Giải bài tập Vật Lý 10 Chân trời sáng tạo Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Trong thực tế, có rất nhiều quá trình tương tác giữa các hệ vật mà ta không biết rõ lực tương tác, do đó không thể sử dụng trực tiếp định luật II Newton để khảo sát. Ví dụ: Yếu tố nào quyết định sự chuyển động của các mảnh vỡ sau khi pháo hoa nổ? Yếu tố nào làm cho viên đạn thể thao đường kính 9 mm có khả năng gây ra sự tàn phá mạnh khi bắn vào quả táo (Hình 18.1).

Từ thí nghiệm trong Hình 18.2: Dự đoán độ dịch chuyển của khúc gỗ trong các trường hợp và cho biết độ dịch chuyển đó phụ thuộc vào những yếu tố nào của viên bi. Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.

Cho ví dụ để giải thích tại sao động lượng của một vật lại phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Trong một trận bóng đá, cầu thủ A có khối lượng 78 kg chạy dẫn bóng với tốc độ 8,5 m/s. Trong khi đó, cầu thủ B có khối lượng 82 kg (ở đội đối phương) cũng chạy đến tranh bóng với tốc độ 9,2 m/s theo hướng ngược với hướng của cầu thủ A (Hình 18.4).

a) Hãy xác định hướng và độ lớn của vecto động lượng của từng cầu thủ.

b) Hãy xác định vecto tổng động lượng của hai cầu thủ.

Trên thực tế, có tồn tại hệ kín lí tưởng không? Giải thích.

Lập luận để giải thích tại sao hệ hai xe trượt trong thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng được xem gần đúng là hệ kín.

Nêu những lưu ý trong khi bố trí dụng cụ như Hình 18.5 để hạn chế sai số của thí nghiệm.

Nếu chỉ có 1 đồng hồ đo thời gian hiện số thì các em cần thiết lập chế độ đo thời gian như thế nào?

Giải thích tại sao chúng ta có thể xác định được vận tốc tức thời của xe dựa vào thời gian xe đi qua cổng quang điện (Hình 18.5). Trình bày lưu ý về dấu của vận tốc tức thời của hai xe trong quá trình tiến hành thí nghiệm.

Từ kết quả thí nghiệm, hãy tính độ chênh lệch tương đối động lượng của hệ trước và sau va chạm \(\frac{{\left| {{p_1} - p'} \right|}}{{{p_1}}}.100{\rm{\% }}\). Từ đó, nêu nhận xét về động lượng của hệ trước và sau va chạm.

Em hãy vận dụng định luật bảo toàn động lượng để chế tạo một số đồ chơi khoa học.

Hãy tính độ lớn động lượng của một số hệ sau:

a) Một electron khối lượng 9,1.10^-31 kg chuyển động với tốc độ 2,2.10⁶ m/s.

b) Một viên đạn khối lượng 20 g bay với tốc độ 250 m/s.

c) Một chiếc xe đua thể thức I (F₁) đang chạy với tốc độ 326 km/h. Biết tổng khối lượng của xe và tài xế khoảng 750 kg.

d) Trái Đất chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt Trời với tốc độ 2,98.104 m/s. Biết khối lượng Trái Đất là 5,972.10²⁴ kg.

Một quả bóng tennis khối lượng 60 g chuyển động với tốc độ 28 m/s đến đập vào một bức tường và phản lại với cùng một góc 45⁰ như Hình 18P.1. Hãy xác định các tính chất của vecto động lượng trước và sau va chạm của bóng

Một viên đạn nặng 6 g được bắn ra khỏi nòng súng của một khẩu súng trường 4 kg với tốc độ 320 m/s.

a) Tìm tốc độ giật lùi của súng.

b) Nếu một người nặng 75 kg tì khẩu súng vào vai và ngắm bắn thì tốc độ giật lùi của người là bao nhiêu?

Đơn vị nào sau đây là đơn vị của động lượng?

A. N.s

B. N.m

C. N.m/s

D. N/s

Trong các hình dưới đây, các hình vẽ nào biểu diễn đúng vecto độ biến thiên động lượng \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow {{p_2}} - \overrightarrow {{p_1}} \)? (Có thể có nhiều hơn một đáp án đúng)

Chọn từ/cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống.

Động lượng là một đại lượng (1) …, kí hiệu là \(\overrightarrow p\), luôn (2) … với vecto vận tốc \(\overrightarrow v\) của vật. Độ lớn của động lượng được xác định bằng (3) … giữa (4) … và tốc độ của vật. Đơn vị của động lượng là (5) … Động lượng (6) … truyền từ vật này sang vật khác.

