Phương pháp giải bài tập về chuyển động tròn đều môn Vật Lý 10 năm 2021-2022

1.1. Chuyển động tròn đều

Chuyển động tròn: là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn

Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn: bằng thương số giữa độ dài cung tròn \(\Delta s\) mà vật đi được và thời gian \(\Delta t\) đi hết cung tròn đó \({{\upsilon }_{tb}}=\frac{\Delta s}{\Delta t}\)

Chuyển động tròn đều: là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.

1.2. Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều

Tốc độ dài: \(\upsilon =\frac{\Delta s}{\Delta t}\) =hằng số

\(\Delta s\) là độ dài cung tròn (coi như thẳng) mà vật đi được trong khoảng thời gian rất nhỏ \(\Delta t\)

Vecto vận tốc: \(\vec{v}=\frac{\Delta \vec{s}}{\Delta t}\)

1.3. Tốc độ góc – chu kì – Tần số

Tốc độ góc: \(\omega =\frac{\Delta s}{\Delta t}\) = hằng số (đơn vị: rad/s)

Chu kì: là thời gian để vật quay hết 1 vòng.

\(T=\frac{2\pi }{\omega }\)   (đơn vị:s)

Tần số: là số vòng mà vật đi được trong 1 giây

\(f=\frac{1}{T}=\frac{\omega }{2\pi }\)  (đơn vị: vòng/s hay Hz)

Chú ý: mối quan hệ giữa \(\upsilon \) và \(\omega \): \(\upsilon =\omega r\)

Gia tốc hướng tâm

Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm quỹ đạo, gọi là gia tốc hướng tâm \(\overrightarrow{{{a}_{ht}}}\) có:

- Gốc: trên vật chuyển động

- Phương: là phương bán kính.

- Chiều: hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo

- Độ lớn: \({{a}_{ht}}=\frac{{{v}^{2}}}{r}={{\omega }^{2}}r\)

Ví dụ 1: Đặc điểm nào không phải là của chuyển động tròn đều:

A. Quỹ đạo là đường tròn

B. Vectơ vận tốc không đổi

C. Tốc độ góc không đổi.

D. Vectơ gia tốc luôn hướng vào tâm quỹ đạo

Lời giải

Hướng vectơ vận tốc luôn thay đổi trong quá trình chuyển động tròn đều

Chú ý: Trong chuyển động tròn đều, độ lớn của vec tơ vận tốc (vận tốc dài) không đổi nhưng hướng của nó thay đổi, luôn có phươg tiếp tuyến với quỹ đạo tại mỗi vị trí của vật.

Đáp án B

Ví dụ 2: Biết các kim đồng hồ quay đều. Tỉ lệ tốc độ góc của kim giây đối với kim giờ đồng hồ là

A. 1:720                            

B. 60:1                              

C. 1:60                                

D. 720:1

Lời giải:

Chu kỳ của kim giây: \({{T}_{s}}=60s\)

Chu kỳ của kim giờ: \({{T}_{h}}=12.3600s\)

\(\Rightarrow \frac{{{\omega }_{1}}}{{{\omega }_{2}}}=\frac{2\pi /{{T}_{s}}}{2\pi /{{T}_{h}}}=\frac{{{T}_{h}}}{{{T}_{s}}}=\frac{12.3600}{60}=\frac{720}{1}\)

Chú ý: góc quay 1 vòng bằng \(2\pi rad\)

Đáp án D

Ví dụ 3: Một bánh xe bán kính 0,25m, quay đều 15 vòng/phút. Tốc độ dài ở một điểm trên vành bánh xe là

A. \(\frac{\pi }{2}m/s\)    

B. \(\frac{\pi }{8}m/s\)     

C. \(\frac{\pi }{4}m/s\)        

D. \(\pi m/s\)

Lời giải

\(\begin{array}{*{35}{l}} r=0,25\text{m};f=15/60(\text{ vong/s }) \\ \Rightarrow \omega =2\pi \frac{15}{60}=\frac{\pi }{2}\text{rad}/\text{s}\Rightarrow v=\omega r=0,25\frac{\pi }{2}=\frac{\pi }{8}\text{m}/s \\ \end{array}\)

Chú ý: - Đơn vị của tần số f là vòng/s hay Hz

- n (vòng/phút)=n/60 (vòng/giây)

Đáp án B

Ví dụ 4: Một đồng hồ có kim giờ dài 3cm, kim phút dài 4cm. Tỉ số tốc độ dài của đầu kim giờ và đầu kim phút là \({{\upsilon }_{h}}:{{\upsilon }_{p}}\) bằng

A. 1:12                              

B. 1:16                              

C. 12:1                                

D. 16:1

Lời giải:

\(\frac{{{v}_{h}}}{{{v}_{p}}}=\frac{{{\omega }_{k}}{{r}_{h}}}{{{\omega }_{p}}{{r}_{r}}}=\frac{{{r}_{h}}}{{{r}_{p}}}.\frac{2\pi /{{T}_{h}}}{2\pi /{{T}_{p}}}=\frac{{{r}_{h}}}{{{r}_{p}}}.\frac{{{T}_{p}}}{{{T}_{h}}}=\frac{3}{4}.\frac{3600}{12.3600}=\frac{1}{16}\)

Chú ý: Kim giây: \({{t}_{1}}=60s\)

- Kim phút: \({{T}_{ph}}=60.{{T}_{1}}=60.60=3600s\)

- Kim giờ: \({{T}_{h}}=12.{{T}_{ph}}=60.3600\)

Đáp án B

Ví dụ 5: Chiều dài của mộ kim giây đồng hồ là 1cm. Độ biến thiên của vận tốc dài của đầu kim giây trong thời gian 15s là

A. 0                                   

B. \(\frac{\pi }{30\sqrt{2}}\) cm/s                             

C. \(\frac{\pi }{30}\) cm/s                                           

D. \(\frac{\pi \sqrt{2}}{30}\) cm/s

Lời giải:

Trong 15 s kim giây đồng hồ quay được 90⁰ (hình vẽ) nên độ biến thiên vận tốc là:

\(|\Delta \vec{v}|=2v\sin (\alpha /2)=2(r\omega )\cdot \left( {{90}^{{}^\circ }}/2 \right)=2.1\cdot \frac{2\pi }{T}\frac{1}{\sqrt{2}}=\frac{4\pi }{60\sqrt{2}}=\frac{\pi \sqrt{2}}{30}\text{cm}/\text{s}\)

Chú ý: Vận tốc là đại lượng vec tơ nên khi xét sự biến của nó phải xét cả đến phương chiều.

Đáp án D

Ví dụ 6: Một chiếc xe đua lượn vòng trên vòng tròn bán kính r. Nếu tốc độ dài của xe tăng gấp đôi và bán kính của vòng tròn giảm đi một nửa thì gia tốc hướng tâm của xe

A. không đổi                     

B. tăng 2 lần                      

C. tăng 8 lần                     

D. giảm 2 lần

Lời giải

\({{a}_{ht}}=\frac{{{v}^{2}}}{r}\)

Nếu \({{v}^{\prime }}=2v\) và \({{r}^{\prime }}=r/2\) thì \({{a}_{ht}}=\frac{{{(2v)}^{2}}}{(r/2)}=8\left( \frac{{{v}^{2}}}{r} \right)=8{{a}_{ht}}\)

Đáp án C.

Câu 1: Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều:

A. thay đổi cả về hướng và độ lớn.

B. không thay đổi cả về hướng và độ lớn.

C. chỉ thay đổi về hướng

D. chỉ thay đổi về độ lớn.

Câu 2: Một vật chuyển động tròn đều thì

A. Cả tốc độ dài và gia tốc đều không đổi.

B. Tốc độ dài của nó thay đổi, gia tốc không đôỉ

C. Tốc độ dài của nó không đổi, gia tốc thay đổi.

D. Cả tốc độ dài và gia tốc đều thay đổi.

Câu 3: Tốc độ góc trong chuyển động tròn đều:

A. luôn thay đổi theo thời gian

B. là đại lượng không đổi.

C. có đơn vị m/s

D. là đại lượng vectơ

Câu 4: Một chất điểm chuyển động tròn đều. Biết rằng trong một giây có chuyển động được 3,5 vòng. Tốc độ góc của chất điểm gần với giá trị nào sau đây:

A. 18 rad/                          

B. 20 rad/s                        

C. 22 rad/s                          

D. 24 rad/s

Câu 5: Tốc độ góc của một điểm trên Trái Đất đối với trục Trái Đất gần bằng

A. \(\frac{2\pi }{86400\pi }\) rad                               

B. \(\frac{2\pi }{3600}\) rad/s         

C. \(\frac{2\pi }{24}\) rad/s                                                                  

D. \(\frac{2\pi }{6400}\) rad/s

Câu 6: Biết các kim đồng hồ quay đều. Tỉ lệ tốc độ góc của kim phút đối với kim giây đồng hồ là:

A. 60: 1                             

B. 1: 60                             

C. 1:1                                  

D. 1:6

Câu 7: Gọi \({{\omega }_{1}}\) và \({{\omega }_{2}}\)tương ứng là tốc độ góc của Trái Đất khi Trái Đất quay quanh trục của nó và tốc độ góc của kim giờ đồng hồ thì

A. \({{\omega }_{t}}=\frac{1}{4}{{\omega }_{h}}\)

B. \({{\omega }_{t}}=2{{\omega }_{h}}\)  

C. \({{\omega }_{t}}={{\omega }_{h}}\)                                                               

D. \({{\omega }_{t}}=\frac{1}{2}{{\omega }_{h}}\)

Câu 8: Cánh quạt đang quay đều 600 vòng/phút, nếu sau một thời gian nào đó có quay đều lên ở 1200 vòng/phút thì tốc độ góc tăng lên

A. \(10\pi \) rad/s              

B. \(20\pi \) rad/s               

C. \(40\pi \)                          

D. \(60\pi \) rad/s

Câu 9: Một vật chuyển động tròn đều thì mối liên hệ giữa tốc độ dài v, tần số f và bán kính quỹ đạo r là:

A. \(\upsilon =2\pi fr\)      

B. \(\upsilon ={{\left( 2\pi f \right)}^{2}}r\)             

C. \(\upsilon =\frac{2\pi f}{r}\)               

D. \(\upsilon =\frac{2\pi f}{{{r}^{2}}}\)

Câu 10: Tốc độ góc của một bánh xe là 70 rad/s. Nếu bán kính của bánh xe là 0,5m thì tốc độ dài của bánh xe là

A. 10m/s                            B. 20m/s                             C. 35m/s                               D. 70m/s

-----( Để xem đầy đủ nội dung của tài liệu, các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập để tải về máy)------

ĐÁP ÁN

1.C	2.C	3.B	4.C.	5.A	6.A	7.D	8.B	9.A	10.C
11.B	12.B	13.C	14.B	15.A	16.D	17.A	18.D	19.B	20.A

 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập về chuyển động tròn đều môn Vật Lý 10 năm 2021-2022. Để xem toàn bộ nội dung các em 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.