Giải bài tập SGK Vật lý 10 Chuyển động thẳng đều

A. Tóm tắt lý thuyết

I.Đường đi và vận tốc trong chuyển động thẳng  đều
  1. Vận tốc trung bình (tốc độ trung bình): Vận tốc trung bình của một vật đi trên đoạn đường s trong khoảng thời gian t được xác định bằng thương số \[\frac{s}{t}\]. Vận tốc trung bình của một vật chuyển động cho biết sự nhanh, chậm của chuyển động.

                        V_tb = \[\frac{s}{t}\]
Đơn vị đo vận tốc là m/s hoặc km/h…
  2. Chuyển động thẳng đều: Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có vận tốc trung bình như nhau trên mọi quãng đường.
3. Đường đi trong chuyển động thẳng đều: Trong chuyển động thẳng đều, đường đi s tăng tỉ lệ với thời gian chuyển động t.
Ta có công thức s = v_tb.t = vt

II. Phương trình chuyển động và đồ thị tọa độ  - thời gian của chuyển động thẳng đều.
  1. Phương trình chuyển động thẳng đều
        x = x₀ + vt
với  x₀ : tọa độ ban đầu; v: vận tốc; x : tọa độ ở thời điểm t
  2. Đồ thị tọa độ - thời gian

Đồ thị tọa độ - thời gian là hình vẽ biểu diễn sự phụ thuộc của vật chuyển động vào thời gian có dạng một đoạn thẳng.

B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

Câu 1: trang 15 sgk vật lí 10

Chuyển động thẳng đều là gì?

Hướng dẫn giải

Chuyển động thẳng đều: là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

Câu 2: trang 15 sgk vật lí 10

Nêu những đặc điểm của chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Đặc điểm của chuyển động thẳng đều:

Quỹ đạo: đường thẳng.

Tốc độ trung bình: như nhau trên mọi quãng đường.

Câu 3: Trang 15 sgk vật lí 10

Tốc độ trung bình là gì?

Hướng dẫn giải

Tốc độ trung bình là đại lượng cho biết mức độ nhanh, chậm của chuyển động và được xác định bằng thương số giữa quãng đường đi được với thời gian chuyển động.

\[{{v}_{tb}}=\frac{S}{t}\] (m/s).

Câu 4: trang 15 sgk vật lí 10

Viết công thức tính quãng đường đi  được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Quãng đường đi được: s = v_tb.t = v.t (m).

Phương trình chuyển động của vật là: x = x₀ + S = x₀ + v.t (m)

Câu 5: trang 15 sgk vật lí 10

Nêu cách vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của một chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Để vẽ đồ thì x – t ta cần lập bảng xác định các giá trị tương ứng giữa x và t

Vẽ hai trục tọa độ vuông góc với nhau, trục t là trục hoành, trục x là trục tung.

Trên hệ (x, t) ta vẽ các điểm có (x, t) tương ứng với bảng đã xác định ở trên.

Nối các điểm với nhau ta được đồ thị x – t.

Câu 6: trang 15 sgk vật lí 10

Trong chuyển động thẳng đều

A. quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với tốc độ v.

B. tọa độ x tỉ lệ thuận với tốc độ v.

C. tọa độ x tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động.

D. quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t.

Chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án D.

Câu 7: trang 15 sgk vật lí 10

Chỉ ra câu sai.

Chuyển động thẳng đều có những đặc điểm sau:

A. quỹ đạo là một đường thẳng.

B. vật đi được những quãng đường bẳng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

C. tốc độ trung bình trên mọi quãng đường là như nhau.

D. tốc độ không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng.

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án D.

Câu 8: trang 15 sgk vật lí 10

Đồ thị tọa độ - thời gian trong chuyển động thẳng của một chiếc xe có dạng như ở Hình 2.5. Trong khoảng thời gian nào xe chuyển động thẳng đều?

A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t₁.

B. Chỉ trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂.

C. Trong khoảng thời gian từ 0 đến t₂.

D. Không có lúc nào xe chuyển động thẳng đều.

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án A.

Giải thích: Vì trong khoảng thời gian này, tọa độ phụ thuộc tuyến tính vào thời gian.

Câu 9: trang 15 sgk vật lí 10

Trên một đường thẳng, tại hai điểm A và B cách nhau 10 km, có hai ô tô xuất phát cùng lúc và chuyển động cùng chiều. Ô tô xuất phát từ A có tốc độ 60 km/h và ô tô xuất phát từ B có tốc độ 40 km/h.

a. Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của hai xe.

b. Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe trên cùng một hệ trục (x, t).

c. Dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B.

Hướng dẫn giải

a. Chọn gốc tọa độ tại A, chiều dương là chiều từ A đến B.

Mốc thời gian là lúc xuất phát

Quãng đường đi được của hai xe là:

S₁ = v₁.t = 60.t (km)

S₂ = v₂.t = 40.t (km).

Phương trình chuyển động của hai xe là:

x₁ = x₀₁ + S₁ = 60.t (km)

x₂ = x₀₂ + S₂ = 10 + 40.t (km).

b. Đồ thị x - t của 2 xe:

c. Dựa vào đồ thị, ta có vị trí mà xe 1 (A) đuổi kịp xe 2 (B) là:

t = 0,5 h

x = 30 km.

Câu 10: trang 15 sgk vật lí 10

Một ô tô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thẳng đều về phía thành phố P với tốc độ 60 km/h. Khi đến thành phố D cách H 60 km thì xe dừng lại 1 giờ. Sau đó xe tiếp tục chuyển động về phía P vói tốc độ 40 km/h. Con đường H – P coi như thẳng và dài 100 km.

a. Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của ô tô trên hai quãng đường  H – D và D – P. Gốc tọa độ lấy ở H. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ H.

b. Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của xe trên cả con đường H – P.

c. Dựa và đồ thị, xác định thời điểm xe đến P.

d. Kiểm tra kết quả của câu c) bằng phép tính.

Hướng dẫn giải

Chọn gốc tọa độ tại H, chiều dương là chiều từ H đến P.

Mốc thời gian là lúc xe xuất phát tại H.

a. Quãng đường đi được và phương trình chuyển động của xe là

Trên quãng đường H – D: S_H -_D = S₁ =60.t₁ (km), S ≤ 60 (km), t₁ ≤ 1(h)

Trên quãng đường D – P: S_{D – P}  = S₂ = 40.t₂  (km)

Phương trình chuyển động:

x₁ = 60.t₁, x₁ ≤ 60 (km), t₁ ≤ 1(h)

x₁ = 60 + 40.t₂ ;

b. đồ thị x – t là:

c. Dựa vào đồ thị, ta xác định:

Thời gian xe đi từ H đến D là: t₁ = 1 (h).

Thời gian xe nghỉ tại D là 1 (h), thời gian xe đi từ D đến P là t₂ = 1 (h)

Vậy tổng thời gian đi là t = 3 (h).

d. Thời gian xe đi từ H đến P là: \[{{t}_{1}}=\frac{{{S}_{1}}}{{{v}_{1}}}=\frac{60}{60}=1\] (h).

Thời gian xe đi từ D đến P là: \[{{t}_{2}}=\frac{{{S}_{2}}}{{{v}_{2}}}=\frac{40}{40}=1\] (h).

Vì xe nghỉ tại D trong 1 h nên tổng thời gian đi là 3h.