Mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều: Điểm M chuyển động tròn đều với tốc độ thì hình chiếu của nó lên đường kính là một dao động điều hòa với tần số góc.. - Điều k
Trang 1Tài liệu luyện thi THPT Quốc GiaVẬT LÝ 12
Trang 2Biên soạn: Đỗ Yến Khoa
Năm học: 2017 - 2018
CHƯƠNG 1: DAO ĐỘNG CƠBÀI 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
1. Dao động cơ: là sự chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.
2. Dao động điều hòa: là chuyển động có vị trí, chiều chuyển động (trạng thái
dao động) được lặp lại như cũ sao những khoảng thời gian bằng nhau
Chu kỳ T(s): là thời gian thực hiện một dao động toàn phần, là khoảng thời
gian ngắn nhất mà trạng thái dao động lặp lại như cũ T =
Tần số f(Hz): là số dao động thực hiện trong 1 giây.
1. Định nghĩa
Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được biểu diễn bằng hàm cos (hay sin) theo thời gian
2. Mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều:
Điểm M chuyển động tròn đều với tốc độ thì hình chiếu của nó lên đường kính là một dao động điều hòa với tần số góc
3. Vận tốc – gia tốc trong dao động điều hòa:
Trang 3VT biên: , , v = 0
BÀI 2: CON LẮC LÒ XO
1. Khảo sát con lắc lò xo về mặt động lực học:
Bỏ qua ma sát, con lắc lò xo dao động điều hòa
- Lực kéo về: F = -Kx : luôn hường về VTCB
BÀI 3: CON LẮC ĐƠN
1. Khảo sát con lắc đơn về mặt động lực học:
Con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ là dao động điều hòa.
• Lực kéo về:
2. Khảo sát con lắc đơn về mặt năng lượng:
hằng số
hằng số
3. Ứng dụng của con lắc đơn:
Xác định gia tốc trọng trường tại vị trí đặt con lắc
BÀI 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
- Nguyên nhân: Do ma sát làm cơ năng giảm dần dẫn tới biên độ giảm dần.
- Ứng dụng: làm lò xo giảm xốx, cửa tự động,…
- Là dao động mà ta đã cung cấp cho hệ một phần năng lượng đúng bằng lượng năng lượng bị mất do ma sát mà không làm thay đổi chu
kỳ của hệ
- Ví dụ: dao động của quả lắc đồng hồ là dao động duy trì
Trang 4- Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng ngoại lực cưỡng bức
tuần hoàn
+ Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số ngoại sai
+ Biên độ dao dộng cưỡng bức phụ thuộc vào:
o Biên độ ngoại lực
o Độ chênh lệch thời gian giữa tần số ngoại lực f và tần số riêng
fo của hệ
- Cộng hưởng: là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh
đến giá trị cực đại khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ
- Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng:
, BÀI 5: TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ - PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN
- Độ lệch pha của hai dao động cùng phương, cùng tần số:
- Dao động tổng hợp của hai dao động cùng phương, cùng tần số:là mộtdao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với hai dao động thành phần
=>
•
• Hai dao động cùng pha: +
• Hai dao động ngược pha:
• Hai dao động vuông pha:
• Hai dao động cùng biên độ:
- Sóng ngang: Phương dao động của phần tử vật chất vuông góc
phương truyền sóng Truyền được trong chất rắn, bề mặt chất lỏng.
Trang 5- Sóng dọc: Phương dao động của phần tử vật chất trùng phương truyền sóng Truyền được trong chất rắn, lỏng, khí.
- Sóng cơ không truyền được trong chân không.
1. Quá trình ttuyền sóng là quá trình truyền trạng thái dao động (pha
dao động) kèm theo năng lượng còn các phần tử vật chất chỉ dao độngtại chỗ
2. Các đặc trưng của sóng hình sin:
- Biên độ, chu kỳ, tần số, năng lượng sóng là biên độ, chu kỳ, tần số, năng lượng dao động của phần tử vật chất
- Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động, khác hoàn toàn với
tốc độ dao động V thuộc bản chất môi trường:
- Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong một chu kỳ
• Nhận xét: Hàm sóng là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian vừa tuần
hoàn theo không gian, tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T, tuần hoàn theo không gian với λ
Công thức độ lệch pha của sóng:
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG
1. Định nghĩa:
Giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp gặp nhau thì có những chỗ
biên độ sóng được tăng cường, có những chỗ biên sộ sóng giảm bớt hoặc triệt tiêu
2. Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa:
Hai sóng phải là hai sóng kết hợp:
- Cùng tần số
- Độ lệch pha không đổi theo thời gian
• M là cực đại ⌚AM max = 2a ⌚d 2 -d 1 =kλ
• M là cực tiểu ⌚ AM min = 0 ⌚ d 2 -d 1 = (k+)λ = (2k+1)λ
BÀI 9: SÓNG DỪNG
Trang 6Nếu sóng tới là sóng truyền từ P đến Q thì sóng phản xạ là sóng truyền từ
Q về P
- Vật cản cố định: sóng tới và sóng phản xạ ngược pha
- Vật cản tự do: sóng tới và sóng phản xạ cùng pha
Sóng dừng là sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ làm xuất hiện
trên dây các nút, bụng, xen kẽ và cách đều nhau
• Điều kiện để có sóng dừng:
- Hai đầu dây cố định:
- Một đầu cố định (nút), một đầu tự do (bụng):
BÀI 10 - 11: ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ – SINH LÍ CỦA ÂM
- Sóng âm là sóng cơ có từ
- Nguồn âm là vật dao động phát ra sóng âm
- Âm thanh là sóng âm mà tai người nghe được có tần số từ 1620000Hz.
- Hạ âm là sóng âm mà tai người không nghe được có < 16Hz.
- Siêu âm là sóng âm mà tai người không nghe được có > 20000Hz.
• Sự truyền âm:
- Sóng âm truyền được trong môi trường: rắn, lỏng, khí và không
truyền được trong chân không
+ Trong môi trường chất rắn: Sóng âm có cả sóng dọc và sóng ngang.+ Trong môi trường chất lỏng và khí: Sóng âm chỉ có sóng dọc
- Những chất cách âm như: bông, len, xốp,…
- Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào bản chất môi trường và nhiệt độ:
Cường độ âm, mức cường độ âm Độ to lớn, nhỏ
Đồ thị dao động âm (A, f) Âm sắc phân biệt do hai nguồn khác
nhau phát ra (x, f)
• Cường độ âm:
Cường độ âm là đại lượng được xác định bằng năng lượng mà sóng âm
truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian
• Mức cường độ âm:
(B) I: cường độ âm Io: cường độ âm chuẩn
Trang 7(dB)
Âm cơ bản có tần số f0 họa âm thứ n có tần số nf 0
CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀUBÀI 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Là dòng điện có chiều biến thiên tuần hoàn và cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Cách làm: cho khung dây có diện tích S gồm N vòng quay đều với tốc
độ quanh trục vuông góc khi đó từ thông xuyên qua mạch biến thiên, trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng Vì khung dây kínnên xuất hiện dòng điện xoay chiều
Được xây dựng dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện
giá trị hiệu dụng =
Giá trị đo được từ các đồng hồ, giá trị ghi trên nhãn mác, thiết bị là giá trịhiệu dụng
BÀI 13: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
- Trong mạch điện xoay chiều, điện trở chỉ gây ra tác dụng tỏa nhiệt
- U R cùng pha i
- Cuộn dây thuần cảm (r=0)
+ Cho dòng điện một chiều đi qua hoàn toàn
+ Cho dòng điện xoay chiều đi qua có cản trở với cảm kháng:
- UL sớm pha :
- Tụ điện:
Trang 8+ Không cho dòng điện một chiều đi qua.
+ Cho dòng điện xoay chiều đi qua có cản trở
- UC trễ pha :
BÀI 14: MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP
Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các điện áp tức thời của các đoạn mạch mắc nối tiếp
1. Mối liên hệ giữa các điện áp hiệu dụng.
U O 2 = U 2
OR + (U OL – U OC ) 2 hay U 2 = U 2
R + (U L – U C ) 2
2. Tổng trở.
Định luật Ohm: U = Z.I hay U O = Z.I O
Hệ quả:
- ZL > ZC: mạch có tính cảm kháng u sớm pha i
- ZL < ZC: mạch có tính dung kháng u trễ pha i
- ZL = ZC: mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện u cùng pha i
BÀI 15: CÔNG SUẤT HỆ SỐ CÔNG SUẤT
Điện năng tiêu thụ: W = P.t
• (cos)min = 0 mạch không chứa R
• (cos)max = 1
• Theo qui định cos 0,85
Trang 99. RLC có tính công hưởng điện: u cùng pha i.
10. Mạch không chứa R: u lệch i
11. Mạch có chứa R: u lệch pha i
- Tìm R để Pmax:
- Ứng với thì I như nhau cộng hưởng điện
- Ứng với R1 và R2 thì P như nhau:
- Tính công suất hao phí trên đường dây truyền tải điện:
- Tính hiệu suất truyền tải điện:
- Tính độ giảm thế trên đường truyền tải điện:
- Hiệu suất máy biến thế:
BÀI 16: MÁY BIẾN ÁP
Công suất hao phí:
Biện pháp giảm hao phí: Tăng điện áp trước khi truyền tải
1. Công dụng:
Dùng để biên đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi chu kỳ, tần số
2. Cấu tạo:
Gồm 2 cuộn dây được quấn trên lõi thép kỹ thuật:
- Cuộn N1 nối với mạng điện xoay chiều cuộn sơ cấp
- Cuộn N2 nối với tải tiêu thụ cuộn thứ cấp
3. Nguyên tắc hoạt động:
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Cách làm: cho dòng điện xoay chiều đi vào cuộn sơ cấp, từ thông
xuyên qua cuộn thứ cấp biến thiên, trong cuộn thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng, vì mạch điện kín nên trong mạch có dòng điện cảm ứng
4. Hệ thống máy biến áp:
Trang 10
5. Ứng dụng:
- Truyền tải điện năng: Tại nơi phát, để giảm hao phí người ta dùng
máy tăng áp Tại nơi tiêu thụ, để an toàn cho việc sử dụng người ta
dùng máy hạ áp
- Nấu chảy kim loại, hàn điện: Dùng máy hạ áp có cuộn sơ cấo nhiều
vòng, tiết diện nhỏ; cuộn thứ cấp ít vòng, tiết diện lớn
BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Nguyên tắc hoạt động:
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Cấu tạo: gồm 2 phần:
- Phần cảm: là nam châm tạo ra từ thông biến thiên
- Phần ứng: là cuộn dây mà trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng
• Tần số của dòng điện xoay chiều:
n: vòng/s , n: vòng/ phút, p: số cặp cực nam châm.
Phần quay roto, phần đứng yên stato
1. Nguyên tắc hoạt động:
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Cấu tạo: gồm 2 phần:
- Phần cảm (roto): là nam châm điện
- Phần ứng (stato): gồm 3 cuộn dây quấn giống nhau quấn trên lõi thép
kỹ thuật đặt lệch pha nhau 1200 trên một vòng tròn
- Khi roto quay, trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 suất điện động xoay chiềucùng tần số và lệch pha nhau một góc
3. Cách mắc mạch ba pha:
Hình sao Hình tam giác
4. Dòng điện xoay chiều ba pha:
Là hệ thống 3 dòng điện xoay chiều một pha cùng tần số, lệch pha nhau một góc
5. Ưu việt của dòng điện ba pha:
- Tiết kiệm dây dẫn trong quá trình truyền tải
- Cung cấp dòng điện cho động cơ ba pha
BÀI 18: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA.
Trang 11I. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG.
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay.
- Cách làm: Đặt giữa 2 cực của nam châm chữ U một khung dây có trụcquay trùng trục của nam châm Khi nam châm quay đều với tốc độ thì
khung dây cũng quay cùng chiều với tốc độ Vậy tốc độ quay của
khung dây nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường.
Mạch dao động là mạch kín gồm cuộn dây có độ tự cảm L mắc nối
tiếp với tụ điện có điện dung C (r = 0 mạch dao động lí tưởng)
2. Cấu tạo:
Dựa vào hiện tượng tự cảm.
- Nối tụ điện với cuộn dây tạo ra mạch dao động, tích điện cho tụ điện
- Nối tụ điện với cuộn dây tạo thành mạch dao động, phóng điện cho tụ điện, dòng điện trong cuộn dây biến thiên làm xuất hiện suất điện động tự cảm nạp trở lại cho tụ điện
1. Sự biến thiên của điện tích q và cường độ dòng điện i:
Trong mạch dao động LC, điện tích q và cường độ dòng điện i biến
thiên điều hòa cùng tần số nhưng i sớm pha q
Trang 122. Dao động điện từ tự do:
Là sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q và cường độ dòng điện i hoặc cường độ điện trường và cảm ứng từ
Năng lượng điện từ = năng lượng điện trường + năng lượng từ trừng = hằng số
i và q lệch pha ,
C 1 nối tiếp C 2 : C 1 // C 2 :
BÀI 21: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG.
MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ TỪ TRƯỜNG.
Từ trường biến thiên và điện trường xoáy:
Điện trường là một trường thống nhất gồm 2 thành phần: điện trường biến thiên và từ trường biế thiên có mối quan hệ chặc chẽ với nhau Điện trường biến thiên sinh ra từ trường, từ trường biến thiên sinh ra điện trường xoáy Điện trường xoáy có đường sức là những đường cong kín
- Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện
- Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm
BÀI 22: SÓNG ĐIỆN TỪ.
Sóng điện từ là điện trường lan truyền trong không gian.
- Sóng điện từ truyền được trong tất cả môi trường: rắn, lỏng, khí và cả chân không
Trong chân không:
- Sóng điện từ là sóng ngang, tại một điểm 3 vectơ vuông góc với nhau
từng đôi một (lập thành tam diện thuận)
- Tại một thời điểm, điện trường và từ trường luôn dao động cùng pha
- Sóng điện từ có mang năng lượng.
- Khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ bị phản xạ, khúc xạ
Trang 13- Sóng điện từ dùng trong thông tin liên lạc gọi là sóng vô tuyến chia làm 4 loại: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn và sóng cực ngắn.
1. Các vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ:
- Sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn bị không khí hấp thụ mạnh nênkhông thể truyền đi xa
- Xét trong vùng không gian tương đối hẹp, sóng ngắn hầu như không
bị hấp thụ nên có thể truyền đi rất xa
2. Sự phản xạ sóng ngắn trên tầng điện li:
a) Tầng điện li:
Là lớp khí quyển mà tại đó các phân tử khí bị ion hóa mạnh dưới tác dụng của tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời ở độ cao từ
80800km.
b) Sự truyền sóng vô tuyến:
- Sóng cực ngắn (bước sóng vài mét): có thể xuyên qua tầng điện li dùng trong thông lin liên lạc vệ tinh
- Sóng ngắn (bước sóng vài chục mét): được mặt đất và tầng điện li phản xạ rất tốt có thể truyền đi rất xa
- Sóng trung (bước sóng vài trăm mét): bị tầng điện li và mặt đất hấp thụ nên không thể truyền đi xa
- Sóng dài ( bước sóng vài nghìn mét): ít bị nước hấp thụ dùng trong việc thông tin liên lạc dưới H2O
BÀI 23: NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN
1. Phải dùng các sóng điện từ cao tần (sóng mang) để tải các thông tin đi xa: 500kHz 900MHz
2. Tại nơi phát: biến điệu sóng điện từ cao tần ( trộn sóng âm với sóng điện từ cao tần)
3. Tại nơi thu: tách sóng âm ra khỏi sóng mang
4. Khuyếch đại tín hiệu
• Sơ đồ máy phát:
Micro mạch phát sóng cao tần mạch biến điệu mạch khuyếch đại antenphát
• Sơ đồ máy thu:
Anten thu mạch khuếch đại cao tần tách sóng mạch khuếch đại âm thanh loa
- Micro: biến sóng âm thanh thành dao động điện
- Loa: biến dao động điện âm tần thành sóng âm
Trang 14CHƯƠNG IV: SÓNG ÁNH SÁNGBÀI 24: TÁN SẮC ÁNH SÁNG
Chiếu chùm sáng đơn sắc qua lăng kính, sau khi qua lăng kính thì chùm sáng bị lệch về phía đáy mà không bị đổi màu
Chiếu chùm sáng trắng qua lăng kính, sau khi qua lăng kính chùm tia ló
bị lệch về phía đáy và được phân tích thành dãy màu biến thiên liên tục
từ đỏ đến tím, trong đó tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất.
• Hiện tượng tán sắc ánh sáng:
Là sự phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn
sắc.
- Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc, có màu biến
thiên liên tực từ đỏ đến tím Trong đó có bảy màu cơ bản là đỏ, cam,
vàng, lục, lam, chàm, tím.
- Chiết suất của chất làm lăng kính phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng
Lớn nhất ánh sáng màu tím, nhỏ nhất ánh sáng màu đỏ.
- Góc lệch của tia sáng phụ thuộc vào chiết suất D thuộc màu sắc ánh
sáng góc lệch của các tia sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau Lớn
nhất ánh sáng màu tím, nhỏ nhất ánh sáng màu đỏ
- Giải thích hiện tượng cầu vồng, quầng
- Ứng dụng trong máy quang phổ
BÀI 25: GIAO THOA ÁNH SÁNG
Là hiện tượng tia sáng bị lệch so với phương truyền thẳng khi gặp vật cản
1. Định nghĩa giao thoa ánh sáng:
Là hiện tượng 2 sóng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau làm xuất hiện trên màn vân sáng, vân tối, xen kẻ, song song, cách đều nhau
2. Điều kiện giao thoa:
2 sóng ánh sáng phải là 2 sóng kết hợp:
- Cùng tần số (cùng )
- Độ lệch pha không đổi theo thời gian
Trang 153. Vị trí vân sáng, vân tối:
• Hiệu đường đi của tia sáng:
- Mỗi ánh sáng đơn sắc có 1 tần số (bước sóng) xác định trong chân không
- Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có λ từ Trong
đó ta chỉ quan sát được vùng ánh sáng có màu biến thiên liên tục từ màu đỏ đến tím với λ từ
CÁC DẠNG BÀI TẬP SÓNG ÁNH SÁNG.
1. Xác định khoảng vân, bước sóng ánh sáng:
2. Xác định vân sáng, vân tối:
3. Xác định M là vân sáng hay vân tối: