Sổ tay vật lý doc

* Đặt điểm: Cĩ tần số bằng tần số của ngoại lực và cĩ biên độ phụ thuộc vào mối liên hệ giữa dao động cư ng bức và dao động riêng.. Trong dao động cưỡng bức, tần số dao động là tần số c

Thân gửi các các em học sinh !

Đây là cuốn giáo trình mà do tập thể giáo viên dạy lý của trung tâm luyện thi STAR đã tâm huyết biên soạn, với ý muốn trung tâm có một cuốn giáo trình riêng dành cho các em học sinh học tốt môn lý lớp 12 Trong quá trình biên soạn chúng tôi có tham khảo một số giáo trình sau:

1 Vật lý đại cương ( tập 1, 2, 3, 4, 5 ) của tác giả David Halliday

2 Tài liệu môn lý 12 của nhà xuất bản giáo dục Việt Nam

Chúng tôi đã chắc lọc rất kỹ các công thức và lý thuyết để cho các em dễ dàng tra cứu

và học, mong rằng các em đón nhận và cố gắng trong học tập nhiều hơn

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được

sự đóng góp chân tình của bạn đồng nghiệp, phụ huynh và các em học sinh

Mọi góp ý gửi về Email: quangdiep@maths.edu.vn Các bạn download tài liệu tại website: www.maths.edu.vn , nơi đây chúng tôi cung cấp tài liệu ôn tập, đề thi, đề kiểm tra miễn phí cho tất cả các bạn

Một kỳ thi tốt nghiệp và tuyển sinh nữa đang tới, lời cuối thay mặt cho tập thể giáo viên của trung tâm STAR chúc các em có một kỳ thi thành công và đạt được ước mơ mà các em đã chọn

Thân ái!

GV: Luyện Thi STAR

Cám ơn các em đã tin tưởng và ủng hộ trung tâm luyện thi STAR

GOOD LUCK TO YOU !

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC.

PHẦN A: HỌC NHANH CƠNG THỨC

1 Dao động điều hoà :

Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh VTCB Phương trình :

* Li độ : xA cos  t   1

* Vận tốc: '    

-Vmax  A lúc vật qua VTCB

-Vmin 0 vật qua biên

 chu kỳ dao động (đơn vị s)

-  pha dao động ban đầu, là đại lượng trung gian cho phép xác định trạng thái dao động ban đầu

-   t pha dao động tại thời điểm t, là đại lượng cho phép trạng thái dao động của vật tại thời điểm t

- A: Biên độ dao động, là giá trị cực đại của li độ

- x là li độ dao động, là độ lệch pha của vật ra khỏi VTCB

- A, ,  là những hằng số

Chú ý:

- Chọn gốc thời gian làøt0, vật qua VTCB x0, vật qua biên x A

- Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luơn là4A; t  T S 4A

- Vật chuyển động trên quỹ đạo dài l l 2A

- Vật qua chiều âm  0 V  0 sin    0 0

- Vật qua chiều dương  0 V  0 sin    0 0

2 2

x

co s

Ax

2 Con lắc lò xo :

- K độ cứng của lò xo: N / m

- m là khối lượng của vật: Kg

- Lực đàn hồi : FK l x ( Lấy dấu + ox hướng xuống, lấy dấu - ox hướng lên )

- Chiều dài lị xo cực đại: lMax    l0 l A

- Chiều dài lị xo cực đại: lMin   l0 l A

-Chiều lị xo tại vị trí cân bằng: max min

k

+ x

O m

k

x

O m

k

- x

O m

* Khi lò xo để nghiêng tạo với mặt phẳng ngang 1 góc :

- Độ biến dạng của lò xo: l mg sin

* Gắn lò xo k vào vật khối lượng m 1 được chu kỳ T f , vào vật khối lượng m1 1 2 đượcT f2 2 :

- khi vật có khối lượng mm1m2được chu kỳ   2 2 2





* Thời gian ngắn nhất để động năng lại bằng thế năng là: t T

4

* Động năng và thế năng luơn biến thiên tuần hồn với chu kỳ: T

2 ; tần số 2f

* Quãng đường ngắn nhất để động năng lại bằng 3 thế năng là: A

3 Con lắc đơn:

* Phương trình dao động:

+ Lệch cung: ss cos0   t    1

- s0  l 0 Biên độ cung cực đại

- s l li độ dao động cung

+ Lệch góc:   0cos  t    rad

- 0gĩc lệch cực đại ( biên độ dao động gĩc )

- Vận tốc : V 2gl cos  cos0

- Lực căng của dây : Tmg 3cos  2cos0

- Khi vật qua VTCB :   0 Tmax mg 3 2cos  0; Vmax  2gl 1 cos  0

- Khi Vật qua biên :    0 Vmin 0; Tmin mg cos0

- : Là góc lệch bất kỳ; 0 là góc lệch cực đại

* Chu kỳ của con lắc đơn cĩ chiều dài tổng - hiệu

Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l cĩ chu kỳ1 T , con lắc đơn chiều dài 1 l2cĩ chu kỳ T 2

- Con lắc đơn chiều dài l l1 l2cĩ chu kỳ 2 2 2

- Với R6400kmlà bán kính Trái Đất, h là độ cao khi đưa con lắc lên so với mặt đất

- T chu kỳ con lắc tại mặt đất, T chu kỳ con lắc ở độ cao h h

- Nếu  T 0 chu kỳ tăng thì đồng hồ chạy chậm lại

- Nếu  T 0 thì chu kỳ giảm đồng hồ chạy nhanh hơn

* con lắc đơn trong thang máy:

- Chuyển động lên nhanh dần đều thì chu kỳ T 2 l

* con lắc đơn treo trong trần ơtơ:

- Chuyển chạy nhanh dần đều thì chu kỳ

 V là vận tốc của xe ơtơ

4 Tổng hợp dao động :

* Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số :

Dao động tổng hợp: xx1x2 A cos  t 

* Độ lệch pha :     1 2

- Hai dao động cùng pha:  2n   0Amax A1A2

- Hai dao động ngược pha: 2n 1        Amin  A1A2

- Hai dao động vuông pha:   2 2

Trong đĩ: m kg là khối lượng vật rắn

d m là khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay

 2

I kgm là mơmen quán tính của vật rắn đối với trục quay

* Phương trình dao động:   0cos  t 

Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản và  0 1rad

6 Dao động tắt dần

- Một con lắc lị xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ

- Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là:

  ( Nếu coi dao động tắt dần cĩ

tính tuần hồn với chu kỳ T2

PHẦN B: LÝ THUYẾT CĂN BẢN

1 Dao động cơ tuần hồn và dao động cơ điều hịa

* Dao động: Là chuyển động cĩ giới hạn trong khơng gian, lặp đi lập lặp quanh vị trí cân bằng

* Dao động tuần hồn: Là dao động lặp lại như c sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kì

* Dao động điều hịa: Là dao động được mơ tả bằng định luật hình sin hay cosin đối với thời gian

Ch ý:

- Quỹ đạo dao động điều hịa là đường th ng

- Dao động điều hịa xem như hình chiếu của một chuyển động trịn đều

- Vật chuyển động trên quỹ đạo khơng đều (tức là: khi ở vị trí cân bằng thì biên chậm, cịn khi ở vị trí biên thì cân bằng nhanh )

- Chu kỳ: Là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động thành phần hay là khoảng thời gian sau

đĩ quá trình lập lại như c

- Tần số: Là số lần dao động trong một giây

- v luơn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều

- Lực kéo về là hợp lực tác dụng lên vật gây dao động điều hịa

- Lực kéo về luơn hướng về VTCB, biến thiên điều hịa ngược pha so với li độ và cĩ độ lớn t lệ với

li độ dao động

- Khi vật chuyển động nhanh dần gia tốc cùng chiều với vận tốc

- Khi vật chuyển động chậm dần gia tốc ngược chiều với vận tốc

2 Năng lượng:

- Động năng và thế năng biến thiên tuần hồn với T' T

- Là dao động cĩ biên độ giảm dần theo thời gian

- Là dao động tự do khi cĩ ma sát và lực cản mơi trường

- Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản mơi trường càng lớn ( mơi trường càng lớn )

- Dao động tắt dần không có tính điều hòa nên biên độ, tần số, chu kỳ chỉ là gần đúng

4 Dao động duy trì: Là dao động được cung cấp năng lượng sau mỗi chu kỳ để bù lại phần năng lượng bị tiêu hao

Đặt điểm: Cĩ biên độ và chu kỳ giữ nguyên như khi hệ dao động tự do (dao động riêng)

5 Dao động cư ng bức: Là dao động được duy trì nhờ ngoại lực biến thiên điều hòa

 

0

FF cos t Lực này cung cấp cho hệ dao động để bù lại phần năng lượng đã mất do ma sát Dao động cưỡng bức là dao động điều hòa

* Đặt điểm: Cĩ tần số bằng tần số của ngoại lực và cĩ biên độ phụ thuộc vào mối liên hệ giữa dao động

cư ng bức và dao động riêng Trong dao động cư ng bức cĩ thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng

6 Sự cộng hưởng: Là hiện tượng biên độ dao động cư ng bức tăng nhanh đến giá trị cực đại khi tần

số cư ng bức bằng tần số riêng f f0

* Để cĩ cộng hưởng: Là vật chịu dao động cư ng bức cĩ friêng  f0 Amax PTDĐ:   0cos  t 

7 Dao động duy trì: Sự dao động được duy trì lâu dài mà không cần tác dụng của ngoại lực gọi là sự tự dao động Trong sự tự dao động người ta cung cấp đúng và đủ phần năng lượng mất sau mỗi chu kỳ Trong dao động cưỡng bức, tần số dao động là tần số của ngoại lực và biên độ phụ thuộc vào ngoại lực, còn dao động duy trì vẫn giữ nguyên

CHUYÊN ĐỀ II SÓNG CƠ HỌC

* Phương trình dao động tại nguồn O: uA cos  t 

* Phương trình dao động tại điểm M cách O một đoạn là d:

- Sĩng truyền theo chiều dương của trục ox ( điểm M nằm sau O ) :

Phương trình dao động sĩng tại gốc s và s :u1 2 1u2 a cos t.

Phương trình dao động tại M cách s và s một khoảng là 1 2 d , d lần lượt là: 1 2

- dao động cùng pha  2n

- dao động ngược pha  2n 1 

* Trên đoạn thẳng nối hai nguồn :

- Những điểm dao động cực đại:

dd   d k k0; k 1; k  2

Xuất hiện điểm dao động cùng pha

- Những điểm dao động cực tiểu:

Xuất hiện điểm dao động ngược pha

Chú ý :

- d,d ,d ,1 2  và v chung đơn vị, u,a, A chung đơn vị

- Trong hiện tượng truyền sĩng trên sợi dây, dây được kích thích dao đợn bởi nam châm điện với tần

số dịng điện là f thì tần số dao động của sợ dây là '

f 2f

- Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương dao động cùng pha ( dao động cực đại ) là

, trên phương dao động ngược pha ( dao động cực tiểu ) là

- Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đường cần tìm

- k là số điểm biên độ dao động cực đại c ng chính bằng số gợn dao động quan sát được

- k 1 là số gợn dao động cực đại

4 Sóng dừng:

* Khoảng cách giữa hai đầu cố định ( hai đầu là nút sĩng ):  *

l k k N2

Ứng với k1 âm phát ra âm cơ bản cĩ tần số f1 v

- Âm nghe được có tần số f 16HZđến f 20.000HZ

- Siêu âm :f 20.000HZ âm càng cao nếu tần số âm càng lớn

- Độ to của âm: độ to của âm phụ thuộc vào tần số và cường độ âm

- Giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được

* Cơng suất do nguồn âm phát ra: 2 

PI SI 4 R W

- R là khoảng cách từ nguồn âm tới điểm cần xét đơn vị m

- S 4πR2diện tích hình cầu do sĩng âm phát ra đơn vị 2

m

PHẦN B : LÝ THUYẾT CĂN BẢN

1 Sĩng cơ học:

- Sóng cơ học: Là những dao động cơ học lan truyền trong mơi trường vật chất theo thời gian.chỉ có

trạng thái dao động tức pha của dđ truyền đi còn các phần tử vật chất chỉ dđ tại chỗ Nguyên nhân là

do lực liên kết các phần tử vật chất có tính đàn hồi với a môi trường

- Sóng dọc: Là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng, truyền được trong chất rắn, lỏng, khí VD: sóng âm - sóng dọc

- Sóng ngang: Là sóng có phương dđ vuông với phương truyền sóng, truyền được trong chất rắn, trên mặt chất lỏng VD: sóng nước

Đặc điểm:

- Khi sĩng lan truyền các phần tử vật chất ch dao động tại chỗ mà khơng truyền dời theo sĩng

- Trong mơi trường đồng tính và đ ng hướng sĩng lan truyền với vận tốc khơng đ i Sĩng cơ khơng truyền được trong chân khơng

* Các đại lượng đặc trưng:

- Chu kỳ sĩng: Là chu kì dao động của các phần tử mơi trường cĩ sĩng truyền qua

- Tần số sĩng: Là số lần dao động trong một giây

- Tốc độ sĩng: Là tốc độ lan truyền pha dao động

/2

/4

u

x

Ch ý:

- Pha dao động lan truyền, phần tử dao động lan truyền tại chỗ

- Sĩng khơng truyền trong chân khơng

- Bước sĩng: Là quãng đường sĩng đi qua trong một chu kỳ Là khoảng cách giữ hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sĩng dao động cùng pha

* Biên độ: Sĩng làm phần tử mơi trường dao độngvới biên độ xác định

* Năng lượng: Quá trình truyền sĩng là quá trình năng lượng được truyền đi Năng lượng sĩng t lệ với bình phương biên độ

2 Giao Thoa Sĩng:

* Định ngh a: Là hiện tượng hai sĩng kết hợp nhau cĩ những điểm luơn luơn tăng cường l n nhau (dao động mạnh), cĩ những điểm triệt tiêu nhau (dao động yếu) Hoặc điều kiện để cĩ giao thoa là:(cùng tần

số, cùng phương và cùng độ lệch pha khơng đ i)

* Nhiễu xạ: Là hiện tượng sĩng lệch khỏi phương truyền th ng khi qua khe hoặc qua lỗ

* Vân giao thoa: Khi cĩ giao thoa, tập hợp những điểm cĩ biên độ cực đại hay cực tiểu là những hypebol xen k nhau, gọi là vân giao thoa

3 Sĩng Dừng:

* Sự phản xạ sĩng :

- Tại đầu cố định sĩng phản xạ ngược pha với sĩng tới

- Tại đầu tự do sĩng phản xạ cùng pha với sĩng tới

* Định ngh a: Là hiện tượng giao thoa giữa hai sĩng ph ng, cùng biên độ cùng tần số nhưng ngược chiều nhau

* Tính chất: Sĩng dừng cĩ các múi và các bụng cố định trong khơng gian Có những chỗ rung mạnh và có những chỗ hầu như không rung

* Giải thích: Do sĩng tới và sĩng phản xạ trên cùng một phương thỏa điều kiện là hai sĩng kết hợp nên giao thoa nhau

* Những điểm cách nhau một số nguyên nữa bước sóng luôn đứng yên gọi là nút, Những điểm cách nhau một số nguyên nữa bước sóng dao động với biên độ lớn nhất gọi là bụng

- Phụ thuộc vào mật độ mơi trường, tính đàn hồi của mơi trường thay đ i theo thời gian

- Nhiệt độ càng tăng thì tốc độ truyền âm càng tăng : Vrắn > Vlỏng > Vkhí

* Đặc trưng vật lý của âm:

-Tần số âm: Là một trong những đặt trưng quan trọng nhất của âm

- Chuyển động âm và mức chuyển động âm

- Cường độ âm: Tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sĩng âm tải qua một đơn vị S đặt tại điểm đĩ, vuơng gĩc với phương truyền sĩng

* Đồ thị dao động âm: Là đặc trưng vật lý thứ ba của âm

* Đặc trưng sinh lý của âm:

- Độ cao gắn liền với tần số

- Độ to gắn liền với mức cường độ âm

- m sắc giúp phân biệt nguồn âm gắn liền với đồ thị dao động âm

Ch ý : m cĩ cường độ lớn chưa chắc đã nghe to vì cịn liên quan đến tần số

CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

PHẦN A : HỌC NHANH CƠNG THỨC

1.Từ thông:  NBScos t  0cos  t    Wb

- N số vòng dây

- Với E0    0 NBS V là suất điện động cực đại

3 Biểu thức tức thời dòng điện tức thời: iI cos0   t i   A

-I0 I 2 A  là cường độ dòng điện cực đại

- I là cường độ dòng điện hiệu dụng

- Mỗi giây đ i chiều 2f lần

- Nếu pha ban đầu 1

4 Biểu thức tức thời điện thế tức thời: uU cos0   t u   V

-U0 U 2 V là hiệu điện thế cực đại

- U là hiệu điện thế hiệu dụng

5.Định luật OHM cho các đoạn mạch:

* Mạch chỉ chứa điện trở thuần R  :

  UR cùng pha với i

* Mạch chỉ chứa cuộn dây L H :  

khi Z Z2

* Độ lệch pha giữa hiệu điện thế với dòng điện :     u i

-  0 ZLZ UC  LUC: u sớm pha hơn i 1 góc , mạch có tính cảm kháng

-  0 ZLZ UC  LUC: u trễ pha hơn i 1 góc, mạch có tính dung kháng

-   0 ZL Z UC  LUC: u cùng pha với i , Zmin R Imax U

R

    , mạch cộng hưởng

* Mạch chứa RLCmắc nối tiếp nhưng trong cuộn dây cĩ thêm điện trở thuần r :

* Mạch cuộn dây chứa r, L

- T ng trở 2 đầu cuộn dây: Zd  r2Z2L Cơng thức liên hệ: 2 2

- Phần tử nào khuyết thì phần tử đĩ bằng 0, và khơng xét tới

- Đoạn mạch mắc nối tiếp thì R L C d  0 0R 0L 0C 0d

( độ lệch pha giữa hiệu điện thế với dòng điện:     u i)

 (t là thời gian đo bằng giây)

6 Tính chất đặc biệt của doạn mạch:

* Nếu trong mạch có L hoặc C hoặc f thay đổi làm cho mạch cộng hưởng ZLZC:

1 2

UP

R





* Mạch RLCcĩ hay f thay đổi:

- IMaxhoặc PMaxhoặc URMaxkhi    1 2  tần số f  f f1 2

* Bài tốn về độ lệch pha:

Hai đoạn mạch R L C1 1 1 và R L C2 2 2 cùng u hoặc cùng i cĩ pha lệch nhau 

7 Máy biến thế:

* Cơng thức máy biến áp: 1 1 2 1

U N  máy hạ áp

- N , U , I là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện của cuộn sơ cấp 1 1 1

- N , U , I là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện của cuộn thứ cấp 2 2 2

* Hao phí trên đường dây tải điện: 2 2

Trong đĩ: P là cơng suất truyền đi ở nơi cung cấp

U là điện áp ở nơi cung cấp

cos là hệ số cơng suất của dây tải điện

R l

S

  là điện trở t ng cộng của dây tải điện ( lưu ý: d n điện bằng 2 dây )

- Công suất tải đi: P UIcos  Thường xét: cos 1 khi đĩ:

2 2

- Độ giảm thế trên đường dây tải điện: U I.R

- Hiệu suất tải điện: P P

P

 



8 Máy phát điện xoay chiều:

* Máy phát một pha:

- Hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ

- Tần số f np

60

 : p là số cặp cực, n là số vòng quay/phút

* Máy phát ba pha:

- Hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 1 góc 0

120

Máy phát mắc hình sao:Ud  3Up  Id Ip nên cơng suất tiêu thụ của động cơ:P3I U cosP p 

Máy phát mắc hình tam giác:Ud Up Id 3IP nên cơng suất tiêu thụ của động cơ:P3I U cosP p 

PHẦN B: LÝ THUYẾT CĂN BẢN

1 Dòng điện xoay chiều

* Khái niệm: Dòng điện hình sin gọi tắt là dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian quy định và theo quy luật hàm sin hay cosin

- Nếu  0thì U sớm pha hơn i góc  lúc này ZLZCmạch có tính cảm kháng

- Nếu  0 thì U trễ pha hơn góc  lúc này ZLZCmạch có tính dung kháng

* Hiện tượng cộng hưởng:

- Khi ZL ZCsuy ratan 0suy ra  0( u và cùng pha )

- Khi Z R suy ra lúc này cường độ dòng điện hiệu dụng đạt cực đại suy ra đây gọi là hiện tượng cộng hưởng 1

LC

 

- ULUC U , UL Cngược pha

* Hệ số công suất càng lớn thì công suất dành cho đoạn mạch càng lớn

2 Dòng điện xoay chiều ba pha

* Khái niệm: Là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một là 2

* Máy biến áp: Là thiết bị có khả năng biến áp xoay chiều

* Nối cuộn sơ cấp với tải điện tiêu thụ thì xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn thứ cấp

* Máy phát điện xoay chiều ba pha: Ba cuộn dây của phần ứng ( stato ) giống nhau và được đặt lệch

nhau 1

3vòng tròn trên ( stato ) gắn với vỏ máy Roto là nam châm

* Nguyên tắt hoạt động, động cơ không đồng bộ

- Dựa trên cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay

- Từ trường quay được tạo ra nhờ dòng điện ba pha:

- Cho dòng điện ba pha chạy vào ba cuộn dây giống nhau quấn trên ba l i sắt bố trí lệch nhau 0

120

trên 1 vòng tròn gắn với vỏ máy

- Rôtô gồm nhiều khung dây d n giống nhau có trục quay thành lồng hình trụ Rôtô quay với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ gốc của từ trường

* Truyền tải điện năng đi xa: Dòng điện xoay chiều được sản xuất từ các nhà máy điện qua máy biến áp

được tăng điện áp để giảm hao phí và được truyền tải trên đường dây tải điện Đến nơi tiêu thụ lại được hạn chế để có điện áp phù hợp với yêu cầu sử dụng

* Nấu chảy kim loại và hàn điện: Máy hàn điện nấu chảy kim loại theo nguyên tắc biến áp Trong đó

cuộn sơ cấp nhiều vòng dây Tiết diện nhỏ cuộn thứ cấp ít vòng dây tiết diện lớn

CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG SĨNG ĐIỆN TỪ

- Điện tích giữa hai đầu tụ điện: Q0 CU , q0 Cu

* PT dòng điện trong mạch: '  

- Cường độ dòng điện cực đại: I0  Q0

* PT hiệu điện thế trong mạch: uU cos0   t 

- Hiệu điện thế cực đại: 0 0

* Cảm ứng từ thơng B: BB cos0   t  T : Tesla

Cơng thức độc lập với thời gian:

5 Ghép các tụ điện thành bộ:

Điện dung của tụ