skkn PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH và bài tập TRẮC NGHIỆM vật lý 12

Khái niệm: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo quy luật của hàm số sin hay côsin của thời gian.. Dòng điện xoay chiều có tần số f thì trong mỗi giây

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1) Họ và Tên: PHAN ANH NGỌC 2) Ngày tháng năm sinh: 16/06/1979 3) Dân tộc: kinh - Tôn giáo: không - Giới tính: nam 4) Địa chỉ: 330C/A3, Tam Hòa, Hiệp Hòa, Biên Hòa, Đồng Nai 5) Điện thoại nhà trường: 0613.812250 – Điện thoại riêng:

0933675343 6) E-mail: anhngoclqd@gmail.com.vn 7) Chức vụ : Tổ trưởng chuyên môn vật lí 8) Đơn vị công tác: TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN-BIÊN HÒA- ĐỒNG NAI

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

1) Trình độ chuyên môn: Cử nhân vật lí – Tốt nghiệp năm 2003 2) Chuyên môn đào tạo: ngành vật lí

PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH

VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12

I LÍ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ

Trong những năm qua, tôi nhận thấy học sinh khi học bài vật lý các em rất khó nhớ các công thức cũng như kĩ năng làm bài trắc nghiệm Những trăn trở của các em đã học được đến đâu, làm sao tóm tắt được các kiến thức đã học, có bí quyết nào để học nhanh và hoàn thiện kiến thức trong thời gian ngắn không?

Để chia sẻ những lo âu cùng các em học sinh, trên cơ sở bám sát chương trình, nội dung thi, chuẩn kiến thức, tôi viết chuyên đề phương pháp giải nhanh và bài tập trắc nghiệm vật lý 12 gồm hai phần

Phần 1: PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP Phần 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

II NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ

1 Cơ sở lý luận:

Trong các kì thi như kì thi tốt ngiệp THPT, cao đẳng và đại học thì môn vật

lí là môn các em phải làm bài thi dưới dạng trắc nghiệm Nhằm giúp các em học tốt và đạt kết quả khả quan trong các kì thi đó Tôi đã đưa ra chuyên đề phương pháp giải nhanh và bài tập trắc nghiệm với mục tiêu: Tóm tắt công thức, phương pháp giải nhanh để làm sao các em học sinh dễ học dễ nhớ không phức tạp mà vẫn đầy đủ Bên cạnh đó phương pháp giải nhanh còn giúp cho học sinh có kĩ năng giải bài tập đạt hiệu quả cao

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ

BÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM:

1 Dao động cơ: Là chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng

2 Dao động tuần hoàn: Là dđộng lặp đi lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau

3 Định nghĩa dao động điều hoà: Là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin hay

sin theo thời gian

4 Phương trình của dao động điều hoà là: x Acos(t); Trong đó A , w, φ là các hằng số

5 Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

a) Chu kì (Kí hiệu T), đo bằng đơn vị (s)

Chu kì dao động là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần Hay chu kì là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ b) Tần số (f ), đơn vị tần số Héc (Hz)

Tần số của dao động điều hoà là số dao động thực hiện trong 1 giây

e) A là biên độ dao động, (A = x max li độ cực đại) Biên độ dao động luôn luôn dương f) là tần số góc của dao động, có đơn vị là rad/s

g) (t +) là pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là rad Cho phép xác định trạng thái dao động của vật ở thời điểm t

h)  là pha ban đầu của dao động (rad), có thể dương, âm hoặc bằng 0 k) Vận tốc: v = x’ = Asin(t)

+) Ở vị trí biên theo chiều dương x = +A và v = 0 +) Ở vị trí biên ngược chiều dương x = -A và v = 0

+) Ở VTCB x = 0 thì v max =  A Kết luận: Vận tốc là đại lượng biến thiên điều hòa theo hàm sin

l) Gia tốc: a = v’ = 2Acos(t)hay a = - w 2 x

+) Ở VTCB, x = 0 thì a = 0 và hợp lực F = 0 +) Ở vị trí biên theo chiều dương, x = +A thì a = - w 2 A < 0

