Lý thuyết tổng hợp vật lý lớp 12

Cĩ tần số bằng tần số dao động riêng, cĩ biên độ khơng đổi + Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức, vào Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản

CHUYÊN ĐỀ 1: DAO ĐỘNG CƠ

1 Dao động: Chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng

2 Dao động tuần hoàn: là dđ mà trạng thái lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian

bằng nhau (chu kì T)

 (rad)



 Tần số góc  (chu kì T, tần số f) chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của hệ dao động

7 Mối liên hệ cđ tròn đều & dđ điều hòa : Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn

thẳng luôn luôn có thể dược coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều trên đường kính là đoạn thẳng đó

Chú ý:

 v & a cùng tần số với x

 a sớm hơn v:  / 2 ; v sớm hơn x: / 2 ; a ngược pha x

 Chuyển động chiều dương v > 0 thì  <0 ( chiều âm v <0 thì  >0)

 Dđ đh nhanh dần về CB, chậm dần về Biên (không phải nhanh dần đều)

 Chiều dài quỹ đạo: 2A (gấp đôi Biên độ)

[ Có những món quà được trao đi để tiếp tục trao cho những người khác ! ]

CHUYÊN ĐỀ 1:(tt) PHƯƠNG TRÌNH -THỜI GIAN - QUÃNG ĐƯỜNG - VẬN TỐC

1 Muốn viết phương trình (x) : hãy tìm A, ,  (đọc kĩ đề rồi suy nghĩ công thức tương ứng nha!)

2 Muốn tìm time (t): hãy tìm góc quét ( )vì : 0.



 Tất cả dạng bài trên nếu không hiểu rằng vật ban đầu ở đâu thì là công cốc

(bước đầu tiên hãy vẽ đường tròn và xác định vị trí xuất phát trên đường tròn)

 Khi kéo vật lệch khỏi VTCB nếu : thả nhẹ VT đó là A, nếu truyền vận tốc VT

đó là x

 Vật c/đ nhanh nhất khi khoảng VTCB, chậm nhất khi ở Biên

 Đường đi trong 0,5T là: s = 2A

 trong 1T là: s = 4A

 trong nT là: s = n.4A

CHUYÊN ĐỀ 2: CON LẮC LÕ XO

Gồm một lò xo có độ cứng k, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật khối lượng m

+ Chiều dài cực tiểu (cao nhất) : l Min = l 0 + l 0 – A

1,Lực hồi phục: Fhp = - kx lực tổng hợp tác dụng vào vật, luôn hướng về VTCB, tỉ lệ với li độ, ngược chiều với li độ

2,Lực đàn hồi: Fđh = k( l0 x) lực tác dụng vào điểm treo, luôn hướng về điểm ko biến dạng, tỉ lệ với độ biến dạng

 Fđhmax = k(l0+A) : Biên dưới

 F đhmin   k( l0 A) : Biên dưới (khi  l0 A)

= 0 : tại VT lxo không biến dạng (khi l0 A)

CHUYÊN ĐỀ: (tt) CẮT GHÉP LÕ XO & NĂNG LƯỢNG

2mv

đmax

1 W

2m A



W 2

ax

1 W



n v

7 Cắt lò xo: k 0 l 0 = k 1 l 1 = k 2 l 2 = …Khi bị cắt ngắn độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài

 Vị trí thế năng cực đại thì động năng cực tiểu và ngược lại

 Thời gian để động năng bằng thế năng là: t T/ 4

 Động năng và thế năng biến thiên với chu kỳ T/ 2 ,tần số 2f tần số góc 2.

CHUYÊN ĐỀ 3: CON LẮC ĐƠN

1.Mô tả: Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giãn

2 Phương trình dao động:( khi   10 0 ): s = S0cos(t + )

 S0 <=> A còn s <=> x, các tính chất v max =s0,v min = 0, a max a min tương tự

 Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với m

 Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc m (tự do)

 Con lắc cđ theo đường cong: VTCB ở thấp nhất, Biên cao nhất

CHUYÊN ĐỀ 4: THAY ĐỔI CHU KÌ CON LẮC ĐƠN

8 Tỉ số số dao động, chu kì tần số và chiều dài: Trong cùng thời gian con lắc có chiều dài l1 thực hiện được n1 dao động, con lắc l2 thực hiện được n2 dao động: n1T1 = n2T2

2 1 1 2

1 2 2 1

10 Khi con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực phụ khác không đổi ngoài trọng lực :

11 Con lắc đặt trong điện trường đều:

 Điện trường đều phương ngang: T = 2

g 2 + ( q.E

m ) 2

 Nhiệt độ tăng: T tăng, Nhiệt độ giảm: T giảm

 Đưa lên cao, xuống sâu: T tăng (đưa xuống sâu T tăng nhưng tăng ít hơn so với đưa lên cao)

 T tăng: đồng hồ chạy chậm, T giảm: đồng hồ chạy nhanh.

“Đừng chờ đợi những gì bạn ước muốn mà hãy đi tìm kiếm chúng !”

+ Dao động tắt dần cĩ biên độ giảm dần theo thời gian (chu kì coi như ko đổi)

Nguyên nhân là do lực ma sát chuyển hĩa dần cơ năng thành nhiệt năng

+ Ứng dụng: các thiết bị đĩng cửa tự động, các bộ phận giảm xĩc của ơ tơ, xe máy, …

2 Dao động duy trì:

+ Bằng cách cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động cĩ ma sát để bù lại sự tiêu

hao vì ma sát mà khơng làm thay đổi chu kì riêng của nĩ Cĩ tần số bằng tần số dao

động riêng, cĩ biên độ khơng đổi

+ Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức, vào

Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f0càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn

4 Cộng hưởng

+ Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số

f của lực cưởng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng

làm A A lực cản của môi trường

T T

+ Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:

-Tịa nhà, cầu, máy, khung xe, là những hệ dao động cĩ tần số riêng Khơng để cho chúng chịu tác dụng của các lực cưởng bức, cĩ tần số bằng tần số riêng để tránh cộng hưởng, dao động mạnh làm gãy, đổ

-Hộp đàn của đàn ghi ta, là những hộp cộng hưởng làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ

5 Các đại lượng trong dao động tắt dần :

g

A mg

k mg

Ak A

(không tự d

: :

:

CON LẮC LÒ XO

khônglực có ma sát lực rời rạc

CHUYÊN ĐỀ 6: TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG HÕA

1 Giản đồ Fresnel: Hai dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha

ax min

2

1 2

Hai dđ cùng pha :

Hai dđ ngược pha :

Ha

2 (2 1) (2 1)

2 Khoảng cách lớn nhất giữa hai dao động xmax = A  A12A22 2A A1 2cos( 2 1)

3 Điều kiện A 1 để A 2max : A2max =

Khi bấm máy “Đưa máy về Radian hoặc độ( gĩc thống nhất với nhau, cùng rad

hoặc độ, hàm cùng sin hoặc cos)”

Khi cần tìm 1dđ thành phần thì lấy dđ tổng trừ dđ thành phần đã biết

Khi cộng nhiều hơn 2 dđ thì cộng = máy tính



CHUYÊN ĐỀ 7: SÓNG CƠ

1 Định nghĩa: Sóng cơ là dao động lan truyền trong một môi trường vật chất

 Sóng ngang: các phần tử dđ theo phương vuông góc với phương truyền sóng truyền trong chất

rắn và mặt chất lỏng

 Sóng dọc : các phần tử dđ theo phương trùng với phương truyền sóng truyền trong rắn,

lỏng, khí

2 Đặc trưng của sóng hình sin:

 Biên độ sóng ( A M ) : là biên độ dao động của một phần tử môi trường

 Chu kỳ sóng ( T) : là chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua

 Tần số của sóng( f) : là tần số dao động của phần tử môi trường

 Tốc độ truyền sóng ( v) : là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường phụ thuộc bản chất môi trường , không phụ thuộc vào tần số của nguồn sóng

 Bước sóng (  ): + Là quãng đường mà sóng truyền trong một chu kỳ

+ Hoặc là khoảng cách gần nhất của hai điểm cùng pha trên phương

độ lệch pha của hai điểm M và N: φ = 2πdλ ; d = |dM - dN|

 Cùng pha:    k2  2 điểm cùng pha: d   k → dmin = λ

 Sóng cơ không truyền được trong chân không

 Sóng cơ không truyền vật chất mà chỉ truyền dao động, ( năng lượng) ( pha dao động )

 Khi thấy n đỉnh thì sóng đi được quãng đường (n – 1)λ , thời gian là t = (n – 1)T

 Đơn vị của u, d,  và v phải giống nhau

Bài tập cơ bản : Phương trình sóng tại nguồn O là u = 5cos(20πt) cm Điểm M cách O một đoạn OM = 3 cm, biết tốc độ truyền sóng là v = 20 cm/s

CHUYÊN ĐỀ 8: GIAO THOA SÓNG CƠ

1 Định nghĩa:

nhau tạo thành cực đại hoặc làm yếu nhau ( tạo thành cực tiểu) gọi là sự giao thoa sóng

3 Hai nguồn dao động cùng pha (     1  2  0)

* Số đường hoặc số điểm CĐ (không tính hai nguồn):

4 Hai nguồn dao động ngƣợc pha: (    1 2  )

* Số đường hoặc số điểm CĐ (không tính hai nguồn):

 Trên S 1 S 2 giữa 2 điểm CĐ (hoặc hai CT) gần nhất là λ

2 ; giữa 1 điểm CT và1 điểm

Bài tập cơ bản : 1, Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, khoảng cách giữa hai

còn 10 điểm đứng yên không dao động Biết tần số cần rung là 26 Hz, hãy tính bước sóng và tốc độ truyền của sóng.(ĐA:52 cm/s)

CHUYÊN ĐỀ 9: SÓNG DỪNG

1 SÓNG PHẢN XẠ :có cùng f, λ với sóng tới



2 SÓNG DỪNG: là trường hợp đặc biệt của giao thoa sóng, trong đó có sự giao thoa giữa sóng

tới và sóng phản xạ Những điểm tăng cường lẫn nhau gọi là bụng sóng, những điểm triệt tiêu

 Sóng dừng không truyền năng lƣợng tại các nút

 Các bụng liên tiếp( các nút liên tiếp) cách nhau 

 Nam châm điện có tần số dòng điện f thì tần số sóng là 2f

 Hai điểm đối xứng qua bụng thì cùng pha, đối xứng qua nút thì ngƣợc pha

 Biên độ cực đại của các bụng là 2A , bề rộng cực đại của bụng là 4A

 * Biên độ từ 1 điểm đến nút =2Asin 2  x

với tần số ƒ = 40Hz, đầu B cố định Cho âm thoa dao động thì trên đây có sóng dừng với 4 bó

có tần số 50 Hz Khi có sóng dừng, người ta thấy khoảng cách từ B đến nút thứ 4 là 21 cm

bó sóng 

2

4

bụng sóng nút sóng

3 Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm

Dao động âm là dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của nguồn phát

4 Tốc độ truyền âm: phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường

vrắn > vlỏng > vkhí

5 Các đặc trưng vật lý của âm

a Tần số : Là đặc trưng quan trọng

b Cường độ âm I(W/m 2 ) : đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại

S

S (m2) là diện tích miền truyền âm S = 4πR2

6 Đặc trưng sinh lí của âm:

- Độ cao : gắn liền với tần số (f)

- Độ to : gắn liền với mức cường độ (L)

- Âm sắc gắn liền với đồ thị âm, giúp ta phân biệt nguồn âm, nhạc cụ Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ của các hoạ âm

Chú ý:

 Khi âm truyền từ môi trường này sang môi trường # : f,T không đổi; v, λ thay đổi

 Khi từ kk vào nước : v, λ tăng & ngược lại

1) Tính cường độ IA của âm đó tại A. (ĐS: I A = 10 -3 W/m 2 )

10 -5 W/m 2 , L B = 70 dB)

CHUYÊN ĐỀ 11: ĐẠI CƯƠNG DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Định nghĩa: là dòng diện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian

2 Phương trình





i = Io.cos( t + ) ( A) Hoặc u = Uo.cos( t + ) (V)

Trong đó: -  : gọi là tần số góc của dòng điện ( rad/s)

- i: gọi là cường độ dòng điện tức thời ( A) - u: gọi là hiệu điện thế tức thời (V)

- I o : gọi là cường độ dòng điện cực đại ( A) - U o : gọi là hiệu điện thế cực đại ( V)

3 Các giá trị hiệu dụng = Giá trị CĐ / 2: I = Io

2 (A) U =

Uo

2 (V)

Được xây dựng dựa trên Công suất tỏa nhiệt so với dòng không đổi

Các thông số của các thiết bị điện thường là giá trị hiệu dụng

Để đo các giá trị hiệu dụng người ta dùng vôn kế nhiệt, am pe kế nhiệt

4 Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: dựa trên hiện tượng CƯ ĐT

Với E0 = NSB là suất điện động cực đại N là số vòng dây,

0= NBS là từ thông cực đại, B là cảm ứng từ của từ trường,

S là diện tích của vòng dây

 Mỗi giây đổi chiều 2f lần,

 Nếu pha ban đầu i =

2



 thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f-1 lần

0

4

U

U arccos

 Thuần cảm : chỉ có Z L (lí tưởng hay ra)

 Cuộn dây : có cả Z L và có thể có r (nên đề phòng)

 ***Về dòng không đổi : Tụ điện không cho dòng điện đi qua( Z c = vô cùng lớn

Cuộn dây chỉ còn xét r ( Z L =0 )

Ví dụ 1: dđ chạy qua đoạn mạch xoay chiều i = 200cos(100πt) A, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 12 V, và sớm pha π/3 so với dđ

a) Tính T,f của dòng điện.

b) Tính giá trị hiệu dụng của dđ trong mạch.

c) Tính giá trị tức thời của dđ ở thời điểm t = 0,5 (s)

L R

Z

U Z

U R

U Z

Nếu ZL < ZC < 0u trễ pha hơn i (tính dung kháng)

( hi, ^^ đừng nhầm với I0)

u i

C L

*Cho i(t) viết u(t) : u  i Z  I0 iR  ( ZL ZC) i

***Cho u AM (t) ; u MB (t) viết u AB (t): như tổng hợp hai dao động

CHUYÊN ĐỀ 13: CÔNG SUẤT

1 Công suất : + Công suất thức thời: P = ui = Ri2

+ Công suất trung bình: P = UIcos = RI 2 = RI 0 2 /2 + Điện năng tiêu thụ: W = Pt 2 Hệ số công suất: cos = R U R Z  U (0  cos 1) Ý nghĩa: 2

2 2 2 cos hp cos P P I P rI U  U      Nếu cos nhỏ thì hao phí trên đường dây sẽ lớn Thường các dụng cụ thực tế quy định cos > 0,85 3 Định luật Jun-Lenxơ: Tính nhiệt lƣợng, điện năng tiêu thụ Q RI t 2 4 Khi cuộn dây có điện trở trong r: P = UIcos = (R+r).I 2 = (R+r).I 0 2 /2 cos = R r U R r Z U   Q  (R r I t ). 2 Chú ý:  Chỉ điện trở R hoặc cuộn dây có điện trở trong r tiêu thụ điện  Cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C không tiêu thụ điện Ví dụ 1: Một mạch điện gồm L = 0,5/π (H), C = 10–4/π (F) và R = 50  mắc như hình vẽ Điện trở cuộn dây nhỏ không đáng kể Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB có tần số f = 50 Hz và có giá trị hiệu dụng U = 100 V a) Tính tổng trở và công suất tiêu thụ của mạch (ĐS:50 2 ,100 W) b) Tính độ lệch pha của điện áp giữa hai điểm A và N đối với điện áp giữa hai điểm M và B (ĐS:3π/4)

Ví dụ 2: Một mạch điện AB gồm một điện trở thuần R = 50 Ω, mắc nối tiếp với một cuộn dây có độ tự cảm L = 1/π (H) và điện trở hoạt động r = 50 Ω Điện áp hai đầu mạch là uAB =100 2cos100πt V a) Tính tổng trở của đoạn mạch (ĐS: 100 2 ) b) Viết biểu thức i đoạn mạch và u hai đầu cuộn dây (ĐS: i = cos(100t -  4 ), u = 50 5 cos(100t + 0,46 -  4 ) c) Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở, của cuộn dây và của đoạn mạch (ĐS: 35W, 25 W, 50 W) d) Muốn dòng điện tức thời cùng pha với điện áp tức thời ở hai đầu mạch thì phải mắc nối tiếp thêm một tụ điện có điện dung C bằng bao nhiêu? Tính công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch điện lúc đó (ĐS: 100 W)

CHUYÊN ĐỀ 14: MẠCH CĨ R, L, C, , f THAY ĐỔI

1 L, C, , f thay đổi làm cơng suất tăng đến cực đại : đây là hiện tượng cộng hưởng

P I U

2 R thay đổi làm cho cơng suất tăng đến cực đại R = | ZL - Z C | - r Pmax = U

3 R, L, C, f thay đổi để U max

 maxmax maxmax

max

, ,

R C

R L

R

thay đổi để

thay đổi để

thay đổi đe

ZC

 ULMAX = U ZC

2 +R2

ZL  UCMAX = U ZL

2 +R2

R = U

UL 2 + U R 2

UR

 L THAY ĐỔI ĐỂ U RL MAX ZL = ZC + ZC

2 + 4R2

2 RLMax

2 2

C C

2UR U

2 RCMax 2 2

L L

2UR U

Hoặc L = 1

C

1L

C -

R22

 Khi  = 1 và khi  = 2 thấy U L đều như nhau để U L đạt trị lớn nhất 12 = 1

2









1

12

+ 1

22

 R thay đổi để U Rmax: R  ∞

 R thay đổi Để U Lmax , U C max : R = 0

CHUYÊN ĐỀ 15: MÁY BIẾN ÁP 1 Công suất hao phí:P = I 2 R = P.R U 2 cos 2

- Giảm hao phí : U tăng n lần  hao phí n2 lần

- Độ giảm thế: U = I.R - Hiệu suất truyền tải điện: H = P - P P 100% = 100% - % P 2 Định nghĩa: Là thiết bị dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều - Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ - Không làm thay đổi giá trị tần số của dòng điện xoay chiều - Không biến đổi điện áp của dòng điện một chiều 3 Cấu tạo: + Lõi thép: Được ghép từ các tấm sắt kĩ thuật và cách điện với nhau.( để chống lại dòng Phuco) + Cuộn dây: Gồm hai cuộn là cuộn sơ cấp và thứ cấp có N1 và N2 vòng dây

a Nếu U2 > U1 máy tăng áp b Nếu U2 < U1 máy hạ áp Lí tưởng : U1 U2 = N1 N2 = I2 I1

Chú ý:  Quãng đường truyền tải là d thì chiều dài dây là ℓ = 2d  Công thức tính điện trở của dây dẫn R = ℓ S Trong đó  : điện trở suất, ℓ là chiều dài, S là tiết diện  Công suất không đổi với điện áp U1 thì hiệu suất H 1 , điện áp U 2 thì hiệu suất H 2 : 2 1 2 2 2 1 1 1 H U H U    Ví dụ 1: Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2 kV, hiệu suất trong quá trình truyền tải là H = 80% Muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến 95% thì ta phải A tăng điện áp lên đến 4 kV B tăng điện áp lên đến 8 kV C giảm điện áp xuống còn 1 kV D giảm điện xuống còn 0,5 kV

Ví dụ 2: Người ta cần tải 1 công suất 5 MW từ nhà máy điện đến một nơi tiêu thụ cách nhau 5 km Hiệu điện thế cuộn thứ cấp máy tăng thế là U = 100 kV, độ giảm thế trên

CHUYÊN ĐỀ 16: MÁY PHÁT - ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

Cấu tạo:

Phần Ứng ( tạo ra dòng điện – cuộn dây)

Phần cảm( tạo ra từ trường - nam châm)

Tần số của máy phát điện xoay chiều 1 pha:

f = n.p

60 Trong đó: 

n: là số vòng quay của rô tô trong 1phút

f = n.p Trong đó:





n: số vòng quay của ro to trong 1s

Số cuôn dây luôn = số cặp cực

trên một vòng tròn

rôto là một nam châm điện

Khi rôto quay đều, các suất điện động cảm ứng trong ba cuộn dây có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau

3

2

Các cách mắc điện trong truyền tải:

+ mắc đối xứng hình sao: Ud = 3Up máy; Id = Ip máy (Itrung hòa = 0 vì itrung hòa = i1 + i2 + i3 = 0)

Ƣu điểm của dòng điện xoay chiều 3 pha

+ Tiết kiệm được dây nối từ máy phát đến tải tiêu thụ; giảm được hao phí điện

+ Cung cấp điện cho động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp

3 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng trừ trường quay

Công suất động cơ không đồng bộ 3 pha: P = 3.Ud Id cos= Pcơ + Pnhiệt với Pnhiệt = 3.I2.R;Hiệu suất của động cơ không đồng bộ: H = Pcơ

P 100%

 Nhược điểm của bộ góp là tạo ra các tia lửa điện (máy có công suất nhỏ) H1

 Công suất lớn thường dùng nam châm quay H2

 Tải tiêu thụ không đối xứng ta nên mắc hình sao Chỉ nên mắc hình tam giác khi các tải tiêu thụ đối xứng Tốc độ quay của khung dây thay đổi