Đề ôn tập Vật lí số 07: Động lượng, xung lượng và va chạm

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Bỏ qua lực cản ngoài trong thời gian va chạm, trừ khi câu hỏi nêu khác. Chọn chiều chuyển động ban đầu của xe 1 làm chiều dương.

Dữ kiện dùng cho một số câu

Xe 1 khối lượng 0,50 kg chuyển động với tốc độ 4,0 m/s trên máng ngang; xe 2 khối lượng 1,0 kg đứng yên. Hai xe va chạm rồi dính vào nhau. Động năng tính theo công thức E_k=mv²/2.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Động lượng của vật khối lượng m chuyển động với vận tốc v được xác định bởi: A. p=m/v   B. p=mv   C. p=mv²   D. p=F/t.
2. Câu 2. Vật có khối lượng không đổi chuyển động trên một đường thẳng. Nếu vận tốc đổi chiều nhưng giữ nguyên độ lớn, động lượng của vật thay đổi thế nào? A. Độ lớn tăng gấp đôi và chiều giữ nguyên. B. Động lượng bằng không. C. Độ lớn giữ nguyên, chiều đảo ngược. D. Cả độ lớn và chiều giữ nguyên.
3. Câu 3. Trong hệ cô lập, tổng động lượng của hệ: A. được bảo toàn   B. luôn bằng động năng   C. luôn tăng   D. luôn bằng không.
4. Câu 4. Một xe đẩy khối lượng 2,0 kg ban đầu đứng yên nhận xung lượng hợp lực 3,0 N·s. Tốc độ của xe sau tác dụng lực là: A. 0,75 m/s   B. 1,5 m/s   C. 3,0 m/s   D. 6,0 m/s.
5. Câu 5. Sau va chạm, hai xe dính nhau. Chúng chuyển động theo hướng: A. Ngược chiều xe 1   B. Vuông góc chiều xe 1   C. Đứng yên.   D. Cùng chiều ban đầu của xe 1
6. Câu 6. Nếu tốc độ ban đầu của xe 1 tăng gấp đôi, giữ nguyên khối lượng, động năng của xe 1 sẽ: A. tăng gấp bốn   B. tăng gấp đôi   C. giảm một nửa   D. không đổi.
7. Câu 7. Động năng của hệ ngay sau va chạm xấp xỉ: A. 0,67 J   B. 1,33 J   C. 1,00 J   D. 4,00 J.
8. Câu 8. Trong va chạm dính, so với trước va chạm, động năng của hệ: A. luôn tăng   B. được bảo toàn   C. giảm trong trường hợp này.   D. bằng không
9. Câu 9. Xung lượng của hợp lực tác dụng lên vật bằng: A. độ biến thiên động lượng   B. động năng chia thời gian   C. khối lượng chia gia tốc   D. vận tốc chia lực.
10. Câu 10. Một lực không đổi 6 N tác dụng trong 0,20 s. Xung lượng của lực là: A. 0,3 N·s   B. 6,2 N·s   C. 1,2 N·s   D. 30 N·s.
11. Câu 11. Trên đồ thị lực theo thời gian, diện tích có dấu dưới đường biểu diễn trong khoảng xét cho biết: A. công suất   B. động năng   C. khối lượng.   D. xung lượng
12. Câu 12. Với cùng độ biến thiên động lượng, kéo dài thời gian dừng va chạm thường làm giảm: A. lực trung bình.   B. khối lượng   C. động lượng ban đầu   D. độ biến thiên vận tốc
13. Câu 13. Túi khí giúp giảm nguy cơ chấn thương trong va chạm chủ yếu vì nó: A. làm động lượng ban đầu bằng không   B. xóa bỏ mọi lực   C. tăng khối lượng cơ thể.   D. kéo dài thời gian người bị giảm tốc
14. Câu 14. Trong hệ hai vật va chạm, lực hai vật tác dụng lên nhau theo định luật III Newton: A. cùng chiều và khác độ lớn   B. ngược chiều, cùng độ lớn tại mỗi thời điểm tương tác   C. luôn bằng không   D. chỉ xuất hiện sau va chạm.
15. Câu 15. Động lượng là đại lượng vectơ nên: A. chỉ phụ thuộc vào khối lượng   B. không phụ thuộc chiều chuyển động   C. luôn dương theo mọi trục tọa độ.   D. có hướng cùng hướng vận tốc
16. Câu 16. Trong một biến thể, xe 2 khối lượng 1,0 kg chuyển động ngược chiều xe 1 với tốc độ 1,0 m/s trước va chạm. Với chiều xe 1 là chiều dương, động lượng ban đầu toàn hệ là: A. 0,5 kg·m/s   B. 1,0 kg·m/s   C. 2,0 kg·m/s   D. 3,0 kg·m/s.
17. Câu 17. Khi chọn cả hai xe làm hệ khảo sát, lực va chạm giữa chúng là: A. lực nội tại, hai lực tương tác triệt tiêu khi xét tổng hệ   B. lực ngoài làm thay đổi tổng động lượng hệ   C. không tuân theo định luật III   D. luôn bằng trọng lực.
18. Câu 18. Vùng trước xe được thiết kế biến dạng trong va chạm nhằm: A. giảm thời gian va chạm về không   B. kéo dài thời gian giảm tốc và hạn chế lực trung bình   C. làm vận tốc đổi tức thời   D. tăng động lượng của xe.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Xung lượng khi bắt bóng

Quả bóng khối lượng 0,20 kg chuyển động theo chiều dương với tốc độ 10 m/s. Người chơi bắt bóng và đưa bóng dừng lại trong 0,10 s. Xét lực trung bình trong khoảng này.

1. Động lượng ban đầu của bóng là +2,0 kg·m/s.
2. Độ biến thiên động lượng của bóng là −2,0 kg·m/s.
3. Lực trung bình tác dụng lên bóng là −20 N.
4. Nếu thời gian dừng tăng gấp đôi mà độ biến thiên động lượng giữ nguyên, lực trung bình vẫn là −20 N.

Câu 2. Xung lượng và lực trung bình

1. Xung lượng bằng độ biến thiên động lượng.
2. Đơn vị N·s tương đương kg·m/s.
3. Với cùng độ biến thiên động lượng, tăng thời gian tương tác làm lực trung bình tăng.
4. Diện tích dưới đồ thị F–t có dấu bằng xung lượng của lực trong khoảng thời gian đó.

Câu 3. Lực tương tác và hệ vật

1. Trong va chạm, hai lực tương tác có độ lớn bằng nhau và ngược chiều.
2. Hai lực tương tác nội tại làm thay đổi tổng động lượng của hệ cô lập.
3. Nếu xung lượng ngoại lực đáng kể thì không thể áp dụng bảo toàn động lượng cho hệ như thể cô lập.
4. Động năng có thể chuyển thành nhiệt, âm hoặc năng lượng biến dạng trong va chạm không đàn hồi.

Câu 4. An toàn giao thông

1. Dây an toàn có thể giữ người ngồi cùng chuyển động với xe khi xe giảm tốc.
2. Túi khí làm lực tương tác bằng không trong mọi va chạm.
3. Vùng biến dạng có thể kéo dài thời gian xe giảm tốc.
4. Một vật có độ biến thiên động lượng 12 N·s trong 0,40 s chịu lực trung bình có độ lớn 30 N.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Tính động lượng ban đầu của hệ hai xe (kg·m/s).
2. Câu 2: Tính vận tốc chung sau va chạm dính (m/s), làm tròn hai chữ số thập phân.
3. Câu 3: Tính độ biến thiên động lượng của xe 1 trong va chạm (kg·m/s), làm tròn hai chữ số thập phân.
4. Câu 4: Tính động năng của xe 2 ngay sau va chạm dính (J), làm tròn hai chữ số thập phân.
5. Câu 5: Tính độ giảm động năng trong va chạm (J), làm tròn hai chữ số thập phân.
6. Câu 6: Lực trung bình 400 N dừng một vật trong 0,030 s. Tính độ biến thiên động lượng (N·s).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. B. Động lượng được định nghĩa là tích vectơ p=mv, hướng cùng chiều vận tốc.
2. Câu 2. C. Động lượng là vectơ p=mv. Khối lượng không đổi và độ lớn vận tốc giữ nguyên nên độ lớn p không đổi; khi vận tốc đảo chiều, vectơ động lượng cũng đảo chiều.
3. Câu 3. A. Tổng động lượng được bảo toàn khi xung lượng ngoại lực lên hệ bằng không hoặc không đáng kể.
4. Câu 4. B. Xung lượng bằng độ biến thiên động lượng. Xe bắt đầu đứng yên nên p_f=J=3,0 kg·m/s; v_f=p_f/m=3,0/2,0=1,5 m/s.
5. Câu 5. D. Động lượng ban đầu toàn hệ là +2,0 kg·m/s. Hệ cô lập bảo toàn động lượng, nên vận tốc chung sau va chạm mang dấu dương, cùng chiều ban đầu của xe 1.
6. Câu 6. A. E_k=mv²/2; khi v tăng gấp đôi và m không đổi, E_k tăng theo 2², tức gấp bốn.
7. Câu 7. B. E_k=0,5×1,50×(4/3)²≈1,33 J.
8. Câu 8. C. Động năng giảm từ 4,0 J xuống khoảng 1,33 J; một phần chuyển sang dạng năng lượng khác.
9. Câu 9. A. Theo định lí xung lượng, xung lượng hợp lực bằng p_sau−p_trước.
10. Câu 10. C. Với lực không đổi, J=FΔt=6×0,20=1,2 N·s.
11. Câu 11. D. Tích phân lực theo thời gian, hay diện tích có dấu dưới đồ thị F–t, là xung lượng.
12. Câu 12. A. F_tb=|Δp|/Δt; nếu Δp không đổi và Δt tăng thì lực trung bình giảm.
13. Câu 13. D. Túi khí tăng thời gian giảm tốc, nhờ đó giảm lực trung bình khi độ biến thiên động lượng tương đương.
14. Câu 14. B. Hai lực tương tác là một cặp lực–phản lực: cùng độ lớn, ngược chiều và tác dụng lên hai vật khác nhau.
15. Câu 15. D. Vì p=mv với m dương, vectơ động lượng cùng hướng với vectơ vận tốc.
16. Câu 16. B. Lấy chiều xe 1 làm dương: p_hệ=0,50×4,0+1,0×(−1,0)=1,0 kg·m/s.
17. Câu 17. A. Hai lực va chạm là nội lực; khi tính tổng động lượng cả hệ, chúng triệt tiêu theo từng cặp.
18. Câu 18. B. Vùng biến dạng làm tăng thời gian giảm tốc, giúp hạ lực trung bình tác dụng trong va chạm.

Phần II

1. Câu 1. a Đúng; b Đúng; c Đúng; d Sai. p_i=mv=0,20×10=+2,0 kg·m/s; p_f=0 nên Δp=−2,0 kg·m/s. Lực trung bình F_tb=Δp/Δt=−2,0/0,10=−20 N. Nếu thời gian tăng lên 0,20 s với Δp cố định, lực trung bình là −10 N.
2. Câu 2. a Đúng; b Đúng; c Sai; d Đúng. Với cùng độ biến thiên động lượng, lực trung bình tỉ lệ nghịch với thời gian tác dụng.
3. Câu 3. a Đúng; b Sai; c Đúng; d Đúng. Nội lực không đổi tổng động lượng hệ cô lập; ngoại lực có xung lượng đáng kể thì phải xét trong cân bằng động lượng.
4. Câu 4. a Đúng; b Sai; c Đúng; d Đúng. Thiết bị an toàn không xóa lực nhưng có thể thay đổi thời gian và cách lực tác dụng lên người. Với d, F_tb=|Δp|/Δt=12/0,40=30 N.

Phần III

1. Câu 1: p=0,50×4,0+1,0×0=2,0 kg·m/s.
2. Câu 2: v=p/(m₁+m₂)=2,0/1,50=1,33 m/s.
3. Câu 3: Δp₁=m₁v_f−m₁v_i=0,50×(4/3)−0,50×4,0=−4/3≈−1,33 kg·m/s.
4. Câu 4: Sau va chạm hai xe cùng chuyển động với v=4/3 m/s. Động năng riêng của xe 2 là E_k2=½×1,0×(4/3)²=8/9≈0,89 J; không làm tròn vận tốc trung gian.
5. Câu 5: ΔE=4,0−1,33≈2,67 J.
6. Câu 6: |J|=FΔt=400×0,030=12 N·s, bằng độ lớn độ biến thiên động lượng.

Tài liệu tham chiếu

• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc định dạng đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025.
• OpenStax, College Physics for AP Courses 2e, §8.1 — công thức và hướng vectơ đối chiếu cho câu MC2.

Kết quả được tính theo các dữ kiện của đề và giả thiết ngoại lực không đáng kể trong thời gian va chạm. Bài còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định.