+) Ở vị trí biên ngược chiều dương, x = -A thì a = + w 2 A > 0 Vậy: Gia tốc luôn luôn ngược dấu với li độ và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ

+) Độ lớn gia tốc cực đại: a max = w 2 A

B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH:

I DẠNG TOÁN TÌM ĐẠI LƯỢNG LI ĐỘ, VẬN TỐC VÀ GIA TỐC DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA:

II DẠNG TOÁN TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG T, f, A, , : 1) Tìm chu kì T: T t



2

a A



III DẠNG TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG:

Viết phương trình dao động xAcos(t) thực chất tìm A,  và  1) Tìm biên độ dao động:

Tùy theo dữ kiện bài toán đã cho, ta có thể dựa vào các công thức sau đây

max

v A



2

a A

3) Tìm pha ban đầu:

b Phương pháp chung:

.cos .sin

2) So sánh độ lệch pha của gia tốc và vận tốc

2

     

Phương trình gia tốc a = 2Acos(t)2Acos(t  )

Vậy gia tốc biến đổi điều hòa sớm pha

Vậy gia tốc biến đổi điều hòa ngược pha so với li độ x

2 Chu kì dao động của con lắc lò xo (T), đo bằng giây (s): T 2 2 m

+) Chu kì của con lắc lò xo tỉ lệ thuận với m và tỉ lệ nghịch với k

3 Tần số dao động của con lắc lò xo (f), đo bằng héc (Hz): 1 1

2

k f

4 Lực kéo về:

+) Lực luôn hướng về VTCB gọi là lực kéo về

+) Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ , là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hoà

+) Lực kéo về phụ thuộc độ cứng k và li độ x +) Lực kéo về không phụ thuộc vào khối lượng của vật +) Công thức của lực kéo về tác dụng vào con lắc lò xo F = - k.x

5 Biên độ dao động của con lắc lò xo:

+) Biên độ dao động phụ thuộc vào điều kiện kích thích ban đầu +) Biên độ dao động không phụ thuộc khối lượng m, độ cứng k và gia tốc g

6 Động năng của con lắc lò xo:

Trong đó động năng Wđ : (Jun), v vận tốc(m/s), m là khối lượng(kg)

7 Thế năng của con lắc lò xo : 1 2 1 2.cos ( 2 )

t

Trong đó thế năng W t : (Jun), x là li độ của vật, k độ cứng lò xo đơn vị (N/m)

8 Cơ năng của con lắc lò xo: 1 2 1 2 2

B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH:

I CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CỦA CON LẮC LÒ XO:

II DẠNG TOÁN TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG , ,T f

Con lắc lò xo nằm theo phương ngang Con lắc lò xo treo phương thẳng đứng

a) Tần số góc: k

m

b) Chu kì dao động:

III DẠNG TOÁN TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG vmax,amax,Fmax

Con lắc lò xo nằm theo phương ngang Con lắc lò xo treo phương thẳng đứng

Tốc độ cực đại: vmax.A

Gia tốc cực đại: amax2.A

Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k.A Lực đàn hồi cực đại: Fmax k.( l A)

IV DẠNG TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG x  A c o s (.t   ) :

Bài toán này thực chất tìm , ,A 

1) Tìm biên độ dao động: Tùy theo dữ kiện bài toán đã cho, ta có thể dựa vào các công

thức sau đây

max

v A



2

a A



2 2 2

2) Tìm tần số góc: Tùy theo dữ kiện bài toán đã cho, ta có thể dựa vào các công thức sau

V DẠNG TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THẾ NĂNG, ĐỘNG NĂNG VÀ CƠ NĂNG:

1) Thế năng của con lắc lò xo:

VI DẠNG TOÁN TÌM LI ĐỘ X HOẶC TÌM BIÊN ĐỘ A KHI BIẾT W đ nW t: Theo bài toán ta có W đ n W t

VII DẠNG TOÁN TÌM VẬN TỐC V KHI BIẾT W t nW đ: Theo bài toán ta có W t n W đ

Mặt khác cơ năng W W đ n W đ W đ(1n) 1 2 1 (12 )

2k A 2m v n

.1

A v

n



 

VIII DẠNG TOÁN TÌM CHU KỲ KHI LÒ XO GHÉP VỚI NHAU:

1) Nếu các lò xo mắc nối tiếp: T  T12T22 T n2

2) Nếu các lò xo mắc song song : 2 2 2 2

g





+) Chu kì của con lắc đơn phụ thuộc chiều dài và gia tốc trọng trường

+) Chu kì của con lắc đơn không phụ thuộc khối lượng con lắc

+) Chu kì của con lắc đơn không phụ thuộc biên độ dao động +) Chu kì của con lắc đơn tỉ lệ thuận với l và tỉ lệ nghịch với g

3) Tần số dao động (f), đo bằng héc (Hz): 1

2

g f

l





4) Lực kéo về của con lắc đơn:

+) Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về

+) Lực kéo về của con lắc đơn phụ thuộc khối lượng của vật nặng

+) Lực kéo về của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động

III DẠNG TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG VÀ CƠ NĂNG: 1) Động năng của con lắc đơn (Wđ), đo bằng (J): 2

0

1

(cos cos )2

3) Cơ năng của con lắc đơn: W W đ W t mgl(1 cos 0)W đmax W tmax

a Trong dao động điều hòa của con lắc đơn:

- Khi con lắc đơn đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì thế năng giảm dần,

B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH:

I VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG VÀ TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN:

1) Viết phương trình dao động ss0cos(t)

Bài toán này thực chất tìm các đại lượng s 0 ,  ,

+) Xác định biên độ

2 2

A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM:

1) Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số

Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số là một dđộng điều hoà

cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó x1  A1cos( t 1)và

Phương trình dao động điều hoà tổng hợp: x = A cos (wt + φ)

a Biên độ của dao động tổng hợp: 2 2

2) Ảnh hưởng của độ lệch pha

+) Biên độ tổng hợp A phụ thuộc các biên độ thành phần A 1 , A 2 và độ lệch pha φ 2 –

2)12(1 2

3) Nếu 2 ; 1 0

CHƯƠNG III:DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

BÀI 5 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I KHÁI NIỆN VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Khái niệm: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn

theo quy luật của hàm số sin hay côsin của thời gian Dạng tổng quát:

+) ω: tần số góc (rad/s); ω > 0 +) ωt + : là pha của i (rad) +) Chu kì: T=2

4.Dòng điện xoay chiều :

+) Gây ra từ trường biến thiên +) Gây ra tác dụng nhiệt trên điện trở +) Không dùng dòng điện xoau chiều để đúc điện và mạ điện

5 Dòng điện xoay chiều có tần số f thì trong mỗi giây nó đổi chiều :

Số lần đổi chiều = 2xf ( với f là tần số của dòng điện)

II NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng máy phát điện xoay chiều, dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

III GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG

1 Cường độ dòng điện hiệu dụng: 0

Trong đó : U 0 : điện áp cực đại (v); U: điện áp hiệu dụng (v)

3 Suất điện động hiệu dụng: 0

4 Những đại lượng đo bằng giá trị hiệu dụng:

+ Cường độ hiệu dụng + Điện áp hiệu dụng (hiệu điện thế hiệu dụng) + Suất điện động hiệu dụng

5 Những đại lượng không phảiđo bằng giá trị hiệu dụng:

+) Tần số góc, tần số và chu kì +) Pha và pha ban đầu

+) Điện năng tiêu thụ và công suất điện

BÀI 6: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

1) Bài toán mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở:

a) Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp

b) Quan hệ về pha và giản đồ vectơ

i cùng pha với u

c) Giản đồ vectơ:

2) Bài toán mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:

a) Công thức tính dung kháng, điện dung, tần số góc:

b) Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp:

c) Quan hệ về pha và giản đồ vectơ

1 1 2 1

C

U Z

U I

R

U R I

U I R

+) Độ lệch pha của u đối với i

+) Giản đồ vectơ

3) Bài toán mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm:

a) Công thức tính cảm kháng, độ tự cảm, tần số góc:

b) Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp:

c) Quan hệ về pha và giản đồ vectơ

+) Độ lệch pha của u đối với i

Z L

U I Z L

U Z

U I Z

BÀI 7: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

1) Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch R, L, C

U P

2 max

BÀI 8: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT

I Công suất của mạch điện xoay chiều

1 Biểu thức tính công suất:

II Hệ số công suất

1 Biểu thức tính hệ số công suất

R

2 2

2 2

cos

U

P r I r

b Tầm quan trọng của cos

Để giảm công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng, người ta tăng hệ số công suất cos

c Biện pháp giảm công suất hao phí:

Để giảm công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng, người ta tăng điện

áp U

Ví dụ: Điện áp hiệu dụng U tăng lên 100 lần thì công suất hao phí giảm đi 10000 lần

4 Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R

P = U.I.cos =R.I 2

Vậy: Công suất điện tiêu thụ trên đoạn mạch xchiều chính là công suất tỏa nhiệt trên điện trở R

BÀI 9: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG MÁY BIẾN ÁP

I Bài toán truyền tải điện năng đi xa

1 Công suất hao phí do tỏa nhiệt trong quá trình truyền tải điện năng

+) Công suất của máy phát điện: P phát = U phat I

2 2

phat

phat hp

U

P r I r

2 Các giải pháp làm giảm công suất hao phí

+) Biện pháp 1: Làm giảm điện trở bằng cách thay dây nhôm bằng dây bạc hoặc dây siêu dẫn giải pháp này quá tốn kém

+) Biện pháp 2: Để giảm công suất hao phí thì người ta tăng điện áp Biện pháp này hiệu quả hơn

II Máy biến áp

1 Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều)

2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp:

a Cấu tạo:

- Bộ phận chính của máy biến áp là một khung bằng sắt non có pha silic gọi là lõi

biến áp

- Cuộn thứ nhất D 1 có N 1 vòng dây được nối vào nguồn phát điện, gọi là cuộn sơ cấp

- Cuộn thứ hai D 2 có N 2 vòng dây nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng, gọi là cuộn thứ cấp

b Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

3 Khảo sát thực nghiệm của một máy biến áp Một máy biến áp có thể làm việc ở hai chế độ

- Cuộn thứ cấp hở mạch (chế độ không tải)

- Cuôn thứ cấp nối với cơ sở tiêu thụ (chế độ có tải)

a Thí nghiệm 1: Khi khóa K ngắt, (chế độ không tải, I2 = 0)

* Khảo sát đặc tính biến áp

1

N 1 : số vòng dây của cuộn sơ cấp

N 2 : số vòng dây của cuộn thứ cấp

U 1 : điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn sơ cấp

U 2 : điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp

N < 1  N2 < N1  U2 < U1, gọi là giảm điện áp, tăng cường độ

* Khảo sát công suất tiêu thụ ở mạch sơ cấp và thứ cấp: Khi một máy biến áp ở chế độ không tải, thì nó hầu như không tiêu thụ điện năng

b Thí nghiệm 2: Khi đóng khóa K, (có tải điện I2 0)

+) Công suất điện ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là như sau: P 1 = P 2  U 1 I 1 = U 2 I 2

1

I 1 : cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp

I 2 : cường độ hiệu dụng của cuộn thứ cấp

N 1 : số vòng dây của cuộn sơ cấp

N 2 : số vòng dây của cuộn thứ cấp

U 1 : điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuôn sơ cấp

U 2 : điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp +) Kết luận: Khi một máy biến áp làm việc trong điều kiện lý tưởng:

- Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp bằng tỉ số 2

1

N N

- Tỉ số các cường độ hiệu dụng ở mạch thứ cấp và mạch sơ cấp bằng nghịch đảo tỉ số

2 1

N N

4 Chú ý:

- Cuộn sơ cấp nối với nguồn phát điện xoay chiều, cuộn thứ cấp được nối với tải tiêu

thụ

- Tần số của dòng điện xoay chiều ở cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp bằng nhau

- Máy biến áp chỉ biến đổi điện áp xoay chiều

III Công dụng của máy biến áp.

1 Truyền tải điện năng

2 Nấu chảy kim loại và hàn điện

BÀI 10: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

I Máy phát điện xoay chiều một pha

1 Cấu tạo:

a Phần cảm: là phần tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay Đó là một vòng tròn có trục quay Phần này gọi là roto

b Phần ứng: gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên một vòng tròn gọi là stato

2 Chú ý: Khi roto quay từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn với tần số

N ếu n(vòng/giây) thì áp dụng công thức f = p.n

f : tần đo bằng héc (Hz) p: số cặp cực

n: tốc độ quay (vòng/giây)

3 Nguyên tắc hoạt động: Máy phát điện xchiều hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng

điện từ

II Máy phát điện xoay chiều ba pha

1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

a Cấu tạo:

Roto: là phần cảm, là nam châm điện

Stato: là phần ứng

Cấu tạo stato: gồm ba cuộn dây giống nhau, đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato

b Nguyên tắc hoạt động: Máy phát điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện

từ

c Hoạt động: Khi nam châm quay (Lúc này là rôto) tạo ra từ tr ường quay, sinh ra hệ

ba suất điện động trong ba cuộn dây giống nhau đặt cố định (stato) trên một vòng tròn, tạo với nhau những góc 120 0 , và ba dòng điện xoay chiều ở mạch ngoài

U d : là điện áp hiệu dụng dây(v)

U p : là điện áp hiệu dụng pha(v)

3 Dòng điện xoay chiều ba pha: Là dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều ba pha phát ra

4 Những ưu điểm của dòng ba pha:

a Truyền tải điện năng đi xa bằng dòng ba pha tiết kiệm được dây dẫn so với truyền tải một pha

b Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy,…

5 Trong máy phát điện xchiều ba pha suất điện động xuất hiện trong ba cuộn dây của phần ứng:

+) Cùng biên độ +) Cùng tần số +) Lệch pha nhau 120 0 hay 2

3



hay 1/3 vòng tròn

B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH:

I ĐỊNH LUẬT ÔM CHO CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH:

Đoạn mạch

Điện trở Quan hệ giữa

dòng điện và điện áp

Quan hệ về pha và giản đồ véctơ Công suất

Chỉ có điện trở R

Điện trở R Cực đại

0 0

U I R

Hiệu dụng

U I R

C

Dung kháng

1

c

Z C





Cực đại 0 0

c

U I Z

Hiệu dụng

c

U I Z

L

U I Z

Hiệu dụng

L

U I Z

P = 0

Gồm 3 phần tử R,

L, C nối tiếp

U I Z

Hiệu dụng

U I Z

Bài toán điện xoay chiều thường cho biểu thức u, cần tìm biểu thức I hoặc ngược lại Để giải quyết bài toán loại này, nắm được các công thức liên hệ sau:

a) Nếu uU0cos(tu) thì iI0cos(ti)b) Với 0

0

U I Z

IV BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CỘNG HƯỞNG ĐIỆN:

Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh có hiện tượng cộng hưởng khi

2 2

V BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG SUẤT:

1) Nếu R và U không đổi Khi thay đổi L, C,  Tìm công suất cực đại Pmax

2 2

U P R