Dạng bài tập Chuyển động bằng phản lực có hướng dẫn chi tiết môn Vật lý 10

CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC

1. BÀI TẬP

Câu 1:  Hai hòn bi có khối lượng lần lượt 1kg và 2kg chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang ngược chiều nhau với các vận tốc 2 m/s và 2,5 m/s. Sau va chạm, hai xe dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc. Tìm độ lớn và chiều của vận tốc này, bỏ qua mọi lực cản.

Câu 2 : Một búa máy có khối lượng 300kg rơi tự do từ độ cao 31,25m vào một cái cọc có khối lượng 100kg, va chạm giữa búa và cọc là va chạm mềm. Bỏ qua sức cản của không khí lấy g = 10m/s². Tính vận tốc búa và cọc sau va chạm.

Câu 3: Một khẩu pháo có khối lượng m­₁ = 130kg được đặt trên một toa xe nằm trên đường ray biết to axe có khối lượng  m₂ = 20kg khi chưa nạp đạn. Viên đạn được bắn ra theo phương nằm ngang dọc theo đường ray biết viên đạn có khối lượng m₃ = 1kg. Vận tốc của đạn khi bắn ra khỏi nòng súng thì có vận tốc v₀ = 400m/s so với súng. Hãy xác định vận tốc của toa xe sau khi bắn trong các trường hợp .

a. Toa xe nằm yên trên đường day.

b. Toa xe đang chuyển động với vận tốc v₁ = 18km/h theo chiều bắn đạn

c. Toa xe đang chuyển động với vận tốc v₁ = 18km/h theo chiều ngược với đạn.

Câu 4: Một tên lửa khối lượng 70 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí có khối lượng 5 tấn với vận tốc  450m/s đối với tên lửa. Xác định vận tốc tên lửa sau khi phút khí ra đối với trái đất.

Câu 5: Bắn một hòn bi thép với vận tốc 4m/s vào một hòn bi ve đang chuyển động ngược chiều với vận tốc 1 m/s biết khối lượng bi thép gấp 5 lần bi ve. Sau khi va chạm, hai hòn bi cùng chuyển động về phía trước, nhưng bi ve có vận tốc gấp 5 lần bi thép. Tìm vận tốc của mỗi hòn bi sau va chạm.

Câu 6: Một tên lửa có khối lượng 100 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với trái đất thì phụt ra tức thời 20 tấn khí với vận tốc 500 m/s đối với tên lửa. Tính vận tốc của tên lửa trong hai trường hợp. Bỏ qua sức hút của trái đất

a. Phụt ra phía sau ngược chiều với chiều bay của tên lửa.

b. Phụt ra phía trước cùng chiều với chiều bay tên lửa

2. HƯỚNG DẪN GIẢI:

Câu 1: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên bi một trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng:

\({m_1}.{\vec v_1} + {m_2}.{\vec v_2} = \left( {m_1^{} + {m_2}} \right)\overrightarrow v \)

Chiếu lên chiều dương ta có:

\(\begin{array}{l} {m_1}.{v_1} - {m_2}.{v_2} = \left( {m_1^{} + m_2^{}} \right)v\\ \Rightarrow v = \frac{{{m_1}.{v_1} - {m_2}.{v_2}}}{{{m_1} + {m_2}}}\\ \Rightarrow v = \frac{{1.2 - 2.2,5}}{{1 + 2}} = - 1\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Vậy sau va chạm hai vật chuyển động với vận tốc -1 m/s và chuyển đông ngược chiều so với vận tốc ban đầu của vật một

Câu 2: Vận tốc của búa trước lúc va chạm với cọc:

\({v_1} = \sqrt {2gh} = \sqrt {2.10.31,25} = 25\left( {m/s} \right)\)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của búa trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng

\({m_1}.{\vec v_1} + {m_2}.{\vec v_2} = \left( {m_1^{} + {m_2}} \right)\overrightarrow v \)

Chiếu lên chiều dương ta có:

\(\begin{array}{l} {m_1}.{v_1} = \left( {m_1^{} + m_2^{}} \right)v\\ \Rightarrow v = \frac{{{m_1}.{v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{300.25}}{{300 + 100}} = 18,75\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Câu 3: Chiều (+) là chiều CĐ của đạn:

a. Toa xe đứng yên v = 0 → p = 0

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

\(\begin{array}{l} \left( {{m_1} + {m_2} + {m_3}} \right)v = \left( {m_1^{} + m_2^{}} \right){v^/} + {m_3}{v_0}\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{({m_1} + {m_2} + {m_3})v - {m_3}.{v_0}}}{{{m_1} + {m_2}}}\\ = \frac{{0 - 1.400}}{{130 + 20}} \approx - 2,67m/s \end{array}\)

Toa xe CĐ ngược chiều với chiều viên đạn

 b. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

\(\begin{array}{l} \left( {{m_1} + {m_2} + {m_3}} \right){v_1} = \left( {m_1^{} + m_2^{}} \right){v^/} + {m_3}\left( {{v_0} + {v_1}} \right)\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{({m_1} + {m_2} + {m_3}){v_1} - {m_3}.({v_0} + {v_1})}}{{{m_1} + {m_2}}}\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{\left( {130 + 20 + 1} \right).5 - 1.\left( {400 + 5} \right)}}{{130 + 20}}\\ \Rightarrow {v^/} \approx 2,33\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Toa xe CĐ theo chiều bắn nhưng vận tốc giảm đi.

c.  Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:   

\(\begin{array}{l} - \left( {{m_1} + {m_2} + {m_3}} \right){v_1} = \left( {m_1^{} + m_2^{}} \right){v^/} + {m_3}\left( {{v_0} - {v_1}} \right)\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{ - ({m_1} + {m_2} + {m_3}){v_1} - {m_3}.({v_0} - {v_1})}}{{{m_1} + {m_2}}}\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{ - \left( {130 + 20 + 1} \right).5 - 1.\left( {400 - 5} \right)}}{{130 + 20}}\\ \Rightarrow {v^/} \approx - 7,67\left( {m/s} \right) \end{array}\)

Vận tốc của toa vẫn theo chiều cũ và tăng tốc.

Câu 4: Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

\(\begin{array}{l} {m_0}{v_0} = \left( {m_0^{} - m} \right){v^/} + m\left( {{v_0} - v} \right)\\ \Rightarrow {v^/} = \frac{{{m_0}{v_0} - m.({v_0} - v)}}{{{m_0} - m}}\\ = \frac{{70000.200 - 5000\left( {200 - 450} \right)}}{{70000 - 5000}}\\ \Rightarrow {v^/} \approx 234,6m/s \end{array}\)

Câu 5: Theo bài ra ta có: \({m_1} = 5{m_2};v_2^/ = 5v_1^/\)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên bi một trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng:

\({m_1}.{\vec v_1} + {m_2}.{\vec v_2} = m_1^{}.{\vec v_1}' + m_2^{}.{\vec v_2}'\)

Chiếu lên chiều dương ta có:

\(\begin{array}{l} {m_1}.{v_1} - {m_2}.{v_2} = m_1^{}.v_1^/ + m_2^{}.v_2^/\\ \Rightarrow 5{m_2}.4 - {m_2}.1 = 5{m_2}.v_1^/ + m_2^{}.5v_1^/\\ \Rightarrow 19 = 10v_1^/\\ \Rightarrow v_1^/ = 1,9\left( {m/s} \right)\\ \Rightarrow v_2^/ = 5.1,9 = 9,5\left( {m/s} \right) \end{array}\)

 

...

---Để xem tiếp nội dung phần Hướng dẫn giải và đáp án, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Dạng bài tập Chuyển động bằng phản lực có hướng dẫn chi tiết môn Vật lý 10 năm 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Chuyên đề phương pháp giải bài tập Chuyển động thẳng đều môn Vật lý 10

• Bài tập Xác định vận tốc trung bình. Xác định các giá trị trong chuyển động thẳng đều

• Phương trình chuyển động và Đồ thị toạ độ - thời gian của Chuyển động thẳng đều

​Chúc các em học tập tốt !