Soalan latihan AP Physics 1: pek ulang kaji kilat

Lembaran formula, langkah kaedah utama untuk setiap topik dan 14 soalan latihan, dengan penyelesaian penuh di bahagian belakang.

Soalan baharuKembali ke kursus

Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.

1Formula dan kaedah

Kinematik

Halaju
v = v0 + a·t
Sesaran
s = v0·t + ½·a·t²
Tanpa masa
v² = v0² + 2·a·s
Unit
1 m/s = 3.6 km/h

Kaedah

  1. Senaraikan apa yang anda tahu: v₀, v, a, t dan s, dengan unit.
  2. Pilih persamaan yang mengandungi tiga nilai diketahui anda dan nilai yang tidak diketahui.
  3. Pilih satu arah positif dan berikan kuantiti yang bertentangan tanda tolak.
  4. Selesaikan dan semak bahawa jawapan munasabah secara fizikal.

Hukum Newton

Hukum kedua
ΣF = m·a
Berat
W = m·g
Geseran kinetik
Ff = μ·N
Pada cerun
selari: m·g·sin θ, normal: m·g·cos θ

Kaedah

  1. Lukis gambar rajah jasad bebas dengan setiap daya pada jasad.
  2. Pilih arah positif sepanjang gerakan.
  3. Pecahkan daya kepada komponen sepanjang dan berserenjang dengan gerakan (pada cerun: m·g·sin θ sepanjang, m·g·cos θ ke dalam cerun).
  4. Gunakan ΣF = m·a sepanjang gerakan; geseran ialah μ·N melawan gerakan.

Gerakan peluru

Komponen
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Kedudukan
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Ketinggian maksimum
H = h + vy²/(2g)
Julat (tanah rata)
R = v0²·sin 2θ/g

Kaedah

  1. Pecahkan halaju pelancaran kepada komponen: vx = v₀·cos θ dan vy = v₀·sin θ.
  2. Gerakan mengufuk mempunyai laju malar; gerakan menegak mempunyai pecutan −g.
  3. Cari masa penerbangan daripada gerakan menegak.
  4. Gunakan masa itu dalam gerakan mengufuk untuk mencari julat.

Gerakan membulat

Pecutan memusat
a = v²/r = ω²·r
Daya memusat
F = m·v²/r
Laju sudut
ω = v/r = 2π/T
Selekoh rata, geseran
vmax = √(μ·g·r)

Kerja & tenaga

Tenaga kinetik
Ek = ½mv²
Tenaga keupayaan
Ep = mgh
Imbangan tenaga
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Kerja geseran
W = μ·N·d
Kuasa
P = W/t

Momentum & perlanggaran

Momentum
p = m·v
Keabadian
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Tak kenyal sempurna
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Impuls
J = F·Δt = m·Δv

Kaedah

  1. Pilih arah positif dan berikan setiap halaju tandanya.
  2. Tulis jumlah momentum sebelum: Σm·v.
  3. Untuk perlanggaran tak kenyal sempurna jasad-jasad bergerak bersama selepasnya; untuk perlanggaran kenyal tenaga kinetik turut terabadi.
  4. Samakan momentum sebelum dengan momentum selepas dan selesaikan.

Spring & bandul

Jisim pada spring
T = 2π·√(m/k)
Bandul
T = 2π·√(L/g)
Frekuensi sudut
ω = √(k/m) = 2π/T
Laju dan pecutan maksimum
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Tenaga
E = ½·k·A²

2Soalan latihan

1.KinematikSederhana
a = 3.75 m/s²s = 1700 m

Sebuah kapal terbang bermula dari keadaan pegun dan memecut secara seragam pada 3.75 m/s² di sepanjang landasan. Cari lajunya v selepas 1700 m.

v₀ = 0a = 3.75 m/s²s = 1700 m
v = m/s
2.KinematikSukar
a = 22 m/s²

Sebuah roket model dilancarkan lurus ke atas dari keadaan pegun. Enjinnya memberikan pecutan ke atas malar 22 m/s² selama 2.5 s, selepas itu enjin berhenti dan roket bergerak bebas. Abaikan rintangan udara dan gunakan g = 9.81 m/s². Berapa lama selepas pelancaran ia menghentam tanah? Cari t.

a = 22 m/s²t1 = 2.5 sg = 9.81 m/s²
t = s
3.Hukum NewtonSederhana
θ = 25°a = ?m = 15 kg

Sebuah bongkah 15 kg menggelongsor menuruni cerun pada 25° kepada ufuk. Pekali geseran kinetik ialah 0.15. Gunakan g = 9.81 m/s². Cari pecutan a bongkah sepanjang cerun.

m = 15 kgθ = 25°μ = 0.15g = 9.81 m/s²
a = m/s²
4.Hukum NewtonSukar
m1​ = 6.5 kg5 kgμ = 0.2

Sebuah bongkah 6.5 kg di atas meja mengufuk disambung dengan tali ringan melalui takal tanpa geseran kepada jisim 5 kg yang tergantung. Pekali geseran kinetik antara bongkah dan meja ialah 0.2. Gunakan g = 9.81 m/s². Cari pecutan a sistem.

m1 = 6.5 kgm2 = 5 kgμ = 0.2g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.Gerakan peluruSederhana
v0​ = 22 m/sθ = ?R = 20 m

Sebiji bola dilancarkan dari tanah rata pada 22 m/s dan mesti mendarat 20 m jauhnya. Abaikan rintangan udara dan gunakan g = 9.81 m/s². Cari sudut lancaran θ yang lebih kecil daripada dua kemungkinan.

v₀ = 22 m/sR = 20 mg = 9.81 m/s²
θ = °
6.Gerakan peluruSukar
h = 55 mv0​ = 10 m/s25°v = ?

Sebiji bola dilancarkan pada 10 m/s dan 25° di atas garis mengufuk dari puncak tebing setinggi 55 m. Abaikan rintangan udara dan gunakan g = 9.81 m/s². Cari laju v bola menghentam tanah.

v₀ = 10 m/sθ = 25°h = 55 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
7.Gerakan membulatSederhana
L = 1.3 m40°

Sebiji bola kecil pada tali sepanjang 1.3 m bergerak dalam bulatan mengufuk supaya tali membuat sudut malar 40° dengan garis menegak (bandul kon). Gunakan g = 9.81 m/s². Cari laju v bola itu.

L = 1.3 mθ = 40°g = 9.81 m/s²
v = m/s
8.Gerakan membulatSukar
r = 0.8 mv = ?

Sebiji bola pada tali sepanjang 0.8 m dipusing dalam bulatan menegak. Gunakan g = 9.81 m/s². Apakah laju terkecil vmin di atas supaya tali hanya tetap tegang?

r = 0.8 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
9.Kerja & tenagaSederhana
25°d = 12 mμ = 0.3

Sebuah bongkah 2.5 kg menggelongsor 12 m menuruni cerun pada 25° kepada ufuk, dengan pekali geseran kinetik 0.3. Cari kerja Wf yang dilakukan melawan geseran.

m = 2.5 kgθ = 25°μ = 0.3d = 12 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
10.Kerja & tenagaSukar
F = 20 N35°μ = 0.32 kg

Sebuah bongkah 2 kg bermula dari keadaan pegun di dasar cerun 35° dan ditarik ke atas cerun oleh daya malar 20 N selari dengan cerun. Pekali geseran kinetik ialah 0.3. Cari laju v bongkah selepas bergerak 7 m ke atas cerun.

m = 2 kgF = 20 Nθ = 35°μ = 0.3d = 7 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
11.Momentum & perlanggaranSederhana
4 kg35 m/s4 kgv′2​ = ?

Sebutir peluru berjisim 8 kg yang bergerak secara mengufuk pada 27 m/s meletup menjadi dua serpihan yang bergerak di sepanjang garis yang sama. Serpihan 4 kg meneruskan perjalanan ke hadapan pada 35 m/s. Cari halaju v′2 serpihan 4 kg (positif dalam arah asal).

M = 8 kgu = 27 m/sm1 = 4 kgv′1 = 35 m/sm2 = 4 kg
v′2 = m/s
12.Momentum & perlanggaranSukar
1200 kg22 m/s2000 kg22 m/sθ = ?

