Phương pháp giải bài tập vật lý 12

Chia sẻ: lucky_star_85

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, học sinh đang trong giai đoạn ôn thi đại học chuyên môn vật lý.

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Phương pháp giải bài tập vật lý 12

 

  1. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . CHƯƠNG I : DAO ĐÔNG CƠ HOC ̣ ̣ Dang 1: Đai cương về dao đông điêu hoa ̣ ̣ ̣ ̀ ̀ 1) Phương trinh dao đông: x = Acos(ω t + ϕ ) (m,cm,mm) ̀ ̣ Trong đó x: li độ hay độ lêch khoi vị trí cân băng (m,cm,mm) ̣ ̉ ̀ A: (A>0) biên độ hay li độ cưc đai (m,cm,mm) ̣ ω : tân số goc hay tôc độ goc (rad/s) ̀ ́ ́ ́ ω t + ϕ : pha dao đông ơ thơi gian t (rad) ̣ ϕ : pha ban đâu (rad)̀ ̀̀ ́ 2) Chu ky, tân sô: 2π t a. Chu kỳ dao đông điêu hoa: T = ̣ ̀ ̀ t: thơi gian (s) ; T: chu kì (s) = ωN ω 1 b. Tân số f = ̀ = 2π T ̣ ́ ́ 3) Vân tôc, gia tôc: a. Vân tôc: v = -Aω sin(ω t + ϕ ) ̣ ́ •  v max = Aω khi x = 0 (tai VTCB) ̣ • v = 0 khi x = ± A (tai vị trí biên) ̣ b. Gia tôc: a = – ω 2Acos (ω t + ϕ ) = – ω 2x ́ •  a max = ω 2A khi x = ± A (tai vị trí biên) ̣ • a = 0 khi x = 0 (tai VTCB) ̣ v2 4) Liên hệ giưa x, v, A: A 2 = x2 + . ω2 a2 v2 + 2 2 =1 Liên hệ : a = - ω 2x Liên hệ a và v : A 2ω 4 A ω 5) Cac hệ qua: ́ ̉ + Quỹ đao dao đông điêu hoa là 2A ̣ ̣ ̀ ̀ T + Thơi gian ngăn nhât để đi tư biên nay đên biên kia là ́ ́ ̀ ́ 2 T + Thơi gian ngăn nhât để đi tư VTCB ra VT biên hoăc ngươc lai là ́ ́ ̣ ̣ 4 + Quang đương vât đi đươc trong môt chu kỳ là 4A ̃ ̣ ̣ Dang 2: Tinh chu kì con lăc lò xo theo đăc tinh câu tao ̣ ́ ́ ̣́ ́ ̣ 1) Công thưc tinh tân số goc, chu kì và tân số dao đông cua con lăc lò xo: ́ ̀ ́ ̀ ̣ ̉ ́  k : ñoä ng cuû loø (N/m) cöù a xo k + Tân số goc: ω = vơi  ̀ ́  m : khoálöôï g cuû vaänaëg (kg) i n atn m ∆l mt * ∆ l : độ gian ra cua lò xo (m) + Chu ky: T = 2π =2π ̀ ̉ ̉ = N g k * N: số lân dao đông trong thơi gian t ̀ ̣ gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 1
  2. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . 1k ̀ ́ + Tân sô: f = 2π m 2) Chu kì con lăc lò xo và khôi lương cua vât năng ́ ́ ̉ ̣̣ Goi T1 và T2 là chu kì cua con lăc khi lân lươt treo vât m1 và m2 vao lò xo có độ cưng k ̣ ̉ ́ ̀ ̣ ̀ 2 2 Chu kì con lăc khi treo cả m1 và m2: m = m1 + m2 là T = T1 + T2 . ́ 2 3) Chu kì con lăc và độ cưng k cua lò xo. ́ ̉ Goi T1 và T2 là chu kì cua con lăc lò xo khi vât năng m lân lươt măc vao lò xo k1 và lò xo k2 ̣ ̉ ́ ̣̣ ̀ ́ ̀ Độ cưng tương đương và chu kì cua con lăc khi măc phôi hơp hai lò xo k1 và k2: ̉ ́ ́ ́ 111 =+ 2 2 và T2 = T1 + T2 . a- Khi k1 nôi tiêp k2 thì ́ ́ k k1 k 2 1 11 = 2+ 2 . b- Khi k1 song song k2 thì k = k1 + k2 và 2 T T1 T2  Chú ý: độ cưng cua lò xo tỉ lệ nghich vơi chiêu dai tư nhiên cua no. ̉ ̣ ̀ ̀ ̉ ́ Dang 3: Chiêu dai lò xo ̣ ̀ ̀ 1) Con lăc lò xo thăng đưng: ́ ̉ + Goi lo :chiêu dai tư nhiên cua lò xo (m) ̣ ̀ ̀ ̉ mg ℓo ℓcb ∆ l: độ dan cua lò xo ơ vị trí cân băng: ∆ l = ̃ ̉ ̀ (m) k ∆ℓ + Chiêu dai lò xo ơ VTCB: lcb = lo + ∆ l ̀ ̀ O (VTCB) o x + Chiêu dai cua lò xo khi vât ơ li độ x: ̀ ̀̉ ̣ l = lcb + x khi chiêu dương hương xuông. ̀ ́ l = lcb – x khi chiêu dương hương lên. ̀ + Chiêu dai cưc đai cua lò xo: lmax = lcb + A ̀ ̀ ̣̉ + Chiêu dai cưc tiêu cua lò xo: lmin = lcb – A ̀ ̀ ̉ ̉ lmax + lmin  lcb =  2 ⇒ hệ qua:  ̉  A = lmax − lmin   2 ́ ̀ 2) Con lăc năm ngang: Sư dung cac công thưc về chiêu dai cua con lăc lò xo thăng đưng nhưng vơi ∆ l = 0 ̣ ́ ̀ ̀̉ ́ ̉ ∆l mg ⇒T = 2π * Độ biến dạng của lò xo thẳng đưng: ∆l = k g * Độ biến dạng của lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: mg sin α ∆l ⇒T = 2π ∆l = g sin α k Một lò xo có độ cưng k, chiều dài l đươc cắt thành các lò xo có độ cưng k 1, k2, … và chiều dài tương ưng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … Dang 4: Lưc đan hôi cua lò xo ̣ ̀ ̀ ̉ 1) Con lăc lò xo thăng đưng: ́ ̉ a- Lưc đan hôi do lò xo tac dung lên vât ơ nơi có li độ x: ̀ ̀ ́ ̣ ̣ Fđh = k∆ l + x  khi chon chiêu dương hương xuông ̣ ̀ ́ gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 2
  3. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . Fđh = k∆ l – x  khi chon chiêu dương hương lên ̣ ̀ hay b- Lưc đan hôi cưc đai:Fđh max = k(∆ l + A) ; Fđh max : (N) ; ∆ l (m) ; A(m) ̀ ̀ ̣ c- Lưc đan hôi cưc tiêu: ̀ ̀ ̉ Fđh min = 0 khi A ≥ ∆ l (vật ơ VT lò xo có chiều dài tư nhiên) Fđh min = k(∆ l- A) khi A < ∆ l (vật ơ VT lò xo có chiều dài cưc tiểu) Fđh min : ( lưc kéo về) đơn vị (N) ́ ̀ 2) Con lăc năm ngang: Sư dung cac công thưc về lưc đan hôi cua con lăc lò xo thăng đưng nhưng vơi ∆ l = 0 ̣ ́ ̀ ̀̉ ́ ̉ *Lưc đàn hồi, lưc hồi phục:  FñhM = k(∆l+ A)  a. Lưc đàn hồi: Fñh = k(∆l+ x) ⇒  Fñhm = k(∆l− A) neá ∆l> A u  F = 0 neá ∆l ≤ A u  ñhm  FhpM = kA  F = m ω 2A  Fhp = kx ⇒  Fhp = m a ⇒  hpM b. Lưc hồi phục: hay Fhpm = 0  Fhpm = 0   lưc hồi phục luôn hương về vị trí cân bằng. c . Fđh ơ vị trí thấp nhất: Fđh = k (∆ l0 + A ). d. Fđh ơ vị trí cao nhất: Fđh = k /∆ l0 – A/. e. Lưc hồi phục hay lưc phục hồi (là lưc gây dao động cho vật) là lưc để đưa vật về vị trí cân bằng (là hơp lưc của các lưc tác dụng lên vật xét phương dao động), luôn hương về VTCB. F = - Kx. Vơi x là ly độ của vật. + Fmax = KA (vật ở VTB). + Fmin = 0 (vật qua VTCB). Dang 5: Năng lương dao đông cua con lăc lò xo ̣ ̣ ̉ ́ 1 • Thế năng: Wt = kx2 * Wt : thế năng (J) ; x : li độ (m) 2 1 • Đông năng: Wđ = mv2 ̣ * Wđ : Động n ăng (J) ; v : vận tốc (m/s) 2 1 1 • Cơ năng cua con lăc lò xo: W = Wt + Wđ = Wt max = Wđ max = kA2 = mω 2A2 = const . ̉ ́ 2 2 W : cơ năng (năng l ương) (J) A : bi ên đ ộ (m); m: khối lương (kg) T Chú ý: động năng và thế năng biến thiên điều hòa cùng chu kì T’ = hoặc cùng tần số f’ = 2f 2 Dang 6: Viêt phương trinh dao đông điêu hoa ̣ ́ ̀ ̣ ̀ ̀ 2π k + Tim ω = 2 π f = ̀ = T m v2 + Tim A: sư dung công thưc A 2 = x2 + 2 hoăc cac công thưc khac như : ̀ ̣ ̣ ́ ́ ω v max v  A = x 2 + ( ) 2 . Nếu v = vmax ⇒ x = 0  A = + Đề cho: cho x ưng vơi v . ω ω CD Đề cho: chiều dài quĩ đạo CD  A= . + 2 F  A= MAX . + Cho lưc FMAX = KA. K gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 3
  4. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . l MAX − l min + Cho lmax và lmin  A= . 2 2E + Cho cơ năng hoặc động năng cưc đại hoặc thế năng cưc đại  A = .Vơi E = Eđmax =Etmax = k 1 KA 2 . 2 + Cho lCB,lmax hoặc lCB, lmax  A = lmax – lCB hoặc A = lCB – lmin.  x = xo + Tim ϕ : Tư điêu kiên kich thich ban đâu: t = 0,  , giai phương trinh lương giac để tim ϕ . Thì chon ̀ ̀ ̣ ́ ́ ̀ ̉ ̀ ́ ̀  v = vo giá trị k=0 Chú ý: đưa phương lương giác về dạng a = b + k 2π * sin a = sinb ⇒  k=0,1,2….. a = π − b + k 2π * cosa = cosb ⇒ a = ± b+ k2 π ( k= 0,1,2….) + Lưu ý: - Vật đi theo chiều dương thì v > 0 → sinϕ < 0; đi theo chiều âm thì v <0→ sinϕ >0. - Các trương hơp đặc biệt: π - Gốc thơi gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương thì ϕ =-π /2.( khi t = 0, x = 0, v > 0 ⇒ φ = - (rad) ) 2 π - Gốc thơi gian là lúc vật qua VTCB theo chiều âm thì ϕ = π /2 (khi t = 0, x = 0, v < 0 ⇒ φ = (rad) ) 2 - Gốc thơi gian là lúc vật ơ VTB dương thì ϕ =0 (khi t = 0, x = A ;v = 0 ⇒ φ = 0. ) - Gốc thơi gian là lúc vật ơ VTB âm thì ϕ =π (khi t = 0, x = − A , v = 0 ⇒ φ = π (rad) ) . Một số trương hơp khác của ϕ : π A khi t = 0, x = , v = 0 ⇒ φ = - (rad) 2 3 π A khi t = 0, x = - , v = 0 ⇒ φ = (rad) 2 3 Dang 7: Tinh thơi gian để vât chuyên đông tư vị trí x 1 đên x2: ̣ ́ ̣ ̉ ̣ ́ B1: Vẽ đương tron tâm O, ban kinh A. vẽ truc Ox thăng đưng hương lên và truc ∆ ̀ ́ ́ ̣ ̉ ̣ x vuông goc vơi Ox tai O. ́ ̣ B2: xac đinh vị trí tương ưng cua vât chuyên đông tron đêu. ̣́ ̉ ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ N Nêu vât dao đông điêu hoa chuyên đông cung chiêu dương thì chon vị trí cua ́ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉ ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ vât chuyên đông tron đêu ơ bên phai truc Ox. ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ ̉ ̣ ϕ ∆ O Nêu vât dao đông điêu hoa chuyên đông ngươc chiêu dương thì chon vị trí cua ́ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉ ̣ ̀ ̣ ̉ M vât chuyên đông tron đêu ơ bên trai truc Ox. ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ ́ ̣ ̣́ ́ ́ B3: Xac đinh goc quet Giả sư: Khi vât dao đông điêu hoa ơ x1 thì vât chuyên đông tron đêu ơ M ̣ ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ Khi vât dao đông điêu hoa ơ x2 thì vât chuyên đông tron đêu ơ N ̣ ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ · Goc quet là ϕ = MON (theo chiêu ngươc kim đông hô) ́ ́ ̀ ̀ ̀ Sư dung cac kiên thưc hinh hoc để tim giá trị cua ϕ (rad) ̣ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ̉ B4: Xac đinh thơi gian chuyên đông ̣́ ̉ ̣ gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 4
  5. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . ϕ t= vơi ω là tân số gôc cua dao đông điêu hoa (rad/s) ̀ ́ ̉ ̣ ̀ ̀ ω Chú ý: Thơi gian ngắn nhất để vật đi + tư x = 0 đến x = A/2 (hoặc ngươc lại) là T/12 + tư x = 0 đến x = - A/2 (hoặc ngươc lại) là T/12 + tư x = A/2 đến x = A (hoặc ngươc lại) là T/6 + tư x = - A/2 đến x = - A (hoặc ngươc lại) là T/6 Chú ý: Gọi O là trung điểm của quỹ đạo CD và M là trung điểm của OD; thơi gian đi tư O đến M là T T tM = , thơi gian đi tư M đến D là t D = . O M 12 6 T 2 Tư vị trí cân bằng x = 0 ra vị trí x = ± A mất khoảng thơi gian t= . 8 2 T 3 Tư vị trí cân bằng x = 0 ra vị trí x = ± A mất khoảng thơi gian t= . 6 2 r r Chuyển động tư O đến D là chuyển động chậm dần đều( av < 0; a ↑↓ v ), chuyển động tư D đến O r r là chuyển động nhanh dần đều( av > 0; a ↑↑ v ) Vận tốc cưc đại khi qua vị trí cân bằng (li độ bằng không), bằng không khi ơ biên (li độ cưc đại). Dang 8: Tinh quang đương vât đi đươc tư thơi điêm t 1 đên t2: ̣ ́ ̃ ̣ ̉ ́ B1: Xac đinh trang thai chuyên đông cua vât tai thơi điêm t1 và t2. ̣́ ̣ ́ ̉ ̣ ̉ ̣̣ ̉ Ơ thơi điêm t1: x1 = ?; v1 > 0 hay v1 < 0 ̉ Ơ thơi điêm t2: x2 = ?; v2 > 0 hay v2 < 0 ̉ B2: Tinh quang đương ́ ̃ a- Quang đương vât đi đươc tư thơi điêm t1 đên khi qua vị trí x1 lân cuôi cung trong khoang thơi gian tư ̃ ̣ ̉ ́ ̀ ́̀ ̉ ́ t1 đên t2: t −t + Tinh 2 1 = a → Phân tich a = n + b, vơi n là phân nguyên ́ ́ ̀ T + S1 = N.4A b- Tinh quang đương S 2 vât đi đươc tư thơi điêm vât đi qua vị trí x1 lân cuôi cung đên vị trí x2: ́ ̃ ̣ ̉ ̣ ̀ ́̀ ́ + căn cư vao vị trí cua x1, x2 và chiêu cua v1, v2 để xac đinh quá trinh chuyên đông cua vât. → mô tả ̀ ̉ ̀ ̉ ̣́ ̀ ̉ ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ ̃ băng hinh ve. + dưa vao hinh vẽ để tinh S2. ̀ ̀ ́ c- Vây quang đương vât đi tư thơi điêm t1 đên t2 la: S = S1 + S2 ̣ ̃ ̣ ̉ ́ ̀  T  Neá t= 4 thì s= A u  Neá t= nT thì s= n4A u     T T d- Chú ý : Quãng đương: Neá t= thì s= 2A suy ra  Neá t= nT + thì s= n4A + A u u 2 4   Neá t= T thì s= 4A  u T  Neá t= nT + 2 thì s= n4A + 2A u    ̣ ́ ̣ ́ ̀ Dang 9: Tinh vân tôc trung binh + Xac đinh thơi gian chuyên đông (có thể ap dung dang 6) ̣́ ̉ ̣ ́ ̣ ̣ + Xac đinh quang đương đi đươc (có thể ap dung dang 7) ̣́ ̃ ́ ̣ ̣ S + Tinh vân tôc trung binh: v = . ́ ̣ ́ ̀ t gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 5