Biểu thức nào sau đây mô tả đúng mối quan hệ giữa động lượng và động năng của vật?

A. \(p = \sqrt {m.{W_d}} \)

B. p = m. Wđ

C. \(p = \sqrt {2m.{W_d}} \)

D. p = 2m. W_đ

Trong các quá trình chuyển động sau đây, quá trình nào mà động lượng của vật không thay đổi?

A. Vật chuyển động chạm vào vách và phản xạ lại.

B. Vật đang ném ngang.

C. Vật đang rơi tự do.

D. Vật đang chuyển động thẳng đều.

Trong trường hợp nào sau đây, hệ có thể xem là hệ kín?

A. Hai viên bi chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang.                                          

B. Hai viên bi chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.

C. Hai viên bi rơi thẳng đứng trong không khí.

D. Hai viên bi chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang.

Khi một vật đang rơi (không chịu tác dụng của lực cản không khí) thì

A. động lượng của vật không đổi.                 

B. động lượng của vật chỉ thay đổi về độ lớn.                       

C. động lượng của vật chỉ thay đổi về hướng.

D. động lượng của vật thay đổi cả về hướng và độ lớn.

Hai vật có khối lượng m₁ và m­₂ chuyển động với vận tốc lần lượt là \(\overrightarrow {{v_1}} \) và \(\overrightarrow {{v_2}} \). Động lượng của hệ có giá trị

A. \(m.\overrightarrow v \)

B. \({m_1}.\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}.\overrightarrow {{v_2}}\)

C. 0

D. m₁.v₁ + m₂.v₂

Từ đồ thị mô tả sự thay đổi của động lượng theo thời gian như Hình 18.1, hãy phân tích tính chất chuyển động của vật trong những khoảng thời gian từ t₀ đến t₁, từ t₁ đến t₂, từ t₂ đến t₃ và từ t₃ đến t₄.

Một vật đang đứng yên trên mặt bàn nằm ngang không ma sát thì vỡ thành hai mảnh, trong đó mảnh A chuyển động theo chiều dương của trục Ox.

a) Vecto tổng động lượng của hệ hai mảnh vỡ là bao nhiêu?

b) Hãy xác định chiều vecto động lượng của mảnh B.

Trong giờ học môn Giáo dục quốc phòng và an ninh về nội dung sử dụng súng bắn AK, học sinh được giáo viên hướng dẫn rằng, trong quá trình ngắm bắn, ta cần phải tì báng súng vào hõm vai phải. Dựa trên kiến thức đã học về động lượng, hãy giải thích tại sao ta cần phải để báng súng như vậy.

Một ô tô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động với tốc độ 60 km/h và một xe tải có khối lượng 2 tấn đang chuyển động với tốc độ 10 m/s. Tính tỉ số độ lớn động lượng của hai xe.

Một hệ gồm hai vật có khối lượng và tốc độ lần lượt là m₁ = 200 g, m₂ = 100 g và v₁ = 2 m/s, v₂ = 3 m/s. Xác định vecto động lượng của hệ trong các trường hợp sau:

a) Hai vật chuyển động theo hai hướng vuông góc với nhau.

b) Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau một góc 120⁰.

Một quả bóng có khối lượng 50 g đang bay theo phương ngang với tốc độ 2 m/s thì va chạm vào tường và bị bật trở lại với cùng một tốc độ. Tính độ biến thiên động lượng và quả bóng.

Xạ thủ Nguyễn Minh Châu là người giành huy chương vàng ở nội dung 10 m súng ngắn hơi nữ ngay lần đầu tham dự SEA Games 27. Khẩu súng chị sử dụng nặng 1,45 kg với viên đạn nặng 7,4 g. Tốc độ đạn khi rời khỏi nòng là 660 fps (1 fps = 0,3 m/s). Hỏi khi bắn, nòng súng giật lùi với tốc độ bao nhiêu?

Hạt nhân uranium đang đứng yên thì phân rã (vỡ) thành hai hạt: hạt \(\alpha \) có khối lượng 6,65.10^-27 kg và hạt X có khối lượng 3,89.10^-25 kg.

a) Giải thích tại sao hạt nhân sau khi phân rã chuyển động theo hai hướng ngược nhau.

b) Tính tỉ số v₀/v_x.