Câu hỏi:

19/10/2025 16 Lưu

Một viên đạn có khối lượng \(3{\rm{\;kg}}\) đang rơi tự do, \(2{\rm{\;s}}\) sau khi rơi thì nổ thành hai mảnh có khối lượng gấp 2 lần nhau. Lấy \({\rm{g}} = 10{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\). Nếu mảnh nhỏ bay theo phương ngang với vận tốc \(20\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\) thì vận tốc của mảnh còn lại

có độ lớn \(20\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\), hợp với hướng chuyển động của mảnh nhỏ một góc \({120^ \circ }\).

có độ lớn \(20\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\), hợp với hướng chuyển động của mảnh nhỏ một góc \({60^ \circ }\).

có độ lớn \(40\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\), hợp với hướng chuyển động của mảnh nhỏ một góc \({60^ \circ }\).

có độ lớn \(40\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\), hợp với hướng chuyển động của mảnh nhỏ một góc \({120^ \circ }\).

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng: A

Phân tích:

 Thời gian đạn nổ là rất ngắn nên có thể coi hệ là kín.

 Tốc độ của đạn trước khi nổ xác định theo các công thức rơi tự do: \({\rm{v}} = \) g.t.

 Sau khi nổ hai mảnh của đạn chuyển động với vận tốc \({{\rm{\vec v}}_1}\) và \({{\rm{\vec v}}_2}\) với \({{\rm{\vec v}}_1} \bot {\rm{\vec v}}\).

2023_08_20_20fec068dd50928d5b8ag-079.jpeg

Xét hệ kín gồm hai mảnh đạn có khối lượng là \({{\rm{m}}_1}\) và \({{\rm{m}}_2}\).

Ta có: \(\left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{m}}_2} = 2{\rm{\;}}{{\rm{m}}_1}}\\{{{\rm{m}}_2} + {{\rm{m}}_1} = 3{\rm{\;kg}}}\end{array} \Rightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{m}}_1} = 1{\rm{\;kg}}}\\{{{\rm{m}}_2} = 2{\rm{\;kg}}}\end{array}} \right.} \right.\)

Tốc độ của viên đạn ngay trước khi nổ là: \({\rm{v}} = {\rm{g}}{\rm{.t}} = 10.2 = 20{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).

Động lượng của hệ trước khi đạn nổ: \({\rm{\vec p}} = \left( {{{\rm{m}}_1} + {{\rm{m}}_2}} \right){\rm{\vec v}}\).

Động lượng của hệ sau khi đạn nổ: \({{\rm{\vec p}}^{\rm{'}}} = {{\rm{\vec p}}_1} + {{\rm{\vec p}}_2} = {{\rm{m}}_1}{\rm{.}}{{\rm{\vec v}}_1} + {{\rm{m}}_2}{\rm{.}}{{\rm{\vec v}}_2}\).

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: \({\rm{\vec p}} = {{\rm{\vec p}}_1} + {{\rm{\vec p}}_2} \Leftrightarrow {\rm{\vec p}} - {{\rm{\vec p}}_1} = {{\rm{\vec p}}_2}\).

\({\rm{\vec p}} \bot {{\rm{\vec p}}_1} \Rightarrow {{\rm{p}}_2} = \sqrt {{{\rm{p}}^2} + {\rm{p}}_1^2} \)

\(\left\langle {\begin{array}{*{20}{l}}{{\rm{p}} = {\rm{mv}} = 3.20 = 60{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}}\\{{{\rm{p}}_1} = {{\rm{m}}_1}{{\rm{v}}_1} = 1.20\sqrt 3 = 20\sqrt 3 {\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}}\end{array}} \right. \Rightarrow {{\rm{p}}_2} = \sqrt {{{60}^2} + {{(20\sqrt 3 )}^2}} = 40\sqrt 3 {\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\).

\( \Rightarrow {{\rm{v}}_2} = \frac{{{{\rm{p}}_2}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{m}}_2}}} = \frac{{40\sqrt 3 }}{2} = 20\sqrt 3 {\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).

Gọi \(\alpha = \left( {{{{\rm{\vec p}}}_1};{{{\rm{\vec p}}}_2}} \right) \Rightarrow {{\rm{p}}^2} = {\rm{p}}_1^2 + {\rm{p}}_2^2 + 2{{\rm{p}}_1}{{\rm{p}}_2}{\rm{.cos}}\alpha \).

image-a829f32f05f47166a67bb51b4cde283c0621305c.jpeg

\( \Rightarrow {\rm{cos}}\alpha = \frac{{{{60}^2} - \left[ {{{(20\sqrt 3 )}^2} + {{(40\sqrt 3 )}^2}} \right]}}{{2.20\sqrt 3 .40\sqrt 3 }} = - \frac{1}{2} \Rightarrow \alpha = {120^ \circ }{\rm{.\;}}\)

Nhận xét: Ta có thể giải bằng phương pháp hình học như sau:

Xét tam giác \({\rm{ABC}}\) ta có: \({\rm{tan}}\widehat {{\rm{CAB}}} = \frac{{{{\rm{p}}_1}}}{{\rm{p}}} = \frac{{20\sqrt 3 }}{{60}}\)

\( \Rightarrow \widehat {{\rm{CAB}}} = {30^ \circ } \Rightarrow \alpha = {90^ \circ } + \widehat {{\rm{CAB}}} = {120^ \circ }\) \({\rm{sin}}\widehat {{\rm{CAB}}} = \frac{{{{\rm{p}}_1}}}{{{{\rm{p}}_2}}} \Leftrightarrow {\rm{sin}}{30^ \circ } = \frac{{20\sqrt 3 }}{{{{\rm{p}}_2}}} \Rightarrow {{\rm{p}}_2} = 40\sqrt 3 {\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}} \Rightarrow {{\rm{v}}_2} = \frac{{{{\rm{p}}_2}}}{{{\rm{\;}}{{\rm{m}}_2}}} = \frac{{40\sqrt 3 }}{2} = 20\sqrt 3 {\rm{\;m/s}}.\)

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

a) Đ

b) Đ

c) Khi vật chuyển động trên mặt phẳn nghiêng, trọng lực làm thay đổi động lượng nên không thể là hệ kín => S.

d) Trong chuyển động tròn đều \(\overrightarrow v \) đổi hướng nên \(\overrightarrow p \) không bảo toàn hướng => S.

Câu 2

độ lớn là \(115{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\); phương là đường thẳng \({\rm{AB}}\), chiều từ \({\rm{A}}\) đến \({\rm{B}}\).

độ lớn là \(115{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\); phương là đường thẳng \({\rm{AB}}\), chiều từ \({\rm{B}}\) đến \({\rm{A}}\).

độ lớn là \(35{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\); phương là đường thẳng \({\rm{AB}}\), chiều từ \({\rm{A}}\) đến \({\rm{B}}\).

độ lớn là \(35{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\); phương là đường thẳng \({\rm{AB}}\), chiều từ \({\rm{B}}\) đến \({\rm{A}}\).

Lời giải

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng: C

Shape1

Động lượng của vật \({{\rm{m}}_1}\) có độ lớn là: \({{\rm{p}}_1} = {{\rm{m}}_1}{{\rm{v}}_1} = 5.\frac{{54}}{{3,6}} = 75{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\).

Động lượng của vật \({{\rm{m}}_2}\) có độ lớn là: \({{\rm{p}}_2} = {{\rm{m}}_2}{{\rm{v}}_2} = 4.\frac{{36}}{{3,6}} = 40{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\).

Động lượng của hệ hai vật \({{\rm{m}}_1}\) và \({{\rm{m}}_2}\) là: \({\rm{\vec p}} = {{\rm{\vec p}}_1} + {{\rm{\vec p}}_2}\).

Do \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\vec p}_1} \uparrow \downarrow {{\vec p}_2}}\\{{p_1} > {p_2}}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{\rm{p}} = \left| {{{\rm{p}}_1} - {{\rm{p}}_2}} \right| = \left| {75 - 40} \right| = 35{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}.}\\{{\rm{\vec p}} \uparrow \uparrow {{{\rm{\vec p}}}_1} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{\rm{AB}}} }\end{array}} \right.} \right.\)

Động lượng của hệ hai vật có độ lớn là \(35{\rm{\;kg}}{\rm{.m/s}}\); phương là đường thẳng \({\rm{AB}}\), chiều từ \({\rm{A}}\) đến \({\rm{B}}\)

Mở rộng: Với các bài toán tổng hợp vectơ đơn thuần như trên, ta có thể giải nhanh bằng máy tính Casio bằng cách biểu diễn các vectơ dưới dạng số phức như sau:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{{\rm{\vec p}}}_1} = 75\angle {0^ \circ }}\\{{{{\rm{\vec p}}}_2} = 40\angle {{180}^ \circ }}\end{array} \Rightarrow {\rm{\vec p}} = {{{\rm{\vec p}}}_1} + {{{\rm{\vec p}}}_2} = 75\angle {0^ \circ } + 40\angle {{180}^ \circ } = 35} \right.\)

Với trục \({\rm{Ox}}\) được chọn có gốc \({\rm{O}}\) trùng với điểm \({\rm{A}}\), chiều từ \({\rm{A}}\) đến \({\rm{B}}\).

index_html_fe8ab11975996101.png

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP