Với giải sách bài tập Vật Lí 10 Bài 5: Tốc độ và vận tốc sách Kết nối tri thức hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 10. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí lớp 10 Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Giải SBT Vật Lí 10 trang 9

Câu hỏi 1.1 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người chuyển động thẳng có độ dịch chuyển d₁, tại thời điểm t₁, và độ dịch chuyển d₂, tại thời điểm t₂. Vận tốc trung bình của vật trong khoảng thời gian từ t₁, đến t₂ là:

A.$v_{tb}=\frac{d_1-d_2}{t_1+t_2}$.

B. $v_{tb}=\frac{d_2-d_1}{t_2-t_1}$.

C. $v_{tb}=\frac{d_1+d_2}{t_2-t_1}$.

D. $v_{tb}=\frac{1}{2}\left(\frac{d_1}{t_1}+\frac{d_2}{t_2}\right)$.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Do vật chuyển động thẳng: $s=d_2-d_1$.

Vận tốc trung bình: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{d_2-d_1}{t_2-t_1}$.

Câu hỏi 1.2 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Tính chất nào sau đây là của vận tốc, không phải của tốc độ của một chuyển động?

A. Đặc trưng cho sự nhanh chậm của chuyển động.

B. Có đơn vị là km/h.

C. Không thể có độ lớn bằng 0.

D. Có phương xác định.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Vận tốc là đại lượng vectơ, có phương, chiều xác định.

Tốc độ là đại lượng đại số.

Câu hỏi 1.3 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người tập thể dục chạy trên đường thẳng trong 10 min. Trong 4 min đầu chạy với vận tốc 4 m/s, trong thời gian còn lại giảm vận tốc còn 3 m/s. Tính quãng đường chạy, độ dịch chuyển, tốc độ trung bình và vận tốc trung bình trên cả quãng đường chạy.

Lời giải:

Quá trình chuyển động của người được chia làm hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: trong 4 phút đầu chạy với vận tốc 4 m/s

- Giai đoạn 2: trong thời gian còn lại tương ứng với $t_2=10-4=6$ phút, chạy với vận tốc 3 m/s.

Trong quá trình chuyển động thẳng, người này không đổi chiều chuyển động nên quãng đường và độ dịch chuyển bằng nhau.

$d=s=v_1{t}_1+v_2{t}_2=\mathrm{4.4.60}+\mathrm{3.6.60}=2040m$

Vận tốc trung bình và tốc độ trung bình giống nhau:

$v=\text{ν}=\frac{s}{t}=\frac{2040}{10.60}=3,4m/s$

Câu hỏi 1.4 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người bơi dọc trong bể bơi dài 50 m. Bơi từ đầu bể đến cuối bể hết 20 s, bơi tiếp từ cuối bể quay về đầu bể hết 22 s. Xác định tốc độ trung bình và vận tốc trung bình trong 3 trường hợp sau:

a) Bơi từ đầu bể đến cuối bể.

b) Bơi từ cuối bể về đầu bể.

c) Bơi cả đi lẫn về.

Lời giải:

Chọn chiều dương của độ dịch chuyển là chiều từ đầu bể bơi đến cuối bể bơi.

a) Bơi từ đầu bể đến cuối bể, trong quá trình này người chuyển động thẳng, không đổi chiều chuyển động nên quãng đường và độ dịch chuyển bằng nhau và bằng chiều dài của bể: s = d = 50 m.

Tốc độ trung bình bằng vận tốc trung bình:

$\nu =\text{v}=\frac{d}{t}=\frac{50}{20}=2,5m/s$

b) Bơi từ cuối bể về đầu bể.

Tốc độ trung bình: $\text{ν}=\frac{s}{t}=\frac{50}{22}=2,27m/s$

Vận tốc trung bình: $v=\frac{d}{t}=\frac{-50}{22}=-2,27m/s$

c) Bơi cả đi lẫn về.

Tốc độ trung bình: $\text{ν}=\frac{s}{t}=\frac{50+50}{20+22}=\frac{100}{42}=2,38m/s$

Vận tốc trung bình: $v=\frac{d}{t}=\frac{0}{20+22}=0$

Câu hỏi 1.5 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Hai ô tô khởi hành cùng một lúc từ hai địa điểm cách nhau 40 km. Nếu chúng đi ngược chiều thì sau 24 min sẽ gặp nhau. Nếu chúng đi cùng chiều thì sau 2 h sẽ gặp nhau. Tính vận tốc mỗi xe.

