Giải SBT Vật lí 10 trang 47 Cánh diều

Giải SBT Vật lí 10 trang 47 Cánh diều

Bài 5.9 trang 47 SBT Vật lí 10: Trong phòng thí nghiệm, vật nào sau đây đang bị biến dạng kéo?

A. Lò xo trong lực kế ống đang đo trọng lượng của một vật.

B. Nút cao su đang nút lọ đựng dung dịch hóa chất.

C. Chiếc ốc điều chỉnh ở chân đế bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do.

D. Bức tường.

Lời giải

Đáp án đúng là: A

A – biến dạng kéo

B, C, D – biến dạng nén.

Bài 5.10 trang 47 SBT Vật lí 10: Lực đàn hồi nói chung và lực đàn hồi của lò xo nói riêng có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học kĩ thuật và đời sống. Trong các vật dụng sau đây, vật dụng nào không ứng dụng lực đàn hồi?

A. Bút bi.

B. Xe máy.

C. Điều khiển từ xa dùng pin.

D. Nhiệt kế thủy ngân.

Lời giải

Đáp án đúng là: D

A – lò xo của bút bi

B – giảm xóc xe máy

C – lò xo gắn ở hộp lắp pin

D – không có ứng dụng lực đàn hồi.

Bài 5.11 trang 47 SBT Vật lí 10: Một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m và chiều dài tự nhiên l₀ = 10,0 cm. Người ta móc hai đầu của lò xo vào hai điểm A, B có AB = 15,0 cm. Xác định độ lớn, phương và chiều của các lực đàn hồi mà lò xo tác dụng lên điểm A và điểm B.

Lời giải

- Độ lớn 2 lực này là:

$$\begin{gathered} F_A=F_B=k.\left(l_2-l_1\right) \\ =\left(100N/m\right)\left(0,15m-0,10m\right) \\ =5,00N \end{gathered}$$

- Cả hai lực cùng phương với đường nối A và B.

- Lực tác dụng vào điểm A có chiều từ A đến B, lực tác dụng vào điểm B có chiều từ B đến A.

Bài 5.12 trang 47 SBT Vật lí 10: Khi treo vào đầu dưới của một lò xo vật khối lượng

m₁ = 800 g thì lò xo có chiều dài 24,0 cm. Khi treo vật khối lượng m₂ = 600 g thì lò xo có chiều dài 23,0 cm. Khi treo đồng thời cả m₁ và m₂ thì lò xo có chiều dài bao nhiêu? Lấy g = 10,0 m/s², biết lò xo không bị quá giới hạn đàn hồi.

Lời giải

Khi treo vật khối lượng m, lúc cân bằng lực đàn hồi của lò xo có độ lớn F = P = mg.

Từ đó, ta có:

Độ lớn lực đàn hồi của lò xo khi treo lò xo l₁ = 0,24m là

F_đh1 = P₁ = m₁.g = 0,8.10 = 8 N

Độ lớn lực đàn hồi của lò xo khi treo lò xo l₂ = 0,23m là

F_đh2 = P₂ = m₂.g = 0,6.10 = 6 N

Từ công thức $F_{dh}=k\left(l-l_0\right)$ ta có:

F_đh1 = k (l₁ – l₀); F_đh2 = k (l₂ – l₀)

 $\Rightarrow$ Độ cứng của lò xo là

$$\begin{gathered} k=\frac{F_1-F_2}{l_1-l_2} \\ =\frac{8,00N-6,00N}{0,24m-0,23m}=200N/m \end{gathered}$$

Chiều dài ban đầu của lò xo là

$$\begin{gathered} l_0=l_1-\frac{F_1}{k} \\ =0,24-\frac{8}{200}=0,2m \end{gathered}$$

Độ dài của lò xo khi treo cả 2 vật là:

$$\begin{gathered} l_3=l_0+\frac{F_3}{k} \\ =0,2+\frac{\left(0,8+0,6\right).10}{200}=0,27m \end{gathered}$$

Bài 5.13 trang 47 SBT Vật lí 10: Một diễn viên xiếc đang leo lên một sợi dây được treo thẳng đứng từ trần nhà cao. Sợi dây co giãn tuân theo định luật Hooke và có khối lượng không đáng kể. Chiều dài tự nhiên của dây là 5 m, khi diễn viên leo lên, nó dài 5,7 m. Khối lượng của diễn viên là 55 kg. Lấy g = 10 m/s². Tính độ cứng của sợi dây.

Lời giải

Trọng lượng của diễn viên là

$P=mg=\left(55kg\right)\left(10m/s^2\right)=550N$

Khi diễn viên đạt trạng thái cân bằng trên sợi dây thì F_đh = P nên

$$\begin{gathered} k=\frac{F}{\Delta l}=\frac{P}{\Delta l}=\frac{550}{5,7-5} \\ \approx 786N/m \end{gathered}$$

Bài 5.14 trang 47 SBT Vật lí 10: Một lò xo có độ cứng k = 400 N/m một đầu gắn cố định. Tác dụng một lực vào đầu còn lại của lò xo và kéo đều theo phương dọc trục lò xo đến khi lò xo bị dãn 10,0 cm. Biết lò xo không bị quá giới hạn đàn hồi. Tính công của lực kéo.

Lời giải

Lực kéo tăng dần từ:

F₁ = 0 đến $F_2=k\Delta l_2=\left(400\frac{N}{m}\right)\left(0,10m\right)=40,0N$

Do lực kéo tăng đều theo quãng đường nên ta có thể tính công của nó như sau:

$$\begin{gathered} A=\frac{F_1+F_2}{2}l \\ =\frac{0N+40,0N}{2}0,10m=2,00J \end{gathered}$$

Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, công A chuyển hóa thành thế năng đàn hồi dự trữ trong lò xo.

Bài 5.15 trang 47 SBT Vật lí 10: Cho hệ vật như hình 5.1. Ban đầu hai vật được giữ sao cho lò xo bị nén một đoạn 10,0 cm (lò xo nhẹ và không gắn vào vật) sau đó đốt sợi dây nối hai vật. Biết độ cứng của lò xo k = 45,0 N/m; m₁ = 0,50 kg; m₂ = 1,50 kg. Bỏ qua lực ma sát và lực cản của không khí tác dụng lên các vật.

a. Tính gia tốc của mỗi vật ngay sau khi sợi dây đứt.

b. Biết rằng khi hai vật rời nhau thì m₁ chuyển động với tốc độ là 3,00 m/s. Tính tốc độ của m₂.

Lời giải

a. Ngay sau khi dây nối đứt, theo phương ngang m₁ và m₂ chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi do lò xo.

$$\begin{gathered} F_1=F_2=k\Delta l \\ =\left(45N/m\right)\left(0,10m\right)=4,50N \end{gathered}$$

Gia tốc của m₁:

$a_1=\frac{F_1}{m_1}=\frac{4,50N}{0,50kg}=9,00\frac{m}{s^2}$

Gia tốc của m₂:

$a_2=\frac{F_2}{m_2}=\frac{4,50N}{1,50kg}=3,00\frac{m}{s^2}$

b. Chọn chiều dương hướng sang trái và mốc là một điểm gắn với mặt bàn.

Theo định luật bảo toàn động lượng:

$m_1\overrightarrow{v_1}+m_2\overrightarrow{v_2}=\overrightarrow{0}$ $\Rightarrow \overrightarrow{v_2}=-\frac{m_1}{m_2}\overrightarrow{v_1}$

$$\begin{gathered} v_2=-\frac{0,50kg}{1,50kg}\left(3,00m/s\right) \\ =-1,00m/s \end{gathered}$$

Vậy vật m₂ chuyển động ngược chiều dương đã chọn.

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Giải SBT Vật lí 10 trang 45

Giải SBT Vật lí 10 trang 46

Giải SBT Vật lí 10 trang 48