Sách bài tập Vật Lí 10 Bài 4 (Kết nối tri thức): Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

Giải SBT Vật Lí lớp 10 Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

Giải SBT Vật Lí 10 trang 7

Câu hỏi 1.1 trang 7 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Đối với một vật chuyển động, đặc điểm nào sau đây chỉ là của quãng đường đi được, không phải của độ dịch chuyển?

A. Có phương và chiều xác định.

B. Có đơn vị đo là mét.

C. Không thể có độ lớn bằng 0.

D. Có thể có độ lớn bằng 0.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Đối với một vật chuyển động (không phải vật đứng yên) thì quãng đường luôn có giá trị dương (khác 0).

Độ dịch chuyển là đại lượng vecto, có phương chiều xác định, có thể có giá trị âm, dương hoặc bằng 0.

Câu hỏi 1.2 trang 7 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được của vật có độ lớn bằng nhau khi vật

A. chuyển động tròn.

B. chuyển động thẳng và không đổi chiều.

C. chuyển động thẳng và chỉ đổi chiều 1 lần.

D. chuyển động thẳng và chỉ đổi chiều 2 lần.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Độ dịch chuyển và quãng đường đi được của vật có độ lớn bằng nhau khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều.

Câu hỏi 1.3 trang 7 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người đi xe máy từ nhà đến bến xe bus cách nhà 6 km về phía đông. Đến bến xe, người đó lên xe bus đi tiếp 20 km về phía bắc.

a) Tính quãng đường đi được trong cả chuyến đi.

b) Xác định độ dịch chuyển tổng hợp của người đó.

Lời giải:

a) Quãng đường đi được: $s=s_1+s_2=6+20=26km.$

b) Độ dịch chuyển tổng hợp được biểu diễn như hình dưới.

Độ dịch chuyển: $d=\sqrt{d_1^2+d_2^2}=\sqrt{6^2+{20}^2}=20,88km.$

Câu hỏi 1.4 trang 7 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Hai anh em bơi trong bể bơi thiếu niên có chiều dài 25 m. Hai anh em xuất phát từ đầu bể bơi đến cuối bể bơi thì người em dừng lại nghỉ, còn người anh quay lại bơi tiếp về đầu bể mới nghỉ.

a) Tính quãng đường bơi được và độ dịch chuyển của hai anh em.

b) Từ bài tập này, hãy cho biết sự khác nhau giữa quãng đường đi được và độ dịch chuyển.

Lời giải:

a) Người em: chuyển động thẳng, không đổi chiều.

Người anh: chuyển động thẳng, có đổi chiều quay lại vị trí xuất phát.

$\Rightarrow d_{em}=25m;d_{anh}=0;s_{em}=25m;s_{anh}=50m.$

b) Trong chuyển động thẳng không đổi chiều: s = d.

Trong chuyển động thẳng có đổi chiều: $s\ne d$.

Khi vật chuyển động trở lại vị trí ban đầu thì d = 0 (vị trí đầu trùng vị trí cuối).

Giải SBT Vật Lí 10 trang 8

Câu hỏi 1.5 trang 8 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Biết $\overrightarrow{d_1}$ là độ dịch chuyển 10 m về phía đông còn $\overrightarrow{d_2}$ là độ dịch chuyển 6 m về phía tây. Hãy xác định độ dịch chuyển tổng hợp $\overrightarrow{d}$ trong 2 trường hợp sau:

a) $\overrightarrow{d}=\overrightarrow{d_1}+\overrightarrow{d_2}$

b) $\overrightarrow{d}=\overrightarrow{d_1}+3\overrightarrow{d_2}$

Lời giải:

Biểu diễn độ dịch chuyển của chuyển động như hình dưới.

a) Độ dịch chuyển tổng hợp: $d=d_1-d_2=4m$ (theo hướng đông).

b) Độ dịch chuyển tổng hợp: $d=d_1-3d_2=-8m\Rightarrow d=8m$ (theo hướng tây).

Câu hỏi 1.6 trang 8 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Biết $\overrightarrow{d_1}$ là độ dịch chuyển 3 m về phía đông còn $\overrightarrow{d_2}$ là độ dịch chuyển 4 m về phía bắc.

a) Hãy vẽ các vectơ độ dịch chuyển $\overrightarrow{d_1},\overrightarrow{d_2}$ và vectơ độ dịch chuyển tổng hợp $\overrightarrow{d}$.

b) Hãy xác định độ lớn, phương và chiều của độ dịch chuyển $\overrightarrow{d}$.

Lời giải:

a) Giản đồ các vectơ độ dịch chuyển.

b) Độ dịch chuyển tổng hợp: $d=\sqrt{d_1^2+d_2^2}=\sqrt{3^2+4^2}=5m$

Góc thỏa mãn: $\tan \alpha =\frac{d_2}{d_1}=\frac{4}{3}\Rightarrow \alpha ={53}^{0}7‘$

Tức là độ dịch chuyển có hướng đông – bắc 53°.

Câu hỏi 1.7 trang 8 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Em của An chơi trò chơi tìm kho báu ở ngoài vườn với các bạn của mình. Em của An giấu kho báu của mình là một chiếc vòng nhựa vào trong một chiếc giày rồi viết mật thư tìm kho báu như sau: Bắt đầu từ gốc cây ổi, đi 10 bước về phía bắc, sau đó đi 4 bước về phía tây, 15 bước về phía nam, 5 bước về phía đông và 5 bước về phía bắc là tới chỗ giấu kho báu.

a) Hãy tính quãng đường phải đi (theo bước) để tìm ra kho báu.

b) Kho báu được giấu ở vị trí nào?

c) Tính độ dịch chuyển (theo bước) để tìm ra kho báu.

Lời giải:

a) Vẽ sơ đồ vectơ độ dịch chuyển

Quãng đường phải đi theo bước: s = 10 + 4 + 15 + 5 + 5 = 39 bước.

b) Vị trí kho báu cách cây ổi 1 bước theo hướng đông.

c) Độ dịch chuyển d = 1 bước (theo hướng đông).

Câu hỏi 1.8 trang 8 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người đi thang máy từ tầng G xuống tầng hầm cách tầng G 5 m, rồi lên tới tầng cao nhất của toà nhà cách tầng G 50 m. Tính độ dịch chuyển và quãng đường đi được của người đó:

a) Khi đi từ tầng G xuống tầng hầm.

b) Khi đi từ tầng hầm lên tầng cao nhất.

c) Trong cả chuyến đi.

Lời giải:

a) Khi đi từ tầng G xuống tầng hầm.

Quãng đường s = 5m; độ dịch chuyển d = 5m (xuống dưới).

b) Khi đi từ tầng hầm lên tầng cao nhất.

Quãng đường s = 5 + 50 = 55 m; độ dịch chuyển d = 5 + 50 = 55 m (lên trên).

c) Trong cả chuyến đi.

Quãng đường s = 5 + 5 + 50 = 60 m; độ dịch chuyển d = 5 – 5 + 50 = 50 m (lên trên).

Câu hỏi 1.9 trang 8 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người bơi từ bờ này sang bờ kia của một con sông rộng 50 m theo hướng vuông góc với bờ sông. Do nước sông chảy mạnh nên quãng đường người đó bơi gấp 2 lần so với khi bơi trong bể bơi.

a) Hãy xác định độ dịch chuyển của người này khi bơi sang bờ sông bên kia.

b) Vị trí điểm tới cách điểm đối diện với điểm khởi hành của người bơi là bao nhiêu mét?

Lời giải:

a) Coi độ rộng của bể bơi bằng độ rộng của con sông và bằng OA = 50 m. Do quãng đường người đó bơi trên sông gấp 2 lần khi bơi trong bể bơi có nước đứng yên nên:

OB = 2.OA.

Suy ra OB = 100 m và độ dịch chuyển d = 100 m theo hướng hợp với bờ sông một góc

$\alpha ={90}^0-{60}^0={30}^0$.

b) Vị trí điểm tới cách điểm đối diện với điểm khởi hành của người bơi chính là điểm B. Nên $AB=\sqrt{{100}^2-{50}^2}\approx 86,6m$.

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

Bài 1: Làm quen với Vật Lí

Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Lý thuyết Độ dịch chuyển và quãng đường đi được

I. Vị trí của vật chuyển động tại các thời điểm

– Khi vật chuyển động thì vị trí của vật so với vật được chọn làm mốc thay đổi theo thời gian.

Chuyển động của thuyền là sự thay đổi vị trí theo thời gian của thuyền

so với vật làm mốc là cây cối ven sông

– Để xác định vị trí của vật, người ta dùng hệ tọa độ vuông góc có gốc là vị trí của vật làm mốc, trục hoành Ox và trục tung Oy. Các giá trị trên các trục tọa độ được xác định theo một tỉ lệ xác định.

– Trong thực tế, người ta thường chọn hệ tọa độ trùng với hệ tọa độ địa lí, có gốc là vị trí của vật mốc, trục hoành là đường nối hai hướng địa lí Tây – Đông, trục tung là đường nối hai hướng địa lí Bắc – Nam

Ví dụ: Nếu OA = 2cm và tỉ lệ là $\frac{1}{1000}$ thì vị trí của điểm A cách điểm gốc 20 m theo hướng 45⁰ Đông –  Bắc $\mathrm{A}(\mathrm{d}=20\mathrm{m};{45}^{\mathrm{o}}$ Đông – Bắc).

Hệ tọa độ địa lí

– Để xác định thời điểm, người ta phải xác định một mốc thời gian, đo khoảng thời gian từ thời điểm được chọn làm mốc đến thời điểm cần xác định.

Ví dụ: Nếu chọn mốc thời gian là ${\mathrm{t}}_{\mathrm{o}}=8\mathrm{h}$ và thời gian chuyển động là $\mathrm{\Delta t}=2\mathrm{h}$, thì thời điểm khi kết thúc chuyển động là ${\mathrm{t}}_{\mathrm{n}}={\mathrm{t}}_{\mathrm{o}}+\mathrm{\Delta t}=10\mathrm{h}$

– Hệ tọa độ kết hợp với mốc thời gian và đồng hồ đo thời gian được gọi là hệ quy chiếu.

– Khi vật chuyển động trên đường thẳng thì chỉ cần hệ tọa độ có điểm gốc O (vị trí của vật mốc) và trục x trùng với quỹ đạo chuyển động của vật.

II. Độ dịch chuyển

– Độ dịch chuyển là đại lượng vừa cho biết độ dài vừa cho biết hướng của sự thay đổi vị trí của vật.

– Độ dịch chuyển được biểu diễn bằng một mũi tên nối vị trí đầu và vị trí cuối của chuyển động, có độ dài tỉ lệ với độ lớn của độ dịch chuyển. Kí hiệu của độ dịch chuyển là $\overrightarrow{\mathrm{d}}$

III. Phân biệt quãng đường đi được và độ dịch chuyển

– Chuyển động là sự thay đổi vị trí của vật. Trong nhiều trường hợp, quãng đường đi được không thể dùng để mô tả sự thay đổi vị trí của vật.

– Trong bản đồ, khi di chuyển từ Thành phố Cà Mau đến Quảng Trị bằng xe ô tô, chúng có có quãng đường đi được (đường màu xanh) là 1394 km, trong khi độ dịch chuyển (mũi tên màu đỏ) thì ngắn hơn rất nhiều.

Ví dụ: Hình dưới đây mô tả quãng đường đi từ A đến B (đường nét đứt màu xanh) lớn hơn độ dịch chuyển (đường nét liền màu đỏ).

– Độ dịch chuyển và quãng đường đi được trùng nhau khi vật chuyển động thẳng và không đổi chiều chuyển động.

IV. Tổng hợp độ dịch chuyển

Có thể dùng phép cộng vectơ để biểu diễn độ dịch chuyển của vật.

Ví dụ: Hai người đi xe đạp từ A đến C, người thứ nhất đi theo đường từ A đến B, rồi từ B đến C; người thứ 2 đi thẳng từ A đến C. Cả hai đều về đích cùng một lúc.

Hãy tính quãng đường đi được và độ lớn độ dịch chuyển của người thứ nhất và người thứ hai. So sánh và nhận xét kết quả.

– Dựa vào tính toán ta có bảng số liệu sau:

– Nhận xét kết quả thu được

+ Sự dịch chuyển của người thứ nhất và thứ hai là như nhau, từ A đến C nên cả hai người có cùng độ dịch chuyển.

+ Tuy về đích cùng một lúc, nhưng người thứ nhất đi nhanh hơn vì phải đi quãng đường dài hơn.

+ Nếu chỉ chú ý đến sự thay đổi vị trí thì phải coi cả hai đều thay đổi vị trí nhanh như nhau.