Lời giải:

Đổi 24 min = 0,4 giờ.

Gọi $v_{1,3}$ là vận tốc của xe A so với đường.

$v_{1,2}$ là vận tốc của xe A so với xe B.

$v_{2,3}$ là vận tốc của xe B so với đường.

- Khi đi ngược chiều: $v_{1,3}=v_{1,2}-v_{2,3}\Rightarrow v_{1,2}=v_{1,3}+v_{2,3}$

Do đó: $v_{1,2}=\frac{40}{0,4}=100km/h\Rightarrow v_{1,3}+v_{2,3}=100km/h$ (1)

- Khi đi cùng chiều: $v_{1,3}=v{\text{'}}_{1,2}+v_{2,3}\Rightarrow v{\text{'}}_{1,2}=v_{1,3}-v_{2,3}$

$\Rightarrow v{\text{'}}_{1,2}=\frac{40}{2}=20km/h\Rightarrow v_{1,3}-v_{2,3}=20km/h$ (2)

Từ (1) và (2) tính được:

$v_{1,3}=60km/h;v_{2,3}=40km/h$

Câu hỏi 1.6 trang 9 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người chèo thuyền qua một con sông rộng 400 m. Muốn cho thuyền đi theo đường AB, người đó phải luôn hướng mũi thuyền theo hướng AC (Hình 5.1). Biết thuyền qua sông hết 8 min 20 s và vận tốc chảy của dòng nước là 0,6 m/s. Tìm vận tốc của thuyền so với dòng nước.

Lời giải:

Đổi 8 min 20 s = 500 s.

${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của thuyền so với dòng nước (theo hướng AC)

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của dòng nước so với bờ sông (theo hướng CB)

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của thuyền so với bờ sông (theo hướng AB)

Công thức cộng vận tốc: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

Độ lớn $v_{1,2}^2=v_{1,3}^2+v_{2,3}^2$

Vì $v_{1,3}=\frac{AB}{t}=0,8m/s$ và $v_{2,3}=0,6m/s$ nên $v_{1,2}=1m/s$

Giải SBT Vật Lí 10 trang 10

Câu hỏi 1.7 trang 10 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một ô tô đang chạy với vận tốc v theo phương nằm ngang thì người ngồi trong xe trông thấy giọt mưa rơi tạo thành những vạch làm với phương thẳng đứng một góc 45°. Biết vận tốc rơi của các giọt nước mưa so với mặt đất là 5 m/s. Tính vận tốc của ô tô.

Lời giải:

Người ngồi trên ô tô thấy mặt đường chuyển động ngược chiều với mình, với vận tốc có độ lớn bằng vận tốc của ô tô và chiều ngược lại.

Nếu gọi (1) là giọt nước mưa, (2) là mặt đường, (3) là người ngồi trên ô tô.

Đối với người ngồi trên ô tô thì giọt nước mưa tham gia 2 chuyển động: chuyển động rơi thẳng đứng so với mặt đường và chuyển động kéo theo của mặt đường:

Cộng vận tốc: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

Vì vận tốc chuyển động của ô tô có độ lớn bằng chuyển động của mặt đường và vì $\alpha ={45}^o$ nên v_{­ô tô} = v_2,3 = v_1,3= 5m/s

Vận tốc ô tô có độ lớn là 5 m/s và có phương làm với phương chuyển động của giọt nước mưa để lại trên mặt kính một góc 90° + 45° = 135°.

Câu hỏi 1.8 trang 10 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một ca nô chạy ngang qua một dòng sông, xuất phát từ A, hướng mũi về B. Sau 100 s, ca nô cập bờ bên kia ở điểm C cách B 200 m. Nếu người lái hướng mũi ca nô theo hướng AD và vẫn giữ tốc độ máy như cũ thì ca nô sẽ cập bờ bên kia tại đúng điểm B. Tìm:

a) Vận tốc của dòng nước so với bờ sông.

b) Vận tốc của ca nô so với dòng nước.

c) Chiều rộng của sông.

Lời giải:

a) Nếu gọi ${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của ca nô so với dòng nước;

${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của dòng nước so với bờ sông;

${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của ca nô so với bờ sông.

Khi mũi ca nô hướng về B thì

Công thức cộng vận tốc: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

Với $v_{1,2}=\frac{AB}{t}$ (1)

$v_{2,3}=\frac{BC}{t}=\frac{200}{100}=2m/s$

b) Khi mũi ca nô hướng về D thì: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}^{\text{'}}={\overrightarrow{v}}_{1,2}^{\text{'}}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}^{\text{'}}$

Với $v_{1,2}^{\text{'}}=v_{1,2}$ và $v_{2,3}^{\text{'}}=v_{2,3}=2m/s$

Vì $v_{1,2}^{\text{'}}$ là cạnh huyền của tam giác vuông có một góc là 30° nên $v_{1,2}^{\text{'}}=2v_{2,3}^{\text{'}}=2v_{2,3}=4m/s$

c) Từ (1) rút ra: $AB=v_{1,2}.t=4.100=400m$

Câu hỏi 1.9 trang 10 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một tàu ngầm đang lặn xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc không đổi v. Máy sonar định vị của tàu phát tín hiệu siêu âm theo phương thẳng đứng xuống đáy biển. Biết thời gian tín hiệu đi từ tàu xuống đáy biển là t₁, thời gian tín hiệu phản hồi từ đáy biển tới tàu là t₂, vận tốc của siêu âm trong nước biển là u và đáy biển nằm ngang. Tính vận tốc lặn v của tàu theo u, t₁, t₂.

Lời giải:

Cách 1:

Trong thời gian $\left(t_1+t_2\right)$con tàu đã lặn sâu được một đoạn $d=v\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$ (1)

Trong thời gian t₁ tín hiệu phát truyền được một đoạn $d_2=u{t}_2$

Vì$d=d_1-d_2=u\left(t_1-t_2\right)$ (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Cách 2:

Độ dịch chuyển của tàu ngầm từ khi phát tín hiệu âm tới khi nhận được tín hiệu là:

$\overrightarrow{d}=\overrightarrow{v}\left(t_1+t_2\right)\Rightarrow v=\frac{d}{t_1+t_2}$

Độ dịch chuyển của tín hiệu âm từ khi được phát ra từ tàu tới khi phản hồi về tàu là $\overrightarrow{d\text{'}}={\overrightarrow{d}}_1+{\overrightarrow{d}}_2$trong đó ${\overrightarrow{d}}_1$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phát: ${\overrightarrow{d}}_1=\overrightarrow{u}.t_1;{\overrightarrow{d}}_2$ là độ dịch chuyển của tín hiệu phản hồi: ${\overrightarrow{d}}_2=\overrightarrow{u}.t_2$ (dấu “- ” vì tín hiệu phản hồi chuyển động ngược chiều với tín hiệu phát).

$d\text{'}=u{t}_1-u{t}_2\Rightarrow d\text{'}=u\left(t_1-t_2\right)$

Hình trên cho thấy $\overrightarrow{d}\text{'}=\overrightarrow{d}\Rightarrow d=u\left(t_1-t_2\right)$ (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow v=u\frac{t_1-t_2}{t_1+t_2}$

Xem thêm các bài giải sách bài tập Vật lí 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Lý thuyết Tốc độ và vận tốc

I. Tốc độ

1. Tốc độ trung bình

- Có hai cách để xác định độ nhanh hay chậm của chuyển động:

+ So sánh quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian.

+ So sánh thời gian đi cùng một quãng đường.

- Người ta thường dùng quãng đường đi được trong cùng một đơn vị thời gian để xác định độ nhanh chậm của chuyển động. Đó là tốc độ trung bình, có kí hiệu là $\mathrm{v}$

$\mathrm{v}=\frac{\mathrm{s}}{\mathrm{t}}$

2. Tốc độ tức thời

Trên xe máy và ôtô, đồng hồ đo tốc độ (tốc kế) đặt trước mặt người lái xe, chỉ tốc độ mà xe đang chạy vào thời điểm người lái xe đọc số chỉ của tốc kế. Tốc độ này được gọi là tốc độ tức thời.

Một tốc kế trên xe máy đang chỉ tốc độ tức thời của xe hơn 40km/h

II. Vận tốc

1. Vận tốc trung bình

- Vận tốc trung bình là thương số của độ dịch chuyển và thời gian dịch chuyển, dùng để xác định độ nhanh, chậm của chuyển động theo một hướng xác định.

- Vận tốc trung bình có kí hiệu $\overrightarrow{\text{v}}$

$\overrightarrow{\text{v}}\text{ = }\frac{\overrightarrow{\text{d}}}{\text{t}}$

Vì độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ nên vận tốc cũng là một đại lượng vectơ. Vectơ vận tốc có:

+ Gốc nằm trên vật chuyển động

+ Hướng là hướng của độ dịch chuyển

+ Độ dài tỉ lệ với độ lớn của vận tốc

2. Vận tốc tức thời

Vận tốc tức thời là vận tốc tại một thời điểm xác định, được ký hiệu là $\overrightarrow{{\text{v}}_{\text{t}}}$

$\overrightarrow{{\text{v}}_{\text{t}}}\text{=}\frac{\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\text{d}}}{\mathrm{\Delta }\text{t}}$ với $\mathrm{\Delta }\text{t}$ rất nhỏ.

3. Tổng hợp vận tốc

a. Tổng hợp hai vận tốc cùng phương

Ví dụ: Trên đoàn tàu đang chạy thẳng với vận tốc trung bình 36 km/h so với mặt đường, một hành khách đi về phía đầu tàu với vận tốc 1m/s so với mặt sàn tàu.

a. Hành khách này tham gia mấy chuyển động?

b. Làm cách nào để xác định được vận tốc của hành khách đối với mặt đường?

Hướng dẫn:

a. Hành khách này tham gia hai chuyển động:

+ Chuyển động với vận tốc 1m/s so với sàn tàu

+ Chuyển động do tàu kéo đi với vận tốc bằng vận tốc của tàu so với mặt đường (vận tốc kéo theo).

b. Gọi

+ $\overrightarrow{{\text{v}}_{1,2}}$là vận tốc của hành khách so với tàu

+ $\overrightarrow{{\text{v}}_{2,3}}$là vận tốc của tàu so với mặt đường

+ $\overrightarrow{{\text{v}}_{1,3}}$là vận tốc của hành khách so với mặt đường

Ta có $\overrightarrow{{\text{v}}_{1,3}}=\overrightarrow{{\text{v}}_{1,2}}+\overrightarrow{{\text{v}}_{2,3}}$

Vì các chuyển động trên đều là chuyển động thẳng theo hướng của đoàn tàu nên:

${\text{v}}_{\text{1,3}}{\text{= v}}_{\text{1,2}}{\text{+ v}}_{\text{2,3}}\text{ = 1m/s + 10m/s = 11m/s}$

Hướng của vận tốc là hướng của đoàn tàu chạy.

b. Tổng hợp hai vận tốc vuông góc với nhau

Ví dụ: Một ca nô chạy trong hồ nước yên lặng có vận tốc tối đa 18 km/h. Nếu ca nô chạy ngang một con sông có dòng chảy theo hướng Bắc – Nam với vận tốc lên tới 5m/s thì vận tốc tối đa nó có thể đạt được so với bờ sông là bao nhiêu và theo hướng nào?

Gọi vận tốc của ca nô đối với mặt nước là $\overrightarrow{{\text{v}}_{12}}$; vận tốc của nước chạy đối với bờ sông là $\overrightarrow{{\text{v}}_{23}}$.

Vận tốc của ca nô đối với bờ sông là

$\overrightarrow{v_{1,3}}=\overrightarrow{v_{1,2}}+\overrightarrow{v_{2,3}}$

Suy ra $\overrightarrow{{\text{v}}_{\text{13}}}\text{=}\overrightarrow{{\text{v}}_{\text{12}}}\text{+}\overrightarrow{{\text{v}}_{\text{23}}}$

${\text{v}}_{\text{1,3}}\text{ = }\sqrt{{{\text{v}}^{\text{2}}}_{\text{12}}{{\text{+v}}^{\text{2}}}_{\text{23}}}\text{= }\sqrt{{\text{5}}^{\text{2}}{\text{+5}}^{\text{2}}}\text{= 7,07m/s}$

Vì AB = BC nên $\mathrm{\Delta }\text{ABC}$ là tam giác vuông cân và $\widehat{\text{BAC}}{\text{ = 45}}^{\text{o}}$. Hướng của vận tốc nghiêng ${\text{45}}^{\text{o}}$ theo hướng Đông - Nam