Ôn tập Vật lý 12 Nâng cao - Ôn tập chương I - Động lực học vật rắn

Buæi .. : «n tËp ch­¬ng I - ®éng lùc häc vËt r¾n Ngµy so¹n:...../..../..... Ngµy gi¶ng:..../..../...... A/. Môc tiªu : Cñng cè lý thuyÕt ch­¬ng ®éng lùc häc vËt r¾n rÌn luyÖn kÜ n¨ng gi¶i to¸n c¬ b¶n ch­¬ng ®éng lùc häc vËt r¾n B/. Néi dung «n tËp : «n tËp lý thuyÕt : 1. Các công thức của chuyển động quay biến đổi đều g = hằng số w = w0 + gt j = j0 + w0t + gt2 w2 - w02 = 2g(j - j0) Khi vật quay đều thì g = 0 2. Gia tốc của một điểm của vật rắn trong chuyển động quay không đều + Thành phần vuông góc với : aht = = w2r + Thành phần theo phương của : at = = rg Tổng = + gọi là gia tốc của một điểm chuyển động tròn không đều. 3. Phương trình động lực học của chuyển động quay. Momen quán tính a) Phương trình động lực học của chuyển động quay M = Ig b) Momen quán tính của một số vật rắn đồng chất * Vật là một vành tròn hay một hình trụ rổng, có khối lượng m, bán kính R, có trục quay là trục của nó I = mR2 * Vật là một đĩa tròn hay hình trụ đặc, có khối lượng m, bán kính R, có trục quay là trục của nó I = mR2 * Vật là một thanh mãnh có độ dài l, khối lượng m và có trục quay là đường trung trực của thanh I = ml2 * Vật là một thanh mãnh có độ dài l, khối lượng m và có trục quay đi qua một đầu và vuông góc với thanh I = ml2 * Vật là một hình cầu đặc, khối lượng m, bán kính R và có trục quay đi qua tâm I = mR2 4. Động năng của một vật rắn quay quanh một trục cố định Wđ = Iw2 Công thức Wđ = Iw2 đúng cho tất cả các vật rắn có hình dạng bất kì. Định lí biến thiên động năng: Độ biến thiên động năng của một vật rắn quay quanh một trục bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật. DWđ = Wđ2 – Wđ1 = Iw - Iw= A 5. Momen động lượng Định nghĩa Đại lượng bằng tích của momen quán tính của một vật và tốc độ góc của nó trong chuyển động quay quanh một trục được gọi là momen động lượng của vật đối với trục đó. L = Iw Đơn vị của momen động lượng là kgm2/s. 6. Định luật bảo toàn động lượng a) Định luật Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một vật (hay hệ vật) bằng thì momen động lượng của vật (hay hệ vật) được bảo toàn. I1w1 = I2w2 hay Iw = hằng số II/. PhiÕu häc tËp: Lý thuyÕt c¬ häc vËt r¾n Câu 1: Chọn đáp án sai: Khi vật rắn quay xung quanh một trục cố định thì: A. Mọi điểm trên vật rắn đều chuyển động trên quỹ đạo là những đường tròn, các đường tròn này có tâm nằm trên trục quay. B. Mọi điểm trên vật rắn quay được các góc quay như nhau trong cùng một khoảng thời gian. Nói cách khác mọi điểm trên vật rắn có cùng vận tốc góc và gia tốc góc. C. Điểm càng cách xa trục quay thì có vận tốc dài càng nhỏ. D. Những điểm trên trục quay luôn đứng yên. Câu 2 Chọn đáp án sai: A. Khi vật rắn chuyển động quay với vận tốc góc biến đổi theo thời gian, ta nói vật chuyển động quay có gia tốc góc. B. Gia tốc góc đặc trưng cho sự biến đổi nhanh chậm của tốc độ góc. Gia tốc góc ký hiệu g; đơn vị (rad/s2). C. Vật quay nhanh dần đều có gia tốc góc dương. D. Vật rắn chuyển động quay nhanh dần nếu các véc tơ gia tốc góc và vận tốc góc cùng chiều, nên . Vật rắn chuyển động quay chậm dần nếu các véc tơ gia tốc góc và vận tốc góc ngược chiều, nên . Câu 3 Chọn đáp án sai: A. Vật rắn quay đều là chuyển động quay của một vật có vận tốc góc tại mọi điểm trên vật đều bằng nhau. B. Vật rắn quay đều có vận tốc góc của vật không đổi theo thời gian (w=const). C. Phương trình chuyển động của vật rắn quay đều: φ = φO + ωt . D. Vật rắn quay đều có gia tốc góc bằng 0. Câu 4 Chọn đáp án sai: A. Vật rắn quay với gia tốc góc không đổi theo thời gian (g=const), ta nói vật rắn chuyển động quay đều. B. Phương trình vận tốc góc: (hay ). C. Phương trình tọa độ góc: . (hay ). D. Mối liên hệ -- và góc quay Dj: (hay ) Câu 6 Chọn đáp án sai: Xét chất điểm chuyển động quay trên quỹ đạo là đường tròn bán kính r. A. Vận tốc dài có phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động, là đại lượng đặc trưng cho ta biết độ lớn, phương và chiều chuyển động của chất điểm khi đi trên cung tròn đó. B. Vận tốc dài ký hiệu là v, đơn vị (m/s), được tính theo công thức: . C. Gia tốc dài đặc trưng cho sự biến đổi phương và độ lớn của vận tốc dài. Gia tốc dài luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động. D.Gia tốc dài ký hiệu là , đơn vị (m/s2), được tính theo công thức: . Câu 7 Chọn đáp án đúng: A. Gia tốc pháp tuyến luôn có phương hướng vào tâm quỹ đạo chuyển động B. Gia tốc pháp tuyến ký hiệu là , đơn vị (m/s2), được tính theo công thức: C. Gia tốc toàn phần là tổng hợp của gia tốc tiếp tiếp tuyến và gia tốc tiếp tuyến: . Độ lớn gia tốc toàn phần: D. Cả A, B và C đều đúng. Câu 8 Chọn đáp án sai: A. Mô men lực có độ lớn bằng lực tác dụng nhân với cánh tay đòn (M=F.d), đơn vị mô men lực là (Nm). B. Cánh tay đòn là khoảng cách kẻ từ trục quay tới điểm đạt của lực. C. Mô men lực M > 0 nếu mô men làm vật quay theo chiều dương; M < 0 nếu mô men làm vật quay theo chiều âm. D. Khi vật chịu tác dụng của lực F làm cho vật quay xung quanh trục cố định, thì chỉ thành phần lực tiếp tuyến mới gây ra mô men quay. Câu 12 Chọn đáp án sai: A. Với chuyển động song phẳng có thể phân tích thành hai dạng chuyển động đơn giản: Đó là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay xung quanh một trục cố định. B. Khi vật rắn lăn không trựơt trên một mặt phẳng, thì vận tốc tịnh tiến của khối tâm của vật là: . C. Động năng của vật rắn trong chuyển động song phẳng sẽ bao gồm động năng tịnh tiến và động năng của vật rắn khi quay xung quanh một trục cố định: D. Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng vào vật. Khi vật rắn quay xung quanh một trục cố định thì: ΔWđ = . Câu 13 Chọn câu sai: Khi một vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm trên vật đều có chung: A. Góc quay. B. Vận tốc góc. C. Gia tốc góc. D. Gia tốc hướng tâm. Câu 14 Chọn phát biểu sai: Trong chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật rắn: A. Có cùng góc quay. B. Có cùng chiều quay. C. Đều chuyển động trên các quỹ đạo tròn. D. Đều chuyển động trong cùng một mặt phẳng. Câu 15 Chọn câu sai: Khi vật rắn quay quanh một trục thì: A. Chuyển động quay của vật là chậm dần khi gia tốc góc âm. B. Vật có thể quay nhanh dần với vận tốc góc âm. C. Gia tốc góc không đổi và khác không thì vật quay biến đổi đều. D. Vật quay theo chiều dương hay âm tuỳ theo cách chọn chiều dương. Câu 16 Một vật rắn quay đều quanh một trục cố định. Các điểm trên vật cách trục quay các khoảng R khác nhau. Đại lượng nào sau đây tỉ lệ với R? A. Chu kỳ quay. B. Vận tốc góc. C. Gia tốc góc. D. Gia tốc hướng tâm. Câu 17 Vật rắn quay xung quanh một trục cố định với gia tốc góc có giá trị dương và không đổi. Tính chất chuyển động của vật rắn là: A. Quay chậm dần đều. B. Quay nhanh dần đều. C. Quay đều. D. Quay biến đổi đều. Câu 18 Một chuyển động quay nhanh dần đều thì luôn luôn có: A. Gia tốc góc dương. B. Vận tốc góc dương. C. Vận tốc góc dương và gia tốc góc dương. D. Tích vận tốc góc và gia tốc góc là dương. Câu 19Một chuyển động quay chậm dần đều thì luôn luôn có: A. Gia tốc góc âm. B. Vận tốc góc âm. C. Tích vận tốc góc và gia tốc góc là âm. D. Vận tốc góc âm và gia tốc góc âm. Câu 20 Xét vật rắn quay quanh một trục cố định. Chọn phát biểu sai? A. Trong cùng một thời gian, các điểm của vật rắn quay được những góc bằng nhau. B. Ở cùng một thời điểm, các điểm của vật rắn có cùng vận tốc dài. C. Ở cùng một thời điểm, các điểm của vật rắn có cùng vận tốc góc. D. Ở cùng một thời điểm, các điểm của vật rắn có cùng gia tốc góc. Câu 21 Chọn câu sai? Đối với vật rắn quay không đều, một điểm M trên vật rắn có: A. Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho biến đổi vận tốc về phương. B. Gia tốc pháp tuyến càng lớn khi điểm M càng tiến lại gần trục quay. C. Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho biến đổi vận tốc dài về độ lớn. D. Vận tốc dài biến đổi nhanh khi điểm M càng dời xa trục quay. Câu 22 Những khẳng định nào sau đây đúng cho chuyển động quay nhanh dần đều của vật rắn quanh trục cố định? A. Góc quay là hàm số bậc hai theo thời gian. B. Gia tốc góc là hằng số dương. C. Trong quá trình quay thì tích số giữa gia tốc góc và vận tốc góc là số dương. D. Vận tốc góc là hàm số bật nhất theo thời gian. Câu 24 Vật rắn quay nhanh dần đều quanh một trục cố định. Một điểm trên vật rắn không nằm trên trục quay có: A. Gia tốc tiếp tuyến cùng chiều với chuyển động. B. Gia tốc toàn phần nhỏ hơn gia tốc hướng tâm. C. Gia tốc toàn phần hướng về tâm quỹ đạo. D. Gia tốc tiếp tuyến lớn hơn gia tốc hướng tâm. Câu 25 Phát biểu nào sai về vật rắn quay quanh một trục cố định? A. Gia tốc toàn phần hướng về tâm quỹ đạo. B. Mọi điểm trên vật rắn có cùng vận tốc góc tại mỗi thời điểm. C. Mọi điểm trên vật rắn có cùng gia tốc góc tại mỗi thời điểm. D. Quỹ đạo của các điểm trên vật rắn là các đường tròn có tâm nằm trên trục quay. Câu 26 Khi một vật rắn quay đều quanh một trục cố định đi qua vật thì một điểm xác định trên vật ở cách trục quay khoảng r ≠ 0 có: A. Vectơ vận tốc dài biến đổi. B. Gia tốc tiếp tuyến khác 0 C. Độ lớn vận tốc góc biến đổi.. D. Độ lớn vận tốc dài biến đổi. Câu 27 Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực đối với vật rắn có trục quay cố định được gọi là: A. Momen lực. B. Momen quán tính. C. Momen động lượng. D. Momen quay. Câu 28 Momen của lực tác dụng vào vật rắn có trục quay cố định là đại lượng đặc trưng cho: A. Mức quán tính của vật rắn. B. Năng lượng chuyển động quay của vật rắn. C. Tác dụng làm quay của lực. D. Khả năng bảo toàn vận tốc của vật rắn. Câu 29omen quán tính của một vật rắn không phụ thuộc vào: A. Khối lượng của vật. B. Kích thước và hình dạng của vật. C. Vị trí trục quay của vật. D. Tốc độ góc của vật. Câu 30 Một momen lực không đổi tác dụng vào một vật có trục quay cố định. Trong các đại lượng: momen quán tính, khối lượng, tốc độ góc và gia tốc góc, thì đại lượng nào không phải là một hằng số? A. Momen quán tính. B. Khối lượng. C. Tốc độ góc. D. Gia tốc góc. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Hai học sinh A và B đứng trên chiếc đu đang quay tròn đều, A ở ngoài rìa, B ở cách tâm một đoạn bằng nửa bán kính của đu. Gọi vA, vB, aA, aB lần lượt là tốc độ dài và gia tốc dài của A và B. Kết luận nào sau đây là đúng ? A. vA = vB, aA = 2aB. B. vA = 2vB, aA = 2aB. C. vA = 0,5vB, aA = aB. D. vA = 2vB, aA = aB. Câu 2: Một cánh quạt dài 20 cm, quay với tốc độ góc không đổi ω = 112 rad/s. Tốc độ dài của một điểm ở trên cánh quạt và cách trục quay của cánh quạt một đoạn 15 cm là A. 22,4 m/s. B. 2240 m/s. C. 16,8 m/s. D. 1680 m/s. Câu 3: Một cánh quạt dài 20 cm, quay với tốc độ góc không đổi ω = 90 rad/s. Gia tốc dài của một điểm ở vành cánh quạt bằng A. 18 m/s2. B. 1800 m/s2. C. 1620 m/s2. D. 162000 m/s2. Câu 4: Một cánh quạt của máy phát điện chạy bằng sức gió có đường kính khoảng 80 m, quay đều với tốc độ 45 vòng/phút. Tốc độ dài tại một điểm nằm ở vành cánh quạt bằng A. 3600 m/s. B. 1800 m/s. C. 188,4 m/s. D. 376,8 m/s. Câu 5: Một bánh quay nhanh dần đều quanh trục cố định với gia tốc góc 0,5 rad/s2. Tại thời điểm 0 s thì bánh xe có tốc độ góc 2 rad/s. Hỏi đến thời điểm 6 s thì bánh xe có tốc độ góc bằng bao nhiêu ? A. 3 rad/s. B. 5 rad/s. C. 11 rad/s. D. 12 rad/s. Câu 6: Từ trạng thái đứng yên, một bánh xe bắt đầu quay nhanh dần đều quanh trục cố định và sau 2 giây thì bánh xe đạt tốc độ 3 vòng/giây. Gia tốc góc của bánh xe là A. 1,5 rad/s2. B. 9,4 rad/s2. C. 18,8 rad/s2. D. 4,7 rad/s2. Câu 7: Một cánh quạt dài 22 cm đang quay với tốc độ 15,92 vòng/s thì bắt đầu quay chậm dần đều và dừng lại sau thời gian 10 giây. Gia tốc góc của cánh quạt đó có độ lớn bằng bao nhiêu ? A. 10 rad/s2. B. 100 rad/s2. C. 1,59 rad/s2. D. 350 rad/s2. Câu 8: Tại thời điểm t = 0, một vật rắn bắt đầu quay quanh một trục cố định xuyên qua vật với gia tốc góc không đổi. Sau 4 s nó quay được một góc 20 rad. Góc mà vật rắn quay được từ thời điểm 0 s đến thời điểm 6 s là A. 15 rad. B. 30 rad. C. 45 rad. D. 90 rad. Câu 9: Một vật rắn đang quay quanh một trục cố định xuyên qua vật với tốc độ góc 20 rad/s thì bắt đầu quay chậm dần đều và dừng lại sau 4 s. Góc mà vật rắn quay được trong 1 s cuối cùng trước khi dừng lại (giây thứ tư tính từ lúc bắt đầu quay chậm dần) là A. 37,5 rad. B. 2,5 rad. C. 17,5 rad. D. 10 rad. Câu 1: Một vật rắn quay quanh một trục cố định xuyên qua vật với phương trình toạ độ góc : , trong đó tính bằng rađian (rad) và t tính bằng giây (s). Gia tốc góc của vật rắn bằng A. rad/s2. B. 0,5 rad/s2. C. 1 rad/s2. D. 2 rad/s2. Câu 11 Một vật rắn quay quanh một trục cố định xuyên qua vật với phương trình tốc độ góc : , trong đó tính bằng rađian/giây (rad/s) và t tính bằng giây (s). Gia tốc góc của vật rắn bằng A. 2 rad/s2. B. 0,5 rad/s2. C. 1 rad/s2. D. 0,25 rad/s2. Câu 12 Một vật rắn quay quanh một trục cố định xuyên qua vật với phương trình toạ độ góc : , trong đó tính bằng rađian (rad) và t tính bằng giây (s). Một điểm trên vật và cách trục quay khoảng r = 4 cm thì có tốc độ dài bằng A. 2 cm/s. B. 4 cm/s. C. 6 cm/s. D. 8 cm/s. Câu 13: Một vật rắn quay quanh một trục cố định xuyên qua vật. Góc quay φ của vật rắn biến thiên theo thời gian t theo phương trình : , trong đó tính bằng rađian (rad) và t tính bằng giây (s). Một điểm trên vật rắn và cách trục quay khoảng r = 10 cm thì có tốc độ dài bằng bao nhiêu vào thời điểm t = 1 s ? A. 0,4 m/s. B. 50 m/s. C. 0,5 m/s. D. 40 m/s. Câu 14: Phương trình nào dưới đây diễn tả mối liên hệ giữa tốc độ góc ω và thời gian t trong chuyển động quay nhanh dần đều quanh một trục cố định của một vật rắn ? A. (rad/s). B. (rad/s). C. (rad/s). D. (rad/s). Câu 15: Một vật rắn quay quanh một trục cố định xuyên qua vật. Góc quay φ của vật rắn biến thiên theo thời gian t theo phương trình : , trong đó tính bằng rađian (rad) và t tính bằng giây (s). Một điểm trên vật rắn và cách trục quay khoảng r = 10 cm thì có gia tốc dài (gia tốc toàn phần) có độ lớn bằng bao nhiêu vào thời điểm t = 1 s ? A. 0,92 m/s2. B. 0,20 m/s2. C. 0,90 m/s2. D. 1,10 m/s2. Câu 16: Một bánh đà đang quay với tốc độ 3 000 vòng/phút thì bắt đầu quay chậm dần đều với gia tốc góc có độ lớn bằng 20,9 rad/s2. Tính từ lúc bắt đầu quay chậm dần đều, hỏi sau khoảng bao lâu thì bánh đà dừng lại ? A. 143 s. B. 901 s. C. 15 s. D. 2,4 s. Câu 17: Rôto của một động cơ quay đều, cứ mỗi phút quay được 3 000 vòng. Trong 20 giây, rôto quay được một góc bằng bao nhiêu ? A. 6283 rad. B. 314 rad. C. 3142 rad. D. 942 rad. Câu 18: Bánh đà của một động cơ từ lúc khởi động đến lúc đạt tốc độ góc 140 rad/s phải mất 2,5 s. Biết bánh đà quay nhanh dần đều. Góc quay của bánh đà trong thời gian trên bằng A. 175 rad. B. 350 rad. C. 70 rad. D. 56 rad. Câu 19: Một bánh xe có đường kính 50 cm quay nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên, sau 4 s thì tốc độ góc đạt 120 vòng/phút. Gia tốc hướng tâm của điểm ở vành bánh xe sau khi tăng tốc được 2 s từ trạng thái đứng yên là A. 157,9 m/s2. B. 315,8 m/s2. C. 25,1 m/s2. D. 39,4 m/s2. Câu 20: Một chiếc đồng hồ có các kim quay đều quanh một trục và kim giờ dài bằng ¾ kim phút. Khi đồng hồ chạy đúng thì tốc độ dài vh của đầu mút kim giờ như thế nào với tốc độ dài vm của đầu mút kim phút ? A. . B. . C. . D. .