa thức ăn là nhanh dần đều và biết tốc độ của đĩa thức ăn đến khách hàng là 2 m/s.

a. Gia tốc của đĩa thức ăn là bao nhiêu?

b. Nếu trường hợp khách hàng đặt một li cooktail, vì chiều cao li và mặt đế của li nhỏ nên li sẽ bị đổ khi gia tốc của nó vượt quá 0,5 m/s². Tìm tốc độ tối đa mà li có thể đạt được để không bị đổ.

Lời giải:

a. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của đĩa thức ăn.

Gia tốc của đĩa thức ăn là:

$a=\frac{v^2-v_0^2}{2s}=\frac{2^2-0^2}{2.5}=0,4m/s^2$

b. Tốc độ tối đa của li cocktail có thể đạt được để không bị đổ là:

$v_{\max }=\sqrt{2a.s}=\sqrt{2.0,5.5}\approx 2,24m/s$

Bài 7.4 trang 22 SBT Vật lí 10: Xét hai xe ô tô đang chuyển động cùng chiều trên đoạn đường cao tốc. Tại một thời điểm bất kì, tốc độ của xe A lớn hơn tốc độ của xe B. Dựa vào dữ kiện này có thể nhận định được gia tốc xe A lớn hơn xe B hay không? Giải thích tại sao.

Lời giải:

Không đủ dữ kiện để nhận định xe A có gia tốc lớn hơn xe B vì không biết tốc độ ban đầu của hai xe.

Bài 7.5 trang 22 SBT Vật lí 10: Quan sát đồ thị (v t) mô tả chuyển động thẳng của tàu hỏa trong Hình 7.3 và trả lời các câu hỏi sau:

a. Tại thời điểm nào, vận tốc tàu hỏa có giá trị lớn nhất?

b. Vận tốc tàu hỏa không đổi trong khoảng thời gian nào?

c. Tàu chuyển động thẳng nhanh dần đều trong khoảng thời gian nào?

Lời giải:

a. Dựa vào đồ thị ta thấy, tại thời điểm t = 50 s vận tốc có giá trị lớn nhất.

b. Trong khoảng thời gian từ 90 s đến 110 s, đồ thị có dạng là đường thẳng song song với trục thời gian nên trong khoảng thời gian này tàu hỏa chuyển động với vận tốc không đổi. Cụ thể là tàu đang đứng yên vì v = 0.

c. Trong khoảng thời gian từ 0 đến 40 s, đồ thị là đường thẳng có độ dốc dương nên tàu chuyển động thẳng nhanh dần đều trong khoảng thời gian này.

Bài 7.6 trang 23 SBT Vật lí 10: Giải thích tại sao trong trò chơi bóng chày, cầu thủ ném bóng thường sử dụng tư thế giao bóng như Hình 7.4. Vị trí mà cầu thủ bắt đầu tác dụng lực đến khi quả bóng rời khỏi tay cách nhau một khoảng 3,5 m. Có thể xem gần đúng chuyển động của bóng trong tay cầu thủ trong quá trình giao bóng là chuyển động nhanh dần.

Lời giải:

Cầu thủ có xu hướng thực hiện động tác như vậy nhằm gia tốc cho quả bóng sau khi rời khỏi tay, tốc độ của quả bóng sẽ tăng lên dần nếu chuyển động của quả bóng có thể xem là nhanh dần.

Bài 7.7 trang 23 SBT Vật lí 10: Tại hiện trường một vụ tai nạn trên đường quốc lộ ngoài đô thị, cảnh sát phát hiện vết trượt kéo dài 50 m. Qua các đo đạc trên mặt đường, cảnh sát kết luận gia tốc của ô tô trong quá trình giảm tốc có độ lớn 6,5 m/s². Nếu tốc độ giới hạn trên làn đường được quy định là 80 km/h thì ô tô này có vượt quá tốc độ cho phép không? Giả sử trong quá trình giảm tốc, ô tô chuyển động chậm dần đều.

Lời giải:

Tốc độ của ô tô là:

$v=\sqrt{2a.s}=\sqrt{2.6,5.50}$$\approx 25,5m/s\approx 91,8km/h$ > 80 km/h.

Nên trên làn đường này ô tô đã vượt quá tốc độ cho phép.

Bài 7.8 trang 24 SBT Vật lí 10: Một xe tải đang chuyển động đều với tốc độ cho phép trên đường cao tốc trong khoảng thời gian Δt. Khi nhìn thấy biển báo “Đoạn đường hay xảy ra tai nạn”, tài xế quyết định giảm tốc độ. Sau khoảng thời gian Δt₁, tài xế quan sát thấy một tai nạn đột ngột xảy ra ở phía trước. Do đó tài xế hãm phanh gấp để dừng lại trong khoảng thời gian ngắn Δt₂ để tránh va chạm. Giả sử trong suốt quá trình chuyển động, xe tải luôn chạy trên đường vắng.

a. Vẽ đồ thị vận tốc thời gian biểu diễn quá trình chuyển động của xe tải.

b. Độ dốc của đồ thị trong trường hợp nào là lớn nhất?

