Bài tập về lực hướng tâm lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về lực hướng tâm lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về lực hướng tâm.

Bài tập về lực hướng tâm lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Công thức xác định độ lớn của gia tốc hướng tâm: $a_{\mathrm{ht}}=\frac{v^2}{r}={\mathrm{r\omega }}^2$

Lực hướng tâm: $F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{ma}}_{\mathrm{ht}}={\mathrm{m\omega }}^{2}r$

Trong đó:

+ $a_{\mathrm{ht}}$ là gia tốc hướng tâm, đơn vị $m/s^2$

+ v là tốc độ dài, đơn vị m/s

+ r là bán kính quỹ đạo, đơn vị m

+ $\omega$ là tốc độ góc, đơn vị rad/s

- Lực hướng tâm có hướng vào tâm quỹ đạo của chuyển động tròn đều.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Một vật chuyển động tròn đều với tốc độ là 3 m/s và có tốc độ góc là 10 rad/s. Tính gia tốc hướng tâm của vật đó.

A. 10 m/s².

B. 20 m/s².

C. 30 m/s².

D. 40 m/s².

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Gia tốc hướng tâm: $a_{\mathrm{ht}}=\frac{v^2}{R}={\mathrm{R\omega }}^2$

$\Rightarrow a_{\mathrm{ht}}=\mathrm{v\omega }=3.10=30m/s^2$

Ví dụ 2. Một chiếc xe đạp chạy với tốc độ 36 km/h trên một vòng đua có bán kính 100 m. Tính gia tốc hướng tâm của xe.

A. 1 m/s².

B. 2 m/s².

C. 3 m/s².

D. 4 m/s².

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ta có: $v=36\mathrm{km}/h=10m/s\Rightarrow a_{\mathrm{ht}}=\frac{v^2}{R}=\frac{{10}^2}{100}=1m/s^2$

Ví dụ 3. Một vật nhỏ khối lượng 200 g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1 m. Biết trong 1 phút vật quay được 120 vòng. Tính độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật.

A. 316 N.

B. 31,6 N.

C. 3,16 N.

D. 0,316 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Tốc độ góc: $\omega =2\mathrm{\pi f}=2\pi \frac{n}{t}=\frac{2\pi .120}{60}=4\pi \left(\mathrm{rad}/s\right)$

$\Rightarrow F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{m\omega }}^{2}R=0,2{\left(4\pi \right)}^2.1\approx 31,6N$

Ví dụ 4. Một vật nhỏ khối lượng 150 g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1,5 m với tốc độ 2 m/s. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật là:

A. 0,13 N.

B. 0,2 N.

C. 1,0 N.

D. 0,4 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Lực hướng tâm: $F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{ma}}_{\mathrm{ht}}=m\frac{v^2}{r}=0,15.\frac{2^2}{1,5}=0,4N$

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1. Trong 1 máy gia tốc electron chuyển động trên quỹ đạo tròn có r = 1,2 m. Thời gian electron quay hết 5 vòng là $6{.10}^{-7}s$. Hãy tính gia tốc hướng tâm của electron?

A. $a_{\mathrm{ht}}=3{,3.10}^{14}m/s^2$.

B. $a_{\mathrm{ht}}=4{,3.10}^{14}m/s^2$.

C. $a_{\mathrm{ht}}=3{,3.10}^{15}m/s^2$.

D. $a_{\mathrm{ht}}=4{,3.10}^{15}m/s^2$.

Bài 2. Chọn đáp án đúng khi nói về vectơ gia tốc của vật chuyển động tròn đều.

A. Có độ lớn bằng 0.

B. Giống nhau tại mọi điểm trên quỹ đạo.

C. Luôn cùng hướng với vectơ vận tốc.

D. Luôn vuông góc với vectơ vận tốc.

Bài 3. Một vật chuyển động tròn đều với quỹ đạo có bán kính r, tốc độ góc ω. Biểu thức liên hệ giữa gia tốc hướng tâm a của vật với tốc độ góc ω và bán kính r là

A. $a=\mathrm{\omega r}$.

B. $\sqrt{\omega }=\frac{a}{r}$.

C. $\omega =\sqrt{\frac{a}{r}}$.

D. $a={\mathrm{\omega r}}^2$.

Bài 4. Một chiếc xe đạp chạy với tốc độ 40 km/h trên một vòng đua có bán kính 100 m. Độ lớn gia tốc hướng tâm của xe bằng

A. 0,11 m/s²

B. 0,4 m/s²

C. 1,23 m/s²

D. 16 m/s²

Bài 5. Câu nào sau đây nói về gia tốc trong chuyển động tròn đều là sai?

A. Vecto gia tốc luôn hướng vào tâm quỹ đạo.

B. Độ lớn của gia tốc $a=\frac{v^2}{R}$, với v là tốc độ, R là bán kính quỹ đạo.

C. Gia tốc đặc trưng cho sự biến thiên về độ lớn của vận tốc.

D. Vectơ gia tốc luôn vuông góc với vectơ vận tốc ở mọi thời điểm.

Bài 6. Phát biểu nào sau đây là đúng?

Trong chuyển động tròn đều

A. vectơ vận tốc luôn không đổi, do đó gia tốc bằng 0.

B. gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo, độ lớn tỉ lệ nghịch với bình phương tốc độ.

C. phương, chiều và độ lớn của vận tốc luôn thay đổi.

D. gia tốc hướng vào tâm quỹ đạo, độ lớn tỉ lệ với bình phương tốc độ góc.

Bài 7. Một vật chuyển động theo đường tròn bán kính r = 100 cm với gia tốc hướng tâm a_ht = 4 cm/s². Chu kì T của chuyển động vật đó là:

A. 8π (s).

B. 6π (s).

C. 12π (s).

D. 10π (s).

Bài 8. Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, mỗi vòng hết 90 phút. Vệ tinh bay ở độ cao 320 km so với mặt đất. Biết bán kính của Trái Đất là 6380 km. Tốc độ và gia tốc hướng tâm của vệ tinh là:

A. 7792 m/s; 9,062 m/s²

B. 7651 m/s; 8,120 m/s²

C. 6800 m/s; 7,892 m/s²

D. 7902 m/s; 8,960 m/s²

Bài 9. Một vật khối lượng m đang chuyển động tròn đều trên một quỹ đạo bán kính r với tốc độ góc ω. Lực hướng tâm tác dụng vào vật là:

A. $F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{m\omega }}^{2}r$

B. $F_{\mathrm{ht}}=\frac{\mathrm{mr}}{\omega }$

C. $F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{r\omega }}^2$

D. $F_{\mathrm{ht}}={\mathrm{m\omega }}^2$

Bài 10. Một vật đang chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực hướng tâm F. Nếu tăng bán kính quỹ đạo gấp hai lần so với trước và đồng thời giảm tốc độ còn một nửa thì so với ban đầu, lực hướng tâm

A. giảm 8 lần.

B. giảm 4 lần.

C. giảm 2 lần.

D. không thay đổi.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

• Bài tập cơ năng
• Bài tập tính động lượng
• Bài tập về định luật bảo toàn động lượng
• Bài tập về chuyển động tròn đều
• Bài tập lực đàn hồi

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---