  6. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . Dang 10: Chu kì con lăc đơn và phương trình ̣ ́ 1) Công thưc tinh tân số goc, chu kì và tân số dao đông cua con lăc đơn: ́ ̀ ́ ̀ ̣ ̉ ́ g: gia toá troï g tröôøg taï nôi treo con laé (m/s2 ) cn ni c g + Tân số goc: ω = vơi  ̀ ́ l : chieà daøcuû con laé ñôn (m) uia c l l + Chu ky: T = 2π ̀ g 1 g ̀ ́ + Tân sô: f = 2π l 2) Chu kỳ dao đông điêu hoa cua con lăc đơn khi thay đôi chiêu dai: ̣ ̀ ̀ ̉ ́ ̉ ̀ ̀ Goi T1 và T2 là chu kì cua con lăc có chiêu dai l1 và l2 ̣ ̉ ́ ̀ ̀ + Con lăc có chiêu dai là l = l1 + l2 thì chu kì dao đông la: T2 = T1 + T2 . 2 2 ́ ̀ ̀ ̣ ̀ + Con lăc có chiêu dai là l = l1 – l2 thì chu kì dao đông la: T2 = T12 − T2 . 2 ́ ̀ ̀ ̣ ̀ 3) Chu kì con lăc đơn thay đôi theo nhiêt đô: ́ ̉ ̣ ̣  ∆T =T' - T ∆T α.∆to ⇒ nhiêt độ tăng thì chu kì tăng và ngươc lai = vơi  o o o ̣ ̣  ∆t = t '− t T 2 Trong đo: Chieàu daøi bieán ñoåi theo nhieät ñoä : l = lo(1 +αt). α là hệ số nơ dai (K- ́ ̀ 1 ). T là chu kì cua con lăc ơ nhiêt độ to. ̉ ́ ̣ T’ là chu kì cua con lăc ơ nhiêt độ t o’. ̉ ́ ̣ 4) Chu kì con lăc đơn thay đôi theo độ cao so vơi măt đât: ́ ̉ ̣́ ∆T h = vơi ∆ T = T’ – T ⇒ T’ luôn lơn hơn T TR Trong đo: T là chu kì cua con lăc ơ măt đât ́ ̉ ́ ̣́ T’ là chu kì cua con lăc ơ độ cao h so vơi măt đât. ̉ ́ ̣́ R là ban kinh Trai Đât. R = 6400km ́ ́ ́ ́ 5) Thơi gian chay nhanh, châm cua đông hồ quả lăc trong khoang thơi gian τ : ̣ ̣ ̉ ̀ ́ ̉ ∆ T = T’ – T > 0 : đông đồ chay châm ̀ ̣ ̣ ∆ T = T’ – T < 0 : đông hồ chay nhanh ̀ ̣ ∆T Khoang thơi gian nhanh, châm: ∆ t = τ  . ̉ ̣ T Trong đo: T là chu kì cua đông hồ quả lăc khi chay đung, T = 2s. ́ ̉ ̀ ́ ̣ ́ τ là khoang thơi gian đang xet ̉ ́ 6) Chu kỳ dao đông điêu hoa cua con lăc đơn khi chiu thêm tac dung cua ngoai lưc không đôi: ̣ ̀ ̀ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̉ ̣ ̉  l : chieà daøcon laéñôn ui c l T’ = 2π vơi  g': gia toá troï g tröôøg bieå kieá cn n un g' r rrF r Vơi g' = g + vơi F : ngoai lưc không đôi tac dung lên con lăc ̣ ̉́ ̣ ́ m  Sư dung cac công thưc công vectơ để tim g’ ̣ ́ ̣ ̀ gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 6
  7. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . 2 r F r r + Nêu F có phương năm ngang ( F ⊥ g ) thì g’2 = g2 +   . ́ ̀ m F Khi đo, tai VTCB, con lăc lêch so vơi phương thăng đưng 1 goc β : tgβ = ̣́ ̣́ ̉ ́ . P F r r r + Nêu F thăng đưng hương lên ( F ↑↓ g ) thì g’ = g − ⇒ g’ < g ́ ̉ m F r r r + Nêu F thăng đưng hương xuông ( F ↑↑ g ) thì g’ = g + ⇒ g’ > g ́ ̉ ́ m  Cac dang ngoai lưc: ́ ̣ ̣ r r + Lưc điên trương: F = q E ⇒ F =  q .E ̣ r r Nêu q > 0 thì F cung phương, cung chiêu vơi E ́ ̀ ̀ ̀ r r Nêu q < 0 thì F cung phương, ngươc chiêu vơi E ́ ̀ ̀ r r  F ngöôï chieà a c u r r + Lưc quan tinh: F = – m a ⇒  ́́  F = ma r r Chú y: chuyên đông thăng nhanh dân đêu ⇔ a cung chiêu vơi v ́ ̉ ̣ ̉ ̀ ̀ ̀ ̀ r r chuyên đông thăng châm dân đêu ⇔ a ngươc chiêu vơi v ̉ ̣ ̉ ̣ ̀ ̀ ̀ c . Phương trình dao động: s = S0 cos(ω t + ϕ ) hoặc α = α0cos(ω t + ϕ ) vơi s = αl, S0 = α0l và α ≤ 100 π ⇒ v = s’ = - ω S0sin(ω t + ϕ ) = ω lα0cos(ω t + ϕ + ) 2 ⇒ a = v’ = -ω 2S0cos(ω t + ϕ ) = -ω 2lα0cos(ω t + ϕ ) = -ω 2s = -ω 2αl Lưu ý: S0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x v2 v S02 = s 2 + ( ) 2 ; α 02 = α 2 + 3. Hệ thưc độc lập: a = -ω 2s = -ω 2αl * ω gl 1 1 mg 2 1 1 4. Cơ năng: E = Eđ + Et = mω S0 = S0 = mglα 02 = mω 2lα 0 22 2 2 2l 2 2 12 Et = mgl (1 − cosα ). Vơi Eđ = mv 2 Dang 11: Năng lương, vân tôc và lưc căng dây cua con lăc đơn ̣ ̣ ́ ̉ ́ 1) Năng lương dao đông cua con lăc đơn: ̣ ̉ ́ 1 - Ñoäng naêng : Wñ = mv2. 2 1 - Theá naêng : Wt = = mgl(1 - cosα ) = mglα2. 2 1 - Cô naêng : W = Wñ + Wt = mgl(1 - cosα) + mv 2 2 Vân tôc cua con lăc tai vị trí dây treo hơp vơi phương thăng đưng môt goc α ̣ ́ ̉ ̣́ ̉ ̣ ́ v = 2gl( cosα − cosα o ) . 2) Lưc căng dây cua con lăc tai vị trí dây treo hơp vơi phương thăng đưng môt goc α ̉ ̣́ ̉ ̣ ́ T = mg(3cosα − 2cosαo) . Dang 12: Tông hơp dao đông . Dao động tắt dần , dao động cưỡng bức , cộng hưởng ̣ ̉ ̣ I . TÔNG HƠP DAO ĐÔNG ̉ ̣  Độ lêch pha giưa hai dao đông cung tân sô: x1 = A1cos(ω t + ϕ 1) và x2 = A2cos(ω t + ϕ 2) ̣ ̣ ̀ ̀ ́ gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 7
  8. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . + Độ lêch pha giưa dao đông x1 so vơi x2: ∆ ϕ = ϕ 2 − ϕ 1 ̣ ̣ Nêu ∆ϕ > 0 ⇔ ϕ 1 > ϕ 2 thì x1 nhanh pha hơn x2. ́ Nêu ∆ϕ < 0 ⇔ ϕ 1 < ϕ 2 thì x1 châm pha hơn x2. ́ ̣ + Cac giá trị đăc biêt cua độ lêch pha: ́ ̣ ̣̉ ̣ ∆ϕ = 2kπ vơi k= 0→ hai dao đông cung pha ̣ ̀ ∆ϕ = (2k+1)π vơi k ∈ Z → hai dao đông ngươc phạ π ∆ϕ = (2k + 1) vơi k ∈ Z → hai dao đông vuông pha ̣ 2  Dao đông tông hơp: x = Asicos(ω t + ϕ ) ̣ ̉ 2 2 + Biên độ dao đông tông hơp: A2 = A 1 + A 2 + 2A1A2cos(ϕ 2 – ϕ 1) ̣ ̉ Chú y:  A1 – A2 ≤ A ≤ A1 + A2 ́ Amax = A1 + A2 khi x1 cùng pha vơi x2 Amin =  A1 – A2 khi x1 ngươc pha vơi x2 A1Sinϕ1 + A2 Sinϕ + Pha ban đâu: tan ϕ = ̀ A1Cosϕ1 + A2Cosϕ 2 II. DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG 1. Một con lắc lò xo dao động tắt dần vơi biên độ A, hệ số ma x sát µ. ∆ * Quãng đương vật đi đươc đến lúc dưng lại là: Α