Giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Bài 11: Một số lực trong thực tiễn

A. Trắc nghiệm

Câu 11.1 trang 33 SBT Vật lí 10: Điều nào sau đây là sai khi nói về trọng lực?

A. Trọng lực được xác định bởi biểu thức $\overrightarrow{P}=m.\overrightarrow{g}$.

B. Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.

C. Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

D. Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trọng lực của vật:

- Trọng lực được xác định bởi biểu thức $\overrightarrow{P}=m.\overrightarrow{g}$.

- Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.

- Trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng của vật.

- Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

Câu 11.2 trang 33 SBT Vật lí 10: Tại cùng một địa điểm, hai vật có khối lượng m₁ < m₂, trọng lực tác dụng lên hai vật lần lượt là P₁ và P₂ luôn thỏa mãn điều kiện

A. $P_1=P_2$.

B. $\frac{P_1}{P_2}<\frac{m_1}{m_2}$.

C. $P_1>P_2$.

D. $\frac{P_1}{P_2}=\frac{m_1}{m_2}$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Tại cùng một địa điểm, hai vật chịu cùng gia tốc trọng trường như nhau.

$\left\{\begin{array}{l}{P}_1=m_{1}g\\ P_2=m_{2}g\end{array}\right.\Rightarrow \frac{P_1}{P_2}=\frac{m_1}{m_2}$

Và $m_1<m_2\Rightarrow P_1<P_2$

Câu 11.3 trang 34 SBT Vật lí 10: Chỉ ra phát biểu sai. Độ lớn của lực ma sát trượt

A. phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của vật.

B. không phụ thuộc vào tốc độ của vật.

C. tỉ lệ với độ lớn của áp lực.

D. phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Độ lớn của lực ma sát trượt:

- không phụ thuộc vào tốc độ của vật.

- tỉ lệ với độ lớn của áp lực.

- phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.

Câu 11.4 trang 34 SBT Vật lí 10: Hệ số ma sát trượt

A. không phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.

B. luôn bằng với hệ số ma sát nghỉ.

C. không có đơn vị.

D. có giá trị lớn nhất bằng 1.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

A sai vì hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.

B sai vì hệ số ma sát trượt nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ.

C đúng

D sai vì giá trị tùy từng loại vật liệu và bề mặt tiếp xúc.

Câu 11.5 trang 34 SBT Vật lí 10: Một xe có khối lượng m = 5 tấn đang đứng yên trên mặt phẳng nghiêng 30⁰ so với phương ngang. Độ lớn của lực ma sát tác dụng lên xe

A. lớn hơn trọng lượng của xe.

B. bằng trọng lượng của xe.

C. bằng độ lớn của thành phần trọng lực vuông góc với mặt phẳng nghiêng.

D. bằng độ lớn của thành phần trọng lực song song với mặt phẳng nghiêng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Do xe chịu tác dụng của trọng lực, lực ma sát nghỉ, phản lực. Đồng thời xe đứng yên trên mặt phẳng nghiêng nên hợp lực tác dụng lên xe bằng 0.

- Độ lớn phản lực bằng với độ lớn của thành phần trọng lực vuông góc với mặt phẳng nghiêng.

- Độ lớn lực ma sát nghỉ bằng với độ lớn của thành phần trọng lực song song với mặt phẳng nghiêng.

Câu 11.6 trang 34 SBT Vật lí 10: Câu nào sau đây sai khi nói về lực căng dây?

A. lực căng dây có bản chất là lực đàn hồi.

B. lực căng dây có điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.

C. lực căng có phương trùng với chính sợi dây, chiều hướng từ hai đầu vào phần giữa của dây.

D. lực căng có thể là lực kéo hoặc lực nén.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Lực căng dây có các đặc điểm:

- lực căng dây có bản chất là lực đàn hồi.

- lực căng dây có điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật.

- lực căng có phương trùng với chính sợi dây, chiều hướng từ hai đầu vào phần giữ của dây.

Câu 11.7 trang 34 SBT Vật lí 10: Khi vật treo trên sợi dây nhẹ cân bằng thì trọng lực tác dụng lên vật

A. cùng hướng với lực căng dây.

B. cân bằng với lực căng dây.

C. hợp với lực căng dây một góc 90⁰.

D. bằng không.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Khi vật treo trên sợi dây nhẹ cân bằng thì trọng lực tác dụng lên vật cân bằng với lực căng dây.

Câu 11.8 trang 34 SBT Vật lí 10: Một ngọn đèn có khối lượng m = 1 kg được treo dưới trần nhà bằng một sợi dây. Lấy g = 9,8 m/s². Dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 8 N. Nếu treo ngọn đèn này vào một đầu dây thì

A. lực căng sợi dây là 9 N và sợi dây sẽ bị đứt.

B. lực căng sợi dây là 9,8 N và sợi dây sẽ bị đứt.

C. lực căng sợi dây là 9,8 N và sợi dây không bị đứt.

D. lực căng sợi dây là 4,9 N và sợi dây không bị đứt.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Khi treo ngọn đèn vào một đầu dây thì độ lớn của lực căng dây bằng độ lớn của trọng lực. T = P = mg = 9,8 N.

Lực căng dây lúc này lớn hơn lực căng cực đại mà dây chịu được nên dây sẽ bị đứt.

Câu 11.9 trang 35 SBT Vật lí 10: Một vật đang lơ lửng ở trong nước chịu tác dụng của những lực nào?

A. Lực đẩy Archimedes và lực cản của nước.

B. Lực đẩy Archimedes và lực ma sát.

C. Trọng lực và lực cản của nước.

D. Trọng lực và lực đẩy Archimedes.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Một vật đang lơ lửng ở trong nước chịu tác dụng của:

- Trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, điểm đặt tại trọng tâm của vật.

- Lực đẩy Archimedes của nước tác dụng lên vật, có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, điểm đặt tại vật.

Câu 11.10 trang 35 SBT Vật lí 10: Thể tích của một miếng sắt là 2 dm³. Cho khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³. Lấy g = 9,8 m/s². Lực đẩy tác dụng lên miếng sắt khi nhúng chìm trong nước có giá trị là

A. 25 N.

B. 20 N.

C. 19,6 N.

D. 19 600 N.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Lực đẩy tác dụng lên miếng sắt có độ lớn bằng lực đẩy Archimedes

$F_A=DgV=1000.9,{\mathrm{8.2.10}}^{-3}=19,6N$

B. Tự luận

Bài 11.1 trang 35 SBT Vật lí 10: Theo định luật III Newton, các vật tương tác với nhau bằng các cặp lực trực đối gọi là lực và phản lực. Vậy một vật đặt nằm yên trên mặt bàn nằm ngang như Hình 11.1 thì phản lực của trọng lực $\overrightarrow{P}$ là lực nào?

Lời giải:

Phản lực của trọng lực là lực hút của vật tác dụng lên Trái Đất, cùng phương, ngược chiều với trọng lực, có điểm đặt tại trọng tâm của Trái Đất.

Bài 11.2 trang 35 SBT Vật lí 10: Một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 70 kg khi ở trên Trái Đất. Hãy xác định trọng lượng của nhà du hành vũ trụ này trên Mặt Trăng, biết độ lớn gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng bằng $\frac{1}{6}$ gia tốc trọng trường ở Trái Đất (9,8 m/s²).

Lời giải:

Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ trên Mặt Trăng:

$P=m.g_M=m.\frac{g}{6}\approx 114,3N$

Bài 11.3 trang 35 SBT Vật lí 10: Một vật đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang thì có chịu tác dụng của lực ma sát nghỉ hay không? Giải thích.

Lời giải:

Lực ma sát nghỉ không xuất hiện do vật đang nằm yên và không có xu hướng trượt.

Bài 11.4 trang 35 SBT Vật lí 10: Một người đi xe đạp trên đường nằm ngang với vận tốc không đổi. Giải thích tại sao người đó có thể đi với vận tốc không đổi.

Lời giải:

Lực giúp hệ xe đạp và người hướng về phía trước và lực ma sát tác dụng lên hệ có độ lớn bằng nhau, cùng phương nhưng ngược chiều nên chúng triệt tiêu lẫn nhau. Do đó, hợp lực của hai lực này tác dụng lên hệ bằng 0. Vì vậy, hệ xe đạp và người chuyển động với vận tốc không đổi.

Bài 11.5* trang 36 SBT Vật lí 10: Đặt một vật nằm yên trên một tấm ván ban đầu nằm ngang có một đầu gắn vào bản lề quay được. Nâng chậm đầu còn lại của tấm ván lên cao, ta thấy lúc đầu vật vẫn nằm yên trên mặt phẳng nghiêng và khi nâng tấm ván tới một góc nghiêng α₀ nào đó thì vật bắt đầu trượt. Lặp lại thí nghiệm nhiều lần, ta vẫn thu được kết quả trên. Hãy giải thích hiện tượng xảy ra.

Lời giải:

Lúc đầu, thành phần trọng lực song song với phương mặt phẳng nghiêng cân bằng với lực ma sát nghỉ. Khi góc α tăng, độ lớn của thành phần này tăng dần, kéo theo độ lớn của lực ma sát nghỉ cũng tăng. Tại góc α₀, lực ma sát nghỉ đạt cực đại và chuyển thành ma sát trượt. Độ lớn của lực ma sát trượt lúc này nhỏ hơn độ lớn của thành phần trọng lực song song với mặt phẳng nghiêng, do đó, vật bắt đầu trượt xuống.

Bài 11.6 trang 36 SBT Vật lí 10: Cho một vật có khối lượng 10 kg đặt lên mặt sàn nằm ngang. Một người tác dụng một lực 30 N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn có giá trị 0,2. Lấy giá trị của gia tốc trọng trường là 9,8 m/s². Tính gia tốc của vật.

Lời giải:

Chọn hệ quy chiếu Oxy sao cho chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động, Oy vuông góc với Ox.

Áp dụng định luật II Newton:

$\overrightarrow{F_k}+\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=m.\overrightarrow{a}$

Chiếu lên trục Oy:

$$\begin{gathered} N-P=0 \\ \Rightarrow N=P=mg=10.9,8=98\left(N\right) \end{gathered}$$

$\Rightarrow F_{ms}=\mu .N=0,2.98=19,6N$

Chiếu lên trục Ox:

$$\begin{gathered} F_k-F_{ms}=m.a \\ \Rightarrow 30-19,6=10.a \end{gathered}$$

Từ đây, ta có: a = 1,04 m/s²

Bài 11.7 trang 36 SBT Vật lí 10: Xét một tảng băng có phần thể tích chìm dưới nước khoảng 90%. Hãy ước tính khối lượng riêng của tảng băng, biết khối lượng riêng của nước biển là 1 020 kg/m³.

Lời giải:

Tảng băng nằm cân bằng:

$$\begin{gathered} F_A=P \\ \iff {\rho }_n.g.\left(90\%V\right)={\rho }_b.g.V \end{gathered}$$

$\Rightarrow {\rho }_b=0,9.{\rho }_n$$=0,9.1020=918kg/m^3$

Bài 11.8 trang 36 SBT Vật lí 10: Một vật có trọng lượng riêng 22 000 N/m³. Treo vật vào một lực kế rồi nhúng vật ngập trong nước thì lực kế chỉ 30 N. Hỏi nếu treo vật ở ngoài không khí thì lực kế chỉ bao nhiêu? Lấy trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³.

Lời giải:

Khi nhúng vật vào trong nước thì vật chịu thêm lực đẩy Archimedes nên số chỉ của lực kế giảm xuống. Số chỉ của lực kế khi để ngoài không khí chính là trọng lượng của vật.

Khi vật cân bằng trong nước:

$$\begin{gathered} P-F_A=F \\ \Rightarrow P-\frac{d_n}{d_v}P=F \end{gathered}$$

Do đó, ta có: $P=\frac{F}{1-\frac{d_n}{d_v}}=\frac{30}{1-\frac{10000}{22000}}=55N$

Bài 11.9* trang 36 SBT Vật lí 10: Một vật làm bằng sắt và một vật làm bằng hợp kim có cùng khối lượng được nhúng vào cùng một chất lỏng. Hỏi lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật nào lớn hơn và lập tỉ số giữa hai lực đẩy Archimedes này? Biết khối lượng riêng của sắt và hợp kim lần lượt là 7 874 N/m³ và 6 750 N/m³.

Lời giải:

Theo giả thiết, $m_s=m_{hk}\iff {\rho }_s.V_s={\rho }_{hk}.V_{hk}$

$\Rightarrow \frac{V_s}{V_{hk}}=\frac{{\rho }_{hk}}{{\rho }_s}=\frac{6750}{7874}=0,857$

Ta có:

$\frac{{\left(F_A\right)}_s}{{\left(F_A\right)}_{hk}}=\frac{{\rho }_{cl}.g.V_s}{{\rho }_{cl}.g.V_{hk}}=\frac{V_s}{V_{hk}}=0,857$

Vậy lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật làm bằng hợp kim lớn hơn lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật làm bằng sắt khoảng 1,17 lần