Bài tập — Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ . D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại. D. Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ .

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi. B. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Thời gian để vật đi hết một vòng tròn gọi là chu kì $T$ , đơn vị giây. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo $7000,km$ và chu kì $100$ phút. Tính tốc độ dài của vệ tinh.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Đổi $T = 100$ phút $= 6000,s$ , $R = 7000,km = 7 \cdot 10^6,m$ . Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2 \cdot 3{,}14 \cdot 7 \cdot 10^6}{6000} \approx 7330,m/s$ . Vậy vệ tinh chuyển động với tốc độ khoảng $7{,}33,km/s$ . Tốc độ góc của vệ tinh là $\omega = \frac{2\pi}{6000} \approx 1{,}05 \cdot 10^{-3},rad/s$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một lò xo có độ cứng 250 N/m bị nén 0,04 m. Tính thế năng đàn hồi của lò xo.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Treo một vật có khối lượng 4 kg vào đầu dưới của một lò xo có độ cứng 200 N/m. Tính độ dãn của lò xo khi vật cân bằng.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hai lò xo có độ cứng $k_1 = 100$ N/m và $k_2 = 200$ N/m được ghép nối tiếp với nhau. Treo một vật có khối lượng 3 kg vào đầu dưới của hệ lò xo. Tính độ cứng tương đương của hệ lò xo và độ dãn của hệ lò xo khi vật cân bằng.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ ."
- Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ ."
- Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi."
- Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Thời gian để vật đi hết một vòng tròn gọi là chu kì $T$ , đơn vị giây."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi. Mặc dù tốc độ dài không đổi, vận tốc của vật vẫn thay đổi vì hướng của vận tốc liên tục thay đổi, luôn tiếp tuyến với quỹ đạo.
- Tổng kết ghi nhớ: Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ .; Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ .; Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$ , hướng vào tâm.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo $7000,km$ và chu kì $100$ phút. Tính tốc độ dài của vệ tinh.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều (Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ .; Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ .; Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$ , hướng vào tâm.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Đổi $T = 100$ phút $= 6000,s$ , $R = 7000,km = 7 \cdot 10^6,m$ . Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2 \cdot 3{,}14 \cdot 7 \cdot 10^6}{6000} \approx 7330,m/s$ . Vậy vệ tinh chuyển động với tốc độ khoảng $7{,}33,km/s$ . Tốc độ góc của vệ tinh là $\omega = \frac{2\pi}{6000} \approx 1{,}05 \cdot 10^{-3},rad/s$ .
Bài 4: Áp dụng trực tiếp kiến thức trọng tâm và quy tắc trong bài học để trình bày lời giải.
Bài 5: Áp dụng trực tiếp kiến thức trọng tâm và quy tắc trong bài học để trình bày lời giải.
Bài 6: $\frac{1}{k} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} = \frac{1}{100} + \frac{1}{200} \Rightarrow k \approx 66{,}7$ N/m. Độ dãn: $\Delta l = \frac{mg}{k} = \frac{30}{66{,}7} \approx 0{,}45$ m.

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

T

và tần số

f = \frac{1}{T}

. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

v = \frac{2\pi R}{T}

; tốc độ góc:

\omega = \frac{2\pi}{T}

T

, đơn vị giây. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo $7000,km$ và chu kì $100$ phút. Tính tốc độ dài của vệ tinh.

Lời giải: Đổi $T = 100$ phút $= 6000,s$ , $R = 7000,km = 7 \cdot 10^6,m$ . Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2 \cdot 3{,}14 \cdot 7 \cdot 10^6}{6000} \approx 7330,m/s$ . Vậy vệ tinh chuyển động với tốc độ khoảng $7{,}33,km/s$ . Tốc độ góc của vệ tinh là $\omega = \frac{2\pi}{6000} \approx 1{,}05 \cdot 10^{-3},rad/s$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một lò xo có độ cứng 250 N/m bị nén 0,04 m. Tính thế năng đàn hồi của lò xo.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hai lò xo có độ cứng

k_1 = 100

N/m và

k_2 = 200

N/m được ghép nối tiếp với nhau. Treo một vật có khối lượng 3 kg vào đầu dưới của hệ lò xo. Tính độ cứng tương đương của hệ lò xo và độ dãn của hệ lò xo khi vật cân bằng.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ ."
Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ ."
Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi."
Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Thời gian để vật đi hết một vòng tròn gọi là chu kì $T$ , đơn vị giây."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi. Mặc dù tốc độ dài không đổi, vận tốc của vật vẫn thay đổi vì hướng của vận tốc liên tục thay đổi, luôn tiếp tuyến với quỹ đạo.
Tổng kết ghi nhớ: Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ .; Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ .; Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$ , hướng vào tâm.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo $7000,km$ và chu kì $100$ phút. Tính tốc độ dài của vệ tinh.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều (Chu kì $T$ và tần số $f = \frac{1}{T}$ .; Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T}$ ; tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$ .; Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$ , hướng vào tâm.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Đổi $T = 100$ phút $= 6000,s$ , $R = 7000,km = 7 \cdot 10^6,m$ . Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T} = \frac{2 \cdot 3{,}14 \cdot 7 \cdot 10^6}{6000} \approx 7330,m/s$ . Vậy vệ tinh chuyển động với tốc độ khoảng $7{,}33,km/s$ . Tốc độ góc của vệ tinh là $\omega = \frac{2\pi}{6000} \approx 1{,}05 \cdot 10^{-3},rad/s$ .

Bài 4: Áp dụng trực tiếp kiến thức trọng tâm và quy tắc trong bài học để trình bày lời giải.

Bài 5: Áp dụng trực tiếp kiến thức trọng tâm và quy tắc trong bài học để trình bày lời giải.

Bài 6:

\frac{1}{k} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} = \frac{1}{100} + \frac{1}{200} \Rightarrow k \approx 66{,}7

N/m. Độ dãn:

\Delta l = \frac{mg}{k} = \frac{30}{66{,}7} \approx 0{,}45