Di sebuah persimpangan, kereta 1200 kg yang bergerak ke timur pada 22 m/s berlanggar dengan kereta 2000 kg yang bergerak ke utara pada 22 m/s. Kedua-dua kereta terkunci bersama. Cari arah θ bangkai kenderaan sejurus selepas perlanggaran, diukur ke utara dari timur.

m1 = 1200 kgv1 = 22 m/s (E)m2 = 2000 kgv2 = 22 m/s (N)
θ = °
13.Spring & bandulSederhana
L = ?

Berapa panjangkah bandul ringkas mesti supaya mempunyai tempoh 3 s? Gunakan g = 9.81 m/s². Cari L.

T = 3 sg = 9.81 m/s²
L = m
14.Spring & bandulSukar
1.6 kgk = 320 N/mA = 18 cm

Jisim 1.6 kg pada spring dengan k = 320 N/m ditarik 18 cm dari keseimbangan dan dilepaskan. Cari jumlah tenaga E ayunan itu.

m = 1.6 kgk = 320 N/mA = 18 cm
E = J

3Larutan

1.Kinematik

Jawapan: v = 112.9 m/s

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

Laju selepas jarak itu

v = √(2·a·s) = √(2·3.75·1700) = 112.9 m/s

Jawapan

v = 112.9 m/s
(406.5 km/h)
2.Kinematik

Jawapan: t = 14.85 s

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

Fasa berkuasa

v₁ = 22·2.5 = 55 m/s
h₁ = ½·22·2.5² = 68.75 m

Penerbangan bebas ke tanah

Selesaikan −h₁ = v₁·t₂ − ½·g·t₂² untuk punca positif.

t₂ = (55 + √(55² + 2·9.81·68.75))/9.81 = 12.35 s
t = 2.5 + 12.35 = 14.85 s

Jawapan

t = 14.85 s
3.Hukum Newton

Jawapan: a = 2.812 m/s²

Hukum kedua Newton: daya bersih pada sesuatu jasad sama dengan jisimnya darab pecutannya, ΣF = m·a. Lukis gambar rajah jasad bebas, pilih arah positif sepanjang gerakan, dan tambah setiap daya dalam arah itu: daya yang dikenakan, geseran μ·N melawan gerakan, dan komponen graviti.

Daya sepanjang cerun

Menuruni cerun adalah positif.

m·a = m·g·sin θ − μ·m·g·cos θ

Pecutan

a = 9.81·(sin 25° − 0.15·cos 25°) = 9.81·(0.4226 − 0.1359) = 2.812 m/s²

Jawapan

a = 2.812 m/s²
4.Hukum Newton

Jawapan: a = 3.156 m/s²

Hukum kedua Newton: daya bersih pada sesuatu jasad sama dengan jisimnya darab pecutannya, ΣF = m·a. Lukis gambar rajah jasad bebas, pilih arah positif sepanjang gerakan, dan tambah setiap daya dalam arah itu: daya yang dikenakan, geseran μ·N melawan gerakan, dan komponen graviti.

Pecutan sistem

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (49.05 − 12.75)/11.5 = 3.156 m/s²

Jawapan

a = 3.156 m/s²
5.Gerakan peluru

Jawapan: θ = 11.96 °

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Formula julat

R = v₀²·sin 2θ/g → sin 2θ = 9.81·20/22² = 0.4054

Sudut

2θ = 23.91° → θ = 11.96°

Jawapan

θ = 11.96°

Penyelesaian yang satu lagi ialah 90° − θ = 78.04°.

6.Gerakan peluru

Jawapan: v = 34.34 m/s

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Pecahkan halaju pelancaran

vx = 10·cos 25° = 9.063 m/s
vy0 = 10·sin 25° = 4.226 m/s

Laju menegak pada hentaman

Tenaga atau v² = v₀² + 2as dalam arah menegak.

vy = √(4.226² + 2·9.81·55) = 33.12 m/s

Laju hentaman

v = √(9.063² + 33.12²) = 34.34 m/s

Jawapan

v = 34.34 m/s

Semak dengan tenaga: v² = v₀² + 2gh.

7.Gerakan membulat

Jawapan: v = 2.623 m/s

Uniform circular motion: an object moving at speed v on a circle of radius r accelerates towards the centre with a = v²/r, so it needs a net inward force F = m·v²/r. That force is supplied by something real: friction, tension, gravity or a normal force.

Jejari bulatan

r = L·sin θ = 1.3·sin 40° = 0.8356 m

Laju

Tegangan dan graviti bersama-sama memberikan daya ke dalam: tan θ = v²/(r·g).

v = √(r·g·tan θ) = √(0.8356·9.81·tan 40°) = 2.623 m/s

Jawapan

v = 2.623 m/s
8.Gerakan membulat

Jawapan: vmin = 2.801 m/s

Gerakan membulat seragam: objek yang bergerak pada laju v pada bulatan berjejari r memecut ke arah pusat dengan a = v²/r, jadi ia memerlukan daya bersih ke dalam F = m·v²/r. Daya itu dibekalkan oleh sesuatu yang nyata: geseran, tegangan, graviti atau daya normal.

Tegangan sifar di atas

m·g = m·v²/r → v = √(g·r) = √(9.81·0.8) = 2.801 m/s

Jawapan

vmin = 2.801 m/s
9.Kerja & tenaga

Jawapan: Wf = 80.02 J

Prinsip kerja–tenaga: perubahan tenaga kinetik sama dengan kerja yang dilakukan oleh semua daya. Menulis graviti dan spring sebagai tenaga keupayaan (mgh dan ½kx²) menjadikan ini satu imbangan: tenaga awal = tenaga akhir + tenaga yang hilang akibat geseran (μN·d).

Daya geseran

N = mg·cos θ = 24.53·0.9063 = 22.23 N
F = μN = 0.3·22.23 = 6.668 N

Kerja melawan geseran

Wf = F·d = 6.668·12 = 80.02 J

Jawapan

Wf = 80.02 J
10.Kerja & tenaga

Jawapan: v = 5.242 m/s

Prinsip kerja–tenaga: perubahan tenaga kinetik sama dengan kerja yang dilakukan oleh semua daya. Menulis graviti dan spring sebagai tenaga keupayaan (mgh dan ½kx²) menjadikan ini satu imbangan: tenaga awal = tenaga akhir + tenaga yang hilang akibat geseran (μN·d).

Daya sepanjang cerun

m·g = 2·9.81 = 19.62 N
mg·sin θ = 11.25 N
μ·mg·cos θ = 4.822 N

Kerja–tenaga

½mv² = (20 − 16.08)·7 = 27.47 J
v = √(2·27.47/2) = 5.242 m/s

Jawapan

v = 5.242 m/s
11.Momentum & perlanggaran

Jawapan: v′2 = 19 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

Momentum sebelum

p = M·u = 8·27 = 216 kg·m/s

Momentum selepas

216 = 4·35 + 4·v′2
v′2 = (216 − 140)/4 = 19 m/s

Jawapan

v′2 = 19 m/s
12.Momentum & perlanggaran

Jawapan: θ = 59.04 °

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

Komponen momentum

px = 1200·22 = 26400 kg·m/s
py = 2000·22 = 44000 kg·m/s

Arah

tan θ = py/px = 1.667 → θ = 59.04°

Jawapan

θ = 59.04°
13.Spring & bandul

Jawapan: L = 2.236 m

Gerakan harmonik ringkas: jisim m pada spring berkekakuan k berayun dengan frekuensi sudut ω = √(k/m) dan tempoh T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Bandul ringkas sepanjang L mempunyai T = 2π·√(L/g). Dengan amplitud A, laju terbesar ialah A·ω, pecutan terbesar A·ω² dan tenaga ½·k·A².

Selesaikan untuk panjang

L = g·(T/2π)² = 9.81·(3/2π)² = 2.236 m

Jawapan

L = 2.236 m
14.Spring & bandul

Jawapan: E = 5.184 J

Gerakan harmonik ringkas: jisim m pada spring berkekakuan k berayun dengan frekuensi sudut ω = √(k/m) dan tempoh T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Bandul ringkas sepanjang L mempunyai T = 2π·√(L/g). Dengan amplitud A, laju terbesar ialah A·ω, pecutan terbesar A·ω² dan tenaga ½·k·A².

Frekuensi sudut

ω = √(320/1.6) = 14.14 rad/s

Tenaga

E = ½·k·A² = ½·320·0.18² = 5.184 J

Jawapan

E = 5.184 J

ExamProblems · examproblems.com/courses/ap-physics-1-practice