Lý thuyết Định luật Hooke (Chân trời sáng tạo 2024) hay, chi tiết

Lý thuyết Định luật Hooke (Chân trời sáng tạo 2024) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Phạm Minh Châu Ngày: 08-03-2024 Lớp 10

Tải xuống 2 3.8 K 35

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 23: Định luật Hooke sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết cùng với bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 10.

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 23: Định luật Hooke

A. Lý thuyết Định luật Hooke

1. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

Kết luận: Trong giới hạn đàn hồi, lò xo có độ dãn tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mỗi lò xo và được gọi là độ cứng (hệ số đàn hồi) của lò xo.

2. Định luật Hooke (Húc)

Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo theo biểu thức: $F_{d h} = k . |Δ l|$

Trong hệ SI, đơn vị của độ cứng k là: N/m

Với $Δ l = l - l_{o}$

Trong đó:

$l$ là chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng,

$l_{o}$ là chiều dài tự nhiên của lò xo khi chưa biến dạng

Lò xo bị biến dạng khi treo vật

B. Trắc nghiệm Định luật Hooke

Câu 1: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 25 cm khi chịu tác dụng của lực 2 N thì giãn ra 1 cm. Bỏ qua khối lượng của lò xo. Để lò xo có chiều dài là l = 30 cm thì ta phải treo vào đầu dưới lò xo một vật khối lượng là bao nhiêu?

A. 1 kg.

B. 2 kg.

C. 4 kg.

D. 2,5 kg.

Đáp án đúng là: A.

- Độ cứng của lò xo là:

$k = \frac{2}{0, 01} = 200 (N / m)$

- Khối lượng vật treo để lò xo có chiều dài là l = 30 cm:

$m = \frac{k . Δ l}{g} = \frac{200. (30 - 25) {.10}^{- 2}}{10} = 1 (k g)$

Câu 2: Dùng một lò xo để treo một vật có khối lượng 300 g thì thấy lò xo giãn một đoạn 2 cm. Nếu treo thêm một vật có khối lượng 150 g thì độ giãn của lò xo là:

A. 1 cm.

B. 2 cm.

C. 3 cm.

D. 4 cm.

Đáp án đúng là: C.

Ta có hệ thức: $\frac{F 1}{F_{2}} = \frac{P_{1}}{P_{2}} \Leftrightarrow \frac{Δ l_{1}}{Δ l_{2}} = \frac{m_{1} . g}{m_{2} . g}$

$\Rightarrow \frac{2}{Δ l_{2}} = \frac{300}{300 + 150} \Leftrightarrow Δ l_{2} = 3 cm.$

Câu 3: Người ta treo một vật có khối lượng 0,3 kg vào đầu dưới của một lò xo (đầu trên cố định), thì lò xo dài 31 cm. Khi treo thêm một vật 200g nữa thì lò xo dài 33 cm. Lấy $g = 10 m / s^{2}$ . Độ cứng của lò xo là:

A. $9, 7 N / m$

B. $1 N / m$

C. $100 N / m$

D. Kết quả khác

Đáp án đúng là: C.

Ta có: $\frac{F 1}{F_{2}} = \frac{P_{1}}{P_{2}} \Leftrightarrow \frac{Δ l_{1}}{Δ l_{2}} = \frac{m_{1} . g}{m_{2} . g}$

$\Rightarrow \frac{l_{1} - l_{0}}{l_{2} - l_{0}} = \frac{m_{1}}{m_{2}} \Rightarrow \frac{31 - l_{0}}{33 - l_{0}} = \frac{0, 3}{0, 3 + 0, 2} \Rightarrow l_{0} = 28 c m$

Ta lại có: $P_{1} = F_{1} = k . Δ l_{1} \Leftrightarrow m_{1} g = k . (l_{1} - l_{0}) \Rightarrow k = 100 N / m$

Câu 4: Lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 21 cm. Lò xo được giữ cố định tại 1 đầu, còn đầu kia chịu 1 lực kéo bằng 5,0 N. Khi ấy lò xo dài 25 cm. Hỏi độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu ?

A. 1,25 N/m.

B. 20 N/m.

C. 23,8 N/m.

D. 125 N/m.

Đáp án đúng là: D.

Áp dụng công thức:

$F_{đ h} = F_{k} = 5 = k . (25 - 21) {.10}^{- 2} \Leftrightarrow k = 125 N/m.$

Câu 5: Một lò xo có chiều dài tự nhiên là 20 cm. Khi lò xo có chiều dài 24 cm thì lực đàn hồi của nó bằng 5 N. Hỏi khi lực đàn hồi của lò xo bằng 10 N thì chiều dài của nó bằng bao nhiêu ?

A. 22 cm.

B. 28 cm.

C. 40 cm.

D. 48 cm.

Đáp án đúng là: B.

$\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{k . Δ l_{1}}{k . Δ l_{2}} = \frac{l_{1} - l_{0}}{l_{2} - l_{0}} \Rightarrow \frac{5}{10} = \frac{24 - 20}{l_{2} - 20} \Rightarrow l_{2} = 28 cm$

Câu 6: Chọn đáp án đúng.

A. Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo.

B. Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo: $F_{d h} = k . (Δ l)$ .

C. Lực đàn hồi có tác dụng chống lại sự biến dạng của vật, do đó luôn ngược chiều với lực gây ra sự biến dạng cho vật.

D. Cả ba đáp án trên đều đúng.

Đáp án đúng là: D.

- Lực đàn hồi có tác dụng chống lại sự biến dạng của vật khi chịu tác dụng của ngoại lực, do đó luôn ngược chiều với lực gây ra sự biến dạng cho vật.

- Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo theo biểu thức $F_{d h} = k . (Δ l)$

Câu 7: Phải treo một vật có trọng lượng bằng bao nhiêu vào một lò xo lí tưởng có độ cứng k = 100 N/m để nó giãn ra được 10 cm

A. 1000 N.

B. 100 N.

C. 10 N.

D. 1 N.

Đáp án đúng là: C.

Khi vật cân bằng ta có:

$P = F_{d h} = k . (Δ l_{0}) = 100.0, 1 = 10 (N)$

Câu 8: Một lò xo lí tưởng có chiều dài tự nhiên 15 cm, đặt thẳng đứng, đầu dưới được gắn cố định, đầu trên gắn vật có trọng lượng 4,5 N. Khi ở trạng thái cân bằng lò xo dài 10 cm. Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu?

A. 30 N/m.

B. 90 N/m.

C. 150 N/m.

D. 15 N/m.

Đáp án đúng là: B.

Khi ở trạng thái cân bằng: F_đh = P

$F_{d h} = k . (Δ l_{0}) \Rightarrow k = \frac{F_{d h}}{(Δ l_{0})} = \frac{P}{(l - l_{0})} = \frac{4, 5}{(0, 1 - 0, 15)} = 90 (N / m)$

Câu 9: Một lò xo khi treo vật $m_{1} = 100$ g sẽ giãn ra 5 cm. Thay thế vật $m_{1}$ bằng vật $m_{2}$ , thì lò xo giãn 3 cm. Tìm $m_{2}$ .

A. 0,5 kg

B. 6 g.

C. 75 g

D. 0,06 kg.

Đáp án đúng là: D.

Áp dụng định luật Hooke ta có

$\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{Δ l_{1}}{Δ l_{2}} \Rightarrow \frac{m_{1} . g}{m_{2} . g} = \frac{Δ l_{1}}{Δ l_{2}} \Rightarrow \frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{Δ l_{1}}{Δ l_{2}}$

$\Rightarrow \frac{100}{m_{2}} = \frac{5}{3} \Rightarrow m_{2} = 60 (g) = 0, 06 (k g)$

Câu 10: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 20 cm và có độ cứng 75 N/m. Lò xo vượt quá giới hạn đàn hồi của nó khi bị kéo giãn vượt quá chiều dài 30 cm. Lực đàn hồi cực đại của lò xo bằng

A. 10 N.

B. 100 N.

C. 7,5 N.

D. 1 N.

Đáp án đúng là: C.

Áp dụng định luật Hooke ta có

$F_{d h \max} = k . (l_{\max} - l_{0}) = 75. (0, 3 - 0, 2) = 7, 5 (N)$