HỌC247 xin giới thiệu đến các em tài liệu Giải bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 12 Chương 1 Bài 2 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định- một dạng toán có vị trí đặc biệt quan trọng trong chương Động lực học vật rắn của chương trình Vật lý 12 Nâng Cao. Hy vọng phần tài liệu tổng hợp này sẽ giúp các em học sinh 12 nắm vững phương pháp giải bài tập, giúp các em tránh khỏi những sai lầm thường mắc phải, chuẩn bị tốt kiến thức cho những kì thi quan trọng phía trước.
Bài 1 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một momen lực không đổi tác dụng vào một vật có trục quay cố định. Trong những đại lượng dưới đây, đại lượng nào không phải một hằng số?
A. Momen quán tính B. Gia tốc góc
C. Khối lượng. D. Tốc độ góc.
Hướng dẫn giải:
Momen quán tính và khối lượng là đại lượng không đổi với một vật.
Từ phương trình động lực học cơ bản của vật rắn M= lγ ta suy ra gia tốc góc γ không đổi.
→ Tốc độ góc ω = ωo + γt rõ ràng biến đổi theo thời gian.
Chọn đáp án D
Bài 2 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Hai chất điểm có khối lượng 1kg và 2kg được gắn ở hai đầu của môt thanh nhẹ có chiều dài 1m. Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh có gía trị.
A. 1,5 kg.m2. B. 0,75 kg.m2.
C. 0,5 kg.m2. D. 1,75 kg.m2.
Hướng dẫn giải:
Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh là:
\(I = {m_1}r_1^2 + {m_2}r_2^2,{r_1} = {r_2} = \frac{l}{2}.\)
\( \Rightarrow I = ({m_1} + {m_2}){r^2} = (1 + 2){(0,5)^2}\)
\( = 0,75(kg.{m^2})\)
Chọn đáp án B
Bài 3 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Momen quán tính của một vật rắn không phụ thuộc vào:
A. Khối lượng của vật B. Tốc độc góc của vật
C. Khích thước và hình dạng của vật D. Vị trí trức quay của vật
Hướng dẫn giải:
Momen quán tính của một vật rắn không phụ thuộc vào tốc độc góc của vật
Chọn đáp án B
Bài 4 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Phát biểu nào sau đạy không đúng với chuyển động quay đều của vật rắn quanh một trục?
A. Tốc độ góc là một hàm bậc nhất đối với thời gian
B. Gia tốc góc của vật bằng 0.
C. Trong những khoảng thời gian bằng nhau, vật quay được nhứng góc bằng nhau.
D. Phương trình chuyển động là một hàm bậc nhất đối với thời gian.
Hướng dẫn giải:
Vì trong chuyển động quay đều thì ω = hằng số, vậy câu A sai
Chọn đáp án A
Bài 5 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một cậu bé đẩy một chiếc đu quay có đường kính 4m với một lực 60N đặt tại vành của chiếc đu theo phương tiếp tuyến. Momen lực tác dụng vào đu quay có giá trị:
A. 30 N.m B. 15 N.m
C. 240 N.m D. 120 N.m
Hướng dẫn giải:
- Bán kính của chiếc đu quay là: \(d = R = 4:2 = 2\)
- Momen lực tác dụng vào đu quay \(M=F.d\)
\( \Rightarrow M = 60.2 = 120(Nm).\)
Chọn đáp án D
Bài 6 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 0,5m, khối lượng m = 1kg. Tính momen quán tính của đĩa đối với trục vuông góc với mặt đĩa tâm O của đĩa.
Hướng dẫn giải:
Ta có: \(R=0,5\) (m); \(m=1\) (kg)
Mômen quán tính của đĩa tròn đối với trục vuông góc với mặt đĩa tại tâm O của đĩa là:
\(I = \frac{1}{2}m{R^2} = \frac{1}{2}.1.{(0,5)^2} = 0,125(kg.{m^2})\)
Bài 7 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một ròng rọc có bán kính 20cm, có momen quán tính 0,04 kg.m2 đối với trục của nó. Ròng rọc chịu tác dụng bới một lực không đổi 1,2N tiếp tuyến với vành. Lúc đầu ròng rọc đứng yên. Tính tốc độ góc của ròng rọc sau khi quay được 5s. Bỏ qua mọi lực cản.
Hướng dẫn giải:
Ròng rọc có \(R = 20cm = 0,2m\) , \(I = 0,04\left( {kg.{m^2}} \right)\)
Lực tiếp tuyến \(T=1,2\) (N)
Momen lực tác dụng vào ròng rọc:
\(M = T.R = I.\gamma \) (Tay đòn d=R).
Gia tốc góc: \(\gamma = \frac{{T.R}}{I} = \frac{{1,2.0,2}}{{0,04}} = 6(rad/{s^2})\)
Tốc độ của ròng rọc sau 5 giây là:
\(\omega = \gamma t = 6.5 = 30\:(rad/s).\)
Bài 8 trang 14 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 6 kg.m2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30 N.m đối với trục quay. Bỏ qua mọi lực cản. Sau bao nhiêu lâu kể từ khi bắt đầu quay, bánh xe đạt tới tốc độ góc 100 rad/s2.
Hướng dẫn giải:
Bánh xe có \(I = 6\:(kg.{m^2})\) , momen lực \(M = 30\:(N.m)\)
Áp dụng công thức \(M = I.\gamma \), do đó gia tốc góc của vật là :
\(\gamma = \frac{M}{I} = \frac{{30}}{6} = 5\:(rad/{s^2}).\)
Thời gian để bánh xe đạt tốc độ góc 100 rad/s là:
\(\omega = \gamma .t \Rightarrow t = \frac{\omega }{\gamma } = \frac{{100}}{5} = 20(s).\)
Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 12 Chương 1 Bài 2 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 12 học tập thật tốt!
