Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Bài tập chuyển động bằng phản lực Vật lý 10 có đáp án chi tiết

Chuyên đề Vật lý 10

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 10

Môn: Vật Lý

Loại File: Word + PDF

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Chuyển động bằng phản lực Vật lý 10

A. Cách giải bài toán chuyển động bằng phản lực
- Chuyển động của tên lửa
B. Bài tập vận dụng chuyển động bằng phản lực

Trong Vật lý 10, chuyển động bằng phản lực là dạng bài đặc thù, gắn liền với định luật bảo toàn động lượng và thường gây khó khăn cho học sinh khi xử lý các hệ có khối lượng thay đổi. Việc luyện tập theo dạng bài sẽ giúp học sinh nắm chắc bản chất và phương pháp giải.

Bài viết Bài tập chuyển động bằng phản lực Vật lý 10 có đáp án chi tiết được xây dựng theo chuyên đề, tổng hợp các dạng bài thường gặp kèm lời giải rõ ràng, giúp học sinh hiểu nhanh – áp dụng đúng – làm bài hiệu quả.

A. Cách giải bài toán chuyển động bằng phản lực

Để giải các bài toán về chuyển động bằng phản lực, chỉ cần áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Cần chú ý rằng, ban đầu hai phần của hệ có cùng vận tốc, sau đó chúng có vận tốc khác nhau (về hướng và độ lớn).

Chuyển động của tên lửa

Trường hợp 1:

- Lượng nhiên liệu cháy và phụt ra tức thời hoặc các phần của tên lửa tách rời khỏi nhau: $m{\overrightarrow{v}}_{0} = m_{1}{\overrightarrow{v}}_{1} + m_{2}{\overrightarrow{v}}_{2}$

Chiếu lên phương chuyển động để thực hiện tính toán. (Nếu cần, áp dụng công thức cộng vận tốc)

Trường hợp 2:

- Nhiên liệu cháy và phụt ra liên tục.

Áp dụng các công thức: $\left\{ \begin{matrix} *\overrightarrow{a} = - \frac{m}{M}\overrightarrow{u} \\ *\overrightarrow{F} = - m\overrightarrow{u} \\ *v = u\ln\left( \frac{M_{0}}{M} \right) \end{matrix} \right.$

B. Bài tập vận dụng chuyển động bằng phản lực

Bài 1. Một tên lửa khối lượng tổng cộng m = 1 tấn đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc v = 200m/s thì động cơ hoạt động. Từ trong tên lửa, một lượng nhiên liệu khối lượng m₁ = 100kg cháy và phụt tức thời ra phía sau với vận tốc v₁ = 700m/s.

a) Tính vận tốc của tên lửa ngay sau đó.

b) Sau đó phần đuôi của tên lửa có khối lượng m_d = 100kg tách ra khỏi tên lửa, vẫn chuyển động theo hướng cũ với vận tốc giảm còn 1/3. Tính vận tốc phần còn lại của tên lửa.

Hướng dẫn giải

Ta coi tên lửa như là một hệ kín ngay trước và sau khi hoạt động (nhiên liệu cháy). Áp dụng định luật bảo toàn động lượng.

Khi nhiên liệu cháy và phụt tức thời ra phía sau, vận tốc của tên lửa ngay sau đó là $\overrightarrow{v_{2}}$ .

Ta có: $m\overrightarrow{v} = m_{1}\overrightarrow{v_{1}} + m_{2}\overrightarrow{v_{2}}$

Chọn trục tọa độ Ox có chiều dương trùng với chiều chuyển động ban đầu của tên lửa (chiều của vectơ vận tốc $\overrightarrow{v}$ ).

Chiếu (1) lên chiều dương đã chọn, suy ra: $m.v = - m_{1}.v_{1} + m_{2}.v_{2}$

$\Rightarrow v_{2} = \frac{mv + m_{1}v_{\ _{1}}}{m_{2}} = 300m/s$ (2)

Vậy ngay sau khi nhiên liệu cháy phụt ra phía sau, tên lửa tiếp tục chuyển động theo phương cũ với vận tốc 300m/s.

b) Gọi $\overrightarrow{v_{d}}$ là vận tốc của đuôi tên lửa, $\overrightarrow{v_{d}}$ cùng hướng với $\overrightarrow{v_{2}}$ và có độ lớn:

$v_{d} = \frac{v_{2}}{3} = 100m/s$

Gọi $\overrightarrow{v_{3}}$ là vận tốc của phần tên lửa còn lại.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng khi phần đuôi bị tách ra, ta có: $m_{2}\overrightarrow{v_{2}} = m_{d}\overrightarrow{v_{d}} + m_{3}\overrightarrow{v_{3}}$ (3)

Với $m_{3}$ là khối lượng của phần tên lửa còn lại, và có giá trị:

$m_{3} = m - m_{1} - m_{d} = 800kg$

Chiếu (3) lên chiều dương theo chiều của $\overrightarrow{v_{2}}$ , ta có: $m_{2}v_{2} = m_{d}v_{d} + m_{3}v_{3}$

Suy ra: $v_{3} = \frac{m_{2}v_{2} - m_{d}v_{d}}{m_{3}} = 325m/s$

Vận tốc phần tên lửa còn lại là 325 m/s.

Bài 2: Từ một tàu chiến có khối lượng tổng cộng M = 400 tấn đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc V = 2m/s người ta bắn một phát đại bác về phía sau nghiêng một góc 30⁰ với phương ngang, viên đạn có khối lượng m = 50kg và bay với vận tốc v = 400m/s đối với tàu. Tính vận tốc của tàu sau khi bắn. (Bỏ qua sức cản của nước và không khí).

Hướng dẫn giải

Hệ: tàu chiến+đạn là hệ cô lập theo phương ngang (tổng các lực tác dụng vào hệ theo phương ngang bằng không)

Gọi $\overrightarrow{v_{1}}$ là vận tốc của tàu chiến sau khi bắn.

Chọn trục Ox nằm ngang, chiều dương là chiều chuyển động của tàu chiến.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng trong hệ quy chiếu gắn với đất. $M.{\overrightarrow{V}}_{/Ox} = m.\left( \overrightarrow{v} + \overrightarrow{v_{1}} \right)_{/Ox} + (M - m).{\overrightarrow{v_{1}}}_{/Ox}$

Chiếu lên theo phương Ox: $M.V = - mv.cos\alpha + M.v_{1}$

$\Rightarrow v_{1} = V + \frac{m.v.cos\alpha}{M} \approx 2,043m/s$ .

Bài 3. Một tên lửa khối lượng vỏ 200kg, khối lượng nhiên liệu 100kg, bay thẳng đứng lên nhờ nhiên liệu cháy phụt toàn bộ tức thời ra sau với vận tốc 400 m/s. Tìm độ cao mà tên lửa đạt tới, biết sức cản của không khí làm giảm độ cao của tên lửa 5 lần.

Hướng dẫn giải

Chọn hệ khảo sát: “Tên lửa (vỏ + nhiên liệu)”. Trong quá trình phụt khí cháy thì nội lực lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực nên hệ khảo sát là hệ kín trong suốt thời gian phụt khí.

Gọi m₁ và m₂ lần lượt là khối lượng của nhiên liệu và vỏ tên lửa; v₁ và v₂ lần lượt là độ lớn vận tốc của nhiên liệu và vỏ ngay sau khi phụt khí cháy.

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ (theo phương thẳng đứng), ta có:

$m_{1}.\overrightarrow{v_{1}} + m_{2}.\overrightarrow{v_{2}} = \overrightarrow{0} \Rightarrow - m_{1}.v_{1} + m_{2}.v_{2} = 0$

$\Rightarrow v_{2} = \frac{m_{1}.v_{1}}{m_{2}} = 200m/s$

- Độ cao cực đại tên lửa đạt được nếu bỏ qua lực cản của không khí:

$h = \frac{- {v_{2}}^{2}}{- 2.g}$ =2000m

- Độ cao cực đại tên lửa đạt được do có lực cản của không khí:

$h' = \frac{h}{5} = \frac{2000}{5} = 400(m)$

Bài 4: Một tên lửa gồm vỏ có khối lượng m₀ = 4 tấn và khí có khối lượng m = 2 tấn. Tên lửa đang bay với vận tốc v₀ = 100 m/s thì phụt ra phía sau tức thời khối lượng khí nói trên. Tính vận tốc của tên lửa sau khi khí phụt ra với giả thiết vận tốc khí là:

a) $v_{1} = 400m/s$ đối với đất.

b) $v_{1} = 400m/s$ đối với tên lửa trước khi phụt khí.

c) $v_{1} = 400m/s$ đối với tên lửa sau khi phụt khí

Hướng dẫn giải

Hệ: vỏ tên lửa+ khí là hệ kín (nội lực lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực)

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng trong hệ quy chiếu gắn với đất:

a) $(m_{0} + m).\overrightarrow{v_{0}} = m\overrightarrow{v_{1}} + m_{0}^{\ }\ .\overrightarrow{v_{2}}$

$\Rightarrow \left( m_{0} + m \right).v_{0} = - m.v_{1} + m_{0}.v_{2}$

$\Rightarrow v_{2} = v_{0} + \frac{m}{m_{0}}.(v_{0} + v_{1}) = 350m/s$

b) Ta có:

$(m_{0} + m).\overrightarrow{v_{0}} = m\overrightarrow{(v_{1}} + \overrightarrow{v_{0}}) + m_{0}^{\ }\ .\overrightarrow{v_{2}}$

$\Rightarrow m_{0}.v_{0} = - m.v_{1} + m_{0}.v_{2}$

$\Rightarrow v_{2} = v_{0} + \frac{m}{m_{0}}.v_{1} =$ 300m/s

c) $(m_{0} + m).\overrightarrow{v_{0}} = m\overrightarrow{(v_{1}} + \overrightarrow{v_{2}}) + m_{0}^{\ }\ .\overrightarrow{v_{2}}$

$\begin{matrix} \Rightarrow (m_{0} + m).v_{0} = - m.v_{1} + (m + m_{0}).v_{2} \\ \Rightarrow v_{2} = v_{0} + \frac{m.v_{1}}{m + m_{0}} = 233,33m/s \end{matrix}$

🔍 Để thuận tiện cho việc học tập và lưu trữ, mời bạn tải tài liệu tham khảo bên dưới.

---------------------------------------------

Việc luyện tập bài tập chuyển động bằng phản lực Vật lý 10 giúp học sinh thành thạo cách áp dụng bảo toàn động lượng, đồng thời nâng cao khả năng giải các bài toán cơ học nâng cao. Chuyên đề là tài liệu phù hợp cho ôn tập, luyện đề và tự học trong chương trình lớp 10.

Xem thử Tải về

Chọn file muốn tải về: