Bài toán vận dụng các định luật Newton lớp 10 (có lời giải)
13 câu hỏi
Ô tô khối lượng 4 tấn đang chuyển động với vận tốc 5 m/s thì tăng tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau khi đi thêm được 50 m thì đạt vận tốc 15 m/s. Tính lực kéo của động cơ trong khoảng thời gian tăng tốc, biết hệ số ma sát trượt của mặt đường là 0,05 và g = 10 m/s2.
10 000 N.
1000 N.
2000 N.
20 000 N.
Đáp án đúng là A
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của xe
Các lực tác dụng lên xe gồm F→K, F→ms, P→, N→ có phương và chiều như hình vẽ
Viết phương trình định luật II Niu - ton: F→K+F→ms+P→+N→=ma→ (1)
Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy
Ox: FK – Fms = ma Þ FK = mN + ma (2)
Oy: N – P = 0 Þ N = P = mg (3)
Ta có: v2−v02=2as⇒a=v2−v022s=152−522.50=2 m/s2 (4)
Thay (4) và (3) vào (2) ta tính được Fk = 0,05.4000.10 + 4000.2 = 10 000 N
Một vật có khối lượng m = 10 kg, chịu tác dụng của lực kéo FK hợp với phương ngang một góc 300 và lực ma sát có hệ số ma sát µ = 0,2. Lấy g = 10m/s2. Biết vật chuyển động nhanh dần trên mặt ngang không vận tốc đầu, sau khi đi được 100 m vật đạt vận tốc 20 m/s. Lực kéo tác dụng lên vật có độ lớn là:
44,1 N.
41,4 N.
14,4 N.
11,4 N.
Đáp án đúng là B
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, chiều dương cùng chiều chuyển động của vật
Các lực tác dụng lên vật gồm F→K, F→ms, P→, N→ có phương và chiều như hình vẽ.
Viết phương trình định luật II Niuton: F→K+F→ms+P→+N→=ma→ (1)
Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy
Ox: FK.cosa – Fms = ma (2)
Oy: N + FK.sina – P = 0 (3)
Ta có: v2−v02=2as⇒a=v2−v022s=202−022.100=2m/s2
Từ (2) và (3) suy ra: FK=μmg+macosα+μ.sinα⇒FK=0,2.10.10+10.2cos300 + 0,2.sin30=41,4N
Tác dụng vào vật có khối lượng 2 kg đang nằm yên một lực 2 N. Sau 2 s kể từ lúc chịu tác dụng của lực, vật đi được quãng đường là bao nhiêu và tính vận tốc vật đạt được khi đó? Bỏ qua ma sát giữa vật và sàn, lấy g = 10 m/s2.
2 m và 2 m/s.
2 m và 1 m/s.
1 m và 2 m/s.
1 m và 1 m/s.
Đáp án đúng là D
Phân tích các lực tác dụng lên vật như hình vẽ
Viết phương trình định luật II Niuton: F→K+P→+N→=ma→ (1)
Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ Oxy
Ox: FK=ma⇒a=FKm=22=1m/s2
Oy: N = P = mg
Quãng đường vật đi được là: s=v0t+12at2=0+12.1.22=2m
Vận tốc của vật khi đó là: v=v0+at=0+1.2=2m/s
Người ta đẩy một cái thùng gỗ nặng 55 kg theo phương nằm ngang với lực 220N làm thùng chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang. Biết lực ma sát cản trở chuyển động có độ lớn Fms = 192,5 N. Gia tốc của thùng
0,5 m/s2
1 m/s2
4 m/s2
3,5 m/s2
Đáp án đúng là A.
Theo định luật II Newton có: F→+Fms→+N→+P→=ma→
Chiếu biểu thức lên chiều chuyển động thì: F – Fms = ma
⇒a=Fm=220−192,555=0,5 (m/s2)
Một ô tô khởi hành với lực phát động là 2000 N. Lực cản tác dụng vào xe là 400 N. Khối lượng của xe là 800 kg. Tính quãng đường xe đi được sau 10 s khởi hành.
10 m.
200 m.
100 m.
50 m.
Đáp án đúng là C.
Theo định luật II Newton có: F→+Fms→+N→+P→=ma→
Chiếu biểu thức lên chiều chuyển động thì: F – Fms = ma
⇒a=Fm=2000−400800=2 (m/s2)
Quãng đường xe đi được sau 10s là: S = 12.a.t2=12.2.102=100 (m).
Một vật có khối lượng 3 kg đang nằm yên trên sàn nhà. Khi chịu tác dụng của lực F cùng phương chuyển động thì vật chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 2 m/s2. Lực ma sát trượt giữa vật và sàn là 6 N. (Lấy g = 10m/s2). Độ lớn của lực F là
6 N.
9 N.
15 N.
12 N.
Đáp án đúng là D.
Áp dụng định luật II Newton ta có: a=F−Fmsm=F−63=2⇒F=12 (N)
Một vật có khối lượng 3 kg đang nằm yên trên sàn nhà. Khi chịu tác dụng của lực F cùng phương chuyển động thì vật chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc 2 m/s2. Lực ma sát trượt giữa vật và sàn là 6 N. (Lấy g = 10m/s2). Độ lớn của lực F là
6 N.
9 N.
15 N.
12 N.
Đáp án đúng là D.
Áp dụng định luật II Newton ta có: a=F−Fmsm=F−63=2⇒F=12 (N)
Cho một vật có khối lượng 10 kg đặt lên mặt sàn nằm ngang. Một người tác dụng một lực 30 N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn có giá trị 0,2. Lấy giá trị của gia tốc trọng trường là 9,8 m/s2. Tính gia tốc của vật.
9,8 m/s2.
1,04 m/s2.
0,47 m/s2.
0,2 m/s2.
Đáp án đúng là B
Chọn hệ quy chiếu Oxy sao cho chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động, Oy vuông góc với Ox.
Áp dụng định luật II Newton: Fk→+Fms→+N→+P→=m.a→
Chiếu lên trục Oy: N−P=0⇒N=P=mg=98 N⇒Fms=μ.N=0,2.98=19,6N
Chiếu lên trục Ox: Fk−Fms=m.a⇒30−19,6=10.a
Từ đây, ta có: a = 1,04 m/s2.
Vật m = 3 kg chuyển động lên mặt phẳng nghiêng góc 450 so với phương ngang dưới tác dụng của lực kéo F. Bỏ qua ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng (lấy g = 10 m/s2). Độ lớn của lực F khi vật trượt đều là:
15 N.
30 N.
152N.
153N.
Đáp án đúng là C.
Biểu diễn các lực tác dụng vào vật như hình sau:
Do vật chuyển động đều nên gia tốc a = 0.
Áp dụng định luật II Newton, ta có P→+N→+F→=m.a→=0
Chiếu lên trục tọa độ Ox ta được: F=P.sinα=m.g.sin450=3.10.sin450= 152N
Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 15 m/s thì tắt máy, hãm phanh. Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,6. Lấy g = 9,8 m/s2. Quãng đường xe đi được đến khi dừng lại là
19,1 m.
20 m.
30 m.
15 m.
Đáp án đúng là A.
Ta có hình vẽ mô tả các lực
Áp dụng định luật II Newton, ta có P→+N→+Fms→=m.a→
Chiếu lên trục tọa độ Oxy ta được
P=N−Fms=m.a⇒a=−μ.Nm=−μ.Pm=−μ.g⇒a=−0,6.9,8=−5,88(m/s2)
Áp dụng công thức tính quãng đường vật đi được đến khi dừng lại
0−v02=2.a.s⇒s=−v022.a=−1522.(−5,88)=19,1 m
Một vật khối lượng 5 kg được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 24 m. Vật này rơi chạm đất sau 3 s sau khi ném. Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không đổi trong quá trình vật chuyển động. Lấy g = 10 m/s2. Tính lực cản của không khí tác dụng vào vật.
15 N.
20 N.
25 N.
30 N.
Đáp án đúng là D
Áp dụng công thức: h=v0t+at22⇒24=2.3+4,5a⇒a=4m/s2
Mặt khác: P−FC=ma⇒FC=mg−a=5.6=30N
Một thùng hàng trọng lượng 500 N đang trượt xuống dốc. Mặt dốc tạo với phương ngang một góc 30,00. Chọn hệ tọa độ vuông góc xOy sao cho trục Ox theo hướng chuyển động của thùng.
Tính các thành phần của trọng lực theo các trục tọa độ vuông góc.
Px=250, NPy=2503 N
Px=2503 N, Py=2503 N
Px=250, NPy=250 N
Px=2503 N, Py=250 N
Đáp án đúng là A
Giản đồ vectơ lực tác dụng lên thùng.
Từ hình vẽ phân tích trọng lực P→ thành 2 lực thành phần, P→x trên trục Ox, P→y trên trục Oy. Dựa vào kiến thức toán học tính được độ lớn các lực thành phần:
Px=P.sinα=500.sin30o=250 NPy=P.cosα=500.cos30o=2503 N
Xác định hệ số ma sát trượt giữa mặt dốc và thùng hàng nếu đo được gia tốc chuyển động của thùng là 2,00 m/s2. Bỏ qua lực cản của không khí lên thùng.
0,423.
0,324.
0,342.
0,234
Đáp án đúng là C
Từ hình vẽ xác định được các lực tác dụng lên thùng hàng thỏa mãn định luật II Newton có biểu thức: N→+Fms→+Px→+Py→=ma→
Chiếu biểu thức trên lên 2 trục tọa độ đã chọn có:
Ox:Px−Fms=maOy:N−Py=0⇒P.sinα−μ.N=maN=P.cosα
Do vật chuyển động trên trục Ox, trên trục Oy không có chuyển động nên gia tốc trên trục Oy bằng 0
Khi đó: Psinα−μ.P.cosα=ma .
⇒μ=gsinα−agcosα=tanα−ag.cosα=tan300−29,8.cos300=0,342