t ω 2 A2 kA2 O S= = 2µ mg 2µ g 4µ mg 4 µ g * Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: ∆A = =2 T ω k ω2 A A Ak * Số dao động thưc hiện đươc: N = = = ∆A 4 µ mg 4 µ g * Thơi gian vật dao động đến lúc dưng lại: πω A 2π AkT ∆t = N .T = = (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn vơi chu kỳ T = ) 4 µ mg 2µ g ω 3. Hiện tương cộng hương xảy ra khi: f = f0 hay ω = ω 0 hay T = T0 Vơi f, ω , T và f0, ω 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lưc cưỡng bưc và của hệ dao động. …………………………………………………………………… CHƯƠNG II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM I. SÓNG CƠ HỌC 1. Bước sóng: λ = vT = v/f Trong đó: λ : Bươc sóng; T (s): Chu kỳ của sóng; f (Hz): Tần số của sóng x v: Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ưng vơi đơn vị của x λ) O M 2. Phương trình sóng gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 8
  9. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . Tại điểm O: uO = Acos(ω t + ϕ ) Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng. x x * Sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì uM = AMcos(ω t + ϕ - ω ) = AMcos(ω t + ϕ - 2π ) λ v x x uM = AMcos(ω t + ϕ + ω ) = AMcos(ω t + ϕ + 2π * Sóng truyền theo chiều âm của trục Ox thì ) λ v 3. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x1, x2 x1 − x2 x1 − x2 ∆ϕ = ω = 2π λ v Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì: x x ∆ϕ = ω = 2π λ v Lưu ý: Đơn vị của x, x1, x2, λ và v phải tương ứng vơi nhau Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng d thì: d d ∆ϕ = ω = 2π λ v d d a. Nhưng điểm dao động cùng pha: ∆ϕ = ω = 2π = 2kπ ⇒ d = k λ (k ∈ Z). điểm gần nhất dao λ v động cùng pha có: d = λ . d d b. Nhưng điểm dao động ngươc pha: ∆ϕ = ω = 2π = (2k + 1)π ⇒ d = (2k + 1)λ /2 (k ∈ Z). điểm λ v gần nhất dao động ngươc pha có: d = λ /2. d d c. Nhưng điểm dao động vuông pha: ∆ϕ = ω = 2π = (2k + 1)π /2 ⇒ d = (2k + 1)λ /4 λ v (k ∈ Z). điểm gần nhất dao động vuông pha có: d = λ /4. - Cư n gơn lồi thì có (n – 1) bươc sóng: L = (n – 1)λ 4. Trong hiện tương truyền sóng trên sơi dây, dây đươc kích thích dao động bơi nam châm điện vơi tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f. II. SÓNG DỪNG 1. Một số chú ý * Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. * Đầu tư do là bụng sóng * Hai điểm đối xưng vơi nhau qua nút sóng luôn dao động ngươc pha. * Hai điểm đối xưng vơi nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. * Các điểm trên dây đều dao động vơi biên độ không đổi ⇒ năng lương không truyền đi * Khoảng thơi gian giưa hai lần sơi dây căng ngang (các phần tư đi qua VTCB) là nưa chu kỳ. 2. Điều kiện để có sóng dưng trên sơi dây dài l: λ * Hai đầu là nút sóng: l = k(k ∈ N * ) 2 Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + 1 gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 9
  10. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . λ * Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: l = (2k + 1) (k ∈ N ) 4 Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 3. Phương trình sóng dưng trên sơi dây CB (vơi đầu C cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng): Phương trình sóng tơi và sóng phản xạ tại B: u B = Acos2π ft và u 'B = − Acos2π ft = Acos(2π ft − π ) Phương trình sóng tơi và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) và u 'M = Acos(2π ft − 2π − π ) λ λ Phương trình sóng dưng tại M: uM = uM + u 'M dπ π π d uM = 2 Acos(2π + )cos(2π ft − ) = 2 Asin(2π )cos(2π ft − ) λ2 λ 2 2 dπ d Biên độ dao động của phần tư tại M: AM = 2 A cos(2π + ) = 2 A sin(2π ) λ2 λ * Đầu B tư do (bụng sóng): Phương trình sóng tơi và sóng phản xạ tại B: u B = u 'B = Acos2π ft Phương trình sóng tơi và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: d d uM = Acos(2π ft + 2π ) và u 'M = Acos(2π ft − 2π ) λ λ Phương trình sóng dưng tại M: uM = uM + u 'M d uM = 2 Acos(2π )cos(2π ft ) λ d Biên độ dao động của phần tư tại M: AM = 2 A cos(2π ) λ x Lưu ý: * Vơi x là khoảng cách tư M đến đầu nút sóng thì biên độ: AM = 2 A sin(2π ) λ d * Vơi x là khoảng cách tư M đến đầu bụng sóng thì biên độ: AM = 2 A cos(2π ) λ III. GIAO THOA SÓNG Giao thoa của hai sóng phát ra tư hai nguồn sóng kết hơp S1, S2 cách nhau một khoảng l: Xét điểm M cách hai nguồn lần lươt d1, d2 Phương trình sóng tại 2 nguồn u1 = Acos(2π ft + ϕ1 ) và u2 = Acos(2π ft + ϕ2 ) Phương trình sóng tại M do hai sóng tư hai nguồn truyền tơi: d d u1M = Acos(2π ft − 2π 1 + ϕ1 ) và u2 M = Acos(2π ft − 2π 2 + ϕ 2 ) λ λ Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 10
  11. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 .  d − d ∆ϕ  d1 + d 2 ϕ1 + ϕ2   uM = 2 Acos π 1 2 +  cos  2π ft − π λ + 2  λ  2    d − d ∆ϕ  Biên độ dao động tại M: AM = 2 A cos  π 1 2 +  vơi ∆ϕ = ϕ1 − ϕ 2 λ  2 l ∆ϕ l ∆ϕ Chú ý: * Số cưc đại: − + <k<+ + (k ∈ Z) λ 2π λ 2π l 1 ∆ϕ l 1 ∆ϕ * Số cưc tiểu: − − + <k<+ − + (k ∈ Z) λ 2 2π λ 2 2π 1. Hai nguồn dao động cùng pha ( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ 2 = 0 ) * Điểm dao động cưc đại: d1 – d2 = kλ (k∈Z) l l Số đương hoặc số điểm (không tính hai nguồn): − < k < λ λ λ (k∈Z) * Điểm dao động cưc tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1) 2 l 1 l1 Số đương hoặc số điểm (không tính hai nguồn): − − < k < − λ λ2 2 2. Hai nguồn dao động ngược pha:( ∆ϕ = ϕ1 − ϕ 2 = π ) λ (k∈Z) * Điểm dao động cưc đại: d1 – d2 = (2k+1) 2 l 1 l1 Số đương hoặc số điểm (không tính hai nguồn): − − < k < − λ λ2 2 * Điểm dao động cưc tiểu (không dao động): d1 – d2 = kλ (k∈Z) l l Số đương hoặc số điểm (không tính hai nguồn): − < k < λ λ Chú ý: Vơi bài toán tìm số đương dao động cưc đại và không dao động giưa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lươt là d1M, d2M, d1N, d2N. Đặt ∆ dM = d1M - d2M ; ∆ dN = d1N - d2N và giả sư ∆ dM < ∆ dN. + Hai nguồn dao động cùng pha: • Cưc đại: ∆ dM < kλ < ∆ dN • Cưc tiểu: ∆ dM < (k+0,5)λ < ∆ dN + Hai nguồn dao động ngươc pha: • Cưc đại:∆ dM < (k+0,5)λ < ∆ dN • Cưc tiểu: ∆ dM < kλ < ∆ dN Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thưc trên là số đương cần tìm. IV. SÓNG ÂM WP 1. Cương độ âm: I= = St S Vơi W (J), P (W) là năng lương, công suất phát âm của nguồn gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 11
  12. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . S (m ) là diện tích mặt vuông góc vơi phương truyền âm (vơi sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu 2 2 S=4πR ) 2. Mưc cương độ âm I I L( B ) = lg Hoặc L(dB) = 10.lg I0 I0 Vơi I0 = 10-12 W/m2 ơ f = 1000Hz: cương độ âm chuẩn. 3. * Tần số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định ⇒ hai đầu là nút sóng) v f =k ( k ∈ N*) 2l v Ứng vơi k = 1 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = 2l k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1)… * Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hơ ⇒ một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng) v f = (2k + 1) ( k ∈ N) 4l v Ứng vơi k = 0 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = 4l k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)… ------------------------------------------------ CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DẠNG 1: TỔNG TRỞ - CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN - HIỆU ĐIỆN THẾ. * Tính tổng trơ bằng công thưc theo cấu tạo hoặc công thưc định nghĩa: U Uo = R 2 + ( Z L − Z C ) 2 hoặc Z = : Z= I Io *Tính cương độ dòng điện hay hiệu điện thế tư công thưc của định luật Ohm: U U hay Io = o I= Z Z *Có thể tính hiệu điện thế tư các biểu thưc liên lạc sau: U 2 = U 2 + ( U L − U C ) 2 hay U o = U oR + ( U oL − U oC ) 2 2 2 R * Có thể dưa vào giản đồ vector quay để tính chất cộng của hiệu điện thế: U = U + U o o1 o2 u = u1 + u2 =>   U = U1 + U 2  Lưu ý: Để tính các độ lơn và các góc ta sư dụng: + Phép chiếu; + Định lý hàm cosin; gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 12
  13. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . + Tính chất hình học và lương giác của các góc đặc biệt. * Tìm số chỉ của volte kế hoặc ampère thì ta tìm giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cương độ dòng điện. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: UAB = 220V R L 1 Biết tần số dòng điện là f = 50Hz; R = 10Ω, L = (H) A B 10π a. Tính tổng trơ đoạn mạch; b. Tính cương độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tư trong đoạn mạch trên. Bài 2: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L 3 Biết tần số dòng điện là f = 50Hz; R = 10 3 Ω, L = (H) A B 10π 10 −3 Và tụ điện có điện dung C = (F), UAB = 120V 2π a. Tính tổng trơ đoạn mạch; b. Tính cương độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tư trong đoạn mạch trên.. Bài 3: Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = 120 2 cos(100π t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm một bóng đèn chỉ có điện trơ thuần R = 300Ω và tụ điện có điện dung C = 7,95µ F mắc nối tiếp vơi nhau. 1. Tính cương độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. 2. Tìm hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu bóng đèn và hai đầu tụ điện. DẠNG 2: VIẾT BIỂU THỨC HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN TRONG MẠCH * Nhưng lưu ý khi viết biểu thưc cương độ dòng điện và hiệu điện thế đối vơi dòng điện xoay chiều: + Khi cho biết biểu thưc của cương độ dòng điệnI i = Iocos(ω t + ϕ i) (A), ta viết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch dươi dạng: u = Uocos(ω t + ϕ i + ϕ ) (V), + Khi cho biết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: u = U ocos(ω t + ϕ u) (V), ta viết biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch dươi dạng: i = Iocos(ω t + ϕ u - ϕ ) (A). * Dưa vào giả thiết đề cho để tìm U hoặc I; * Biểu thưc tìm ϕ tư biểu thưc tính độ lệch pha của hiệu điện thế so vơi cương độ dòng điện: ZL − ZC tanϕ = R π so vơi cương độ dòng điện: ϕ = - Lưu ý: + Trong đoạn mạch chỉ có C thì hiệu điện thế trể pha 2 π (rad) 2 π π so vơi cương độ dòng điện: ϕ = (rad) + Trong đoạn mạch chỉ có L thì hiệu điện thế sơm pha 2 2 + Đối vơi đoạn mạch chỉ có điện trơ thuần hoặc mạch RLC cộng hương thì hiệu điện thế cùng pha so vơi cương độ dòng điện: ϕ = 0 + Đối vơi đoạn mạch có tụ điện mắc nối tiếp vơi cuộn cảm thì xảy ra hai trương hơp sau: π π => ϕ = - Nếu ZL > ZC thì u sơm pha hơn i là (rad) 2 2 gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 13
  14. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . π π => ϕ = - Nếu ZL < ZCthì u trể pha hơn i là - (rad) 2 2 BÀI TẬP ÁP DỤNG - Bài 4: Cho đoạn mạch như hình vẽ: R C L Biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch: A MN B −3 π 10 3 i = 2 2 cos(100π t + ) (A); R = 50Ω, L = (H) và C = (F) π 5π 3 6 1. Tính ZAN, ZMB và ZAB; 2. Viết biểu thưc hiệu điện thế tưc thơi uAM, uNB và uAB. Bài 5: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: L R C Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế: A M N B uAB = 200 2 cos(100π t) (V) 10 −4 R = 100Ω, C = (F), biết công suất tiêu thụ của đoạn mạch là P = 100W. π a. Tính tổng trơ của đoạn mạch và hệ số tư cảm L của cuộn dây. b. Viết biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch; c. Viết biểu thưc hiệu điện thế uMB hai đầu đoạn mạch. Bài 6: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: R M Ro, L N C u = 200 6 cos 100π t (V) A B 10 −4 3 Cho biết R = 100Ω, Ro = 50Ω, L = (H) và C = (F) 2π π3 a. Tính tổng trơ của đoạn mạch, cương độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. b. Viết biểu thưc cương độ dòng điện qua mạch. c. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đoạn mạch uMN và uMB. d. Để hiệu điện thế và cương độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha thì tụ điện phải có điện dung là bao nhiêu? Bài 7: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: R M L NC u = 60 2 cos 100π t (V) A B 10 −3 0,4 Cho biết R = 30Ω, L = (H) và C = (F) 2π 8π a. Viết biểu thưc cương độ dòng điện qua mạch. b. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đoạn mạch uAN và uMB. c. Mắc vào hai điểm M và N một ampère kế có điện trơ không đáng kể thì số chỉ của ampère kế là bao nhiêu? Bài 8: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L 3 Cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm L = (H) A B π π điện trơ thuần R = 100Ω, cương độ dòng điện trong mạch có dạng: i = 2cos(100π t + ) (A) 6 1. Tính tổng trơ đoạn mạch; 2. Viết biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch. 3.Tính hiệu điện thế hai đầu điện trơ R và hai đầu cuộn cảm L; 4. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu điện trơ R và hai đầu cuộn cảm L. DẠNG 3: CÔNG SUẤT DÒNG XOAY CHIỀU gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 14
  15. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . *Biểu thưc tính công suất dòng xoay chiều: P = UIcosϕ = RI2. R * Hệ số công suất: k = cosϕ = Z Một số bài toán liên quan đến tìm đại lương để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch không phân nhánh RLC có cưc trị: Bài toán 1: Tìm L, C để công suất đạt giá trị cưc đại. RU 2 RU 2 = Phương pháp: Viết biểu thưc công suất P = RI = 2 ; Z2 R 2 + (Z L − Z C ) 2 Khi đó: P -> Pmax <=> Z -> Zmin = R <=> ZL = ZC: Xảy ra hiện tương cộng hương điện. Tư đó ta suy ra giá trị L, C cần tìm. U2 => Pmax = R Bài toán 2: Tìm R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch RLC đạt giá trị cưc đại: RU 2 U2 U2 = = Phương pháp: Viết biểu thưc công suất P = RI2 = Z 2 Z − ZC 2 y; R +( L ) R Khi đó: P -> Pmax <=> y -> ymin 2  Z − ZC  Sư dụng bất đẳng thưc Cauchy: y = R +  L  ≥ 2 ZL − ZC   R   ymin = 2 Z L − Z C <=> R = Z L − ZC U2 U2 U2 = = Khi đó công suất tiêu thụ cưc đại của mạch là: Pmax = ZL − ZC y min 2R Bài 9: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Điện trơ thuần R = 100 3 Ω; tụ điện có điện dung C. R C Duy trì hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: A B u = 200 2 cos100π t (V) thì cương độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 1A. 1. Xác định giá trị điện dung C của tụ điện; 2. Viết biểu thưc tưc thơi cương độ dòng điện qua mạch và hiệu điện thế tưc thơi hai đầu mỗi dụng cụ điênj; 3. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch. 2.10 −4 1 Bài 10: Một đoạn mạch điện xoay chiều RLC có điện trơ R = 50Ω, C = (F), L = (H). Hiệu điện π π thế đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng: u = 100 2 cos100π t (V) . 1. Viết biểu thưc cương độ dòng điện tưc thơi qua mạch; 2. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ điện. 3. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch và hệ số công suất của đoạn mạch. 4. Giư nguyên cuộn cảm và điện trơ, thay tụ điện có điện dung C bằng tụ điện có điện dung C’ thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt giá trị cưc đại. Xác định giá trị C’ và công suất cưc đại đó. 3 Bài 11: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, điện trơ R = 50 Ω, cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm L = H. π Biểu thưc cương độ dòng điện qua mạch là i = 2 2 cos(100π t) (A) và nhanh pha hơn hiệu điện thế hai π đầu đoạn mạch là (rad). 3 1. Tính điện dung C của tụ điện; 2. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch và hệ số công suất của đoạn mạch; gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 15
  16. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . 3. Viết biểu thưc tưc thơi hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ điện và hai đầu đoạn mạch. 4. Giư nguyên tụ điện và cuộn dây, thay đối điện trơ R bằng điện trơ R’ thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cưc đại. Tính giá trị R’ và công suất cưc đại đó. 1 Bài 12: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm L = H, một tụ π 10 −3 điện có điện dung C = F và một biến trơ R mắc nối tiếp vơi nhau. Hai đầu đoạn mạch ta duy trì một 4π hiệu điện thế xoay chiều u = 120 2 cos100π t (V) . 1. Điều chỉnh biến trơ để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch có giá trị 84,84W ≈ 60 2 W. Tính giá trị tương ưng của điện trơ R. 2. Xác định điện trơ R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cưc đại. Tính công suất cưc đại này. Bài 13: Một mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC có điện trơ thuần R = 100Ω, cuộn dây có độ tư 2 cảm L = 0,636H ≈ H và tụ điện có điện dung C. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là 200V π và tần số 50Hz. π 1.Biết hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch nhanh pha hơn cương độ dòng điện trong mạch là , tính 4 giá trị điện dung C của tụ điện. 2. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch. π 3. Lấy pha ban đầu của hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là (rad), viết biểu thưc cương độ 4 dòng điện trong mạch và biểu thưc hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ. Bài 14: Cho một đoạn mạch điện RLC có R = 100Ω, một tụ điện có điện dung C = 31,8µ F, cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm L có thể thay đổi đươc. Hai đầu đoạn mạch ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: u = 200 2 cos100π t (V) . 1. Xác định giá trị độ tư cảm L của cuộn dây để hệ số công suất tiêu thụ đoạn mạch có giá trị lơn nhất. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch trong trương hơp này. 2. Xác định giá trị độ tư cảm của cuộn dây để công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 100W. Viết biểu thưc cương độ dòng điện qua mạch trong trương hơp này. Bài 15: Một cuộn cảm có điện trơ thuần r = 10 Ω, độ tư cảm L = 0,159H mắc nối tiếp vơi một biến trơ R và một tụ điện có điện dung CV biến thiên. Hai đầu đoạn mạch duy trì một hiệu điện thế xoay chiều u = 200cos100π t (V) . 1000 µF . Để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cưc đại phải cho biến 1. Cho CV = C1 = π trơ có giá trị là bao nhiêu? Tính công suất cưc đại ấy và viết biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch trong trương hơp này. 2. Cho R = R2 = 10Ω. Để hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cưc đại phải điều chỉnh cho CV có giá trị là bao nhiêu? Tính hiệu điện thế cưc đại ấy. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm trong trương hơp này. DẠNG 4: CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN MÁY BIẾN THẾ Các công thức liên quan đến máy biến thế: U1 n1 = * Chế độ không tải: U2 n2 * Chế độ có tải: Cuộn thư cấp nối vơi tải tiêu thụ điện năng: gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 16
  17. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . U I => U ≈ I 1 2 U1I1 ≈ U2I2 2 1 P2 * Công suất hao phí trên đương dây tải điện ∆P = RI 2 = R U2 * Độ giảm thế trên đương dây tải điện: ∆ U = IR U2I2 * Hiệu suất máy biến thế: H= U 1 I1 P − ∆P * Hiệu suất tải điện: H = P BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có 1100 vòng, cuộn thư cấp có 50 vòng. Cuộn thư cấp đươc mắc vào mạch điện gồm điện trơ thuần R, cuộn dây có độ tư cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp vơi nhau. Biết tần số của dòng điện là 50Hz. Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là 220V, cương độ dòng 2 điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp là 0,032A = A, công suất tiêu thụ của mạch thư cấp là 5W, điện dung 44 10 4 của tụ điện là C = 212µ F = µ F . Tính giá trị điện trơ R và độ tư cảm L của cuộn dây, biết hiệu suất 15π của máy bằng 1. Bài giải: n2 *Hiệu điện thế hai đầu cuộn thư cấp: U2 = U = 10V. n1 1 U1 2 * Cương độ dòng điện trong mạch cuộn thư cấp: I2 = I= A. U2 1 2 P 2 * Điện trơ trong mạch cuộn thư cấp: P = R I 2 = >R = 2 = 10Ω; I2 U2 = 10 2 Ω *Tổng trơ của mạch thư cấp: Z2 = I2 * Giải ra ta tìm đươc hai giá trị của L là: 0,08H và 0,16H. Bài 2: Một máy phát điện cung cách mạch ngoài một công suất P1 = 2MW, hiệu điện thế giưa hai cưc của máy phát là U1 = 2000V. 1. Tính cương độ dòng điện hiệu dụng do máy cung cấp, biết hiệu điện thế cùng pha vơi cương độ dòng điện. 2. Dòng điện đươc đưa vào cuộn sơ cấp của một máy biến thế có hiệu suất H = 97,5%. Cuộn sơ cấp có N1 = 160 vòng, cuộn thư cấp có N2= 1200 vòng. Dòng điện ơ cuộn thư cấp đươc dẫn đến nơi tiêu thụ băng dây dẫn có điện trơ R = 10Ω. Tính hiệu điện thế, công suất nơi tiêu thụ và hiệu suất tải điện. Bài giải: P1 1. Cương độ dòng điện hiệu dụng do máy phát cung cấp: I1 = = 1000A. U1 2. Hiệu điện thế, công suất, hiệu suất tải điện: N2 + Hiệu điện thế giưa hai đầu cuộn thư cấp: U2= U = 15000V. N1 1 U 1 I1 + Cương độ dòng điện trong cuộn thư cấp: I2 = H = 130A; U2 + Độ giảm điện thế trên đương dây: ∆ U = I2R = 1300V; + Hiệu điện thế nơi tiêu thụ: U3 = U2 - ∆ U = 13700V; gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 17
  18. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . + Công suất dòng điện tại nơi tiêu thụ: P3 = U3I3 = 1781000W. P3 + Hiệu suất tải điện: Ht = = 89% P1 Bài 3: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có 6250 vòng và cuộn thư cấp có 1250 vòng. Biết hiệu suất của máy biến thế là 96%. Máy nhận công suất tư 10kW ơ cuộn sơ cấp. 1. Tính hiệu điện thế ơ cuộn thư cấp, biết hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là 1000V (biết hiệu suất không ảnh hương đến hiệu điện thế). 2. Tính công suất nhận đươc ơ cuộn thư cấp và cương độ hiệu dụng trong mạch thư cấp. Biết hệ số công suất của mạch thư cấp là 0,8. 