Tài liệu vật lý 12 học kỳ 1

Định nghĩa DĐĐH: Dao động của một vật được gọi là DĐĐH khi hợp lực tác dụng lên vật hay gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ.. Khi chuyển động từ vị trí biên

Hướng dẫn, lời giải, đáp án Câu hỏi và bài tập trong chương I SGK.

Bài 1: Dao động của con lắc lò xo DĐĐH.

C1 Theo H.1.1 Khi x > 0, vật m ở bên phải vị trí cân bằng, lực F hướng sang trái tức là hướng về vị trí cân bằng và F < 0 Ta cũng lập luận tương tự như vậy khi x <

0 F và x luôn luôn trái dấu nhau nên trong công thức 1.1 phải có dấu “ – “

Câu hỏi:

1 Công thức lực gây ra dao động của con lắc: F = – kx

2 Định nghĩa DĐĐH: Dao động của một vật được gọi là DĐĐH khi hợp lực tác dụng lên vật hay gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ

3 DĐĐH có thể xem là chuyển động của hình chiếu của một điểm chuyển động tròn đều lên một trục trùng với một đường kính của đường tròn

6 Lực đàn hồi Fđh = – k(x – Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao động

là F = – kx, trong đó x là li độ

Bài 2: Các đặc trưng của DĐĐH

C1 Ta thấy rằng m có đơn vị là (kg), k có đơn vị là (N/m) suy ra m/k có đơn vị là (kg.N/m) Mặt khác theo công thức F = m.a ta có 1(N) = 1(kg.m/s2) suy ra 1(kg.N/m) = 1(s2) Suy ra mk có đơn vị là (s)

C2 Phương trình dao động của vật là x = A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =

- ω.A.sin(ωt + φ)

C3 Ta có x = A.cos(ωt + φ) → x’ = - ω.A.sin(ωt + φ) → x” = - ω2.A.cos(ωt + φ) thay x và x” vào phương trình x” + ω.x = 0 ta thấy - ω2.A.cos(ωt + φ) + ω2.A.cos(ωt + φ) = 0 = VP Tức là x = A.cos(ωt + φ) là nghiệm của phương trình x” + ω.x = 0.C4 Số hạng 0,5kx2 có đơn vị là m 2

kx2

Bài 3: Con lắc đơn.

C1 Ví dụ α = 100 = 0,1745 rad có sinα = 0,1736 tức là sinα ≈ α

C2 chu kỳ của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào chiều dài và gia tốc trọng trường, không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc

C3 Khi chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì độ cao của vật giảm → thế năng của vật giảm, khi đó vật chuyển động nhanh dần → vận tốc của vật tăng → động năng của vật tăng Khi chuyển động từ vị trí cân bằng lên vị trí biên thì độ cao của vật tăng → thế năng giảm, vật chuyển động chậm dần → vận tốc giảm → động năng giảm

3 Thế năng: Wt = mgl(1 – cosα) Động năng: Wđ = 1 2

Khi con lắc dao động nếu động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại nhưng tổng chúng không đổi

7 Ta có T 2 l

g

= π = 2,838s, mặt khác t = T.n (n là số dao động t phần) → n = t/T = 105,5

8 a Chu kì dao động của con lắc là T 2 l

Bài 4: Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức.

C1 a Các con lắc đều dao động cưỡng bức

b Con lắc C dao động mạnh nhất do có chiều dài bằng con lắc D có cùng chu kỳ dao động riêng nên cộng hưởng

C2 a Vì tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của pittông trong xilanh của máy nổ khác xa tần số riêng của khung xe

b Vì tần số của lực đẩy bằng tần số riêng của chiếc đu

C3 Dây đàn ghita được lên đúng, thì tần số dao động của nó bằng tần số dao động của phím đàn pianô Sóng âm truyền ra từ phía đàn pianô tác động vào dây đàn một ngoại lực có tần số bằng tần số riêng của đàn ghita, làm cho dây đàn ghita dao động mạnh, hất mẩu giấy ra khỏi dây đàn

Câu hỏi:

1 Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần

Nguyên nhân là do lực ma sát làm tiêu hao năng lượng

2 Dao động duy trì là dao động được cung cấp năng lượng bằng phần năng lượng

đã bị mất sau mỗi chu kì sao cho chu kì dao động riêng không thay đổi

3 Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn

Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

- Biên độ không đổi, tần số dao động bằng tần số của ngoại lực

- Biên độ dao động phụ thuộc vào biên của lực cưỡng bức và chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động

4 Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng gọi là hiện tượng cộng hưởng

Điều kiện khi tần số dao động cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động

Bài 5: Tổng hợp DĐĐH cùng phương, cùng tần số Phương pháp giản đồ vectơ.

C1 DĐĐH x = 3cos(5t + π/3) cm được biểu diễn bằng mọt vectơ quay có độ dài 3 đơn vị, hợp với trục 0x một góc 600

Câu hỏi:

1 Phần I SGK

2 Phần II SGK

3 a Hai dao động cùng pha: A = A1 + A2

b Hai dao động ngược pha: A = |A1 - A2 |

c Hai dao động vuông pha: A2 = A12 + A22

- Có độ lớn bằng hai đơn vị dài lên A = 2đvcd

- Quay quanh O với tốc độ 1rad/s lên ω = 1 rad/s

4 Dùng con lắc dài khi xác định gia tốc g cho kết quả chính xác hơn vì

C1 Ta trông thấy các gợn sóng tròn, đồng tâm O, lan rộng dần

C2 Được, nhưng đầu dưới của dây được tự do nên đầu dưới cung dao động như mọi điểm của dây, còn thí nghiệm hình 7.2 SGK thì điểm P bị giữ cố định, nên không dao động

3 Kéo dây căng mạnh hơn thì biến dạng lan truyền nhanh hơn

4 Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì

Vận tốc truyền sóng phụ thuộc môi trường truyền sóng, mà λ = v.T nên bước sóng cũng phụ thuộc vào môi trường

5 Vì li độ là hàm tuần hoàn của hai biến số độc lập t và x là s = Acos2π(t/T – x/λ)

6 Chỉ cần dật mạnh đầu dây một cái theo phương ngang (vuông góc với tay co gầu) rồi chờ cho xung động của dây truyền xuống tới gàu thì gàu sẽ lật Không nên lắc đi, lắc lại đầu dây

Bài tập:

7 Chọn A.

8 Chọn C

9 Vận tốc truyền sóng là v = 50cm/s

Hướng dẫn: Ta có 2λ1 = 14,3 – 12,4 = 1,9 cm; 2 λ2 = 16,35 – 14,3 = 2,05cm; 2λ3 = 18,3 – 16,35 = 1,95 cm; 2λ4 = 20,45 – 18,3 = 2,15 cm

Bài 8: Sự giao thoa sóng

C1 Biên độ sóng là A = a 2 Vì tại đó hai sóng tổng hợp vuông pha nhau

Câu hỏi:

1 Hiện tượng giao thoa và hiện tượng nhiễu xạ

2 Ta cần chứng minh rằng hiện tượng vật lý đó có một trong hai khả năng: hoặc giao thoa hoặc nhiễu xạ

3 Không, vì theo định nghĩa chỉ cần chúng có cùng tần số và hiệu pha không đổi theo t

4 Hiệu pha giữa chúng phải bằng 2kπ, ( k = 0,±1, ±2, ….)

5 Hiệu pha giữa chúng phải bằng (2k + 1)π, ( k = 0,±1, ±2, ….)

C1 Vật cản ở đây là điểm gắn cố định sợi dây

C2 Vật cản ở đây là điểm đầu P của sợi dây tự do nó ngăn không cho sóng truyền tiếp theo chiều đó

Câu hỏi:

1 Phản xạ đổi dấu là phản xạ trong đó, li độ của sóng phản xạ tại mỗi điểm thì bằng

và trái dấu với li độ của sóng tới, sau cùng một lộ trình

Trong phản xạ không đổi dấu, li độ sóng phản xạ bằng và cùng dấu với li độ của sóng tới

2 Phản xạ đổi dấu xảy ra khi sóng phản xạ trên một vật cản cố định

Phản xạ không đổi dấu khi vật cản di động được

3 Sóng dừng được tạo thành do sự dao thoa của sóng phản xạ với sóng tới

4 Nút dao động trong hệ sóng dừng là điểm, tại đó dao động tổng hợp của sóng tới

và sóng phản xạ có bên độ cực tiểu (hoặc bằng không, nếu sóng phản xạ có biên độ bằng sóng tới)

