Đề ôn tập Vật lí số 24: Chuyển động tròn đều

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Một vật khối lượng 0,50 kg chuyển động tròn đều bán kính r=0,80 m với tốc độ v=4,0 m/s. Dùng a hướng tâm=v²/r, ω=v/r, T=2πr/v và F hướng tâm=ma hướng tâm. Trọng lực và lực cản không được tính trừ khi nêu rõ.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Trong chuyển động tròn đều, đại lượng không đổi là: A. độ lớn vận tốc; B. vectơ vận tốc; C. gia tốc; D. hướng vận tốc.
2. Câu 2. Gia tốc hướng tâm của vật là: A. 5,0 m/s²; B. 20 m/s²; C. 3,2 m/s²; D. 16 m/s².
3. Câu 3. Hướng của gia tốc hướng tâm tại mỗi thời điểm: A. tiếp tuyến quỹ đạo; B. theo vận tốc; C. từ tâm ra ngoài; D. hướng vào tâm quỹ đạo.
4. Câu 4. Tốc độ góc của vật là: A. 0,20 rad/s; B. 3,2 rad/s; C. 5,0 rad/s; D. 20 rad/s.
5. Câu 5. Chu kì của vật bằng: A. 0,40π s; B. 0,20π s; C. π s; D. 2π s.
6. Câu 6. Tần số quay xấp xỉ: A. 1,26 Hz; B. 0,80 Hz; C. 5,0 Hz; D. 0,40 Hz.
7. Câu 7. Độ lớn hợp lực hướng tâm cần thiết cho chuyển động là: A. 2,5 N; B. 5,0 N; C. 10 N; D. 20 N.
8. Câu 8. Nếu tốc độ tăng gấp đôi, giữ nguyên bán kính, gia tốc hướng tâm: A. tăng gấp đôi; B. giảm một nửa; C. không đổi; D. tăng gấp bốn.
9. Câu 9. Vật có tốc độ góc 5,0 rad/s. Sau 0,50 s, góc quay của vật là: A. 2,5 rad; B. 5,0 rad; C. 10 rad; D. 0,50 rad.
10. Câu 10. Một vòng quay có chu vi gần đúng bằng: A. 0,80 m; B. 5,03 m; C. 3,20 m; D. 10,05 m.
11. Câu 11. Trong cùng thời gian một chu kì, vật đi được quãng đường: A. r; B. πr; C. 2πr; D. 4πr.
12. Câu 12. Lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là: A. một loại lực mới luôn hướng ra ngoài; B. lực hướng tiếp tuyến; C. lực cân bằng với vận tốc; D. hợp lực thật hướng vào tâm gây gia tốc hướng tâm.
13. Câu 13. Tại một điểm trên quỹ đạo, vận tốc tức thời có hướng: A. tiếp tuyến với đường tròn; B. hướng vào tâm; C. hướng ra tâm; D. bằng không.
14. Câu 14. Công của hợp lực hướng tâm trong một vòng chuyển động tròn đều là: A. dương; B. bằng không; C. âm; D. bằng động năng.
15. Câu 15. Vật quay đều 5 vòng trong 10 s. Tần số của nó là: A. 0,10 Hz; B. 5 Hz; C. 0,50 Hz; D. 2,0 Hz.
16. Câu 16. Một vật đi một vòng tròn trong 2 s. Tốc độ góc của vật là: A. π rad/s; B. 4π rad/s; C. 0,5π rad/s; D. 2π rad/s.
17. Câu 17. Nếu không còn hợp lực hướng tâm tác dụng lên vật đang chuyển động tròn, vật có xu hướng: A. dừng ngay lập tức; B. đi thẳng vào tâm; C. tăng tốc ra ngoài theo bán kính; D. tiếp tục theo tiếp tuyến tại vị trí đó.
18. Câu 18. Trong công thức a hướng tâm=v²/r, nếu v đo bằng m/s và r bằng m thì đơn vị gia tốc là: A. m/s; B. m/s²; C. s/m; D. rad/s.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Vận tốc và gia tốc

1. Độ lớn vận tốc của chuyển động tròn đều không đổi.
2. Vectơ vận tốc không đổi vì tốc độ không đổi.
3. Gia tốc hướng tâm vuông góc với vận tốc tức thời.
4. Gia tốc hướng tâm hướng vào tâm quỹ đạo.

Câu 2. Các đại lượng quay

1. ω=v/r=5,0 rad/s.
2. Chu kì T=2πr/v=0,40π s.
3. Tần số quay f=1/T xấp xỉ 0,80 Hz.
4. Nếu bán kính quỹ đạo tăng gấp đôi trong khi tốc độ góc không đổi, tốc độ dài của vật tăng gấp đôi.

Câu 3. Lực hướng tâm

1. Giữ tốc độ dài không đổi, nếu bán kính quỹ đạo tăng gấp đôi thì gia tốc hướng tâm giảm một nửa.
2. Với cùng tốc độ và bán kính, nếu khối lượng vật tăng gấp đôi thì gia tốc hướng tâm không đổi.
3. “Lực hướng tâm” luôn là một lực riêng biệt, ngoài trọng lực, lực căng và ma sát.
4. Đảo chiều chuyển động trên cùng quỹ đạo vẫn cần gia tốc hướng tâm vào tâm.

Câu 4. Biến thiên và công

1. Giữ r, tăng v gấp đôi thì chu kì quay giảm còn một nửa.
2. Giữ v, tăng r gấp đôi thì a hướng tâm giảm một nửa.
3. Hợp lực hướng tâm vuông góc chuyển dời tức thời nên không làm đổi tốc độ trong chuyển động đều.
4. Nếu không có lực hướng tâm, vật vẫn tự cong theo đường tròn do quán tính.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Vật 0,50 kg trong bối cảnh đầu đề chuyển động tròn đều với tốc độ 4,0 m/s. Tính động năng của vật (J).
2. Câu 2: Vật khối lượng 0,75 kg chuyển động tròn bán kính 1,25 m với tốc độ 5,0 m/s. Tính hợp lực hướng tâm (N).
3. Câu 3: Vật đi tròn bán kính 1,20 m với tốc độ 3,0 m/s. Tính chu kì chính xác theo π và gần đúng (s).
4. Câu 4: Một vật hoàn thành 8 vòng trong 12 s. Tính tần số (Hz), làm tròn 0,001 Hz.
5. Câu 5: Vật quay với tần số 0,75 Hz. Tính tốc độ góc (rad/s), làm tròn 0,01 rad/s.
6. Câu 6: Trên quỹ đạo tròn nằm ngang, vật có khối lượng 0,50 kg tăng tốc tiếp tuyến từ 4,0 m/s lên 5,0 m/s. Tính công của hợp lực tác dụng lên vật (J).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. A. Tốc độ giữ nguyên, còn hướng vận tốc thay đổi liên tục khi vật đi theo đường tròn.
2. Câu 2. B. a hướng tâm=v²/r=4,0²/0,80=20 m/s².
3. Câu 3. D. Gia tốc hướng tâm luôn chỉ về tâm quỹ đạo, làm đổi hướng vận tốc theo thời gian.
4. Câu 4. C. ω=v/r=4,0/0,80=5,0 rad/s theo bán kính đã cho.
5. Câu 5. A. T=2πr/v=2π×0,80/4,0=0,40π s≈1,26 s.
6. Câu 6. B. f=1/T=1/(0,40π)≈0,796 Hz, làm tròn 0,80 Hz.
7. Câu 7. C. F hướng tâm=ma hướng tâm=0,50×20=10 N.
8. Câu 8. D. a hướng tâm=v²/r, nên v tăng hai lần làm v² và gia tốc tăng bốn lần.
9. Câu 9. A. Góc quay Δθ=ωt=5,0×0,50=2,5 rad.
10. Câu 10. B. Chu vi 2πr=2π×0,80≈5,03 m.
11. Câu 11. C. Một vòng hoàn chỉnh tương ứng đúng độ dài chu vi 2πr của đường tròn.
12. Câu 12. D. Lực hướng tâm là tên gọi cho hợp lực hướng vào tâm, có thể do một hay nhiều lực thật tạo nên.
13. Câu 13. A. Vận tốc tức thời luôn tiếp tuyến quỹ đạo tròn và vuông góc bán kính tại điểm đang xét.
14. Câu 14. B. Hợp lực hướng tâm vuông góc chuyển dời vi phân, nên công trên cả vòng bằng không.
15. Câu 15. C. f=số vòng/thời gian=5/10=0,50 Hz.
16. Câu 16. A. ω=2π/T=2π/2=π rad/s, tức một vòng quay mất đúng 2 s.
17. Câu 17. D. Không còn hợp lực hướng tâm, vật tiếp tục theo hướng vận tốc tức thời, tức tiếp tuyến quỹ đạo tại điểm đó.
18. Câu 18. B. Thứ nguyên (m/s)²/m=m/s², đúng đơn vị của gia tốc.

Phần II

1. Câu 1: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. Tốc độ không đổi nhưng vectơ vận tốc đổi hướng, vì vậy vẫn có gia tốc hướng tâm.
2. Câu 2: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng. Với tốc độ góc không đổi, v=ωr nên bán kính tăng gấp đôi làm tốc độ dài tăng gấp đôi.
3. Câu 3: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Theo a_ht=v²/r, giữ v không đổi và tăng r gấp đôi thì gia tốc còn một nửa; giữ cả v và r thì tăng khối lượng không đổi gia tốc. Lực hướng tâm là hợp lực hướng vào tâm, không phải một loại lực riêng; độ lớn F_ht=ma_ht tỉ lệ với khối lượng. Các quan hệ theo OpenStax College Physics 2e, §6.2 và §6.3.
4. Câu 4: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai. a) T=2πr/v nên tăng v gấp đôi khi r không đổi làm T còn một nửa. b) a=v²/r nên tăng r gấp đôi khi v giữ nguyên làm a còn một nửa. c) Hợp lực vuông góc chuyển dời tức thời nên không đổi tốc độ; d) nếu mất hợp lực hướng tâm, vật đi theo tiếp tuyến chứ không tự cong thành đường tròn.

Phần III

1. Câu 1: 4,0 J. Động năng tịnh tiến là K=½mv²=½×0,50×(4,0)²=4,0 J. Câu này kiểm tra động năng của vật đang chuyển động trên quỹ đạo, không phải gia tốc hướng tâm.
2. Câu 2: a_ht=5,0²/1,25=20 m/s²; F_ht=ma=0,75×20=15 N.
3. Câu 3: T=2πr/v=2π×1,20/3,0=0,80π≈2,51 s.
4. Câu 4: f=8/12=0,667 Hz.
5. Câu 5: ω=2πf=2π×0,75=1,5π≈4,71 rad/s.
6. Câu 6: Theo định lí động năng, W_net=ΔK=½m(v_f²−v_i²)=½×0,50×(5,0²−4,0²)=2,25 J.

Tài liệu tham chiếu và phạm vi kiểm chứng

• OpenStax College Physics 2e 6.2: Centripetal Acceleration — gia tốc hướng tâm, tốc độ góc và quỹ đạo.
• OpenStax College Physics 2e 6.3: Centripetal Force — hợp lực cần để duy trì chuyển động tròn.
• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025 — dạng thức trắc nghiệm.

Các phép tính được kiểm tra theo ω=2π/T và quan hệ gia tốc hướng tâm v²/r. Đề còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định độc lập.