Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Lực hướng tâm và gia tốc 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 Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm.

Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm lớp 10 (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

1. Phương pháp giải

Công thức xác định độ lớn của gia tốc hướng tâm: aht=v2r=rω2

Trong đó:

+ aht là gia tốc hướng tâm, đơn vị m/s2

+ v là tốc độ dài, đơn vị m/s

+ r là bán kính quỹ đạo, đơn vị m

+ ω là tốc độ góc, đơn vị rad/s

2. Ví dụ minh hoạ

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.

Quảng cáo

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là C

Gia tốc hướng tâm: aht=v2R=Rω2aht=vω=3.10=30m/s2

Ví dụ 2: Một đĩa quay đều quanh trục qua tâm O, với vận tốc qua tâm là 300 vòng/phút. Tính tốc độ góc, chu kì, tốc độ dài, gia tốc hướng tâm của 1 điểm trên đĩa cách tâm 10 cm, lấy g = 10 m/s2.

A. 10π rad/s; 0,2 s; 31,4 m/s; 98,7 m/s2.

B. 20π rad/s; 0,4 s; 3,14 m/s; 98,7 m/s2.

C. 20π rad/s; 0,3 s; 3,14 m/s; 9,87 m/s2.

D. 10π rad/s; 0,2 s; 3,14 m/s; 98,7 m/s2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Theo bài ra ta có f = 300 vòng/phút =30060 = 5 vòng/s

Vậy tốc độ góc ω = 2πf = 10π rad/s

Quảng cáo

Chu kỳ quay: T = 1f = 0,2 s

Vận tốc dài v = r.ω = 3,14 m/s 

Gia tốc hướng tâm: aht=v2r=98,6m/s2

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Tính gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng chuyển động xung quanh Trái Đất. Biết khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 3,84.108 m và chu kì là 27,32 ngày đêm:

A. 2,7.10-3 m/s2.

B. 5,4.10-3 m/s2.

C. 4,5.10-3 m/s2.

D. 7,3.10-3 m/s2.

Đáp án đúng là: A

Ta có: aht=ω2.R=2πT2R=2,7.103 m/s2.

Bài 2: Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều tăng hay giảm bao nhiêu nếu vận tốc góc giảm còn một nửa nhưng bán kính quỹ đạo tăng 2 lần.

Quảng cáo

A. giảm 12.

B. tăng 12.

C. tăng 14.

D. giảm 14.

Đáp án đúng là: A

Theo bài rat a có ω'=ω2;r'=2r

aht=v2r=r.ω2a'ht=r'.ω'2=r.ω22=aht2

Bài 3: Một vật chuyển động tròn đều trên quỹ đạo có bán kính xác định. Khi tốc độ dài của vật tăng lên hai lần thì

A. tốc độ góc của vật giảm đi 2 lần.

B. tốc độ góc của vật tăng lên 4 lần.

C. gia tốc của vật tăng lên 4 lần.

D. gia tốc của vật không đổi.

Đáp án đúng là: C

Công thức tính gia tốc hướng tâm: aht=v2R

Khi tốc độ dài tăng 2 lần thì: a'ht=v'2R=2v2R=4v2R=4aht

Bài 4. 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.

Đáp án đúng là A

Ta có: v=36km/h=10m/saht=v2R=102100=1m/s2

Bài 5. 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 6.107s. Hãy tính gia tốc hướng tâm của electron?

A. aht=3,3.1014m/s2.

B. aht=4,3.1014m/s2.

C. aht=3,3.1015m/s2.

D. aht=4,3.1015m/s2.

Đáp án đúng là C

Chu kì chuyển động của electron là: T=tN=6.1075=1,2.107s

Tốc độ góc của electron là: ω=2πT=2π1,2.107=5π3.107rad/s

Tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của vật lần lượt là:

v=r.ω=1,2.5π3.107=2π.107m/s

aht=v2r=(2π.107)21,23,33.1015m/s2

Bài 6. 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.

Đáp án đúng là: D

Vecto gia tốc của chuyển động tròn đều có hướng vào tâm quỹ đạo chuyển động.

Vecto vận tốc của chuyển động tròn đều có phương tiếp tuyến với quỹ đạo.

Nên vecto gia tốc và vecto vận tốc luôn vuông góc với nhau.

Bài 7. 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.

Đáp án đúng là: C

Đổi: 40 km/h = 1009m/s

Suy ra: aht=v2R=10092100=1,23m/s2

Bài 8. Một vật chuyển động theo đường tròn bán kính r = 100 cm với gia tốc hướng tâm aht = 4 cm/s2. Chu kì T của chuyển động vật đó là:

A. 8π (s).

B. 6π (s).

C. 12π (s).

D. 10π (s).

Đáp án đúng là: D

Công thức: T=2πrv;aht=v2rT=2πraht=10πs

Bài 9. 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.

Đáp án đúng là: A

Đổi 90 phút = 5400 s

Tốc độ góc: ω=2π5400rad/sv=ω6380+320.10007792m/s

aht=ω26380+320.10009,062m/s2

Bài 10: So sánh gia tốc hướng tâm của một điểm A nằm ở vành ngoài và một điểm B nằm ở chính giữa bán kính của một đĩa tròn quay đều quanh trục đi qua tâm đĩa:

A. aAaB=3.

B. aAaB=1.

C. aAaB=4.

D. aAaB=2.

Đáp án đúng là: D

Ta có: aAaB=ω2.rAω2.rB=ω2.rω2.r2=2

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

Để học tốt lớp 10 các môn học sách mới:

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Giải bài tập lớp 10 sách mới các môn học