Xác định thời gian, quãng đường, vận tốc trong chuyển động rơi tự do lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Xác định thời gian, quãng đường, vận tốc trong chuyển động rơi tự do 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 Xác định thời gian, quãng đường, vận tốc trong chuyển động rơi tự do.

Xác định thời gian, quãng đường, vận tốc trong chuyển động rơi tự do lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Sử dụng các công thức tính quãng đường và vận tốc trong rơi tự do:

- Công thức tính quãng đường: $s=\frac{1}{2}g{t}^2$

- Công thức tính vận tốc: v = g.t

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 4,9 m xuống mặt đất. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s². Vận tốc của vật khi chạm đất là:

A. v = 9,8 m/s.

B. v $\approx$ 9,9 m/s.

C. v = 1,0 m/s.

D.v $\approx$ 9,6 m/s.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là A.

Áp dụng công thức: v² = 2gs ta có $v=\sqrt{2gs}=\sqrt{2.9,8.4,9}$ = 9,8 m/s

Ví dụ 2: Một vật nặng rơi từ độ cao 20 m xuống mặt đất. Sau bao lâu vật chạm đất? Lấy g = 10 m/s².

A. t = 1 s.

B. t = 2 s.

C. t = 3 s.

D. t = 4 s.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là B.

Áp dụng công thức: $s=\frac{1}{2}g{t}^2$$\Rightarrow t=\sqrt{\frac{2s}{g}}=\sqrt{\frac{2.20}{10}}$ = 2s

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Một vật rơi tự do khi chạm đất thì vật đạt vận tốc v = 25 m/s. Hỏi vật được thả rơi từ độ cao nào? Lấy $g=10m/s^2$.

A. 21,25 m.

B. 31,25 m.

C. 11,25 m.

D. 27,25 m.

Đáp án đúng là B

Thời gian từ lúc vật rơi đến khi chạm đất là: $v=gt$$\Rightarrow t=\frac{v}{g}=\frac{25}{10}=2,5s$

Vật được thả rơi từ độ cao là: $h=s=\frac{1}{2}g{t}^2$$=\frac{1}{2}\mathrm{.10.2},5^2=31,25m$

Bài 2: Một vật rơi tự do từ độ cao 30 m xuống đất. Cho $g=10m/s^2$. Tính vận tốc lúc vật chạm đất? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 20 m/s.

B. 22,5 m/s.

C. 23,5 m/s.

D. 24,5 m/s.

Đáp án đúng là D

Ta có: $s=\frac{1}{2}g{t}^2$ suy ra $t=\sqrt{\frac{2s}{g}}=\sqrt{\frac{2.30}{10}}=\sqrt{6}s$

Vận tốc của vật khi chạm đất là: $v=gt=10.\sqrt{6}$$=10\sqrt{6}\approx 24,5m/s$

Bài 3: Đặc điểm nào sau đây không phải đặc điểm của chuyển động rơi tự do?

A. Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng chậm dần đều.

B. Chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng, chiều hướng từ trên xuống dưới.

C. Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

D. Ở cùng một nơi, mọi vật rơi tự do có cùng gia tốc.

Đáp án đúng là A.

Đặc điểm của sự rơi tự do:

- Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

- Ở cùng một nơi, mọi vật rơi tự do có cùng gia tốc.

- Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều, có phương thẳng đứng, chiều hướng từ trên xuống dưới.

Bài 4: Một vật rơi tự do không vận tốc ban đầu từ độ cao h xuống đất, tại nơi có gia tốc trọng trường g. Công thức tính độ lớn v của vật khi chạm đất là:

A.  $v=2gh.$               

B. $v=\sqrt{2gh}.$         

C. $v=\sqrt{\frac{2h}{g}}.$               

D. $v=\sqrt{gh}.$

Đáp án đúng là: B

Áp dụng công thức tính vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều $v=v_0+a.t$ với vận tốc ban đầu v₀ = 0 và a = g.

Thời gian kể từ lúc bắt đầu rơi đến khi chạm đất là: $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$

Thay vào biểu thức $v=v_0+a.t$$=g.\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{2gh}$

Bài 5: Một vật rơi tự do không vận tốc ban đầu từ đỉnh tháp với gia tốc $g=10m/s^2$, sau 3 s thì chạm đất. Chiều cao của tháp là?

A. 35 m.

B. 40 m.

C. 45 m.

D. 50 m.

Đáp án đúng là: C

Áp dụng công thức tính quãng đường đi được trong rơi tự do $s=\frac{1}{2}g{t}^2$

$h=s=\frac{1}{2}g{t}^2$$=0,{\mathrm{5.10.3}}^2=45m$

Bài 6. Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 9,8 m xuống đất. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s². Vận tốc v của vật trước khi chạm đất bằng

A. $9,8\sqrt{2}$ m/s.

B. 9,8 m/s.

C. 98 m/s.

D. 6,9 m/s.

Đáp án đúng là: A

Vận tốc của vật khi chạm đất: $v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2.9,8.9,8}$$=9,8\sqrt{2}m/s$

Bài 7: Trong các chuyển động sau, chuyển động nào được coi là rơi tự do?

A. Chiếc lá đang rơi.

B. Hạt bụi chuyển động trong không khí.

C. Quả tạ rơi trong không khí.

D. Vận động viên đang nhảy dù.

Đáp án đúng là C.

Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Nếu vật rơi trong không khí mà độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật thì cũng coi là rơi tự do.

Trong câu A, lực cản không khí và trọng lượng chiếc lá gần như nhau nên chiếc lá đang rơi không được coi là rơi tự do.

Trong câu B, ta thấy lực cản không khí lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng của hạt bụi, nên hạt bụi chuyển động trong không khí không được coi là rơi tự do.

Trong câu C, quả tạ có trọng lượng lớn hơn rất nhiều so với lực cản không khí nên quả tạ rơi trong không khí được coi là sự rơi tự do.

Trong câu D, vận động viên đang nhảy dù có trọng lượng gần bằng lực cản không khí nên vận động viên đang nhảy dù không được coi là sự rơi tự do.

Bài 8: Chuyển động nào dưới đây không thể coi là chuyển động rơi tự do?

A. Một viên đá nhỏ được thả rơi từ trên cao xuống mặt đất.

B. Một cái lông chim rơi trong ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng và đã được hút chân không.

C. Một chiếc lá rụng đang rơi từ trên cây xuống đất.

D. Một viên bi chì rơi trong ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng và đã được hút chân không.

Đáp án đúng là C.

Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Nếu vật rơi trong không khí mà độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật thì cũng coi là rơi tự do.

Trong câu B và D vật rơi trong ống được hút chân không tức là đã loại bỏ được sức cản của không khí do đó vật được coi là rơi tự do. Trong câu A viên đá có trọng lượng lớn hơn rất nhiều so với lực cản không khí nên viên đá rơi trong không khí được coi là sự rơi tự do. Trong câu C, lực cản không khí và trọng lượng chiếc lá gần như nhau nên chiếc lá đang rơi không được coi là rơi tự do.

Bài 9. Thả một hòn sỏi từ độ cao h xuống đất. Hòn sỏi rơi trong 2 s. Nếu thả hòn sỏi từ độ cao 2h xuống đất thì hòn sỏi sẽ rơi trong bao lâu?

A. 2 s.

B. $2\sqrt{2}$ s.

C. 4 s.

D. $4\sqrt{2}$ s.

Đáp án đúng là: B

Thời gian rơi của vật rơi tự do: $t=\sqrt{\frac{2s}{g}}$

Thả hòn sỏi ở độ cao h, thời gian rơi: $t=\sqrt{\frac{2s}{g}}=\sqrt{\frac{2h}{g}}=2s$

Thả hòn sỏi ở độ cao 2h, thời gian rơi: $t\text{'}=\sqrt{\frac{2s\text{'}}{g}}=\sqrt{\frac{2h\text{'}}{g}}$$=\sqrt{\frac{2.2h}{g}}=2\sqrt{2}s$

Bài 10: Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm của vật chuyển động rơi tự do?

A. Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.

B. Chuyển động nhanh dần đều.

C. Tại một vị trí xác định và ở gần mặt đất, mọi vật rơi tự do như nhau.

D. Công thức tính vận tốc v = g.t²

Đáp án đúng là D.

Đặc điểm của sự rơi tự do:

- Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

- Ở cùng một nơi, mọi vật rơi tự do có cùng gia tốc. Tại một vị trí xác định và ở gần mặt đất, mọi vật rơi tự do như nhau.

- Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều, có phương thẳng đứng, chiều hướng từ trên xuống dưới.

- Công thức tính vận tốc: v = gt

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

• Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều
• Phương trình chuyển động rơi tự do
• Chuyển động của vật ném ngang
• Chuyển động của vật ném xiên
• Tổng hợp, phân tích các lực đồng quy
• Vận dụng định luật 1 đề giải thích một số hiện tượng

Để học tốt lớp 10 các môn học 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

---