f - Năng lượng âm – Cường độ âm – Mức cường độ âm: + Cường độ âm I: tại 1 điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm[r]
Trang 1Chương 1: Dao động cơ học.
I Tóm tắt lý thuyết:
1 Dao động:
Là chuyển động có giới hạn trong không gian lặp đi lặp lại xung quanh một vị trí cân bằng
Tuần hoàn
thời gian bằng nhau
Điều hoà Là dao động mà tọa độ mô tả bằng quy luật dạng sin hoặc cosin: x Acos t
trong đó A, , là những hằng số
Tắt dần Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
Dao
động
<+= bức
Nếu tần số của lực += bức bằng với tần số riêng của vật dao
động thì biên độ của dao động đạt cực đại.( Hiện +, công +G H
2 Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa:
Li độ x Acos t độ dời của vật dao động so với gốc tọa độ( vị
trí cân bằng)
2 cos
sin
t A
t A x
Vận tốc sớm pha hơn li độ
2
2 2
cos
Cho biết vận tốc của vật biến thiên nhanh hay chậm Gia tốc +, pha so với li độ và sớm pha so với vận tốc
2
Chu kì
, nếu trong thời gian t vật thực hiện
2
(s)
t T N
Tần số
(Hz), nếu trong thời gian t vật thực 1
2
f T
(Hz)
N f t
Là số dao động thực hiện trong một đơn vị thời gian
Vận tốc
góc 2T 2 f (rad/s)
Là đại +, trung gian cho biết dao động thực hiện nhanh hay chậm.
Động năng
(J)
2
s
d
là đại +, biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì , tần số 2f
2
T
s
t
E co t phần của lò xo, là đại +, biến thiên tuần
hoàn theo thời gian với chu kì , tần số 2f
2
T
không đổi theo thời gian( bảo toàn)
Trang 23 Các con lắc:
Con lắc lò
xo
Một lò xo có khối +, không đáng
kể, một đầu cố định, một đầu gắn với một quả nặng
Trong giới hạn đàn hồi của lò
xo, ma sát không đáng kể T 2 2 m
k
Con lắc
đơn
Một dây mảnh, khối +, không
đáng kể, không dãn, một đầu treo cố
định, một đầu gắn quả nặng m
2+, treo ở nơi xác định, dao
động không ma sát với biên độ góc nhỏ
2
T
g
4 Chú ý:
-Li độ dao động đạt cực đại khi vật ở biên: x = A
-Li độ dao động đạt cực tiểu khi vật ở vị trí cân bằng( VTCB): x =0
-Vận tốc của vật dao động đạt cực đại khi vật đi qua vị trí cân bằng: vmax A
-Vận tốc của vật dao động đạt cực tiểu khi vật ở biên: vmin 0
- Gia tốc của vật dao động đạt cực tiểu khi vật ở vị trí cân bằng: amin 0
- Gia tốc của vật dao động đạt cực đại khi vật ở vị trí biên: 2
max
2
T
k
+ Vậy chu kì của nó phụ thuộc vào độ cứng của lò xo và khối +, đặt vào vật
2
T
g
- Vậy chu kì của nó phụ thuộc vào chiều dài của dây treo và gia tốc rơi tự do
+ Gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào vĩ độ địa lý và khoảng cách từ nơi treo con lắc đến tâm trái đất nên chu kì của con lắc cũng phụ thuộc vào các yếu tố này
+ Sợi dây của con lắc có thể làm bằng các vật liệu khác nhau nên chiều dài của nó phụ thuộc vào nhiệt độ của môi
+1 nên chu kì của nó cũng phụ thuộc vào yếu tố này
- Biểu thức độc lập:
2
2
v
5 Tổng hợp dao động điều hòa:
a Điều kiện để tổng hợp hai dao động điều hòa là hai dao động này phải cùng +J L cùng tần số
b Công thức tổng hợp:
Cho hai dao động điều hòa:
s
s
+Với A1 A2 A ta có dao động tổng hợp là tổng đại số của hai dao động trên:
=
+ Với A1 A2ta tổng hợp bằng +J pháp Fresnel:
Vận tốc góc tổng hợp:
Pha ban đầu của dao động tổng hợp là: 1 1 2 2
tan
Nếu hai dao động thành phần:
- Cùng pha: 2 1 2k thì A A1A2
- C+, pha: 2 1(2k1) thì A A1A2
- Lệch pha nhau bất kì: A A A A A
Trang 3II Các dạng bài tập thường gặp:
Dạng 1: Viết +J trình dao động điều hòa Xác định các đặc + của một dao động điều hòa.
+ Xác định tần số góc ; Biên độ A và pha ban đầu
Dạng 2: Xác định thời điểm vật đi qua li độ x0 và vận tốc v0:
+ Xác định thời điểm khi vật đi qua li độ x0
+ Xác định thời điểm khi vật đạt vận tốc v0
+ Xác định li độ khi vật có vận tốc v1
+ Xác định vận tốc khi vật đi qua li độ x1
0 từ thời điểm t1 đến t2
Dạng 4: Xác định lực tác dụng cực đại và cực tiểu tác dụng lên vật và chiều dài của lò xo khi vật dao động Dạng 5: Xác định năng +, của dao động điều hòa.
Dạng 6: Xác định thời gian ngắn nhất vật đi qua li độ x1 đến x2
Dạng 7: Xác định chu kì T của con lắc lò xo ghép nối tiếp và song song; Chu kì của con lắc đơn có chiều dài
l =l 1 + l 2
Dạng 8: Tổng hợp hai dao động cùng +J cùng tần số.
Dạng 9: Bài toán về sự cộng +G của dao động.
Chương 2:Sóng cơ học ÂM HọC
1 Sóng cơ học:
a Khái niệm:
Là những dao động cơ học lan truyền trong môi +1 vật chất theo thời gian
ngang Là sóng có +J dao động vuông góc với +J truyền sóng
Sóng
dọc Là sóng có +J dao động trùng với +J truyền sóng
b Các đại lượng đặc trưng cho sóng:
Chu kì
sóng
Là khoảng thời gian ngắn nhất mỗi phần tử môi +1 có sóng truyền qua thực hiện một dao động
Tần số
sóng
Là số dao động mà mỗi phần tử môi +1 thực hiện
1
T f
Bước sóng +Là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên cùng một
+J truyền sóng dao động cùng pha với nhau
một chu kì dao động của sóng
Vận tốc
sóng
Là vận tốc truyền pha dao động
v T
v vT f
Biên độ
sóng
Biên độ sóng là biên độ dao động của phần tử vật chất tại
điểm khảo sát khi có sóng truyền qua
Năng
lượng sóng
+ Sóng làm cho các phần tử môi +1 có sóng truyền qua dao động nên sóng mang năng +,
+ Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng +,
- Những phần tử càng xa nguồn, năng +, mà sóng truyền tới càng nhỏ
+ Sóng là sóng cầu: Năng +, truyển sóng ( giảm) tỉ lệ nghịch với bình +J khoảng cách tới nguồn + Sóng là sóng phẳng: Năng +, truyền sóng( giảm) tỉ lệ nghịch với khoảng tới nguồn
thì năng +, truyển qua mọi điểm
là + nhau
Trang 42 Âm học:
a Dao động âm và sóng âm:
- Dao động âm là dao động cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000 Hz ( 20 kHz).
- Sóng âm là sóng cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000Hz.
- Sóng siêu âm: là sóng có tần số f > 20 kHz Có một số loài vật +6 Cào cào; Dơi; Cá voi… Có thể phát ra và
- Sóng hạ âm: là sóng có tần số f < 16 Hz.
ra cảm giác âm đối với tai ta
b Môi trường truyền âm Vận tốc âm:
- Môi trường truyền âm:
- Vận tốc:
+ Phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi +1 L nhiệt độ của môi +1 …: vrắn > vlỏng > vkhí
+ Các chất nhẹ, mềm, xốp truyền âm kém
Chú ý: Khi sóng truyền qua hai môi trường có tính chất khác nhau thì vận tốc thay đổi nên bước sóng cũng
thay đổi Tuy nhiên chu kỳ T, tần số f và tốc độ góc thì không đổi
c Các đặc trưng vật lí của âm:
- Tần số: f = 16 Hz – 20 kHz
- Vận tốc âm khoảng 340 m/s trong không khí đến vài nghìn m/s trong chất rắn
- [+ sóng: vT v (m)
f
- Năng lượng âm – Cường độ âm – Mức cường độ âm:
+ <+1 độ âm (I): tại 1 điểm là năng +, truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với +J truyền âm Đơn vị : W/m2
+ Mức +1 độ âm(L): là đại +, đo bằng log của tỷ lệ số giữa +1 độ I tại điểm đang xét và +1 độ âm chuẩn I0 của âm ( I0 = 10 – 12 W/m2)
0
( ) lg I
L B
I
Mức +1 độ âm có đơn vị là: Ben (B), đơn vị khác là dexiBen (dB): 1 1
10
0
( ) 10 lg I
L dB
I
d Các đặc tính sinh lí của âm:
+ Độ cao của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là tần số.
- Nếu f nhỏ: Âm là âm trầm
- Nếu f lớn: Âm là âm cao (bổng)
+ Âm sắc: Là đặc tính sinh lí của âm, n ó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là biên độ và tần số.
+ Độ to của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là mức +1 độ âm L và tần
số âm
e Ngưỡng nghe, ngưỡng đau và miền nghe được:
- Ngưỡng nghe: Muốn gây cảm giác âm thì +1 độ âm phải lớn hơn giá trị cực tiểu nào đó gọi là += nghe.
+ += nghe phụ thuộc vào tần số: Cụ thể khi f = 100 Hz thì += nghe I = 10 – 12W/m2; Khi tần số f = 50
Hz thì += nghe I = 10 – 7 W/m2
+ Tai +1 rất thính với những âm thanh có tần số f = 1000 – 5000 Hz mà giọng nói của phụ nữ có tần số nằm trong khoảng này nên các đài phát thanh +1 dùng phát thanh viên là nữ
+ Âm cao nghe rõ hơn âm trầm
- Ngưỡng đau: Khi +1 độ âm I10W/m2 với mọi tần số của sóng âm, tai ta có một cảm giác đau đớn, nhức nhối gọi là += đau
Trang 5f Nguồn âm và hộp cộng hưởng:
- Nguồn âm: là những vật dao động phát ra âm thanh VD: dây đàn rung động, cột không khí trong cây sáo, kèn
trống, mõ…
- Hộp cộng hưởng: Hộp rỗng có khả năng cộng +G đối với nhiều tần số khác nhau.
3 Hiện tượng giao thoa và sóng dừng:
a Hiện tượng giao thoa:
- Hai sóng kết hợp: là hai sóng có cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi.
- Định nghĩa hiện tượng giao thoa: là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có
+ Độ lệch pha của hai sóng truyền từ hai nguồn truyền tới một điểm M là:
- Điểm có biên độ cực đại khi: 2k d2d1k k 0, 1, 2, 3
- Điểm có biên độ cực tiểu khi: 2 1 2 1 2 1
2
k 0, 1, 2, 3
b Sóng dừng: Sóng có các nút và bụng cố định trong không gian
- Những điểm cách đầu cố định một số nguyên lần nửa $+ sóng thì là một nút sóng
2
xk
- Những điểm cách đầu cố định một số lẻ lần $+ sóng thì là một bụng sóng: 1
4
II Các dạng toán thường gặp:
Dạng 1: Viết +J trình sóng tại điểm M trên +J truyền sóng các nguồn O đoạn x = OM.
Dạng 2: Xác định trạng thái dao động của điểm M (Cực đại hay cực tiểu) bất kì trong miền giao thoa hai sóng Dạng 3: Giao thoa với hai nguồn kết hợp S1 và S2 Tìm số gợn lồi (số dao động cực đại) và số gợn lõm (số dao
động cực tiểu) trên S1S2
Dạng 4: Xác định điều kiện để có sóng dừng Suy ra số điểm bụng, số điểm nút.
Dòng điện xoay chiều.
I Tóm tắt kiến thức:
1 Dòng điện xoay chiều:
a Suất điện động xoay chiều: Cho khung dây phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc quanh trục vuông
Br
(V)
0 s
eE co t Trong đó E0 BS ; pha ban đầu ; tần số góc 2 2 f
T
b Điện cung cấp cho mạch ngoài:
uU co t u: là điện áp tức thời
U0: là điện áp cực đại (V)
: là tốc độ góc ( rad/s)
: pha ban đầu hiệu điện thế dao động điều hòa ( rad)
u
c Cường độ dòng điện ở mạch ngoài:
(*)
iI co t : dòng điện tức thời (A)
i
I0: dòng điện cực đại (A)
: pha ban đầu của dòng điện xoay chiều ( rad)
i
Trang 6Chú ý: Quy + nói dòng điện xoay chiều là chỉ nói về dòng điện dao động điều hòa Những dòng điện đổi
e Các giá trị hiệu dụng:
0
2
E
2
U
2
I
I
f Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R:
2
2 0
2
I
Q: là nhiệt +, tỏa ra trên điện trở R (J)
: là +1 độ dòng điện cực đại (A)
0
I
: là +1 độ dòng điện hiệu dụng (A)
I
: là thời gian dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R (s)
t
II Định luật Ôm cho các loại mạch điện:
1 Đoạn mạch điện chỉ có điện trở R; tụ điện C hoặc cuộn cảm L:
Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm Đoạn mạch chỉ có tụ điện Sơ đồ
mạch
điện
R
B
B A
Đặc
điểm - Điện trở R- Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
biến thiên điều hòa cùng pha với
dòng điện
- Cảm kháng: Z L L2 fL
- Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
biến thiên điều hòa sớm pha hơn
dòng điện góc
2
- Dung kháng:
2
C
Z
- Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
biến thiên điều hòa trễ pha so
với dòng điện góc
2
Định
luật
Ôm
U I R
L
U I Z
C
U I Z
2 Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC Công suất của dòng điện xoay chiều:
Giả sử giữa hai đầu đoạn mạch RLC có điện áp
thì trong mạch có dòng điện xoay chiều
0 s
uU co t
0
U I Z
L C
gọi là tổng trở của đoạn mạch RLC
2
C
( là góc lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu đoạn mạch với +1 độ dòng điện chạy tan Z L Z C
R
u i
qua mạch)
3 Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC nối tiếp:
1
Z C
LC
<+1 độ dòng điện cực đại là:
R
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và +1 độ dòng điện cùng pha
B A
L
Trang 74 Công suất của dòng điện xoay chiều:
PUIcos
gọi là hệ số công suất
Z
Công suất có thể tính bằng nhiều công thức khác nếu ta liên hệ giữa các đại +, trong biểu thức với các công thức liên quan
IV: Máy phát điện:
1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Máy phát điện xoay chiều một
pha Máy phát điện xoay chiều ba pha Nguyên
tắc hoạt
động Dựa trên hiện +, cảm ứng điện từ.
Cờu tạo - Phần cảm: Tạo ra từ +1
- Phần ứng: Tạo ra dòng điện
Phần cảm cũng + phần ứng có
thể quay hoặc đứng yên Bộ
phận quay gọi là rôto và bộ phận
đứng yên gọi là stato
- Bộ góp: gồm hai vành khuyên
đặt đồng trục, cách điện và hai
chổi quét tì lên hai vành khuyên
f p n
+ n là tốc độ quay của rôto
+ p là số cặp cực từ
- Stato: gồm ba cuộc dây đặt lệch nhau 1200 trên vòng tròn để tạo ra dòng điện
- Rôto là một nam châm điện tạo
ra từ +1
2 Dòng điện xoay chiều ba pha:
a Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều cùng biên độ, cùng tần số, + lệch pha nhau một góc bằng 2 rad, hay 1200, tức là lệch nhau về thời gian chu kỳ
3
3
b Cách mắc dòng điện xoay chiều ba pha:
* Cách mắc hình sao:
+ Điện áp giữa dây pha với dây trung hòa gọi là điện áp pha, ký hiệu là UP
+ Điện áp giữa hai dây pha với nhau gọi là điện áp dây, ký hiệu là Ud
+ Liên hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: U d 3U p
+ Dòng điện trong dây trung hòa luôn bằng 0 i i1 i2 i3 0
còn gọi là dây lửa hay là dây nóng.
* Cách mắc tam giác:
V Động cơ không đồng bộ ba pha:
1 Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện +, cảm ứng điện từ và bằng cách sử dụng từ +1 quay
2 Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính:
- Rôto hình trụ có tác dụng + cuộn dây quấn trên lõi thép
VI Máy biến thế:
1 Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện +, cảm ứng điện từ
2 Cấu tạo: - Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng kĩ thuật điện hình chữ nhật rỗng hoặc hình tròn rỗng ghép cách
điện với nhau
- Hai cuộn dây dẫn có điện trở nhỏ quấn chung trên lõi thép, số vòng dây của hai cuộn dây khác nhau Một cuộn nối với mạch điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp và cuộn kia nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp
3 Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện qua máy biến thế:
* Gọi N1 và N2 lần +, là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp
U1 và U2 lần +, là điện áp hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp
Trang 82 2
- Nếu N2 > N1 U2 > U1: Máy tăng áp
- Nếu N2 < N1 U2 < U1: Máy hạ áp
* Nếu bỏ qua mọi hao phí điện năng thì ta có P1 = P2 ( Trong đó P1 và P2 lần +, là công suất tiêu thụ của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp)
1 1 2 2
Vậy dùng máy biến thế tăng hiệu điện thế lên bao nhiêu lần thì +1 độ dòng điện giảm đi bấy nhiêu lần
4 Sự truyền tải điện năng:
Gọi P ph là công suất cần truyền tải đi xa, Uph là điện áp + khi truyền tải, r là điện trở của dây dẫn Ta có +, hao phí điện năng là:
2 2 2
hp
ph
P
U
Từ biểu thức này ta thấy để giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải ta cần:
- Giảm điện trở của dây dẫn Biện pháp này chỉ nên dùng nếu cần truyển tải điện năng trong một phạm vi không lớn lắm ( VD: Tăng tiết diện của dẫy dẫn, dùng vật liệu có tính dẫn điện tốt…)
- Tăng hiệu điện thế + khi truyền tải
thụ ( Ta sử dụng máy biến thế Cụ thể là dùng máy tăng thế + khi truyền tải và dùng máy hạ thế + khi tiêu thụ)
II Các dạng toán thường gặp:
Dạng 1: Tìm tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp.
Dạng 2: Đoạn mạch RLC nối tiếp Cho biểu thức +1 độ dòng điện đi qua đoạn mạch iI co0 s t i Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu điện trở R, hai đầu cuộn cảm L và giữa hai bản tụ điện C, giữa hai đầu đoạn mạch
Dạng 3: Đoạn mạch RLC nối tiếp Cho biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch uU co0 s t Viết +1
độ dòng điện qua mạch, biểu thức điện áp giữa hai đầu điện trở R, hai đầu cuộn cảm L, giữa hai bản tụ điện C
Dạng 4: Xác định công suất tiêu thụ và hệ số công suất của đoạn mạch.
Dạng 5: Đoạn mạch RLC nối tiếp, trong đó điện áp giữa hai đầu đoạn mạch, điện trở R không đổi Tìm L (hay
C, hay , f) để:
+ Công suất tiêu thụ của đoạn mạch (hay +1 độ dòng điện qua mạch) đạt cực đại
+ Điện áp và dòng điện cùng pha
Dạng 6: Đoạn mạch RLC nối tiếp, biết điện áp giữa hai đầu điện trở R, hai đầu cuộn cảm L, giữa hai bản tụ
điện C Tìm:
+ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch
+ Góc lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và dòng điện
Dạng 7: Xác định tần số của dòng điện xoay chiều tạo bởi máy phát điện xoay chiều 1 pha.
Dạng 8: Máy biến áp: Tìm +1 độ dòng điện trong cuộn thứ cấp và điện áp hai đầu cuộn thứ cấp.
Trang 9DAO Động và sóng điện từ
I Dao động điện từ:
1 Dao động điện từ trong mạch dao động:
- Mạch dao động là mạch kín gồm tụ điện có điện dung C và cuộn cảm có độ tự cảm L
- Biến thiên của điện +1 và từ +1 trong mạch LC gọi là dao động điện từ
L C
T 2 2 LC
f
L C
2 Năng lượng điện từ trong mạch dao động:
- Năng +, điện +1 tập trung ở tụ điện, năng +, từ +1 tập trung ở cuộn cảm, năng +, điện từ của mạch LC bằng tổng năng +, điện +1 và năng +, từ +1
- Trong quá trình dao động của mạch, năng +, từ +1 và năng +, điện +1 luôn luôn chuyển hóa cho nhau + tổng năng +, điện từ là không đổi
3 Sóng điện từ:
- Sóng điện từ là sóng ngang
- [+ sóng của sóng điện từ: cT c (c = 3.108m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không)
f
II Các dạng bài toán thường gặp:
Dạng 1: Xác định chu kì (tần số) dao động riêng của mạch dao động? [+ sóng của sóng điện từ?
Dạng 2: Một máy thu vô tuyến điện có mạch LC ở lối vào có khả năng bắt sóng điện từ có tần số f (hoặc $+
sóng ) Xác định C (hay L) của mạch dao động.
...-Vận tốc vật dao động đạt cực tiểu vật biên: vmin 0
- Gia tốc vật dao động đạt cực tiểu vật vị trí cân bằng: amin 0
- Gia tốc vật dao... số lực += với tần số riêng vật dao
động biên độ dao động đạt cực đại.( Hiện +, công +G H
2 Các đại lượng đặc trưng cho dao...
- Cùng pha: 2< /sub> 1 2k A A1A2< /sub>
- C+, pha: 2< /sub> 1 (2< i>k1)