3. Biết hệ số tư cảm tổng cộng của mạch thư cấp là 0,2H. Tìm điện trơ của mạch thư cấp. Cho biết tần số dòng điện là 50Hz. Bài giải: N2 1. Tính hiệu điện thế hai đầu cuộn thư cấp: U2= U = 200V N1 1 2. Tính công suất tiêu thụ cuộn thư cấp và cương độ dòng điện cuộn thư cấp. + Công suất mạch thư cấp: P2 = H.P1 = 9600W. P2 + Mặt khác ta có: P2 = U2I2cosϕ 2 => I2 = U cos ϕ = 60A. 2 2 R R 3. Tìm điện trơ mạch thư cấp: Ta có k = Z = => R = 83,7Ω. R 2 + Z2 L BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 4: Một trạm phát điện truyền đi một công suất P1 = 100kW trên dây điện có điện trơ R = 8Ω. Biết hiệu điện thế tư trạm phát điện chuyển đi là U1 = 1000V. 1. Tính hiệu suất tải điện. 2. Tính lại câu trên nếu trạm phát điện đươc nối vơi máy biến thế có hệ số biến thế k = 0,1. Coi n1 hiệu suất của máy biến thế là H = 1 (cho biểu thưc của hệ số biến thế là k = ). n2 Bài 5: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có n1 = 1000 vòng, cuộn thư cấp có n2 = 100 vòng. Cuộn thư cấp đươc mắc vào một mạch điện gồm điện trơ thuần R = 12 Ω, cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm là L=0,016H và tụ điện có điện dung là C = 320 µ F . Biết tần số của dòng điện là f = 50Hz, hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là U1 = 117V. Hiệu suất của máy biến thế là Hm = 0,95 và giả thiết rằng hiệu suất này 1 chỉ ảnh hương đến cương độ dòng điện. Tính cương độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn sơ cấp. Lấy = π 0,32. Bài 6: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L 3 Cuộn dây thuần cảm có độ tư cảm L = (H) A B π π điện trơ thuần R = 100Ω, cương độ dòng điện trong mạch có dạng: i = 2cos(100π + ) (A) 6 1. Tính tổng trơ đoạn mạch; 2. Viết biểu thưc cương độ dòng điện trong mạch. 3.Tính hiệu điện thế hai đầu điện trơ R và hai đầu cuộn cảm L; 4. Viết biểu thưc hiệu điện thế hai đầu điện trơ R và hai đầu cuộn cảm L. gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 18
  19. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . Lưu ý : 1. Đoạn mạch RLC có R thay đổi: U2 U2 * Khi R=ZL-ZC thì PMax = = 2 Z L − ZC 2R U2 * Khi R=R1 hoặc R=R2 thì P có cùng giá trị. Ta có R1 + R2 = ; R1 R2 = ( Z L − Z C ) 2 P U2 Và khi R = R1 R2 thì PMax = 2 R1 R2 C L,R0 R * Trương hơp cuộn dây có điện trơ R0 (hình vẽ) U2 U2 A B Khi R = Z L − Z C − R0 ⇒ PMax = = 2 Z L − Z C 2( R + R0 ) U2 U2 Khi R = R0 + ( Z L − Z C ) ⇒ PRMax = = 2 2 2( R + R0 ) 2 R02 + ( Z L − Z C ) 2 + 2 R0 2. Đoạn mạch RLC có L thay đổi: 1 * Khi L = 2 thì IMax ⇒ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau ωC R 2 + ZC 2 U R 2 + ZC 2 ZL = và U LMax = U + U R + U C ; U LMax − U CU LMax − U = 0 2 2 2 2 2 2 * Khi thì U LMax = ZC R 1 11 1 2 L1 L2 =( + )⇒ L= * Vơi L = L1 hoặc L = L2 thì UL có cùng giá trị thì ULmax khi L1 + L2 Z L 2 Z L1 Z L2 2UR ZC + 4 R 2 + ZC2 thì U RLMax = Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau * Khi Z L = 4 R + ZC − ZC 2 2 2 3. Đoạn mạch RLC có C thay đổi: 1 * Khi C = 2 thì IMax ⇒ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau ωL R2 + ZL 2 U R2 + ZL 2 * Khi Z C = và U CMax = U + U R + U L ; U CMax − U LU CMax − U = 0 2 2 2 2 2 2 thì U CMax = ZL R C + C2 1 11 1 =( + )⇒C = 1 * Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC có cùng giá trị thì UCmax khi Z C 2 Z C1 ZC2 2 2UR Z L + 4R2 + Z L 2 thì U RCMax = Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau * Khi Z C = 4R + Z L − Z L 2 2 2 4. Mạch RLC có ω thay đổi: 1 * Khi ω = thì IMax ⇒ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau LC 1 1 ω= 2U .L C L R 2 thì U LMax = * Khi − R 4 LC − R 2C 2 C2 2U .L 1 L R2 thì U CMax = * Khi ω = − R 4 LC − R 2C 2 LC 2 gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 19
  20. TRƯỜNG THPT QUY NHƠN . NĂM HỌC 2009 – 2010 Phương pháp giải vật lý 12 . * Vơi ω = ω 1 hoặc ω = ω 2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi ω = ω1ω2 ⇒ tần số f = f1 f 2 5. Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp vơi nhau có UAB = UAM + UMB ⇒ uAB; uAM và uMB cùng pha ⇒ tanuAB = tanuAM = tanuMB 6. Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau ∆ϕ Z L − Z C1 Z L − Z C2 Vơi tan ϕ1 = 1 và tan ϕ 2 = 2 (giả sư ϕ 1 > ϕ 2) R1 R2 tan ϕ1 − tan ϕ 2 = tan ∆ϕ Có ϕ 1 – ϕ 2 = ∆ ϕ ⇒ 1 + tan ϕ1 tan ϕ 2 Trương hơp đặc biệt ∆ϕ = π /2 (vuông pha nhau) thì tanϕ 1tanϕ 2 = -1. VD: * Mạch điện ơ hình 1 có uAB và uAM lệch pha nhau ∆ϕ A R L MC B Ơ đây 2 đoạn mạch AB và AM có cùng i và uAB chậm pha hơn uAM tan ϕ AM − tan ϕ AB = tan ∆ϕ ⇒ ϕ AM – ϕ AB = ∆ ϕ ⇒ Hình 1 1 + tan ϕ AM tan ϕ AB Z Z − ZC Nếu uAB vuông pha vơi uAM thì tan ϕ AM tan ϕ AB =-1 ⇒ L L = −1 R R * Mạch điện ơ hình 2: Khi C = C1 và C = C2 (giả sư C1 > C2) thì i1 và i2 lệch pha nhau ∆ϕ Ơ đây hai đoạn mạch RLC1 và RLC2 có cùng uAB A R L MC B Gọi ϕ 1 và ϕ 2 là độ lệch pha của uAB so vơi i1 và i2 thì có ϕ 1 > ϕ 2 ⇒ ϕ 1 - ϕ 2 = ∆ ϕ Nếu I1 = I2 thì ϕ 1 = -ϕ 2 = ∆ ϕ /2 Hình 2 tan ϕ1 − tan ϕ 2 = tan ∆ϕ Nếu I1 ≠ I2 thì tính 1 + tan ϕ1 tan ϕ 2 ----------------------------------------------- CHƯƠNG V. SÓNG ÁNH SÁNG DẠNG 1: GIAO THOA ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC λD + Công thưc tính khoảng vân: i = ; a ai + Bươc sóng của ánh sáng đơn sắc dùng làm thí nghiệm: λ = ; D λD + Vị trí vân sáng: x = ki = k a - Nếu k = 0: Ta đươc vân sáng trung tâm; - Nếu k = ± 1: Ta đươc vân sáng bậc 1; - Nếu k = ± 2: Ta đươc vân sáng bậc 2… λD + Vị trí vân tối: x = ± (k + 0,5)i = ± (k + 0,5) a - Nếu k = 0: vân tối thư nhất; - Nếu k = 1: Vân tối thư hai. gv : Phùng Thanh Kỳ Trang 20
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản