Dạng bài tập Vật trượt trên mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng hay, chi tiết (Áp dụng định luật 1, 2 Niutơn)



A. Phương pháp & Ví dụ

Áp dụng hai định luật I và II Newton

Quảng cáo

- Định luật I Niu Tơn. ( định luật quán tính)

Nếu F = 0 thì a = 0

⇒ + v = 0 nếu vật đứng yên

    + v = const nếu vật chuyển động thẳng đều

Lưu ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì : F = Fhl = F1 + F2 + … + Fn

- Định luật II Niu Tơn.

Biểu thức vectơ: F = m a

Biểu thức độ lớn: F = ma

Lưu ý: Nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì : F = Fhl = F1 + F2 + … + Fn

* Phương pháp động lực học:

Bước 1: Chọn vật (hệ vật) khảo sát.

Bước 2: Chọn hệ quy chiếu ( Cụ thể hoá bằng hệ trục toạ độ vuông góc; Trục toạ độ Ox luôn trùng với phương chiều chuyển động; Trục toạ độ Oy vuông góc với phương chuyển động)

Bước 3: Xác định các lực và biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ (phân tích lực có phương không song song hoặc vuông góc với bề mặt tiếp xúc).

Bước 4: Viết phương trình hợp lực tác dụng lên vật theo định luật II Niu Tơn. ( Nếu có lực phân tích thì sau đó viết lại phương trình lực và thay thế 2 lực phân tích đó cho lực ấy luôn).

F = Fhl = F1 + F2 + … + Fn    (*) ( tổng tất cả các lực tác dụng lên vật)

Bước 5: Chiếu phương trình lực(*) lên các trục toạ độ Ox, Oy:

Ox: F1x + F2x + … + Fnx = ma    (1)

Oy: F1y + F2y + … + Fny = 0    (2)

Quảng cáo

* Phương pháp chiếu:

- Nếu lực vuông góc với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng 0.

- Nếu lực song song với phương chiếu thì độ lớn đại số của F trên phương đó bằng :

    + TH: F Cùng hướng với chiều dương phương chiếu:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

    + TH: F ngược hướng với chiều dương phương chiếu:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

- Giải phương trình (1) và (2) ta thu được đại lượng cần tìm

(gia tốc a hoặc F)

* Chú ý: Sử dụng các công thức động học:

- Chuyển động thẳng đêu f: a = 0

Chuyển động thẳng biến đổi đều.

s = v0t + at2/2 ;     v = v0 + at ;      v2 – v02 = 2as

Chuyển động tròn đều:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một vật nhỏ khối lượng m chuyển động theo trục Ox (trên một mặt ngang), dưới tác dụng của lực F nằm ngang có độ lớn không đổi. Xác định gia tốc chuyển động của vật trong hai trường hợp:

a. Không có ma sát.

b. Hệ số ma sát trượt trên mặt ngang bằng μt

Hướng dẫn:

- Các lực tác dụng lên vật: Lực kéo F, lực ma sát Fms, trọng lực P, phản lực N

- Chọn hệ trục tọa độ: Ox nằm ngang, Oy thẳng đứng hướng lên trên.

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Phương trình định luật II Niu-tơn dưới dạng vectơ:

F + Fms + P + N = m.a     (1)

Chiếu (1) lên trục Ox:

F – Fms = ma     (2)

Chiếu (1) lên trục Oy:

       - P + N = 0     (3)

N = P và Fms = μt.N

Vậy:

+ Gia tốc a của vật khi có ma sát là:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

+ Gia tốc a của vật khi không có ma sát là:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án
Quảng cáo

Bài 2: Một học sinh đẩy một hộp đựng sách trượt trên sàn nhà. Lực đẩy ngang là 180 N. Hộp có khối lượng 35 kg. Hệ số ma sát trượt giữa hộp và sàn là 0,27. Hãy tìm gia tốc của hộp. Lấy g = 9,8 m/s2.

Hướng dẫn:

Hộp chịu tác dụng của 4 lực: Trọng lực P, lực đẩy F, lực pháp tuyến N và lực ma sát trượt của sàn.

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ:

Ox: Fx = F – Fms = max = ma

Oy: Fy = N – P = may = 0

Fms = μN

Giải hệ phương trình:

N = P = mg = 35.9,8 = 343 N

Fms = μN= 0.27. 343 = 92.6 N

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

a = 2,5 m/s2 hướng sang phải.

Bài 3: Hai vật cùng khối lượng m = 1 kg được nối với nhau bằng sợi dây không dẫn và khối lượng không đáng kể. Một trong 2 vật chịu tác động của lực kéo F hợp với phương ngang góc a = 30°. Hai vật có thể trượt trên mặt bàn nằm ngang góc α = 30°. Hệ số ma sát giữa vật và bàn là 0,268. Biết rằng dây chỉ chịu được lực căng lớn nhất là 10 N. Tính lực kéo lớn nhất để dây không đứt. Lấy √3 = 1,732.

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Vật 1 có:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Chiếu xuống Ox ta có: F.cos 30° - T1 - F1ms = m1a1

Chiếu xuống Oy: F.sin30° - P1 + N1 = 0

Và F1ms = k.N1 = k (mg - Fsin30°)

⇒ F.cos30° - T1k.(mg - Fsin30°) = m1a1      (1)

Vật 2 có:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Chiếu xuống Ox ta có: T - F2ms = m2a2

Chiếu xuống Oy: - P2 + N2 = 0

Mà F2ms = k N2 = km2g

⇒ T2 - k m2g = m2a2

Hơn nữa vì m1 = m2 = m; T1 = T2 = T ; a1 = a2 = a

⇒ F.cos30° - T – k (mg - Fsin30°) = ma     (3)

⇒ T - kmg = ma     (4)

Từ (3) và (4)

Vậy Fmax = 20 N.

Bài 4: Một xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α = 30°. Hệ số ma sát trượt là m = 0,3464. Chiều dài mặt phẳng nghiêng là l = 1 m. lấy g = 10 m/s2 và hệ số ma sát μ = 1,732. Tính gia tốc chuyển động của vật.

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Các lực tác dụng vào vật:

1. Trọng lực P

2. Lực ma sát fms

3. Phản lực N của mặt phẳng nghiêng

4. Hợp lực fms + P + N = m.a

Chiếu lên trục Oy: - Pcosα + N = 0

⇒ N = mgcosα        (1)

Chiếu lên trục Ox: Psinα - Fms = max

⇒ mgsinα - μN = max       (2)

Từ (1) và (2) ⇒ mgsinα - mgcosα = max

⇒ax = g(sina - μcosa) = 2 m/s2

Bài 5: Một quyển sách được thả trượt từ đỉnh của một bàn nghiêng một góc α = 35° so với phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt dưới của quyển sách với mặt bàn là μ = 0.5. Tìm gia tốc của quyển sách. Lấy g = 9.8 m/s2.

Hướng dẫn:

Quyển sách chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P, lực pháp tuyến N và lực ma sát Fms của mặt bàn.

Áp dụng định luật II Niu-tơn theo hai trục toạ độ.

Ox: Fx = Psinα – Fms = max = ma

Oy: Fy = N – Pcosα = may = 0

Fms = μN

Giải hệ phương trình ta được:

a = g. (sinα - μcosα) = 9.8.(sin35° - 0,50.cos35°)

⇒ a = l.6 m/s2, hướng dọc theo bàn xuống dưới.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Câu nào đúng? Khi một xe buýt tăng tốc đột ngột thì các hành khách

A. Đứng lại ngay

B. Ngả người về phía sau.

C. Chúi người về phía trước.

D. Ngả người sang bên cạnh.

Chọn B

Câu 2: Câu nào sau đây là câu đúng?

A. Nếu không có lực tác dụng vào vật thì vật không thề chuyển động được.

B. Không cần có lực tác dụng vào vật thì vật vẫn chuyển động tròn đều được.

C. Lực là nguyên nhân duy trì chuyển động của một vật .

D. Lực là nguyên nhân làm biến đổi chuyển động của một vật.

Chọn A

Câu 3: Nếu một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật giảm đi thì vật sẽ thu được gia tốc

A. Lớn hơn.

B. Nhỏ hơn.

C. Không thay đổi.

D. Bằng 0.

Chọn B

Câu 4: Một hợp lực 1,0 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2,0 kg lúc đầu đứng yên , trong khoảng thời gian 2,0 s. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là

A. 0.5 m.

B. 2.0 m.

C. 1.0 m.

D. 4.0 m.

Ta có F = ma nên

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Câu 5: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm trên mặt đất thì bị đá bằng một lực 250 N. Nếu thời gian quả bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,020 s, thì bóng sẽ bay đi với vận tốc bằng bao nhiêu?

A. 0.01 m/s.

B. 2.5 m/s.

C. 0.1m/s.

D. 10 m/s.

Ta có:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Câu 6: Một vật có khối lượng 2.0 kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đi được 80 cm trong 0.50 s. Gia tốc của vật và hợp lực tác dụng vào nó là bao nhiêu?

A. 3.2 m/s2; 6.4 N.

B. 0.64 m/s2; 1.2 N.

C. 6.4 m/s2; 12.8 N.

D. 640 m/s2; 1280 N.

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

F = ma = 2. 6.4 = 12.8 N

Câu 7: Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5,0 kg làm vận tốc của nó tăng từ 2,0 m/s đến 8,0 m/s trong 3,0 s. Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu?

A. 15 N.

B. 10 N.

C. 1 N.

D. 5 N.

Ta có v = vo + at suy ra a = (v – vo)/t = (8 – 2)/3 = 2 m/s2

Vậy F = ma = 5.2 = 10 N

Câu 8: Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h thì người lái xe hãm phanh , xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Hỏi nếu ô tô chạy với tốc độ 120 km/h thì quãng đường đi được từ lúc hãm phanh đến khi dừng lại là bao nhiêu? Giả sử lực hãm trong hai trường hợp bằng nhau.

A. 100 m.

B. 141 m.

C. 70.7 m.

D. 200 m.

Ta có 60 km/h = 50/3 m/s

v2 – vo2 = 2as ⇒ Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Tương tự với vo = 120 km/h = 100/3 m/s ta được:

v2 – vo2 = 2as ⇒ Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Câu 9: Một xe tải khối lương m = 2000 kg đang chuyển động thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều và dừng lại sau khi đi thêm được 9 m trong 3s. Lực hãm tác dụng vào ô tô là bao nhiêu?

A. 8000 N

B. 6000 N

C. 2000 N

D. 4000 N

Ta có:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Vậy F = ma = 2000.2 = 4000 N

Câu 10: Người ta dùng dây cáp để kéo một chiếc ô tô có khối lượng 1500 kg chuyển động. Hỏi lực kéo phải bằng bao nhiêu để xe có gia tốc 1,75 m/s2?

A. 1750 N

B. 2625 N

C. 2250 N

D. 3500 N

Ta có F = ma = 1500. 1.75 = 2625 N

Câu 11: Một lực F không đổi tác dụng lên xe lăn trong khoảng thời gian t làm xe đi được 2,5 m. Nếu đặt thêm vật m = 250g lên xe thì cũng trong khoảng thời gian trên xe chỉ đi được 2 m khi chịu tác dụng của lực F. Hỏi khối lượng của xe là bao nhiêu?

A. 0,4 kg

B. 0,5 kg

C. 0,75 kg

D. 1 kg

Ta có:

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án mà m2 = m1 + 0.25

Vậy m = m1 = 1 kg

Câu 12: Hai quả bóng ép sát vào nhau trên mặt bàn nằm ngang, khi buông tay hai quả bóng lăn được những quảng đường 9m và 4m rồi dừng lại. Biết sau khi tương tác hai quả bóng chuyển động cùng gia tốc. Mối liên hệ giữa khối của hai quả bóng là:

A. m1 = 1,5m2

B. m2 = 1,5m1

C. m2 = 2,25m1

D. m1 = 2,25m2

Hai quả bóng chịu tác dụng của lực ma sát nên chuyển động chậm dần đều với cùng gia tốc a nên:

Đối với quả bóng 1

v12 - v102 = 2as1

⇒ v12 - 02 = 2a × 9 = 18a

⇒ v1 = √(18a) (m/s)

Đối với quả bóng 2

v22 - v202 = 2as2

⇒ v22 - 02 = 2a × 4 = 8a

⇒ v2 = √(8a) (m/s)

Áp dụng ĐL bảo toàn động lượng :

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Chọn chiều dương theo hướng v1' ban đầu

⇒ m1.0 + m2.0 = m1v1' - m2v2'

Vật Lí lớp 10 | Chuyên đề: Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 10 có đáp án

Câu 13: Một vật khối lượng m = 1kg nằm cân bằng trên một phẳng nghiêng góc 60° Biết g = 10 m/s2. Cho hệ số ma sát μ = 1. Lực ma sát tác dụng lên vật là:

A. 10 N

B. 5 N

C. 20 N

D. 5√3 N

Các lực tác dụng vào vật:

1. Trọng lực P

2. Lực ma sát fms

3. Phản lực N của mặt phẳng nghiêng

4. Hợp lực fms + P + N = m.a

Chiếu lên trục Oy: - Pcosα + N = 0

⇒ N = mgcosα = 10.cos60 = 5 N

Fms = μ.N = 1.5 = 5 N

Câu 14: Một lực tác dụng vào vật trong thời gian 0,6s thì vận tốc của vật giảm từ 9 m/s đến 6 m/s. Nếu tăng độ lớn của lực lên gấp đôi nhưng vẫn giữ nguyên hướng của lực thì trong bao lâu nữa vật đó dừng lại?

A. 0,9s

B. 0,6s

C. 1,2s

D. 0,3s

Ta có: v = vo + a1t suy ra a1 = (v – vo)/t = 5 m/s2

F2 = 2F1 suy ra a2 = 2a1 = 10 m/s2

Vậy t = (v – vo)/a2 = 0.6s

Câu 15: Một ôt tô khối lượng 1000 kg đang chạy với vận tốc 72 km/h. Muốn xe dừng lại trong 10s thì phải tác dụng vào xe một lực hãm bằng bao nhiêu?

A. 3000 N

B. 1500 N

C. 1000 N

D. 2000 N

Ta có v = vo + at suy ra: a = (v – vo)/t = (0 – 20)/10 = -2 m/s2

(72 km/h = 20 m/s)

Vậy độ lớn lực tác dụng là F = m.a = 1000.2 = 2000 N

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm lớp 10 tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 199K cho teen 2k5 tại khoahoc.vietjack.com

Toán lớp 10 - Thầy Phạm Như Toàn

4.5 (243)

799,000đs

399,000 VNĐ

Vật Lý 10 - Thầy Quách Duy Trường

4.5 (243)

799,000đ

399,000 VNĐ

Tiếng Anh lớp 10 - Thầy Quang Hưng

4.5 (243)

799,000đ

399,000 VNĐ

Hóa Học lớp 10 - Cô Nguyễn Thị Thu

4.5 (243)

799,000đs

399,000 VNĐ

Hóa học lớp 10 - cô Trần Thanh Thủy

4.5 (243)

799,000đ

399,000 VNĐ

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.

Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k5: fb.com/groups/hoctap2k5/

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.


chuong-2-dong-luc-hoc-chat-diem.jsp


2005 - Toán Lý Hóa