Lời giải:

a. Đồ thị vận tốc thời gian biểu diễn quá trình chuyển động của xe tải.

Giai đoạn 1: chuyển động thẳng đều.

Giai đoạn 2: chuyển động chậm dần với gia tốc nhỏ.

Giai đoạn 3: chuyển động chậm dần với gia tốc lớn.

b. Trong thời gian hãm phanh gấp (Δt₂) thì độ dốc của đồ thị vận tốc thời gian là lớn nhất.

Bài 7.9 trang 24 SBT Vật lí 10: Để khảo sát mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe các phi công trên tàu vũ trụ, cũng như máy bay phản lực. Năm 1954, các nhà khoa học thực hiện một nghiên cứu trên tình nguyện viên John P. Stapp. Khảo sát được thực hiện trên một chiếc xe trượt được gia tốc dọc đường ray từ trạng thái đứng yên đến tốc độ 282,5 m/s. Sau đó, chiếc xe trượt được hãm phanh đến khi dừng lại hẳn trong 1,4 s. Mô tả quá trình chuyển động của xe trượt.

Lời giải:

Ban đầu xe trượt chuyển động nhanh dần, sau đó xe trượt chuyển động chậm dần.

Bài 7.10 trang 24 SBT Vật lí 10: Xét một người đi xe máy trên một đoạn đường thẳng. Tốc độ của xe máy tại mỗi thời điểm được ghi lại trong bảng dưới đây.

a. Vẽ đồ thị vận tốc thời gian của xe máy.

b. Nhận xét tính chất chuyển động của xe máy.

c. Xác định gia tốc của xe máy trong 10 s đầu tiên và trong 15 s cuối cùng.

d. Từ đồ thị vận tốc thời gian, tính quãng đường mà người này đã đi được sau 30 s kể từ lúc bắt đầu chuyển động.

Lời giải:

a. Đồ thị vận tốc thời gian của xe máy

b. Trong khoảng thời gian từ 0 đến 10 s: xe chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Trong khoảng thời gian từ 10 đến 15 s: xe chuyển động thẳng đều.

Trong khoảng thời gian từ 15 đến 30 s: xe chuyển động thẳng chậm dần đều.

c. Trong 10 s đầu tiên, gia tốc:

$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{30-0}{10-0}=3m/s^2$

Trong 15 s cuối cùng, gia tốc:

$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{0-30}{30-15}=\frac{-30}{15}=-2m/s^2$

d. Quãng đường đi được trong 30 s bằng diện tích giới hạn phía dưới đồ thị, chính là diện tích của hình thang được tô màu xanh.

$s=\frac{\left(5+30\right).30}{2}=525m$.

Bài 7.11 trang 24 SBT Vật lí 10: Một quả bóng bàn được bắn ra theo phương ngang với vận tốc đầu bằng không đến va chạm vào tường và bật lại trong khoảng thời gian rất ngắn. Hình 7.5 là đồ thị (v t) mô tả chuyển động của quả bóng trong 20 s đầu tiên. Tính quãng đường mà quả bóng bay được sau 20 s kể từ lúc bắt đầu chuyển động.

Lời giải:

Quãng đường mà quả bóng bay được sau 20 s kể từ lúc bắt đầu chuyển động được tính bằng diện tích của phần đồ thị được tô màu xanh.

$$\begin{gathered} s=s_1+s_2=\frac{1}{2}\mathrm{.5.15}+\frac{1}{2}\mathrm{.15.10} \\ =37,5+75=112,5m \end{gathered}$$

Bài 7.12* trang 25 SBT Vật lí 10: Một xe chuyển động chậm dần đều với tốc độ đầu 36 km/h. Trong giây thứ 6 xe đi được 7,25 m. Tính quãng đường xe đi được trong giây thứ 8.

Lời giải:

Đổi: v₀ = 36 km/h = 10 m/s.

Quãng đường xe đi được trong giây thứ 6 bằng hiệu quãng đường xe đi được trong 6 giây trừ đi quãng đường xe đi được trong 5 giây.

$s_6=v_0.6+\frac{a{.6}^2}{2}-v_0.5-\frac{a{.5}^2}{2}=7,25m$

Suy ra a = - 0,5 m/s².

Quãng đường xe đi được trong giây thứ 8 bằng hiệu quãng đường xe đi được trong 8 giây trừ đi quãng đường xe đi được trong 7 giây.

$s_8=v_0.8+\frac{a{.8}^2}{2}-v_0.7-\frac{a{.7}^2}{2}=6,25m$