Bụng dao động (trong hệ sóng dừng) là điểm tại đó, dao động tổng hợp (của sóng tới và sóng phản xạ) có biên độ cực đại

Khoảng cách giữa hai nút - hoặc hai bụng - liên tiếp bằng một nửa bước sóng; khoảng cách từ một nút đến bụng gần nhất bằng một phần tư bước sóng

5 Trong phản xạ đổi dấu, điểm phản xạ luôn luôn là một nút; còn trong phản xạ không đổi dấu, điểm phản xạ luôn luôn là một bụng

Bài 10: Tính chất vật lí của âm thanh

C1 Vì âm còn truyền qua giá gắn chuông, bàn đặt chuông, và chuông thuỷ tinh, rồi qua không khí ở ngoài chuông tới tai ta

Có thể xác minh bằng cách đặt giá chuông lên một tấm nhựa xốp, mềm để chuông cách âm đối với bàn Nếu tấm nhựa cách âm tốt thì tai không nghe thấy gì nữa

C2 Ta trông thấy tia chớp, khá lâu sau mới nghe thấy tiếng sấm

Một người đánh tiếng trống rời rạc, đứng cách xa ta khoảng 100m thì thấy rõ từ lúc dùi đập vào mặt trống đến lúc nghe thấy tiếng ‘tùng’ có một khoảng thời gian tuy ngắn nhưng rất rõ.

Câu hỏi:

1 Hai sóng có cùng bản chất, nhưng khác nhau về tần số

2 Sóng âm là sóng dọc, nên mới truyền được qua không khí

3 Nhạc âm có tần số xác định và thường kéo dài, tiếng động không có tần số xác định và không kéo dài

4 Nghe một dàn nhạc trình diễn, dù đứng gần hay đứng xa, đều không thấy có gì khác về giai điệu, tuy bản nhạc có nhiều nốt nhạc tần số rất khác nhau

5 Âm thanh truyền nhanh nhất trong môi trường rắn rồi đến môi trường lỏng cuối cùng là môi trường khí

6 Áp suất âm thanh là độ biến thiên áp suất tại mỗi điểm của môi trường mà sóng

âm truyền qua

7 Đơn vị cường độ âm được đo bằng oát trên mét vuông ( kí hiệu : W/m2)

Bài 11: Tính chất sinh lí của âm thanh.

C1 Có; nếu âm có tần số quá thấp (dưới 100 ÷ 200Hz) hoặc quá cao (trên 5000 ÷

6000Hz) còn âm kia có tần số trung bình (500 ÷ 2000Hz)

C2 Có, vì chỉ cần nghe bước chân là ta nhận ra ngay người đang đi tới, và đi bằng

gì, guốc hay giày Nói chung tiếng động cũng có âm sắc

Câu hỏi:

1 Theo tính chất sinh lí của âm

2 Có ba tính chất sinh lí của âm, đó là độ cao, độ to và âm sắc

3 Độ cao của âm mà tính chất mà ta thường đánh giá bằng các tính từ: trầm, bổng,thấp, cao… Độ cao của một âm được đặc trưng bằng tần số của nó.

4 Độ to của âm được đặc trưng bằng mức cường độ của nó Đơn vị đo mức cường

độ âm là ben và đêxiben

5 Âm sắc là tính chất của âm giúp ta phân biệt hai âm có cùng độ cao, độ to, do hai nguồn khác nhau phát ra

6 Không, vì hai âm có thể khác nhau về cả ba tính chất sinh lý

−

− ≈ 86dB11

Hướng dẫn, lời giải, đáp án Câu hỏi và bài tập trong chương 3 SGK.

Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều.

C1 Dòng điện chạy theo một chiều với cường độ không đổi

C5 Công suất trung bình là P (tính ra W) Điện năng tiêu thụ trong một giờ bằng P (Wh)

C6 UMax = U 2 = 220 2= 311V

Câu hỏi:

1 a Phương trình cường độ dòng điện i = Imcos(ωt + φ) trong đó i là cường độ dòng điện tức thời, Im là cường độ dòng điện cực đại

c Cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị bằng giá trị cực đại chia cho 2

2 Quy định thống nhất tần số của DĐXC trong kỹ thuật vì khi đó các nhà máy sản xuất điện mới có thể hoà vào cùng một mạng điện, việc sử dụng điện mới được thuận tiện

b Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn là I = U/R = 0,455A

c Điện năng tiêu thụ trong 1 h là 100 Wh

5 Hai bóng đèn (220V – 115W), (220V – 132W) mắc song song vào mạng điện 220V

a Công suất tiêu thụ của mạch điện là P = 247 W

b Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch là I = P/U = 1,12A

6 Trên một đèn có ghi (100V – 100W) Mạch điện sử dụng có U = 110V Khi đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua đèn là I = P/U = 1A, điện áp giữa hai đầu bóng đèn là 100V Cần mắc nối tiếp với đèn một điện trở R = U’/I = (110 – 100)/1 = 10 Ω

7 Chọn C

8 Chọn A

9 Chọn D

10 Chọn C.

Bài 13: Các đoạn mạch sơ cấp.

C1 Điện áp xoay chiều u = Umcosωt trong đó u là điện áp tức thời, Um là điện áp cực đại, U = Um

ω là 1(s/F), dựa vào công thức C =

Q/U suy ra 1(F) = 1(C/V) suy ra 1(s/F) = 1(V.s/C), dựa vào công thức I = Q/t có 1(C/s) = 1(A) suy ra 1(s/F) = 1(V/A) = 1(Ω)

C6 Đơn vị của ZL = ωL : Ta có đơn vị của ωL là 1 (H/s) dựa vào công thức e = L.ΔI/Δt ta có 1 (V) = 1 (H.A/s) suy ra 1 (H/s) = 1 (V/A) = 1(Ω)

5 Khi L1 và L2 mắc nối tiếp thì: U = U1 + U2 = - 1

diL

diL

2 1 với e ; 2 với a ; 3 với c ; 4 với a ; 5 với c ; 6 với f ;

3 Cộng hưởng là biên độ cường độ dòng điện đạt giá trị cực đại khi ZL = ZC

Đặc trưng của cộng hưởng là I đạt cực đại, u và i cùng pha, công suất toả nhiệt đạt cực đại

Bài tập:

Bài 15: Điện năng tiêu thụ trong đoạn mạch xoay chiều Hệ số công suất.

C1 Công thức điện năng A = UI, công suất tiêu thụ P = UI

+ω

Điện trở nối tiếp với cuộn cảm

RZ

Lại có tanφ = cossinϕ

66

Bài 16: Truyền tải điện năng Biến áp.

C1 Từ R = l

s

ρ ⇒ R tỉ lệ nghịch với tiết diện S mà S = π.r2, mặt khác m = V.D = S.l.D (với D là khối lượng riêng, l chiều dài dây dẫn)

C2 Từ trường trong lòng cuộn sơ cấp và thứ cấp biến đổi cùng tần số nên dòng điện trong cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số.

C3 V1, V2 đo các điện áp hiệu dụng

A1, A2 đo các cường độ hiệu dụng

Khoá k cho phép ngắt hay đóng mạch thứ cấp( điện trở R)

C4 Máy biến áp thứ nhất (10kV ÷ 200kV) tăng áp lên điện cao áp, máy biến áp thứ hai (200kV ÷ 5000V) là máy hạ áp trung gian, máy biến áp thứ ba (5000V ÷ 220V)

hạ xuống lưới điện tiêu dùng

C5 Trên hình 16.6 SGK, cuộn thứ cấp có số vòng rất ít so với cuộn sơ cấp, do đó cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp rất lớn : 2 1

N = 50 ⇒ I2 = 50.I1 rất lớn sẽ toả nhiệt ta có Q = RI2t làm chì nóng chảy

6 a Vì biến áp lý tưởng lên P1 = P2 = U1.I1 = 220.30 = 6 600W

ra = 661,15W

Bài 17: Các máy phát điện xoay chiều và một chiều.

C1 Nguyên tắc chung tạo ra DĐXClà dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi từ thông qua mạch kín biến thiên trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng

C2 Có 5 đôi cực nên n = 5 suy ra f = 5.600 = 3000 vòng/phút = 50 Hz

C3 Xem SGK 11 phần nguồn điện hoá học, dòng điện trong kim loại, trong bán dẫn

C4 Xem SGK 11 trong phần dụng cụ bán dẫn

C5 Với dòng điện xoay chiều, xét nửa chu kỳ đầu nếu N dương, M âm thì i chạy từ

N tới M Nửa chu kỳ sau M dương, N âm thì i chạy từ M tới N

Khi N dương i từ N đến A (điôt giữa N, A mở giữa N, B đóng) qua R tới B

Khi M dương i từ M đến A (điôt giữa M, A mở giữa M, B đóng) qua R tới B

C6 Vì các Upha lệch nhau 1200 trong không gian ⇒ u12 = u10 + u20 khi đó u12 là đường chéo hình thoi cạnh u10 và u20 ⇔u12 = 2u10.sin600 = 3u10 ⇔ Udây = 3UphaCâu hỏi:

1 Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

2 Giống nhau: Đều tạo ra từ trường quay, tạo ra độ lệch pha giữa u và i khi qua các cuộn cảm, tụ điện

Khác nhau: Dòng điện một pha chỉ sử dụng dược một loại điện áp, còn dòng điện

ba pha sử dụng hai loại điện áp cho hiệu suất cao hơn

Bài tập:

3 Chọn C

4 Đồ thị cường độ dòng điện trước và sau

khi chỉnh lưu cả hai nửa chu kì:

- Trước khi dạng hình sin

- Sau khi chỉnh lưu có dạng trị tuyệt đối của sin

+

5 Suất điện động cho bởi máy phát ba pha đối xứng:

u

1 chiều t

u

xoay chiều t

e t

6 Cường độ dòng điện trong dây trung hoà i = i1 + i2 + i3 ta lại có i1 = Imcosωt, i2 =

Imcos(ωt - 2π/3), i3 = Imcos(ωt + 2π/3) suy ra i = 0

Bài 18: Động cơ điện xoay chiều kiểu cảm ứng.

C1 Từ thông Φ = B.S.cosα vì B, S không đổi nên Φ cực đại khi α = 0 hoặc 1800 khi

đó S vuông góc với từ trường

C2 Theo định luật Len - xơ khi có từ trường quay qua khung dây (từ thông qua khung biến thiên) trong khung dây suất hiện dòng điện cảm ứng, dòng diện này đặt trong từ trường quay chịu tác dụng của lực từ, làm khung quay theo Nếu khung quay bằng tốc độ của từ trường quay thì ic = 0

không còn lực từ tác dụng lên khung kéo khung

quay, vì vậy khung luôn quay chậm hơn từ

1 a Cắm que đỏ vào cổng VΩ, cắm que đen vào cổng COM, vặn núm chuyển mạch

về thang đo Ω với vị trí 20k

b Vặn núm chuyển mạch về thang ACV với vị trí 20

c Văn núm chuyển mạch về thang ACA với vị trí 200m

Bài tập:

Hướng dẫn, lời giải, đáp án Câu hỏi và bài tập trong chương 4 SGK.

Bài 20: Mạch dao động.

B B

1 B

2 t B

3

q, i

q t

C1 Phương trình của điện tích và dòng điện trong mạch khi pha ban đầu bằng không là q = q0cosωt và i = q’ = - ωq0sinωt = ωq0cos(ωt + π/2) Đồ thị có dạng như hình vẽ

Bài tập:

5 Chọn A

6 Chọn D

7 Chọn A

8 Chu kì dao động riêng của mạch là T = 2π LC = 3,77.10-6s

Tần số dao động riêng của mạch là f = 1

T = 0,256.106HZ

Bài 21: Điện từ trường.

C1 Định luật cảm ứng điện từ : Khi từ thông qua một mạch điện biến thiên thì trong thời gian từ thông biến thiên, trong mạch xuất hiện một suất điện động cảm ứng.C2 Các đặc điểm của các đường sức của điện trường tĩnh điện

a Các đường sức là những đường có hướng

b Chúng là các đường cong không kín: đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm

c Qua mỗi điểm trong điện trường chỉ có một đường sức, các đường sức không cắt nhau

d Nơi nào các đường sức lớn ở đó đường sức mau và ngược lại

Các đường sức của điện trường xoáy có các tính chất a, c, d, còn với tính chất b thì đường sức của điện trường xoáy là các đường cong kín

C3 Vòng dây kín không có vai trò gì trong việc tạo ra điện trường xoáy

Câu hỏi:

1 Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên thì tại đó xuất hiện điện trường xoáy

2 Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên thì tại đó xuất hiện từ trường xoáy

3 Điện từ trường là trường có hai thành phần biến thiên, liên quan mật thiết ví nhau

là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên