›
›
›

Tài liệu ôn tập học kỳ I môn Vật lý Lớp 12 - Trường THPT Gia Viên

docx 54 trang thungat 1350
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu ôn tập học kỳ I môn Vật lý Lớp 12 - Trường THPT Gia Viên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxtai_lieu_on_tap_hoc_ky_i_mon_vat_ly_lop_12_truong_thpt_gia_v.docx

Nội dung text: Tài liệu ôn tập học kỳ I môn Vật lý Lớp 12 - Trường THPT Gia Viên

  1. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 1 Trường THPT Gia Viễn TÀI LIỆU ÔN TẬP Theo chuẩn kiến thức, kỹ năng VẬT LÍ 12 Dùng cho học sinh ôn thi học kì I và tốt nghiệp THPT Tập 1: Dao động cơ, Sóng cơ & Điện xoay chiều.
  2. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 2 Trường THPT Gia Viễn Chương I: DAO ĐỘNG CƠ I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG A. Các kiến thức cơ bản 1. Dao động điều hoà và các đại lượng đặc trưng. Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. Phương trình của dao động điều hoà có dạng: x = A.cos(ωt + φ) Trong đó: x là li độ, A là biên độ của dao động; φ là pha ban đầu, ω là tần số góc của dao động; (ωt + φ) là pha của dao động tại thời điểm t. Li độ (x) của dao động là độ lệch của vật khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị của li độ là đơn vị đo chiều dài. Biên độ (A) của dao động là độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị biên độ là đơn vị đo chiều dài. Đại lượng (ωt + φ) gọi là pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là rađian (rad); Đại lượng φ là pha ban đầu của dao động, có đơn vị là rađian (rad); Đại lượng ω là tần số góc của dao động, có đơn vị là rađian trên giây (rad/s); Chu kì của dao động điều hoà là khoảng thời gian (ký hiệu T) để vật thực hiện được một dao động toàn phần. Đơn vị của chu kì là giây (s). Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hoà là số dao động toàn phần thực hiện trong một giây, có đơn vị là một trên giây (1/s), gọi là hec (kí hiệu Hz). Công thức biểu diễn mối liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số: 2  2 f T 2. Con lắc lò xo và con lắc đơn. CON LẮC LÒ XO CON LẮC ĐƠN Con lắc lò xo là hệ gồm vật nhỏ có Con lắc đơn là hệ gồm vật nhỏ khối khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng m treo vào sợi dây không giãn Định lượng không đáng kể, độ cứng k, có khối lượng không đáng kể và chiều nghĩa một đầu gắn vào điểm cố định, đặt dài rất lớn so với kích thước của vật. nằm ngang hoặc treo thẳng đứng. Điều Lực cản môi trường và ma sát không Lực cản môi trường và ma sát không kiện đáng kể. đáng kể. Góc lệch nhỏ ( 100 ) khảo sát s F= - kx Pt = - mg l Phương F: Thành phần lực kéo vật về vị trí P : Thành phần lực kéo vật về vị trí cân trình cân bằng. Đơn vị N t động bằng. x: li độ của vật. Đơn vị m lực học s: li độ cong của vật. Đơn vị m k: Độ cứng của lò xo. Đơn vị N/m l: chiều dài của con lắc đơn. Đơn vị m
  3. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 3 Trường THPT Gia Viễn Phương s s sin(t ) trình x Asin(t ) 0 dao hoặc 0 sin(t ) động k g   Tần số m l góc k: độ cứng lò xo. Đơn vị N/m g: gia tốc rơi tự do m: khối lượng của vật. Đơn vị kg l: chiều dài dây treo. Đơn vị m Chu kì m l T 2 T 2 dao k g động Cơ 1 2 1 2 1 2 W= mv kx W= mv mgl(1 cos ) năng 2 2 2 Ứng Xác định gia tốc rơi tự do g. dụng 3. Quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà. Năng lượng của dao động điều hoà là cơ năng, bao gồm tổng động năng và thế năng. Trong quá trình dao động điều hoà có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng, động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại, nhưng cơ năng của vật dao động điều hòa luôn luôn không đổi và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. 1 2 2 Động năng: Wđ = mv = W.sin (ωt + φ). 2 1 2 2 Thế năng: + Con lắc lò xo: Wt = kx = W.cos (ωt + φ). 2 2 + Con lắc đơn: Wt = mgl(1 – cosα) = W.cos (ωt + φ). 1 2 1 2 2 Cơ năng: W = Wt + Wđ = kA = mω A . 2 2 Công thức tính vận tốc, gia tốc theo phương trình dao động: Vận tốc: v = x’ = - ω.A.sin(ωt + φ) Gia tốc: a = x” = - ω2.A.cos(ωt + φ) = - ω2.x 4. Phương pháp giản đồ Fre-nen (phương pháp vectơ quay) Liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa: Mỗi dao động điều hòa có thể được coi như hình chiếu của một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. Phương pháp vectơ quay: Biểu diễn dao động điều y hoà x A cos(t ) bằng t vectơ quay: - Chọn hệ trục tọa độ vuông góc xOy; chiều dương là chiều dương của đường tròn lượng giác.  + - Dựng vectơ OM hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu φ, có độ dài tỉ lệ với biên độ dao động. M  - Cho vectơ OM quay với tốc độ  , hình chiếu của M O x
  4. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 4 Trường THPT Gia Viễn trên trục Ox tại thời điểm t là x=Acos(ωt+ )biểu diễn phương trình của dao động điều hoà. 5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số bằng phương pháp vectơ quay: Giả sử có vật tham gia đồng thời hai dao động y điều hòa có phương trình dao động lần lượt là: M + x1 =A1cos(ωt+ 1) và x2 =A2cos(ωt+ 2 ) . M1 Dao động của vật là tổng hợp của hai dao động và có dạng: x = x1 + x2 = Acos(ωt + ) Chọn trục toạ độ vuông góc xOy (hình vẽ). M2 Biểu diễn các vectơ quay tại thời điểm t = 0:  O x x OM 1(A ; ) 1  1 1 x2 OM 2 (A2 ; 2 )    Vectơ OM OM 1 OM 2 biểu diễn dao động tổng hợp có độ lớn bằng A là biên độ của dao động tổng hợp và hợp trục Ox một góc là pha ban đầu của dao động tổng hợp. 2 2 Biên độ của dao động tổng hợp: A A1 A2 2A1 A2cos( 2 1) A sin A sin Pha ban đầu của dao tổng hợp: tan 1 1 2 2 A1cos 1 A2 cos 2 Độ lệch pha của hai dao động: (t 2 ) (t 1) 2 1 Nếu 2 1 > 0 : Dao động 2 sớm pha hơn dao động 1 hoặc dao động 1 trễ pha so với dao động 2. Nếu 2 1 < 0 : Dao động 2 trễ pha so với dao động 1 hoặc dao động 1 sớm pha hơn dao động 2. Nếu 2 1 = 2n : Hai dao động cùng pha. (n = 0; 1; 2; 3 ) A = A1 + A2 = Amax Nếu 2 1 = (2n + 1) : Hai dao động ngược pha. (n = 0; 1; 2; 3 ) A= A1-A2 =Amin Nếu độ lệch pha bất kì: A1 +A2 <A< A1-A2 6. Dao động riêng. Dao động duy trì. Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng. Dao động riêng là dao động với biên độ và tần số riêng (f0) không đổi, chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ dao động. Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động duy trì. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực cản của môi trường. Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn.
  5. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 5 Trường THPT Gia Viễn Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số (f) của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng (f0) của hệ dao động. Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng: f = f0 . 7. Xác định chu kì của con lắc đơn bằng thực nghiệm: l - Kiểm nghiệm lại công thức tính chu kì: T 2 theo các bước của bài thực hành bằng g cách tính T2 để chứng tỏ nó tỉ lệ thuận với l và tỉ lệ nghịch với g . - Từ kết quả thí nghiệm, tính được gia tốc rơi tự do tại nơi khảo sát. B. Các câu hỏi và bài tập ví dụ Dạng 1:Cho phương trình dao động tìm các đại lượng theo yêu cầu. Gợi ý cách giải: Bài toán đã cho phương trình dao động x = A.cos(ωt + φ) một cách tường minh, ta cần đi tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài toán. Nói chung muốn tìm đại lượng nào thì phải dùng các công thức có liên quan đến đại lượng đó. Các đại lượng cần tìm và cách tìm chúng: - Biên độ A; tần số góc ω, chu kì T, tần số f: Cần so sánh phương trình dao động đã 2. cho với phương trình tổng quát, ta tìm được A, ω. Áp dụng công thức  2. .f , ta tính T được chu kì T và tần số f. - Toạ độ tại một thời điểm t: Thay thời điểm t đã biết vào phương trình toạ độ x = A.cos(ωt + φ) (ở đây đã biết A, ω và φ). -Vận tốc tại một thời điểm t: v = x’ = - Aω.sin(ωt + φ) (ở đây đã biết A, ω và φ). - Gia tốc tại một thời điểm t: a = x” = - Aω2.cos(ωt + φ) (ở đây đã biết A, ω và φ). - Vận tốc của vật khi vật chuyển động qua vị trí x: Thay x vào công thức độc lập với thời gian: v  A2 x2 . - Gia tốc của vật khi vật chuyển động qua vị trí x: Thay x vào công thức độc lập với thời gian: a = - ω2.x 1 1 - Cơ năng trong dao động điều hoà của vật: Áp dụng công thức E = .k.A2 = 2 2 .m.ω2.A2. - Thời điểm vật chuyển động qua vị trí x: Giải phương trình lượng giác x = A.cos(ωt + φ) với ẩn là t, sau đó tìm điều kiện để t ≥ 0. Ví dụ 1: Một vật chuyển động dọc theo trục Ox có phương trình chuyển động: x = 6cos ( t+ ) (cm). Hãy xác định: 2 a) Biên độ, chu kì, tần số của dao động. b) Toạ độ, vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 1,5s. c) Vận tốc, gia tốc của vật tại vị trí x = 3cm. Hướng dẫn:
  6. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 6 Trường THPT Gia Viễn a) So sánh phương trình dao động x = 6cos ( t+ ) (cm) với phương trình tổng quát x = 2 2. A.cos(ωt + φ) ta thấy A = 6cm, ω = π rad/s. Áp dụng công thức  2. .f ta tính được T = 2s, f T = 0,5Hz. Vậy biên độ dao động là A = 6cm, chu kì T = 2s, tần số f = 0,5Hz. b) Toạ độ của vật tại thời điểm t = 1,5s: Ta thay t = 1,5s vào phương trình x = 6cos( t+ ) (cm) ta được x = 6 cm. 2 Phương trình vận tốc v = x’ = - 6 sin( t+ ) (cm/s), thay t = 1,5s vào phương trình vận tốc ta được 2 v = 0. Phương trình gia tốc a = v’ = x” = -6 2cos( t+ ) (cm/s2), thay t = 1,5s vào phương trình gia tốc ta 2 được a = - 6 2 cm/s2. c) Vận tốc của vật khi vật chuyển động qua vị trí x = 3cm: Áp dụng công thức độc lập với thời gian v  A2 x 2 suy ra độ lớn vận tốc v = 3.π. 3 cm/s. Ví dụ 2: Một vật khối lượng m = 100g dao động điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình dao động x = 5cos(4πt + π/3) cm. Hãy xác định cơ năng trong dao động điều hoà của vật (lấy π2 =10). 1 Hướng dẫn:Áp dụng công thức tính cơ năng trong dao động điều hoà: E = .m.ω2A2 = 2 0,5.0,1.16.π2.0,052 = 2.10-2J = 20 mJ. Ví dụ 3: Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 5cos(2πt)cm, chu kì dao động T của chất điểm là A. 1s. B. 2s. C. 0,5s. D. 10s. Hướng dẫn: Từ phương trình dao động x = 5cos(2πt)cm ta suy ra ω = 2π rad/s. Áp dụng công 2. thức  2. .f ta suy ra T = 1s. T Dạng 2:Viết phương trình dao động. Gợi ý cách giải: - Viết phương trình dạng tổng quát x = A.cos(ωt + φ). 2. - Tìm A, ω và φ: Tìm tần số góc ω ta áp dụng công thức  2. .f và các công T l m thức tính chu kì dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo: T 2. . , hoặc.T 2. . g k - Tìm biên độ A ta dùng định luật bảo toàn cơ năng là đơn giản nhất. Áp dụng công 1 2 1 2 1 2 thức mv0 + kx0 = kA ta tìm được biên độ A. Áp dụng điều kiện ban đầu ta có hệ 2 2 2 A.cos x0 phương trình: ; giải hệ phương trình ta được φ. A..sin v0 Ví dụ 1: Một con lắc lò xo gồm vật nặng m = 100g và lò xo có độ cứng k = 100N/m. Đưa vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn x0 = 2cm rồi truyền cho vật vận tốc ban đầu v0 = 20.π cm/s theo chiều dương trục toạ độ. Hãy viết phương trình dao động của con lắc (lấy π2 = 10). Hướng dẫn: Do bỏ qua mọi ma sát, vật dao động điều hoà theo phương trình x = A.cos(ωt + φ).
  7. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 7 Trường THPT Gia Viễn k 1 2 1 2 1 2 Có  = 10.π (rad/s). Áp dụng công thức mv0 + kx0 = kA ta tìm được biên độ m 2 2 2 A = 22 cm. Áp dụng điều kiện ban đầu ta có hệ phương trình: A.cos x0 2 2.cos 2 ↔ giải hệ phương trình ta được φ = -π/4. A..sin v 0 2 2.10 .sin 20 Vậy phương trình dao động của con lắc là x = 2 2 .cos(10πωt - π/4) cm. Ví dụ 2: Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox, quanh vị trí cân bằng O. Trong thời gian 20s vật thực hiện được 40 lần dao động. Tại thời điểm ban đầu vật chuyển động qua vị trí cân bằng theo chiều âm của trục toạ độ với vận tốc 20π cm/s. Phương trình dao động của vật là A. x = 20cos(4πt+ ) cm. B. x = 5cos(4πt+ ) cm. 2 2 C. x = 5cos(4πt- ) cm. D. x = 20cos(4πt- ) cm. 2 2 Hướng dẫn: Vật dao động điều hoà theo phương trình tổng quát x = A.cos(ωt + φ), trong khoảng thời gian 20s vật thực hiện được 40 lần dao động suy ra chu kì dao động T = 0,5s, tần số góc ω = 4πrad/s. Tại thời điểm ban đầu t = 0 có x 0 = 0, v0 = 20πcm/s. Vận tốc của vật khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng là vận tốc cực đại v max = ω.A suy ra A = 5cm. Tại thời điểm ban đầu vật chuyển động theo chiều âm của trục toạ độ nên φ = + . Vậy phương trình 2 dao động của vật là x = 5cos(4πt+ ) cm. 2 Ví dụ 3: Con lắc đơn có chiều dài 1m dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8m/s 2. Hãy tính chu kì dao động nhỏ của con lắc. l Hướng dẫn: Áp dụng công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn: T 2. . , thay số ta g được T = 2,007s. Vậy chu kì dao động của con lắc là T = 2,007 s. Ví dụ 4: Khi gắn quả nặng m1 vào một lò xo, nó dao động với chu kì T1 = 1,2s. Khi gắn quả nặng m2 vào một lò xo, nó dao động với chu kì T2 = 1,6s. Khi gắn đồng thời m1 và m2 vào lò xo đó thì chu kì dao động T của chúng là A. 1,4 s. B. 2,0 s. C. 2,8 s. D. 4,0 s. m1 Hướng dẫn: Khi con lắc có khối lượng m 1 nó dao động với chu kì T 2 , khi con lắc 1 k m2 có khối lượng m2 nó dao động với chu kì T 2 , khi gắn đồng thời m 1 và m2 vào lò xo 2 k m m đó thì chu kì dao động của chúng làT 2 1 2 , suy ra T T2 T2 = 2s. k 1 2 Ví dụ 5: Cho hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số góc  5 rad/s với các biên π độ A1 =3cm;A2 =4cm, các pha ban đầu tương ứng là =0 và = . Hãy biểu diễn hai dao 1 2 2 động bằng giản đồ véc tơ và tìm phương trình của dao động tổng hợp.
  8. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 8 Trường THPT Gia Viễn Hướng dẫn: y - Biểu diễn dao động như trên hình vẽ. A2 A 2 2 2 - Từ hình vẽ ta có: A = A1 + A2 + 2A1A2 cos( 2 1 ) = 32 42 = 25. Suy ra A = 5cm. A sin A sin 4 tan 1 1 2 2 => 0,29 . O A1 x A1cos 1 A2cos 2 3 x = 5cos(5 t+0,29 ) cm. Ví dụ 6: Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết qủa chính xác hơn khi xác định gia tốc rơi tự do g tại nơi làm thí nghiệm? Hướng dẫn: Dùng con lắc có chiều dài lớn hơn khi xác định gia tốc g sẽ cho kết quả chính g 2 T l xác hơn, vì sai số tương đối được tính bằng công thức: . g T l II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.1. Phương trình tổng quát của dao động điều hoà có dạng là A. x = Acotg(ωt + φ). B. x = Atg(ωt + φ). C. x = Acos(ωt + φ). D. x = Acos(ωt2 + φ). 1.2. Trong phương trình dao động điều hoà x = Acos(ωt + φ), đại lượng (ωt + φ) được gọi là A. pha dao động. B. tần số dao động. C. biên độ dao động. D. chu kì dao động. 1.3. Nghiệm nào sau đây không phải là nghiệm của phương trình x” + ω2x = 0? A. x = Asin(ωt + φ). B. x = Acos(ωt + φ).C. x = A1sinωt + A2cosωt. D. x = Atsin(ωt + φ). 1.4. Phát biểu nào sau đây là không đúng? Trong dao động điều hoà x = Acos(ωt + φ), sau một chu kì thì A. vật lại trở về vị trí ban đầu.B. vận tốc của vật lại trở về giá trị ban đầu. C. gia tốc của vật lại trở về giá trị ban đầu.D. li độ của vật không trở về giá trị ban đầu. 1.5. Trong dao động điều hoà x = Acos(ωt + φ), phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Vận tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng. B. Gia tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng. C. Vận tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên. D. Gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng. 1.6. Trong dao động điều hoà của chất điểm , chất điểm đổi chiều chuyển động khi lực tác dụng A. đổi chiều. B. bằng không.C. có độ lớn cực đại. D. thay đổi độ lớn. 1.7. Trong dao động điều hoà, vận tốc biến đổi điều hoà A. cùng pha so với li độ.B. ngược pha so với li độ. C. sớm pha π/2 so với li độ.D. chậm pha π/2 so với li độ. 1.8. Phát biểu nào sau đây là không đúng? Chọn gốc thế năng là vị trí cân bằng thì cơ năng của vật dao động điều hoà luôn bằng A. tổng động năng và thế năng ở thời điểm bất kì.B. động năng ở thời điểm bất kì. C. thế năng ở vị trí li độ cực đại.D. động năng ở vị trí cân bằng. 1.9. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 6cos(4πt)cm, biên độ dao động của vật là A. 4 cm. B. 6 cm. C. 4 m. D. 6 m.
  9. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 9 Trường THPT Gia Viễn 1.10. Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 5cos(2πt)cm, chu kì dao động của chất điểm là A. 1 s. B. 2 s. C. 0,5 s. D. 10 s. 1.11. Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà là không đúng? A. Động năng và thế năng biến đổi điều hoà cùng chu kì. B. Động năng biến đổi điều hoà cùng chu kì với vận tốc. C. Thế năng biến đổi điều hoà với tần số lớn gấp 2 lần tần số của li độ. D. Tổng động năng và thế năng không phụ thuộc vào thời gian. 1.12. Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà là không đúng? A. Động năng đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng. B. Động năng đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên. C. Thế năng đạt giá trị cực đại khi gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu. D. Thế năng đạt giá trị cực tiểu khi gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu. 1.13. Một dao động điều hoà với chu kì T thì động năng của vật dao động điều hoà với chu kì là 3 A. T. B.T/2. C. 2T. D. T. 2 1. 14. Con lắc lò xo dao động điều hoà, khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. 1.15. Nhận xét nào sau đây về biên độ của dao động tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số là không đúng? A. Biên độ phụ thuộc vào biên độ của dao động thành phần thứ nhất. B. Biên độ phụ thuộc vào biên độ của dao động thành phần thứ hai. C. Biên độ phụ thuộc vào tần số chung của hai dao động thành phần. D. Biên độ phụ thuộc vào độ lệch pha giữa hai dao động thành phần. 1.16. Nhận xét nào sau đây là không đúng? A. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản của môi trường càng lớn. B. Dao động duy trì có chu kì bằng chu kì dao động riêng của con lắc. C. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. D. Dao động cưỡng bức có biên độ không phụ thuộc vào tần số của lực cưỡng bức. 1.17. Dao động của con lắc đơn trong không khí bị tắt dần là do A. trọng lực tác dụng lên vật.B. lực căng của dây treo. C. lực cản của môi trường.D. dây treo có khối lượng đáng kể. 1.18. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng là tần số góc của lực cưỡng bức bằng tần số góc dao động riêng. B. Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng là tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng.
  10. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 10 Trường THPT Gia Viễn C. Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng là chu kì của lực cưỡng bức bằng chu kì dao động riêng. D. Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng là biên độ của lực cưỡng bức bằng biên độ dao động riêng. 1.19. Một chất điểm khối lượng m = 100g, dao động điều điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình x = 4cos(2t)cm. Cơ năng trong dao động điều hoà của chất điểm là A. 3200 J. B. 3,2 J. C. 0,32 J. D. 0,32 mJ. 1.20. Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 4.cos10πt (cm,s). a) Hãy xác định biên độ, tần số góc, tần số, chu kì của dao động. b) Tính li độ của chất điểm khi pha dao động bằng 300. 1.21. Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 5.cos(πt + π/2) (cm,s). Hãy xác định li độ, vận tốc, gia tốc của chất điểm tại thời điểm t = 2 s. 1.22. Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox với chu kì T = 2 s, chất điểm vạch ra một quỹ đạo có độ dài s = 6 cm. a) Hãy viết phương trình dao động của chất điểm, chọn gốc thời gian là lúc chất điểm chuyển động qua vị trí cân bằng theo chiều dương. b) Chất điểm chuyển động qua vị trí x = 3 cm vào những thời điểm nào? c) Xác định vận tốc và gia tốc của chất điểm khi chất điểm chuyển động qua vị trí có li độ x = 3 cm. 1.23. Cho con lắc lò xo, gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m, vật m = 100g, dao động theo phương thẳng đứng. Lấy g = 10 m/s 2, bỏ qua mọi ma sát. Đưa vật đến vị trí lò xo không bị biến dạng rồi thả không vận tốc đầu. Hãyviết phương trình dao động của con lắc, chọn gốc thời gian là lúc thả vật. 1.24. Một con lắc lò xo gồm vật m = 100g và lò xo có độ cứng k, dao động điều hoà, trong khoảng thời gian 30 s nó thực hiện được 20 lần dao động toàn phần. a) Hãy xác định độ cứng của lò xo. b) Nếu thay vật m nói trên bằng vật m 1 = 200 g thì chu kì dao động của m 1 là bao nhiêu? c) Hãy trình bày cách xác định khối lượng của một vật bằng con lắc lò xo. 1.25. Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 90 N/m và vật m = 100g. Người ta kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ. a) Xác định vận tốc cực đại của vật m. b) Tính cơ năng trong dao động của con lắc. c) Xác định khoảng thời gian ngắn nhất để vật m chuyển động từ vị trí cân bằng đến vị trí có li độ 2 cm. 1.26.* Khi gắn vật m1 vào lò xo k thì con lắc dao động với chu kì T 1 = 0,8 s. Khi gắn vật m2 vào lò xo k nói trên thì con lắc dao động với chu kì T 2 = 0,6 s. Hỏi khi gắn đồng thời m 1 và m2 vào lò xo k thì con lắc dao động với chu kì bằng bao nhiêu? 1.27. Con lắc đơn tại Hà Nội dao động với chu kì 2 s. Hãy tính: a) Chiều dài của con lắc. b) Chu kì của con lắc đó tại Thành phố Hồ Chí Minh. Biết gia tốc trọng trường tại Hà Nội là 9,7926 m/s 2 và tại Thành phố Hồ Chí Minh là 9,7867 m/s2.
  11. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 11 Trường THPT Gia Viễn 1.28. Hãy trình bày cách đo gia tốc trọng trường tại một điểm trên mặt đất bằng con lắc đơn. 1.29. Hãy xác định cơ năng của con lắc đơn dài l = 2 m, dao động điều hoà tại nơi có gia tốc 2 0 trọng trường g = 9,81 m/s . Biên độ góc α0 = 4 , khối lượng của vật là m = 100 g. 1.30.* Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi được 50 cm. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 1 s. Người đó đi với tốc độ bằng bao nhiêu thì nước trong xô bị sóng sánh mạnh nhất. 1.31. Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ tuộc vào nơi làm thí nghiệm hay không? Làm cách nào để phát hiện điều đó bằng thí nghiệm. Các câu hỏi và bài tập tổng hợp 1.32. Trong dao động điều hoà A. gia tốc biến đổi điều hoà cùng pha so với vận tốc. B. gia tốc biến đổi điều hoà ngược pha so với vận tốc. C. gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha π/2 so với vận tốc. D. gia tốc biến đổi điều hoà chậm pha π/2 so với vận tốc. 1.33. Một vật khối lượng 200g, được treo vào một lò xo khối lượng không đáng kể. Vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số 2,5 Hz. Trong khi dao động chiều dài của lò xo biến thiên từ 20 cm đến 24 cm. Lấy g = 10 m/s2. a) Viết phương trình dao động của vật, chọn trục toạ độ Ox có gốc O trùng vị trí cân bằng của vật, hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, gốc thời gian là lúc vật ở vị trí cao nhất. b) Viết biểu thức vận tốc, gia tốc của vật. Tính vận tốc, gia tốc cực đại, cực tiểu của vật. c) Viết biểu thức lực đàn hồi của lò xo. d) Tính chiều dài tự nhiên của lò xo. 1.34. Một con lắc lò xo ngang dao động điều hoà với biên độ 10 cm. Vật có vận tốc cực đại 1,2 m/s và cơ năng 1 J. Hãy xác định: a) Độ cứng của lò xo. b) Khối lượng của vật. c) Tần số dao động. 1.35. Chu kì dao động của con lắc lò xo là k 1 m m 1 k A. T 2 . B. T . C. T 2 . D. T . m 2 k k 2 m 1.36. Tần số dao động của con lắc đơn là g 1 l 1 g 1 g A. f 2 . B. f . C. f . D. f . l 2 g 2 l 2 k 1.37. Phát biểu nào sau đây nói về dao động nhỏ của con lắc đơn là không đúng? A. Độ lệch s hoặc li độ góc biến thiên theo quy luật dạng sin hoặc cosin theo thời gian. l B. Chu kì dao động của con lắc đơn T 2 g 1 l C. Tần số dao động của con lắc đơn f 2 g
  12. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 12 Trường THPT Gia Viễn D. Năng lượng dao động của con lắc đơn luôn luôn bảo toàn. 1.38. Nếu hai dao động điều hoà cùng tần số, ngược pha thì li độ của chúng: A. luôn luôn cùng dấu. B. trái dấu khi biên độ bằng nhau, cùng dấu khi biên độ khác nhau. C. đối nhau nếu hai dao động cùng biên độ. D. bằng nhau nếu hai dao động cùng biên độ. 1.39. Một vật dao động điều hoà, có quỹ đạo là một đoạn thẳng dài 10cm. Biên độ dao động của vật là A. 2,5cm. B. 5cm. C. 10cm. D. Kết quả khác. 1.40. Một vật dao động điều hoà, có quãng đường đi được trong một chu kì là 16cm. Biên độ dao động của vật là A. 4cm. B. 8cm. C. 16cm. D. 2cm. 1.41. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với biên độ 4cm, chu kì 0,5s. Khối lượng quả nặng 400g. Lấy 2 10, cho g = 10m/s2. Độ cứng của lò xo là A.640N/m B. 25N/m C. 64N/m D. 32N/m 1.42. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với biên độ 4cm, chu kì 0,5s. Khối lượng quả nặng 400g. Lấy 2 10, cho g = 10m/s2. Giá trị cực đại của lực đàn hồi tác dụng vào quả nặng là A. 6,56N B. 2,56N C. 256N D. 656N 1.43. Một con lắc lò xo, nếu tần số tăng bốn lần và biên độ giảm hai lần thì năng lượng của nó A. không đổi B. giảm 2 lần C. giảm 4 lần D. tăng bốn lần 1.44. Một vật năng 500g dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 20cm và trong khoảng thời gian 3 phút vật thực hiện 540 dao động. Cho 2 10. Cơ năng của vật là A. 2025J B. 0,9J C. 900J D. 2,025J 1.45. Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng khối lượng 1kg và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 100N/m, dao động điều hoà. Trong quá trình dao động chiều dài của lò xo biến thiên từ 20cm đến 32cm. Cơ năng của vật là A. 1,5J. B. 0,36J. C. 3J. D. 0,18J. 1.46. Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng khối lượng 1kg và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 100N/m, dao động điều hoà. Trong quá trình dao động chiều dài của lò xo biến thiên từ 20cm đến 32cm. Vận tốc của vật ở vị trí cân bằng là A. 0,6m/s. B. 0,6m/s. C. 2,45m/s. D. 1,73m/s. 1.47. Khi gắn quả cầu m1 vào lò xo, thì nó dao động với chu kì T1 = 0,3s. Khi gắn quả cầu m2 vào lò xo đó, thì nó dao động với chu kì T2 = 0,4s. Khi gắn đồng thời cả m1 và m2 vào lò xo đó thì chu kì dao động là A. 0,7s. B. 0,5s. C. 0,25s. D. 1,58s. 1.48. Một lò xo có khối lượng nhỏ không đáng kể, chiều dài tự nhiên l0, độ cứng k treo thẳng đứng. Lần lượt: treo vật m1 = 100g vào lò xo thì chiều dài của nó là 31cm; treo thêm vật m2 = 100g vào lò xo thì chiều dài của lò xo là 32cm. Cho g = 10m/s2. Độ cứng của lò xo là A. 100N/m. B. 1000N/m. C. 10N/m. D. 105N/m.
  13. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 13 Trường THPT Gia Viễn 1.49. Một vật treo vào lò xo làm nó dãn ra 4cm. Cho g = 10m/s2 2. Biết lực đàn hồi cực đại, cực tiểu lần lượt là 10N và 6N. Chiều dài tự nhiên của lò xo 20cm. Chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động là A. 25cm và 24cm. B. 24cm và 23cm. C. 26cm và 24cm. D. 25cm và 23cm. 1.50. Một vật nặng 200g treo vào lò xo làm nó dãn ra 2cm. Trong quá trình vật dao động thì chiều dài của lò xo biến thiên từ 25cm đến 35cm. Lấy g = 10m/s2. Cơ năng của vật là A. 1250J . B. 0,125J. C. 12,5J. D. 125J. 1.51. Người ta đưa một đồng hồ quả lắc lên độ cao 10km. Biết bán kính Trái đất là 6400km. Mỗi ngày đêm đồng hồ chạy chậm A. 13,5s. B. 135s. C. 0,14s. D. 1350s. HƯỚNG DẪN CÁCH GIẢI VÀ TRẢ LỜI 1.3. HD: Tính đạo hàm bậc hai của toạ độ x theo thời gian rồi thay vào phương trình vi phân x” + ω2x = 0 thấy lựa chọn D không thoả mãn. 1.4. HD: Biên độ dao động của vật luôn không đổi. 1.5. HD: Gia tốc của vật đạt giá trị cực đại khi vật ở hai vị trí biên, gia tốc của vật ở VTCB có giá trị bằng không. 1.6. HD: Vật đổi chiều chuyển động khi vật chuyển động qua VTB, ở vị trí đó lực phục hồi tác dụng lên vật đạt giá trị cực đại. 1.7. HD: Phương trình dao động x = Acos(ωt + φ) và phương trình vận tốc v = x’ = - ωAsin(ωt + φ) = ωAcos(ωt + φ + π/2). Như vậy vận tốc biến đổi điều hoà sớm pha hơn li độ một góc π/2. 1.8. HD: Thời điểm ban đầu có thể vật vừa có động năng và thế năng do đó kết luận cơ năng luôn bằng động năng ở thời điểm ban đầu là không đúng. 1.11. HD: Động năng và thế năng trong dao động điều hoà biến đổi tuần hoàn với chu kì bằng 1/2 chu kì của vận tốc. 1.12. HD: Gia tốc của vật đạt cực đại khi vật ở VTB, ở VTB thế năng của vật đạt cực đại, động năng của vật đạt cực tiểu. 1.13. HD: Động năng của vật dao động điều hoà biến đổi tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2. 1 k 1.14. HD: Tần số dao động của con lắc là f khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì 2 m tần số của con lắc giảm 2 lần. 2 2 1.15. HD: Biên độ dao động tổng hợp được tính theo công thức A A1 A2 2A1A2 cos không phụ thuộc vào tần số của hai dao động hợp thành. Như vậy kết luận biên độ của dao động tổng hợp phụ thuộc vào tần số chung của hai dao động thành phần là không đúng. 1.16. HD: Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và mối quan hệ giữa tần số của lực cưỡng bức với tần số dao động riêng. Khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại (hiện tượng cộng hưởng). 1.18. HD: Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng là tần số góc lực cưỡng bức bằng tần số góc dao động riêng hoặc, tần số lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng, hoặc chu kì lực cưỡng bức bằng chu kì dao động riêng.
  14. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 14 Trường THPT Gia Viễn 1.19. HD: Từ phương trình x = 4cos(2t)cm suy ra biên độ A = 4 cm = 0,04 m, và tần số góc ω = 2(rad/s), khối lượng của vật m = 100g = 0,1 kg. Áp dụng công thức tính cơ năng: 1 E m2 A 2 , thay số ta được E = 0,00032J = 0,32mJ. 2  2 1.20. HD: a) A = 4cm; ω = 10π rad/s; f = = 5 Hz; T = = 0,2s 2  b) ta có x = 4cos300 = 23 cm. 1.21. HD: Thay t = 2s vào các phương trình tính x, v, a ta có: x = 5.cos(πt + π/2) = 5.cos(π.2 + π/2) = 0 v = - 5π.sin(πt + π/2) = - 5π.sin(π.2 + π/2) = - 5π cm/s a = - 5π2.cos(πt + π/2) = -5π2.cos(π.2 + π/2) = 0 2 1.22. a) x = 3cos(πt - π/2) . Ta có ω = = π (rad/s) ; vì v > 0 nên φ = - π/2 T 1 b) Giải phương trình: 3cos(πt - π/2) = 3 ; t = + 2k (k = 0, 1, 2 ) 2 c) Khi x = 3cm vật ở biên độ nên v = 0, a = - ω2.x = π2.3 = 29,6 cm/s2. k 1.23. HD: Ta có ω = = 10π rad/s m mg Tại vị trí cân bằng , lò xo dãn một đoạn là: l = 0,01 m = 1 cm. 0 k m.g 0,1.10 Khi vật ở vị trí không biến dạng thì x0 = Δl = = = 0,01m = 1cm. k 100 Khi thả nhẹ thì v0 = 0 khi đó A = x0 = 1cm Chọn chiều dương lên trên thì x0 = 1cm suy ra φ = 0. Vậy x = cos(10πt ) cm Chọn chiều dương xuống dưới thì x0 = -1cm suy ra φ = π rad Vậy x = cos(10πt + π) cm. 1.24. HD: a) Trong thời gian 30s nó thực hiện được 20 lần dao động toàn phần. Nên T = 30 1,5 s, 20 m 4. 2 .m 4.3,142.0,1 T = 2 suy ra k = = 1,77N/m k T 2 1,52 b) Vì chu kì dao động T tỉ lệ m nên khi m1 = 2m thì T1 = T.2 = 1,5.1,41 = 2,115s 2 c) Dựa vào ý b ta thấy m tỷ lệ với T nên ta xác định T0 ứng với m 0 làm mẫu sau đó cho m m T 2 T 2k vào để dao động lập tỷ số 2 , hoặc m 2 m0 T0 4 k 1.25. HD: Tần số góc  = 30 rad/s. m a) vmax = A.ω = 4.30 = 120cm/s. 1 1 b) W = k.A2 = .90.0,042 = 0,072J 2 2 o 2 4
  15. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 15 Trường THPT Gia Viễn c) Áp dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều thời gian vật đi từ O đến x = 2 cm là t = =  6 = 0,017s ( với cos = 0,5). 30 180 2 2 2 2 2 1.26. HD: Ta có T = T1 T2 = 0,8 + 0,6 = 1 nên T = 1s l T2.g 1.27. HD: Từ công thức T = 2π ,suy ra chiều dài của con lắc: l = = 0,993m g 4 2 l 0,993 Tại TP. Hồ Chí minh con lắc dao động với chu kì:T’ = 2π = 2π = 2,002s g 9,7867 l 4 2.l t 1.28. HD: - Cơ sở lí thuyết: Ta có: T = 2π g = . Chu kì của con lắc T = với t là g T2 N thời gian vật thực hiện N lần dao động. - Dụng cụ: Con lắc đơn có chiều dài khoảng 50 cm, con lắc có vật nhỏ m. Đồng hồ bấm giây. - Tiến hành: Cho con lắc dao động, đo thời gian con lắc thực hiện N lần dao động (có thể lấy N từ 20 đến 30). 4 2.l t - Dựa vào các công thức g = , T = ta tính được g. T2 N - Đo giá trị của g vài lần, ghi kết quả và lấy giá trị trung bình. - Một số chú ý: Không nên lấy con lắc quá ngắn vì khi đó đo chiều dài của con lắc không chính xác vì vật m có kích thước. Nên lấy N từ 20 lần đến 30 lần, không nên lấy số lần N ít quá vì khi đó đo T không chính xác. 1 2 2 2 1 2 -3 1.29. HD: Cơ năng của con lắc đơn E = .m.ω .l .α0 = .m.g.l.α0 = 4,78.10 J. 2 2 1.30. HD: Để dao động của nước mạnh nhất thì chu kì dao động riêng của nước trong xô s 0,5 nước bằng thời gian của mỗi bước chân. Nên tốc độ của người đi là v = = = 0,5m/s. t 1 1.31. Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm. Ta có thể làm thí nghiệm đo chu kì dao động của một con lắc ở nhiều nơi khác nhau rồi so sánh. 1.32. HD: Phương trình dao động x = Acos(ωt + φ), phương trình vận tốc v = x’ = - ωAsin(ωt + φ) = ωAcos(ωt + φ + π/2), và phương trình gia tốc a = x” = - ω2Acos(ωt + φ) = ω2Acos(ωt + φ + π). Như vậy gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha hơn vận tốc một góc π/2. 1.33. HD: Tần số góc là ω = 2πf = 5π (rad/s), độ cứng của lò xo là k = m.ω 2 = 0,2.25.10 = 50N/m 24 20 a) Vì chiều dài biến thiên từ 20cm đến 24cm nên A = 2 cm. 2 Khi t = 0 thì x0 = -A = -2cm, v0 = 0 : nên φ = π (rad) Vậy phương trình dao động là: x = 2cos(5πt + π) cm. b) Phương trình v = -Aωsin(ωt + φ) = 10πsin(5πt + π) cm/s. suy ra: vmax = 10π(cm/s), vmin = 0 2 2 2 a = -ω x = -500cos(5πt + π) cm/s .suy ra: amax = 500cm/s . amin = 0
  16. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 16 Trường THPT Gia Viễn c) Biểu thức lực đàn hồi F = k( Δl + x) . Tại VTCB, ta có k.Δl = mg từ đó tìm ra Δl = 0,04m = 4cm nên F = 50(0,04 + 0,02cos(5πt + π)) d) Chiều dài của lò xo l0 = lmax – A – Δl = 24 – 2 – 4 = 18cm 1 2.W 1.34. HD: a) Cơ năng W = kA 2 từ đó tính k = = 200N/m. 2 A 2 1 2 2W b) Cơ năng W = mvmax m = 2 = 1,389 kg 2 vmax vmax  12 vmax = A.ω = suy ra ω = = 12(rad/s) tần số f 1,91Hz A 2 2 1.38. HD: Nếu hai dao động điều hoà cùng tần số, ngược pha thì li độ của chúng đối nhau nếu hai dao động cùng biên độ. 10 1.39. HD: Vì chiều dài quỹ đạo l = 2A, nên biên độ dao động của vật là: A 5cm. 2 16 1.40. HD: Quãng đường đi được trong một chu kì: s = 4A. Suy raA 4cm. 4 m 4 2m 4 2 0,4 1.41. HD: Ta có T 2 k 64N / m . Độ cứng của lò xo là: 64N/m k T2 0,52 mg 0,4.10 1.42. HD: F kx k( l A) . Ta có:mg k l l 0,0625m 6,25cm . max max k 64 -2 Fmax = 64.10,25.10 = 6,56N 1.43. HD: Vì f tăng 4 lần => tăng 4 lần 1 1 Lúc đầu: E kA2 m2A2 2 2 1 1 1 A2 1 Lúc sau: E k A2 m2A2 m162 4 m2A2 4E . 1 2 1 1 2 1 1 2 4 2 20 1.44. HD: Biên độ dao động của vật là: A 10cm 10 1 m 2 t 3.60 1 2 Chu kì dao động: T s . Tần số góc:  6 rad / s N 540 3 T 1 1 Cơ năng của vật E m2A2 .0,5.36 2.10 2 0,9J 2 2 l l 1.45. HD: Biên độ dao động của vật: A max min 6cm 6.10 2 m 2 1 1 Cơ năng của vật là: E kA2 100.36.10 4 0,18J 2 2 1.46. HD: Từ bài 1.50 ta có E = 0,18J. Theo định luật BTNL, ta có Ed = E = 0,18J 1 2E Từ E mv2 v d 0,6m/s. Vận tốc của vật ở vị trí cân bằng là: 0,6m/s. d 2 m m m m m 1.47. HD: Ta có T 2 1 ; T 2 2 ; T 2 1 2 T T2 T2 0,5s . 1 k 2 k k 1 2
  17. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 17 Trường THPT Gia Viễn 1.48. HD: Từ điều kiện cân bằng: m1g k l1 m1g k(l1 l0 ) (1) Từ điều kiện cân bằng: (m1 m2 )g k l2 (m1 m2 )g k(l2 l0 ) (2) Từ (1) và (2) suy ra l0 = 30cm; Thay l0 vào (1) ta được: Độ cứng của lò xo k = 100N/m Fmax l A 1.49. HD: A 1cm;lmax l0 l A 25cm;lmin l0 l A 23cm Fmin l A mg 0,2.10 1.50. HD: Từ điều kiện cân bằng, suy ra: k 100N / m l 2.10 2 l l 1 Biên độ dao động: A =max min 5cm . Cơ năng của vật: E kA2 0,125J 2 2 h 1.51. HD: Độ biến thiên chu kì: T T 0 : Đồng hồ chạy chậm. R 86400 h Độ chậm trong một ngày đêm: t T 86400. 135s T R Mỗi ngày đêm đồng hồ chạy chậm: 135s Chương II: SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM 1. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG. A. Các kiến thức cơ bản. 1. Sóng cơ. Sóng dọc. Sóng ngang Sóng cơ là sự lan truyền của dao động trong một môi trường. Sóng dọc là sóng cơ có phương dao động song song (hoặc trùng) với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng âm truyền trong không khí: các phần tử không khí dao động dọc theo phương truyền sóng. Dao động của các vòng lò xo chịu tác dụng của lực đàn hồi theo phương trùng với trục của lò xo. Sóng ngang là sóng cơ có phương dao động (của chất điểm ta đang xét) luôn luôn vuông góc với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng nước: các phần tử nước dao động vuông góc với phương truyền sóng. Trong một môi trường vật chất, sóng truyền theo các phương với cùng một tốc độ v. Chu kì T là thời gian sóng lan truyền được một bước sóng trên phương truyền sóng. Đơn vị chu kì là giây (s). Bước sóng ( ) là quãng đường sóng truyền trong thời gian một chu kì. Đơn vị bước sóng là đơn vị độ dài (m). Tần số (f) là đại lượng nghịch đảo của chu kì. Đơn vị tần số là hec (Hz). Công thức liên hệ giữa chu kì (T), tần số (f), tốc độ (v) và bước sóng ( ) là: v  v.T f Biên độ sóng tại mỗi điểm trong không gian chính là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó. Năng lượng sóng cơ là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường mà sóng truyền qua.
  18. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 18 Trường THPT Gia Viễn t x Phương trình sóng của một sóng hình sin theo trục x là: uM =A.cos2π. T  với tâm sóng là uA = A.cos(ωt + φ). Trong đó t là thời gian sóng truyền từ tâm sóng (điểm A) tới điểm khảo sát (điểm M). 2. Hiện tượng giao thoa sóng. Sóng dừng. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai hay nhiều sóng kết hợp tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau tuỳ thuộc vào hiệu đường đi của chúng. Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa là hai sóng phải là hai sóng kết hợp. Hai sóng kết hợp là hai sóng được gây ra bởi hai nguồn có cùng tần số, cùng pha hoặc lệch pha nhau một góc không đổi. Vị trí những điểm dao động với biên độ cực đại (những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn tới bằng một số nguyên lần bước sóng) là:d2 – d1 = k.λ ; với k=0, ±1, ±2, Vị trí những điểm dao động với biên độ cực tiểu (những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng) là :d 2 – d1 = (2k + 1).λ/2 ; với k=0, ±1, ±2, Hiện tượng giao thoa là một tính chất đặc trưng của sóng. Sóng dừng là sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp suất hiện các nút và các bụng dao động. Khoảng cách giữa hai bụng sóng liền kề và khoảng cách giữa hai nút sóng liền kề là λ/2. Khoảng cách giữa một bụng sóng và một nút sóng liền kề là λ/4. * Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây (l)  phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng: l = k . 2 * Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do là:l =  (2k+1) . 4 3. Sóng âm. Các đặc trưng vật lí và các đặc trưng sinh lí của âm. Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn. Âm nghe được (âm thanh) có tần số trong khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz. Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm. Âm có tần số trên 20000Hz gọi là siêu âm. Tốc độ truyền âm trong các môi trường: vkhí< vlỏng< vrắn. Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị cường độ âm là oát trên mét vuông, kí hiệu W/m2. I Mức cường độ âm là L(dB) = 10lg . Trong đó I 0 là cường độ âm chuẩn (âm có tần I0 -12 2 số 1000Hz, cường độ I0= 10 W/m ); 1 Đơn vị của mức cường độ âm là ben, kí hiệu B, đêxiben (dB); 1 dB = B . 10 Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm. Khi cho một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f 0 (gọi là âm cơ bản ) thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f0, 3f0 (gọi là các hoạ âm). Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm.
  19. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 19 Trường THPT Gia Viễn Độ to của âm là một khái niệm nói về đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm. Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm. Ví dụ: Một chiếc đàn ghita, một chiếc đàn viôlon, một chiếc kèn săcxô cùng phát ra một nốt la ở cùng một độ cao, nhờ âm sắc khi nghe ta dễ dàng phân biệt được âm nào do từng dụng cụ phát ra. Hộp cộng hưởng âm có tác dụng giữ nguyên độ cao của âm nhưng làm tăng cường độ âm. B. Các câu hỏi và bài tập ví dụ Dạng 1:Mối liên hệ giữa các đặc trưng của quá trình truyền sóng HD:Áp dụng công thức λ = v.T = v/f;các đặc trưng của quá trình truyền sóng. Ví dụ:Một sóng cơ học có tần số f lan truyền trong môi trường vật chất đàn hồi với tốc độ v, khi đó bước sóng được xác định bằng công thức A. λ = vf. B. λ = v/f. C. λ = 2vf. D. λ = 2v/f. HD:Bước sóng là quãng đường mà sóng lan truyền được trong 1 chu kì dao động và được tính bởi biểu thức λ = v.T = v/f với v là tốc độ truyền sóng, T là chu kì và λ là bước sóng Dạng 2: Viết phương trình sóng. Cách giải:Phương trình sóng tại nguồn: uA=A.cos t. t x - Phương trình sóng tại điểm M, cách A một đoạn x: uM= A.cos2 ( ); T  Ví dụ 1:Một điểm Atrên mặt một chất lỏng dao động với phương trình u A = 5.cos( t ) cm. Biết tốc độ truyền sóng là 5m/s. Phương trình sóng tại một điểm M, cách A 2,5m là A. uM = 5.cos( t ) cm. B. uM=5cos( t ) cm. 2 C. uM= 2,5cos( t ) m. D. uM=5cos( t ) cm. 2 t x HD: Phương trình sóng tại điểm M, cách A một đoạn x: uM= A.cos2 ( ); T  Thay số vào ta có uM=5cos( t ) cm. 2 Ví dụ 2:Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm có phương trình dao động là uA uB 5cos20 t(cm) . Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1m/s. Phương trình dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt nước là trung điểm của AB là: A. u 10cos(20 t )(cm) B. u 5cos(20 t )(cm) C. u 10cos(20 t )(cm) D. u 5cos(20 t )(cm) v 2 v 2 .1 HD: Bước sóng:  0,1m 10cm ; f  20 d d d d Phương trình dao động tổng hợp tại M là u 2acos 1 2 cos(20 t 1 2 )   Vì M là trung điểm nên: d1 – d2 = 0; d1 + d2 = 10cm, u 10cos(20 t )(cm) . Dạng 3. Tính cường độ âm, mức cường độ âm tại một điểm
  20. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 20 Trường THPT Gia Viễn I - Mức cường độ âm: L = logI (B); L = 10log (dB); I 0 Ví dụ 1: Tại một điểm A nằm cách nguồn âm N (nguồn điểm) một khoảng NA = 1m, có -12 2 mức cường độ âm là L A = 90dB. Biết ngưỡng nghe của âm đó là I 0 = 10 W/m . Hãy tính cường độ của âm đó tại A. IA I HD:Áp dụng công thức tính mức cường độ âm: LA = lg( )(B) hoặc LA = 10lg( )(dB). I0 I0 Thay số tính được: IA Ví dụ 2: Tại một điểm A nằm cách nguồn âm N (nguồn điểm) một khoảng NA = 1m, có mức 2 chuyển động âm là LA = 90dB. Biết ngưỡng nghe của âm đó là I 0 = 0,1nW/m . Mức cường độ của âm đó tại điểm B cách N một khoảng NB = 10m là A. 7B. B. 7dB. C. 80dB. D. 90dB. Hướng dẫn: Với nguồn âm là đẳng hướng, cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng I NB2 I A B cách: 2 và áp dụng công thức .LB lg (B) IB NA I0 Dạng 4: Sóng dừng - Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây (l)  phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng: l = k . 2 - Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do là: l =  (2k+1) . 4 Ví dụ 1: Sóng dừng xảy ra trên dây AB = 11cm với đầu B tự do, bước sóng bằng 4cm. Trên dây có: A. 5 bụng, 5 nút. B. 6 bụng, 5 nút.C. 6 bụng, 6 nút. D. 5 bụng, 6 nút. 1  2AB 1 HD: Vì B tự do nên AB (k ) k 5 . Vậy có 6 bụng và 6 nút. 2 2  2 Ví dụ 2: Tạo sóng dừng trên dây AB = 20cm với đầu B cố định, bước sóng bằng 8cm, quan sát trên dây có: A. 5 bụng, 5 nút. B. 6 bụng, 5 nút. C. 6 bụng, 6 nút. D. 5 bụng, 6 nút.  2AB HD: Vì B tự do nên AB k k 5 . Vậy có 5 bụng và 6 nút. 2  Ví dụ 3: Một dây đàn dài 0,6 m, hai đầu cố định dao động với tần số 50 Hz, có một bụng độc nhất ở giữa dây. a) Tính bước sóng và tốc độ truyền sóng. b) Nếu dây dao động với 3 bụng thì bước sóng là bao nhiêu? Hướng dẫn:  a) Dây dao động với một bụng, ta có l = . Suy ra  =2l =2.0,6 = 1,2 m. 2 Tốc độ truyền sóng: v= f= 1,2. 50 = 60 m/s. ' l 1,2 b) Khi dây dao động với 3 bụng ta có: ' 0,4m . 2 3 3 II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
  21. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 21 Trường THPT Gia Viễn 2.1. Phát biểu nào sau đây không đúng với sóng cơ? A. Sóng cơ có thể lan truyền được trong môi trường chất rắn. B. Sóng cơ có thể lan truyền được trong môi trường chất lỏng. C. Sóng cơ có thể lan truyền được trong môi trường chất khí. D. Sóng cơ có thể lan truyền được trong môi trường chân không. 2.2. Phát biểu nào sau đây về sóng cơ là không đúng? A. Sóng cơ là quá trình lan truyền dao động cơ trong một môi trường liên tục. B. Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động theo phương ngang. C. Sóng dọc là sóng có các phần tử dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. D. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì. 2.3. Phát biểu nào sau đây về đại lượng đặc trưng của sóng cơ là không đúng? A. Chu kì của sóng chính bằng chu kì dao động của các phần tử dao động. B. Tần số của sóng chính bằng tần số dao động của các phần tử dao động. C. Tốc độ của sóng chính bằng tốc độ dao động của các phần tử dao động. D. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì. 2.4. Mối liên hệ giữa tốc độ truyền sóng, bước sóng và tần số dao động của sóng được xá định bởi biểu thức A. v=/f. B. v= f/. C. v=f. D. v=2f. t x 2.5. Cho một sóng ngang có phương trình sóng là u 8cos2 ( )cm , trong đó x tính 0,1 50 bằng cm, t tính bằng giây. Sóng lan truyền có bước sóng λ là A. 0,1 m. B. 50 cm. C. 8 mm. D. 1 m. 2.6. Một sóng cơ có tần số f = 1000 Hz lan truyền trong không khí. Sóng đó là A. sóng siêu âm. B. sóng âm. C. sóng hạ âm. D. chưa đủ điều kiện để kết luận. 2.7. Sóng cơ lan truyền trong không khí với cường độ đủ lớn, tai ta có thể cảm thụ được sóng cơ nào sau đây? A. Sóng cơ có tần số 10 Hz. B. Sóng cơ có tần số 30 kHz. C. Sóng cơ có chu kì 2,0 μs. D. Sóng cơ có chu kì 2,0 ms. 2.8. Tốc độ âm trong môi trường nào sau đây là lớn nhất? A. Môi trường không khí loãng; B. Môi trường không khí; C. Môi trường nước nguyên chất; D. Môi trường chất rắn. 2.9. Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có A. hai sóng chuyển động ngược chiều nhau. B. hai dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau. C. hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng pha, cùng biên độ. D. hai sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp gặp nhau. 2.10. Sóng âm truyền từ không khí vào nước, bước sóng thay đổi bao nhiêu lần? Cho biết tốc độ âm trong nước là 1550 m/s và trong không khí là 330 m/s.
  22. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 22 Trường THPT Gia Viễn 2.11.* Một người quan sát một chiếc phao trên mặt nước thấy nó nhô lên cao 10 lần trong khoảng thời gian 36 s, và đo được khoảng cách giữa hai đỉnh sóng lân cận là 10 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước. 2.12. Một nguồn âm có tần số 680 Hz, đặt trong không khí, tốc độ truyền âm là 340 m/s. Hãy xác định: a) Độ lệch pha giữa hai điểm dao động cách nguồn âm lần lượt là 10 m và 12 m. b) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha, ngược pha. 2.13. Một người đứng ở gần chân núi bắn một phát súng, và sau 6,5 s thì nghe thấy tiếng vang từ vách núi vọng lại. Tính khoảng cách từ người đó tới vách núi, biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. 2.14. Một sợi dây AB =20 cm, có đầu B gắn chặt và đầu A gắn vào một nhánh âm thoa có tần số rung f = 10 Hz. Khi âm thoa dao động, ta quan sát thấy trên AB có sóng dừng với 4 bụng sóng, B là một nút sóng, A ngay sát một nút sóng. Hãy xác định: a) Bước sóng trên dây. b) Tốc độ sóng trên dây. Các câu hỏi và bài tập tổng hợp 2.15. Trong hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước, khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm sóng bằng A. hai lần bước sóng. B. một bước sóng. C. một nửa bước sóng. D. một phần tư bước sóng. 2.16. Trong hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi, khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng : A. hai lần bước sóng. B. một bước sóng. C. một nửa bước sóng. D. một phần tư bước sóng. 2.17. Dây AB căng nằm ngang dài 2m, hai đầu A và B cố định, tạo một sóng dừng trên dây với tần số 50Hz, trên đoạn AB thấy có 5 nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. 100 m/s. B. 50 m/s. C. 25 cm/s. D. 12,5 cm/s. 2.18. Một sợi dây đàn hồi dài 60cm, được rung với tần số 50Hz, trên dây tạo thành một sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng, hai đầu là hai nút sóng. Tốc độ sóng trên dây là A. 60 cm/s. B. 75 cm/s. C. 12 m/s. D. 15 m/s. 2.19. Trên mặt chất lỏng có hai tâm dao động S1, S2 dao động theo phương trình u = a.cos100πt. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,8 m/s. Biết khoảng cách S1S2 = 12 cm. a) Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn S1S2. b) Viết biểu thức của điểm M nằm trên đường trung trực của S 1S2 và cách S1 một khoảng 8 cm. 2.20. Bước sóng là A. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động cùng pha. B. khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng. C. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động ngược pha. D. quãng đường sóng truyền được trong một đơn vị thời gian.
  23. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 23 Trường THPT Gia Viễn 2.21. Gọi d là khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng, v là tốc độ truyền sóng, f v là tần số của sóng. Nếu d (2n 1) ; (n = 0, 1, 2, ), thì hai điểm đó sẽ 2f A. dao động cùng pha.B. dao động ngược pha.C. dao động vuông pha.D. không xác định được. 2.22. Gọi d là khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng, v là tốc độ truyền sóng, T là chu kì của sóng. Nếu d nvT (n = 0,1,2, ), thì hai điểm đó sẽ A. dao động cùng pha.B. dao động ngược pha.C. dao động vuông pha.D. không xác định được. 2.23. Nguồn kết hợp là hai nguồn dao động có A. cùng tần số. B. cùng tần số, cùng pha hoặc độ lệch pha không đổi theo thời gian. C. cùng pha.D. cùng tần số, cùng pha và cùng biên độ dao động. 2.24. Điều nào sau đây nói về năng lượng của sóng cơ học là đúng? A. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng của sóng luôn luôn là đại lượng không đổi. B. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng . C. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với quãng đường truyền sóng. D. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với bình phương quãng đường truyền sóng. 2.25. Điều nào sau đây nói về năng lượng của sóng cơ học là không đúng? A. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. B. Khi sóng truyền từ một nguồn điểm trên mặt phẳng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với quãng đường truyền sóng. C. Khi sóng truyền từ một nguồn điểm trong không gian, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với bình phương quãng đường truyền sóng. D. Năng lượng sóng luôn luôn không đổi trong quá trình truyền sóng. 2.26. Điều nào sau đây nói về sóng âm là không đúng? A. Sóng âm là sóng cơ học học truyền được trong môi trường vật chất kể cả chân không. B. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20000Hz. C. Sóng âm không truyền được trong chân không. D. Tốc độ truyền âm phụ thuộc nhiệt độ. 2.27. Trong quá trình giao thoa sóng. Gọi là độ lệch pha của hai sóng thành phần. Biên độ dao động tổng hợp tại M trong miền giao thoa đạt giá trị cực đại khi v A. . B. 2n .C.(2 n 1) .(2n 1 D.) Δ = .( 2Vớin+1 n) = 0, 1, 2, 3 2 2f 2.28. Trong quá trình giao thoa sóng. Gọi là độ lệch pha của hai sóng thành phần. Biên độ dao động tổng hợp tại M trong miền giao thoa đạt giá trị nhỏ nhất khi v A. 2n . B. (2n 1) .C. (2n 1) . D. (2n 1) .Với n = 0, 1, 2, 3 2 2 f 2.29. Trong hiện tượng giao thoa, những điểm dao động với biên độ lớn nhất thì A. d = 2n .B. . C. d =n n .D.  .Với(2n 1n) = 0, 1, 2, 3 2.30. Trong hiện tượng giao thoa, những điểm đứng yên không dao động thì
  24. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 24 Trường THPT Gia Viễn 1 v A. d (n ) B. n C. d = n D. (2n 1) Với n = 0, 1, 2, 3 2 f 2 2.31. Khảo sát hiện tương sóng dừng trên dây đàn hồi AB = l. Đầu A nối với nguồn dao động, đầu B cố định thì sóng tới và sóng phản xạ sẽ A. cùng pha. B. ngược pha.C. vuông pha. D. lệch pha . 4 2.32. Khảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi AB = l. Đầu A nối với nguồn dao động, đầu B tự do thì sóng tới và sóng phản xạ A. vuông pha. B. lệch pha góc . C. cùng pha. D. ngược pha. 4 2.33. Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong khoảng thời gian 27s. Chu kì của sóng biển là A. 2,45s. B. 2,8s. C. 2,7s. D. 3s. 2.34. Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong khoảng thời gian 36s và đo được khoảng cách giữa hai đỉnh sóng lân cận là 10m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển A. 2,5m/s. B. 2,8m/s. C. 40m/s. D. 36m/s. 2.35. Người ta đặt chìm trong nước một nguồn âm có tần số 725Hz và tốc độ truyền âm trong nước là 1450m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trong nước và dao động ngược pha là A. 0,25m. B. 1m. C. 0,5m. D. 1cm. 2.36. Hai điểm ở cách một nguồn âm những khoảng 6,10m và 6,35m. Tần số âm là 680Hz, tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s. Độ lệch pha của sóng âm tại hai điểm trên là A. . B. 16 .C. . D. 4 . 4 2.37. Sóng ân có tần số 450Hz lan truyền với tốc độ 360m/s trong không khí. Giữa hai điểm cách nhau 1m trên phương truyền thì chúng dao động A. cùng pha. B. ngược pha. C. vuông pha. D. lệch pha . 4 2.38. Người ta gõ vào một thanh thép dài và nghe thấy âm nó phát ra. Trên thanh thép người ta thấy hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha nhau thì cách nhau 4m . Biết tốc độ truyền âm trong thép là 5000m/s. Tần số âm phát ra là A. 312,5Hz. B. 1250Hz. C. 2500Hz. D. 625Hz. 2.39. Sóng biển có bước sóng 2,5m. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động cùng pha là A. 0. B. 2,5m. C. 0,625m. D. 1,25m. 2.40. Trên sợi dây OA, đầu A cố định và đầu O dao động điều hoà với tần số 20Hz thì trên dây có 5 nút. Muốn trên dây rung thành 2 bụng sóng thì ở O phải dao động với tần số A. 40Hz. B. 12Hz. C. 50Hz. D. 10Hz. 2.41. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 28Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B lần lượt những khoảng d 1 = 21cm, d2 = 25cm. Sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB có ba dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là
  25. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 25 Trường THPT Gia Viễn A. 37cm/s. B. 112cm/s. C. 28cm/s. D. 0,57cm/s. 2.42. Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm dao động với tần số 20Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1,5m/s. Số gợn lồi và số điểm đứng yên không dao động trên đoạn AB là A. 14 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. B. 13 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. C. 14 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. D. 13 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. 2.43. Trên mặt chất lỏng tại có hai nguồn kết hợp A, B dao động với chu kì 0,02s. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 15cm/s. Trạng thái dao động của M 1 cách A, B lần lượt ' những khoảng d 1 = 12cm; d2 = 14,4cm và của M 2 cách A, B lần lượt những khoảng d 1= ' 16,5cm; d2 = 19,05cm là A. M1 và M2 dao động với biên độ cực đại. B. M1 đứng yên không dao động và M2 dao động với biên độ cực đại . C. M1 dao động với biên độ cực đại và M2 đứng yên không dao động. D. M1 và M2 đứng yên không dao động. 2.44. Một sợi dây mãnh AB dài lm, đầu B cố định và đầu A dao động với phương trình dao động là u 4cos20 t(cm) . Tốc độ truyền sóng trên dây 25cm/s. Điều kiện về chiều dài của dây AB để xảy ra hiện tượng sóng dừng là 1 1 A. l 2,5k . B. l 1,25(k ) .C. l 1,25k . D. l 2,5(k ) . 2 2 2.45. Một sợi dây mãnh AB dài 64cm, đầu B tự do và đầu A dao động với tần số f. Tốc độ truyền sóng trên dây 25cm/s. Điều kiện về tần số để xảy ra hiện tượng sóng dừng trên dây là: 1 1 A. f 1,28(k ) . B. f 0,39(k ) .C. f 0,39k . D. f 1,28k . 2 2 2.46. Một sợi dây đàn dài 1m, được rung với tần số 200Hz. Quan sát sóng dừng trên dây người ta thấy có 6 nút. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. 66,2m/s. B. 79,5m/s. C. 66,7m/s. D. 80m/s. 2.47. Một sợi dây đàn hồi AB dài 1,2m đầu A cố định đầu B tự do, được rung với tần số f và trên dây có sóng lan truyền với tốc độ 24m/s. Quan sát sóng dừng trên dây người ta thấy có 9 nút. Tần số dao động của dây là A. 95Hz. B. 85Hz. C. 80Hz. D. 90Hz. 2.48. Tại điểm S trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số 50Hz. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. Tại hai điểm M, N nằm cách nhau 9cm trên đường thẳng đi qua S luôn dao động cùng pha với nhau. Biết rằng, tốc độ truyền sóng thay đổi trong khoảng từ 70cm/s đến 80cm/s. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là A. 75cm/s.B. 80cm/s. C. 70cm/s.D. 72cm/s. 2.49. Tại điểm S trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. Tại hai điểm M, N nằm cách nhau 5cm trên đường thẳng đi qua S luôn dao động ngược pha với nhau. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 80cm/s và tần số của nguồn dao động thay đổi trong khoảng từ 48Hz đến 64Hz. Tần số dao động của nguồn là
  26. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 26 Trường THPT Gia Viễn A. 64Hz.B. 48Hz. C. 54Hz.D. 56Hz. HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ TRẢ LỜI 2.3. HD:λ = v.T = v/f 2.4. HD:Tốc độ sóng được tính bằng công thức v=λ/T mà f=1/T nên v= λf. t x 2.5. HD:So sánh phương trình sóng u Acos2 ( ) với phương trình T  t x u 8cos2 ( )cm ta thấy λ = 50cm. 0,1 50 2.7. HD:Từ chu kì suy ra tần số, so sánh tần số tìm được với dải tần số 16Hz đến 20000Hz. 2.8. HD:Tốc độ âm phụ thuộc vào môi trường đàn hồi, mật độ vật chất môi trường càng lớn thì tốc độ âm càng lớn: vrắn> vlỏng> vkhí. 2.9. HD:Hiện tượng giao thoa sóng chỉ xảy ra khi hai sóng được tạo ra từ hai tâm sóng có cùng tần số, cùng pha hoặc lệch pha một góc không đổi. 2.10. HD:Ta có λ1 = v1.T và λ2 = v2.T; khi truyền từ không khí vào nước ta có  v 330 1 1 = 0,2129 (lần)  2 v2 1550 2.11. HD:Khi nhô 10 lần trong 36s phao thực hiện 9 dao động toàn phần tức 9 chu kì nên T = 4s.  Khoảng cách hai đỉnh sóng lân cận là một bước sóng λ = 10m. Vậy v = = 2,5m/s. T d d d 2.12. HD:a) Độ lệch pha được tính theo công thức Δφ 1 = φ1 – φ0 =  2 f 2. .680. v v 340 = 4πd: với d1 = 10m thì Δφ1 = 40π ra , với d2 = 12m thì Δφ2 = 48π rad. Khi đó Δφ = Δφ2 – Δφ1 = 48π - 40π = .8π v b) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha là một bước sóng d = λ = = f 0,5cm  Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là một nửa bước sóng d = = 2 v = 0,25cm. 2f 2.13. HD: Khi súng nổ thì âm thanh truyền tới chân núi rồi vọng lại nên thời gian để đi từ 6,5 súng đến chân núi là t = 3,25 s Vậy khoảng cách là L = v.t = 340.3,25 = 1105m 2  2.14. HD:a) Điều kiện để có hai đầu là nút sóng là L = k với k là số bó sóng theo bài ra có 2 4 bụng sóng, B là một nút sóng, A ngay sát một nút sóng nên k = 4 bó sóng. Từ đó tính 2L  = 10cm k b) v = λ.f = 10.10 = 100cm/s 2.15. HD: Lấy hai điểm M và N nằm trên đường nối hai tâm sóng A, B; M nằm trên cực đại thứ k, N nằm trên cực đại thứ (k+1). Ta có AM – BM = kλ và AN – BN = (k+1)λ suy ra (AN – BN) – (AM – BM) = (k+1)λ - kλ (AN – AM) + (BM – BN) = λ MN = λ/2.
  27. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 27 Trường THPT Gia Viễn 2.16. HD: Hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi, khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng một nửa bước sóng. 2.17. HD: Sóng dừng trên dây có hai đầu cố định thì chiều dài dây phải bằng nguyên lần nửa bước sóng. Trên dây có 5 nút sóng, hai dầu là hai nút sóng như vậy trên dây có 4 khoảng λ/2, suy ra bước sóng λ = 1 m. Áp dụng công thức v = λf = 50 m/s. 2.18. HD: Sóng dừng trên dây có hai đầu cố định thì chiều dài dây phải bằng nguyên lần nửa bước sóng. Trên dây có 4 bụng sóng, hai dầu là hai nút sóng như vậy trên dây có 4 khoảng λ/2, suy ra bước sóng λ = 30 cm. Áp dụng công thức v = λf = 15 m/s. 1 1 2.19. HD: a) Ta có: - S1S2< k < S1S2 hay -7,5 < k < 7,5   2 với λ = v.T = v. = 0,8.0,02 = 0,016m = 1,6 cm. Vậy có 7.2 + 1 = 15 điểm dao động cực  đại. d1 b) Sóng truyền từ O1 tới M mất khoảng thời gian là t1 = nên phương trình tại M là: v d1 2 .d1 x1M = 4cos[ (t - )] = 4cos( t - ) 2 v 2  d2 Sóng truyền từ O2 tới M mất khoảng thời gian là t2 = nên phương trình tại M là: v d2 2 .d2 x2M = 4cos[ (t - ) = 4cos( t - ) 2 v 2  2 .d1 2 .d2 xM = x1M + x2M = 4cos( t - ) + 4cos( t - ) 2  2  .d1 d2 .d1 d2 xM = 8cos( ).cos( t - ) = 8.cos( t + 10π ) cm  2  2 2.20. HD: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động cùng pha. v 2.21. HD: Nếu d (2n 1) ; (n = 0, 1, 2, ), thì hai điểm đó dao động ngược pha. 2f 2.22. HD: Nếu d nvT (n = 0,1,2, ), thì hai điểm đó dao động cùng pha. 2.23. HD: Nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng tần số, cùng pha hoặc độ lệch pha không đổi theo thời gian. 2.24. HD: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng . 2.25. HD: Năng lượng sóng luôn luôn không đổi trong quá trình truyền sóng là không đúng. 2.26. HD:Sóng âm là sóng cơ học không truyền được trong chân không. 2.27. HD:Biên độ dao động tổng hợp tại M trong miền giao thoa đạt giá trị cực đại khi 2n . 2.28. HD:Biên độ dao động tổng hợp tại M trong miền giao thoa đạt giá trị min khi (2n 1) . 2.29. HD: Trong hiện tượng giao thoa, những điểm dao động với biên độ lớn nhất thì d = n  .
  28. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 28 Trường THPT Gia Viễn 1 v 2.30. HD: Trong hiện tượng giao thoa, những điểm đứng yên không dao động thì d (n ) 2 f . 2.31. HD:Đầu A nối với nguồn dao động, đầu B cố định thì sóng tới và sóng phản xạngược pha. 2.32. HD:Đầu A nối với nguồn dao động, đầu B tự do thì sóng tới và sóng phản xạ cùng pha. 27 2.33. HD: Từ T 3s . 9 36  10 2.34. HD:Chu kì cúa sóng biển: T 4s . Ta có  vT v 2,5m / s . 9 T 4 v 1450 2 d  2 2.35. HD:Bước sóng:  2m .Ta có d 1m . f 725  2 2 2 d 2 f d d 2 .680.0,25 2.36. HD: 1 2 .  v 340 2 d 2 fd 2 .450.1 2.37. HD: 5 .  v 360 2 2.38. HD:Vì hai điểm gần nhau nhất và dao động ngược pha nên ta có: 2 d 2 fd v 5000 f 625Hz  v 2d 8 2.39.HD:Vì hai điểm gần nhau nhất và dao động cùng pha nên ta có: d =  = 2,5m. 2.40.HD:Vì O và A cố định nên:  v ' v Lúc đầu: OA k k . Lúc sau: OA k' k' 2 2f 2 2f ' v v k' 2 Suy ra: k k' f ' f 20 10Hz . 2f 2f ' k 4 v (d d )f 2.41.HD: Vì M dao động với biên độ cực đại nên: d d k k v 2 1 2 1 f k Vì giữa M và đường trung trực của AB có ba dãy cực đại khác nên tại M là dãy cực đại ứng với k =4. Thay số, ta được: 28cm/s. v 0,3 2.42. HD:Bước sóng:  0,015m 1,5cm f 20 AB AB Ta có: k 6,6 k 6,6 .   Vì k nguyên, chọn k 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6 : Có 13 gợn lồi ( cực đại giao thoa) AB 1 AB 1 Ta có k 7,1 k 6,1  2  2 Vì k nguyên, chọn k 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 : Có 14 điểm đứng yên không dao động. 2.43. HD: Bước sóng  vT 0,3cm Hiệu đường đi d d d 2,4cm ; d' d' d' 2,55cm 2 1 2 1
  29. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 29 Trường THPT Gia Viễn d 2,4 Lập tỷ số: 8 : nguyên => M1 dao động với biên độ cực đại.  0,3 d 2,55 1 8,5 8 : bán nguyên => M2 đứng yên không dao động.  0,3 2 2.44. HD:Vì A và B cố định nên để trên dây xảy ra hiện tượng sóng dừng thì:  v v .25 l k k k k 1,25k . 2 2f  20 2.45.HD:Vì A cố định và B tự do nên để trên dây xảy ra hiện tượng sóng dừng thì: 1  1 v 1 v 1 l (k ) (k ) f (k ) ; f 0,39(k ) . 2 2 2 2f 2 2l 2 2.46. HD:Vì dây đàn có hai đầu cố định nên để trên dây xảy ra hiện tượng sóng dừng thì:  v 2lf l k k v 80m / s . 2 2f k 2.47. HD: Vì A cố định và B tự do nên để trên dây xảy ra hiện tượng sóng dừng thì: 1  1 v 1 v 1 24 l (k ) (k ) f (k ) (8 ) 85Hz . 2 2 2 2f 2 2l 2 2,4 v df 450 2.48. HD:Vì M và N dao động cùng pha nên: d k k v f k k 450 Mà 70 v 80 70 80 5,6 k 6,4 . Vì k nguyên, chọn k = 6. Nên: v = 75cm/s. k 2.49. HD:Vì M và N dao động ngược pha nên:  v v d (2k 1) (2k 1) f (2k 1) 8(2k 1) 2 2f 2d Mà 48 f 64 48 8(2k 1) 64 2,5 k 3,5 . Vì k nguyên, chọn k = 3. Nên: f = 56H. Chương III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG A. Các kiến thức cơ bản. 1. Biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời: - Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian:i = Imcos(ωt+φ) Trong đó: i là giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm t; Im>0 là giá trị cực đại của i; ω >0 là tần số góc; (ωt + φ) là pha của i tại thời điểm t; φ là pha ban đầu. 2 Chu kì của dòng điện xoay chiều: T= . Tần số f=1/T.  - Điện áp xoay chiều (hay hiệu điện thế xoay chiều) biến thiên tuần hoàn theo thời gian: u = Umcos(ωt + φ’) Trong đó: u là giá trị điện áp tại thời điểm t; Um>0 là giá trị cực đại của u; ω >0 là tần số góc; (ωt + φ) là pha của u tại thời điểm t; φ’ là pha ban đầu. 2. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên. Điện áp hiệu dụng được định nghĩa tương tự.
  30. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 30 Trường THPT Gia Viễn Giá trị hiệu dụng bằng giá trị cực đại của đại lượng chia cho 2 . E U I Ví dụ: E m ; U m ; I m 2 2 2 3. Dßng ®iÖn xoay chiÒu trong ®o¹n m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn, cuén c¶m hoÆc tô ®iÖn. Đoạn mạch chỉ có Đoạn mạch chỉ có Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần cuộn cảm tụ điện Sơ đồ A B A B A B mạch R L C - Điện trở R - Cảm kháng: - Dung kháng: ZL L 2 fL 1 1 ZC - Điện áp hai đầu - Điện áp hai đầu C 2 fC Đặc đoạn mạch biến thiên đoạn mạch biến thiên - Điện áp hai đầu đoạn mạch điểm điều hoà cùng pha với điều hoà sớm pha hơn biến thiên điều hoà trễ pha so dòng điện. dòng điện góc . với dòng điện góc . 2 2  I U L I Các  vectơ I U C   quay  UR U L I U và I  I U C Định U U U I R I L I C luật R ZL ZC Ôm 4. Công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở trong mạch có R, L, C mắc nối tiếp: Cảm kháng: ZL = ωL=2πfL. Trong đó: L là độ tự cảm của cuộn dây tính bằng henry (H), f tính bằng R L C hec A B (Hz), cảm kháng có đơn vị tính bằng ôm (). UL =I.ZL 1 Dung kháng: ZC= . Trong đó: C là điện  C UL dung của tụ điện tính bằng fara (F), f tính bằng hec  U (Hz), dung kháng có đơn vị tính bằng ôm ().  ULC UC=I.ZC Tổng trở của mạch RLC nối tiếp là:  O UL I  UC
  31. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 31 Trường THPT Gia Viễn 2 2 Z R (ZL ZC ) . Trong đó R là điện trở của mạch (), Z có đơn vị là ôm (). U=I.Z Độ lệch pha φ giữa điện áp u đối với cường độ dòng điện i được xác định từ công Z Z thức: tan L C . R U Công thức định luật Ôm: I= . Z R Hệ số công suất: cos . Z 2 Công suất toả nhiệt: PR = RI . Công suất tiêu thụ: P = UIcosφ. Công suất phụ thuộc giá trị cosφ, nên để sử dụng có hiệu quả điện năng tiêu thụ phải tăng hệ số công suất. 1 Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện: L . Khi đó dòng điện cùng pha C U với điện áp và cường độ dòng điện trong mạch có giá trị lớn nhất I . m R 5. Máy biến áp. Truyền tải điện năng. Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều). Máy biến áp gồm cuộn sơ cấp có N 1 vòng dây, cuộn thứ cấp có N 2 vòng dây, được quấn trên cùng một lõi biến áp (khung sắt non pha silic). Nếu điện trở của các cuộn dây có thể bỏ qua thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn U N dây tỉ lệ với số vòng dây: 2 2 . U1 N1 N N Nếu 2 >1: Máy tăng áp; 2 <1: Máy hạ áp. N1 N1 Nếu điện năng hao phí không đáng kể thì cường độ dòng điện qua mỗi cuộn dây tỉ lệ I U nghịch với điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn: 1 2 . I2 U1 P 2 Công suất hao phí trên dây tải điện P R . (U cos )2 6. Máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. Các máy phát điện xoay chiều hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ và đều có hai bộ phận chính là phần ứng và phần cảm. Suất điện động của máy phát điện được xác định d theo định luật cảm ứng điện từ: e . dt Mỗi máy phát điện xoay chiều đều có hai bộ phận chính: phần cảm (rôto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay; phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên một vòng tròn. Khi rôto quay, từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn với tần số f=p.n. Trong đó p là số cặp cực của nam châm, n là tốc độ quay của rôto tính bằng số vòng/giây.
  32. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 32 Trường THPT Gia Viễn Máy phát điện xoay ba pha là máy tạo ra 3 s.đ.đ xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau 1200 từng đôi một. e1 e0 2cost 2 e2 e0 2cos(t- ) 2 4 e e 2cos(t- ) 3 0 3 Cách mắc dòng điện xoay chiều ba pha: Cách mắc hình sao: + Điện áp giữa dây pha với dây trung hoà gọi là điện áp pha, ký hiệu Up. + Điện áp giữa hai dây pha với nhau gọi là điện áp dây, ký hiệu Ud. + Liên hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: Ud 3Up Dây pha 1 ' B3 A1 ' ' A1 A1 A B Dây pha 1 1 3 Up B ' ' 1 B1 B3 ' ' B3 B A3 B A B U ' 1 1 3 A2 2 d A B2 2 ' A2 Dây pha 2 ' ' A3 A3 A2 B2 Dây pha 2 Dây pha 3 Dây pha 3 Cách mắc tam giác: 7. Động cơ điện xoay chiều 3 pha. Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay. Mỗi động cơ điện đều có hai bộ phận chính: phần cảm (rôto) là khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường quay; phần ứng (stato) gồm các ống dây có dòng điện xoay chiều tạo nên từ trường quay. Khi cho dòng 3 pha đi vào 3 cuộn dây thì chúng tạo ra từ trường quay tác dụng vào rôto làm cho rôto quay theo với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động quay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác. B. Các câu hỏi và bài tập ví dụ Dạng 1:Tìm các đại lượng trong biểu thức VD: Cường độ dòng điện trên mạch RLC có phương trìnhg i = 2 2cos100πt(A). Cường độ dòng điện hiệu dụng là A. 4 A. B. 2,83 A. C. 2 A. D. 1,41 A. HD: Ta có I0 = 22 A và cường độ hiệu dụng I = I0/2 = 2A. Dạng 2:Viết biểu thức cường độ dòng điện. 1 VD1:Cho mạch điện xoay chiều chỉ chúa tụ điện có điện dung C= (F) , đặt vào hai 1000 đầu mạch điện áp u = 2202 cos100 t (V). Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là A. i = 222 cos(100 t + ) (A). B. i = 22cos(100 t + ) (A). 2 2
  33. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 33 Trường THPT Gia Viễn C. i = 222 cos(100 t - ) (A). D. i = 22cos(100 t - ) (A). 2 2 1 1000 HD: ZC = = = 10 . Độ lệch pha = rad. C 100 2 U 220 I = = = 22A. Vậy i = 222 cos(100 t + ) . Z C 10 2 1 10 3 VD2:Cho mạch điện RLC nối tiếp có R = 40 ; L = H; C = F.Đặt vào hai đầu 10 4 mạch điện áp u = 1202 cos100 t (V).Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là 37 A. i = 2,42 cos(100 t + ) (A). B. i = 32 cos(100 t + ) (A). 180 4 37 C. i = 2,4cos(100 t - ) (A). D. i = 32 cos(100 t - ) (A). 180 4 1 1 HD:ZL =  L = 100 . =10  ; ZC= = 40  ; 10 C 2 2 U 120 Z = R (Z Z ) = 50  ; I = = = 2,4A Im = 2,4.2 A. L C Z 50 Z Z 3 37 37 tan = L C = - = - rad. Vậy i = 2,4 cos(1002 + ) (A). R 4 180 180 Dạng 3: Tính công suất của mạch điện xoay chiều 1 VD 1: Cho mạch điện xoay chiều có R = 40 ; nối tiếp với cuộn cảm thuần có L = H . Điện áp và cường độ dòng điện hiệu dụng hai đầu mạchlần lượt là UAB = 120V; I = 2,4A. Công suất tiêu thụ và hệ số công suất của mạch là A. 230,4W; 0,8. B. 500W; 0,8. C. 120W; 0,5. D. 100W; 0,5. U 2 2 2 2 2 HD: ZAB = = 50 ; ZAB = R R+Z + ZL = 50 I L 2 2 P ZL = 30 ; P = UIcos = RI = 40.2,4 = 230,4 W; cos = = 0,8. UI VD 2:Công suất tỏa nhiệt trung bình của mạch điện xoay chiều được xác định bởi biểu thức A. P = u.i.cosφ. B. P = u.i.sinφ. C. P = U.I.cosφ. D. P = U.I.sinφ. HD: P = U.I.cosφ. Dạng 4: Máy biến áp. Truyền tải điện năng. Gợi ý cách giải: Nếu điện trở của các cuộn dây có thể bỏ qua thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn U N N N dây tỉ lệ với số vòng dây: 2 2 . Nếu 2 >1: Máy tăng áp; 2 <1: Máy hạ áp. U1 N1 N1 N1 I U Áp dụng: 1 2 . I 2 U1 P 2 P R . (U cos )2 VD 1: Nhận xét nào sau đây về máy biến áp là không đúng?
  34. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 34 Trường THPT Gia Viễn A. Máy biến áp có thể làm tăng điện áp. B. Máy biến áp có thể làm giảm điện áp. C. Máy biến áp có thể làm thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều. D. Máy biến áp có thể làm thay đổi điện áp của dòng điện không đổi. HD: MBA không làm thay đổi điện áp của dòng điện không đổi. VD 2: Cuộn sơ cấp của một MBA có 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng; điện áp và cường độ hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp lần lượt là 120V , 0,8A. Điện áp và cường độ hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là A. 6V, 96W. B. 240V, 96W. C. 6V, 4,6W. D. 120V, 4,8W. U1 N1 U1N2 I1 U2 I1U1 HD: > U2 = = 6V; = > I2 = = 16A, P2= U2I2 = 6.16 = 96w. U2 N2 N1 I2 U1 U2 2. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 3.1. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Điện áp biến thiên điều hoà theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều. B. Dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều. C. Suất điện động biến thiên điều hoà theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều. D. Dòng điện và điện áp xoay chiều luôn biến thiên điều hoà cùng pha với nhau. 3.2. Trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thì dòng điện A. sớm pha hơn điện áp một góc π/2.B. sớm pha hơn điện áp một góc π/4. C. trễ pha hơn điện áp một góc π/2.D. trễ pha hơn điện áp một góc π/4. 3.3. Trong mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện thì dòng điện A. sớm pha hơn điện áp một góc π/2.B. sớm pha hơn điện áp một góc π/4. C. trễ pha hơn điện áp một góc π/2.D. trễ pha hơn điện áp một góc π/4. 3.4. Một điện trở thuần R mắc vào mạch điện xoay chiều tần số 50 Hz, muốn dòng điện trong mạch sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch một góc π/2 thì A. phải mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở. B. phải mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp với điện trở. C. phải thay điện trở nói trên bằng một tụ điện. D. phải thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm. 10 4 3.5. Đặt vào hai đầu tụ điện C (F) một điện áp xoay chiều u = 141cos(100πt) V. Cường độ dòng điện ampe kế nhiệt đo được qua tụ điện là A. 1,41 A. B. 1,00 A. C. 2,00 A. D. 10 A. 3.6. Trong mạch RLC mắc nối tiếp, độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch phụ thuộc vào A. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch.B. điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. cách chọn gốc tính thời gian.D. tính chất của mạch điện. 3.7. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm lớn hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
  35. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 35 Trường THPT Gia Viễn B. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện lớn hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở lớn hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. D. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm. 3.8. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có R = 30 Ω, Z C = 20 Ω, ZL = 60 Ω. Tổng trở Z của mạch là A. 50 Ω. B. 70 Ω. C. 110 Ω. D. 250 Ω. 10-4 2 3.9. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có R = 100 Ω, C= (F) , L= (H) . Đặt π π vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có dạng u = 200cos100πt(V). Cường độ dòng điện hiệu dụng I trong mạch là A. 2A. B. 1,5A. C. 1A. D. 0,5A. 3.10. Đại lượng nào sau đây được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều? A. sinφ. B. cosφ. C. tanφ. D. cotanφ. 3.11. Mạch điện xoay chiều nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất? A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2.B. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L. C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C.D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. 3.12. Một động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động bình thường khi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi cuộn dây là 220V. Trong khi đó chỉ có một mạng điện xoay chiều ba pha do một máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng ở mỗi pha là 127V. Để động cơ hoạt động bình thường thì ta phải mắc theo cách nào sau đây? A. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao. B. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo tam giác. C. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao. D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác. 3.13. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có độ lớn không đổi. B. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có phương không đổi. C. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có hướng quay đều. D. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có tần số quay bằng tần số dòng điện. 3.14. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2 kV và công suất 150 kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 360 kWh. Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là A. 80%. B. 85%. C. 90%. D. 95%.
  36. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 36 Trường THPT Gia Viễn 3.15. Trên bóng điện có ghi 220 V – 100 W; trên máy bơm điện có ghi 220 V – 50 Hz, các số đó cho chúng ta biết điều gì? 3.16. Một vôn kế đo điện áp của một mạng điện xoay chiều, cho số chỉ 220 V. Hãy tính điện áp cực đại của mạch điện xoay chiều. 3.17. Đặt điện áp xoay chiều u = 220 2cos(100πt) (V) vào mạch điện chỉ có điện trở thuần R = 100 Ω. Hãy tính cường độ dòng điện hiệu dụng và viết biểu thức của cường độ dòng điện qua mạch. 3.18. Đặt điện áp xoay chiều u = 220 2 cos(100πt) (V) vào hai đầu một cuộn thuần cảm L = 1 (H). Hãy tính cường độ dòng điện hiệu dụng và viết biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm L. 100 3.19. Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một tụ điện C = (μF) khi đó cường độ dòng điện qua tụ điện có dạng i = 2,2 2cos(100πt) (A). Hãy viết biểu thức điện áp xoay chiều u giữa hai đầu tụ điện C. 3.20 Một điện trở thuần R= 150 Ω và một tụ điện C = 16 μF được mắc nối tiếp với nhau và mắc vào mạng điện U=100 V, f= 50 Hz. Hãy tính: a) Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. b) Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần. c) Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện chạy qua mạch và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. 2 100 3.21. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có R = 100 Ω, L = (H); C = (μF). Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều u = 200cos(100πt) V. Dùng một ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể để đo cường độ dòng điện trong mạch. Hãy tính: a) Tổng trở của mạch điện. b) Số chỉ của ampe kế. c) Biểu thức i trong mạch và biểu thức u của điện trở và của tụ điện. d) Công suất tiêu thụ trong mạch. 3.22. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có điện trở thuần R, cuộn thuần cảm L = 1 (H) và tụ điện C có điện dung thay đổi được. Mắc nối tiếp vào mạch một ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có dạng u = 200cos(100πt) V. Điều chỉnh điện dung của tụ điện sao cho ampe kế chỉ giá trị cực đại. Người ta thấy ampe kế khi đó chỉ 2 A. Hãy xác định: a) Điện dung của tụ điện. b) Trị số của điện trở R. c) Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch. 3.23. Một máy phát điện xoay chiều có rôto gồm 4 cặp cực từ. Hỏi rôto phải quay với tốc độ bao nhiêu để máy phát ra dòng điện có tần số 60 Hz. 3.24. Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2200 vòng được mắc vào điện áp xoay chiều 220 V – 50 Hz và lấy điện ra sử dụng ở các cuộn thứ cấp với các điện áp 5 V và 12 V. Hãy xác định số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng với các điện áp nói trên.
  37. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 37 Trường THPT Gia Viễn 3.25. Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000 kW. Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế được truyền đi xa bằng một đường dây có điện trở 20 Ω. Hãy tính công suất hao phí trên đường dây, nếu điện áp được tăng đến: a) 5 kV. b) 110 kV. So sánh hiệu suất truyền tải trong hai trường hợp trên. Các câu hỏi và bài tập tổng hợp 3.26. Phát biểu nào sau đây là không đúng? Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và 1 thoả mãn điều kiện  thì LC A. cường độ dòng điện cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. B. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại. C. công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại. D. điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại. 3.27. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2kV, 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 4kV.B. tăng điện áp lên đến 8kV. C. giảm điện áp xuống còn 1kV. D. giảm điện áp xuống còn 0,5kV. 3.28. Cho đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R, cuộn thuần cảm L = 0,6/π H và tụ điện C mắc nối tiếp. Biểu thức điện áp giữ hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch có dạng u = 240 2 cos(100πt) V; i = 4 2 cos(100πt – π/6) A. Hãy tính R, C. 3.29. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: A. Dựa vào hiện tượng tự cảm.B. Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. C. Dựa vào hiện tượng quang điện.D. Dựa vào hiện tượng giao thoa. 3.30. Phát biểu nào sau đây nói về dòng điện xoay chiều là không đúng? A. Dòng điện xoay chiều là dòng điện có trị số biến thiên theo thời gian, theo quy luật dạng sin hoặc cosin. B. Dòng điện xoay chiều có chiều luôn thay đổi. C. Dòng điện xoay chiều thực chất là một dao động điện cưỡng bức. D. Cường độ dòng điện được đo bằng ampe kế khung quay. 3.31. Phát biểu nào sau đây nói về cường độ hiệu dụng và điện áp hiệu dụng là đúng? A. Dùng ampe kế có khung quay để đo cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. B. Dùng vôn kế có khung quay để đo điện áp hiệu dụng. C. Nguyên tắc cấu tạo của các máy đo cho dòng xoay chiều là dựa trên những tác dụng mà độ lớn tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện. D. Điện áp hiệu dụng tính bởi công thức: U = 2U0 3.32. Một dòng điện xoay chiều có tần số f = 60 Hz. Trong mỗi giây dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần? A. 120 lần. B. 240 lần. C. 30 lần . D. 60 lần .
  38. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 38 Trường THPT Gia Viễn 3.33. Trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện thì dung kháng có tác dụng : A. làm cho điện áp hai bản tụ điện luôn sớm pha hơn dòng điện góc . 2 B. làm cho điện áp hai bản tụ điện luôn trễ pha so với dòng điện góc . 2 C. làm cho điện áp cùng pha với dòng điện. D. làm thay đổi góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. 3.34. Trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thì cảm kháng có tác dụng : A. làm cho điện áp giữa hai đầu cuộn cảm luôn sớm pha hơn dòng điện góc . 2 B. làm cho điện áp giữa hai đầu cuộn cảm luôn trễ pha so với dòng điện góc . 2 C. làm cho điện áp cùng pha với dòng điện. D. làm thay đổi góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. 3.35. Cho mạch điện xoay chiều có điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm kháng. Chọn kết luận nào sau đây là không đúng? A. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua điện trở và qua cuộn dây là như nhau. B. Điện áp hai đầu cuộn dây trễ pha so với điện áp hai đầu điện trở góc . 2 C. Điện áp hai đầu cuộn dây sớm pha hơn điện áp hai đầu điện trở góc . 2 D. Góc lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với dòng điện trong mạch tính bởi Z ωL tg = L = . R R 3.36. Trong đoạn mạch RLC, nếu tăng tần số điện áp giữa hai đầu đoạn mạch thì A. điện trở tăng. B. dung kháng tăng. C. cảm kháng giảm. D.dung kháng giảm và cảm kháng tăng. 3.37. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế dựa trên: A.Việc sử dụng từ trường quay.B. Hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay. C. Hiện tượng cảm ứng điện từ.D. Hiện tượng tự cảm. 3.38. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Động cơ không đồng bộ ba pha biến điện năng thành cơ năng B. Động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động dựa trên cơ sở của hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay. C. Tốc độ góc của khung dây luôn nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường quay. D. Động cơ không đồng bộ ba pha tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha. 3.39. Gọi N1 là số vòng dây của cuộn sơ cấp, N2 là số vòng dây cuộn thứ cấp và N1< N2. Máy biến thế này có tác dụng A. Tăng cường độ dòng điện, giảm điện áp.B. Giảm cường độ dòng điện, tăng điện áp. C. Tăng cường độ dòng điện, tăng điện áp.D. Giảm cường độ dòng điện, giảm điện áp.
  39. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 39 Trường THPT Gia Viễn 3.40. Một tụ điện có điện dung 31,8μF . Điện áp hiệu dụng hai đầu bản tụ điện khi có dòng điện xoay chiều có tần số 50Hz và cường độ dòng điện cực đại 2 2 A chạy qua nó là A. 200 2 V . B. 200 V. C. 20 V. D. 20 2 V . 3.41. Một cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần không đáng kể, mắc vào mạng điện xoay chiều tần số 60Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 12A. Nếu mắc cuộn dây trên vào mạng điện xoay chiều có tần số 1000Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là A. 0,72A. B. 200A. C. 1,4A. D. 0,005A. 3.42. Một cuộn dây dẫn điện trở không dáng kể được cuộn lại và nối vào mạng điện xoay chiều 127V, 50Hz. Dòng điện cực đại qua nó bằng 10A. Độ tự cảm của cuộn dây là A. 0,04H. B. 0,08H. C. 0,057H. D. 0,114H. 3.43. Một cuộn dây có lõi thép, độ tự cảm 318mH và điện trở thuần 100Ω . Người ta mắc cuộn dây vào mạng điện không đổi có điện áp 20V, thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là A. 0,2A. B. 0,14A. C. 0,1A. D. 1,4A. 3.44. Một cuộn dây có lõi thép, độ tự cảm 318mH và điện trở thuần 100Ω . Người ta mắc cuộn dây vào mạng điện xoay chiều 20V, 50Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là A. 0,2A. B. 0,14A. C. 0,1A. D. 1,4A. 3.45. Giữa hai bản tụ điện có điện áp xoay chiều 220V, 60Hz. Dòng điện qua tụ điện có cường độ 0,5A. Để dòng điện qua tụ điện có cường độ bằng 8A thì tần số của dòng điện là A. 15Hz. B. 240Hz. C. 480Hz. D. 960Hz. 3.46. Một cuộn dây có điện trở thuần 40Ω . Độ lệch pha điện áp hai đầu cuộn dây và dòng điện qua cuộn dây là 450. Cảm kháng và tổng trở cuộn dây lần lượt là A. 40Ω; 56,6Ω . B. 40Ω; 28,3Ω .C. 20Ω; 28,3Ω . D. 20Ω; 56,6Ω . 3.47. Cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Điện trở R=100 , cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 4 2 10 L = H và tụ điện có điện dung C F . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều π tần số 50Hz. Tổng trở đoạn mạch là A. 400Ω . B. 200Ω . C. 316,2Ω . D. 141,4Ω . 3.48. Cho đoạn mạch RLC như hình vẽ (Hình 3.5). R=100 , cuộn dây thuần cảm có độ tự 4 2 10 cảm L = H và tụ điện có điện dung C F . Biểu thức điện áp tức thời giữa hai điểm A π và N là: u = 200sin100πt (V) . Cường độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch là AN A. 1A. B. 0,63A. C. 0,89A. D. 0,7A. 3.49. Cho đoạn mạch RLC như hình vẽ (Hình 3.5). R=100 , cuộn dây thuần cảm có độ tự 4 2 10 cảm L = H và tụ điện có điện dung C F . Biểu thức điện áp tức thời giữa hai điểm A π và N là: u = 200sin100πt (V) . Công suất tiêu thụ của dòng điện trong đoạn mạch là AN A. 100W. B. 50W. C. 40W. D. 79W.
  40. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 40 Trường THPT Gia Viễn 4 3.50. Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có R = 50 , L = H và tụ điện có điện 0 10π 10 4 dung C = F và điện trở thuần R = 30 . Tất cả được mắc nối tiếp với nhau, rồi đặt vào hai đầu đoạn mạch có điện áp xoay chiều u 100cos100 t (V) . Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch và trên điện trở R lần lượt là A. P=28,8W; PR=10,8W. B. P=80W; PR=30W.C. P=160W; PR=30W. D. P=57,6W; PR=31,6W. 4 3.51. Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có R = 50 , L = H và tụ điện có điện 0 10π 10 4 dung C = F và điện trở thuần R thay đổi được. Tất cả được mắc nối tiếp với nhau, rồi đặt vào hai đầu đoạn mạch có điện áp xoay chiều u 100 2 cos100 t (V) . Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại khi R có giá trị là A. 110Ω . B. 78,1Ω . C. 10Ω . D. 148,7Ω . 3 3.52. Cho đoạn mạch gồm biến trở R, cuộn dây có độ tự cảm L = H và tụ điện có điện 10π 2.10-4 dung C = F mắc nối tiếp. Điện áp hai đầu đoạn mạch u = 120 2cos 100πt (V) . Điều π chỉnh biến trở R đến giá trị R 1 thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại P max. Vậy R1, Pmax lần lượt có giá trị là A. R1 20, Pmax 360W . B. R1 80, Pmax 90W . C. R1 20, Pmax 720W . D. R1 80, Pmax 180W . 3.53. Một dòng điện xoay chiều có tần số 50Hz và có cường độ hiệu dụng 1A chạy qua cuộn dây có điện trở thuần R0 = 20 3Ω , độ tự cảm L = 63,7mH . Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây là A. 54,64V. B. 20V. C. 56,57V. D. 40V. 3.54. Một đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Biết rằng U 0L = U0C thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và dòng điện sẽ A. cùng pha. B. sớm pha. C. trễ pha. D. vuông pha. 3.55. Đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Khi điện áp và dòng điện cùng pha thì dòng điện có tần số là 1 1 1 A. ω = . B. f = . C.f = . D. f R L C . L C 2 π L C 2 π L C 3.56. Cho đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với tụ điện C. Điện áp hiệu dụng giữ hai đầu điện trở thuần và hai bản tụ điện lần lượt là U R=30V , UC = 40V. Điện áp hai đầu đoạn mạch là A. 70V. B. 100V. C. 50V . D. 8,4V. 3.57. Một đoạn mạch RLC. Gọi UR, UL, UC, lần lược là điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở R, cuộn cảm L và hai bản tụ điện C trong đó UR= UC =2UL. Lúc đó A. Điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn dòng điện một góc . 4
  41. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 41 Trường THPT Gia Viễn B. Điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn dòng điện một góc . 3 C. Điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với dòng điện một góc . 4 D. Điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với dòng điện một góc . 3 10 4 3.58.Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, trong đó R = 100; C = F ; L là cuộn dây 2 thuần cảm, có độ tự cảm L. Khi điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại thì độ tự cảm L có giá trị A. 0,637H. B. 0,318H. C. 31,8H. D. 63,7H. 10 4 3.59. Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, trong đó R = 100; C = F ; L là cuộn dây 2 thuần cảm, có độ tự cảm L. Khi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại thì cảm kháng của cuộn dây có giá trị A. 125. B. 250. C. 300. D. 200. 3.60. Một máy phát điện xoay chiều roto có 12 cặp cực quay 300vòng/phút thì tần số dòng điện mà nó phát ra là A. 25Hz. B. 3600Hz. C. 60Hz. D. 1500Hz. 3.61. Để một máy phát điện xoay chiều roto có 8 cặp cực phát ra dòng điện tần số là 50Hz thì roto quay với tốc độ A. 480 vòng/phút. B. 400 vòng/phút. C. 96 vòng/phút. D. 375 vòng/phút. 3.62. Một máy phát điện xoay chiều có 2 cặp cực, roto của nó quay với tốc độ 1800 vòng/phút. Một máy phát điện khác có 8 cặp cực, muốn phát ra dòng điện có tần số bằng tần số của máy phát kia thì tốc độ của roto là A. 450 vòng/phút. B. 7200 vòng/phút. C. 112,5 vòng/phút. D. 900 vòng/phút. 3.63. Một máy phát điện mà phần cảm gồm 2 cặp cực và phần ứng gồm hai cặp cuộn dây mắc nối tiếp tạo ra dòng điện có tần số 50Hz. Tốc độ quay của roto là A. 375vòng/phút. B. 1500vòng/phút. C. 750 vòng/phút. D. 3000 vòng/phút. 3.64. Một máy phát điện mà phần cảm gồm 2 cặp cực và phần ứng gồm hai cặp cuộn dây mắc nối tiếp có suất điện động hiệu dụng 200V, tần số 50Hz. Biết từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5mWb.Lấy = 3,14, số vòng dây của mỗi cuộn dây trong phần ứng là A. 127 vòng. B. 45 vòng. C. 180 vòng. D. 32 vòng. 3.65. Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có điện áp pha 127V, tần số 50Hz. Người ta đưa dòng điện ba pha vào ba tải như nhau mắc hình tam giác, mỗi tải có đện trở thuần 12 và độ tự cảm 51mH. Cường độ dòng điện qua các tải là A. 7,86A. B. 6,35A. C. 11A . D. 7,1A. 3.66. Một máy phát điện ba pha mắc hình sao có điện áp pha 127V, tần số 50Hz. Người ta đưa dòng điện ba pha vào ba tải như nhau mắc hình tam giác, mỗi tải có đện trở thuần 12 và độ tự cảm 51mH. Công suất do các tải tiêu thụ là
  42. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 42 Trường THPT Gia Viễn A. 838,2W. B. 2514,6W. C. 1452W. D. 4356W. 3.67. Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu theo hình sao vào một mạng điện ba pha có điện áp dây 380V. Động cơ có công suất 5kW và cos = 0,8. Cường độ dòng điện chạy qua động cơ là A. 5,48A. B. 3,2A. C. 9,5A. D. 28,5A. 3.68. Cuộn thứ cấp của máy biến thế có 1000vòng. Từ thông xoay chiều trong lõi biến thế có tần số 50Hz và giá trị cực đại 0,5mWb. Suất điện động hiệu dụng của cuộn thứ cấp là: A. 111V. B. 157V. C. 500V. D. 353,6V. 3.69. Một biến thế dùng trong máy thu vô tuyến điện có cuộn sơ cấp gồm 1000vòng mắc vào mạng điện 127V và ba cuộn thứ cấp để lấy ra các điện áp 6,35V; 15V; 18,5V. Số vòng dây của mỗi cuộn thứ cấp lần lượt là A. 71vòng; 167vòng; 207vòng. B. 71vòng; 167vòng; 146vòng. C. 50vòng; 118vòng; 146vòng. D. 71vòng; 118vòng; 207vòng. 3.70. Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000kW. Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế lên 110kV được truyền đi xa bằng một đường dây có điện trở 20. Điện năng hao phí trên đường dây là A. 6050W. B. 5500W. C. 2420W. D. 1653W. HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN 3.1. HD: Dòng điện xoay chiều và điện áp xoay chiều trong mạch điện nói chung biến thiên điều hoà không cùng pha với nhau, chỉ cùng pha khi mạch chỉ có điện trở thuần hoặc trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng. 3.2. HD: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm trễ pha hơn điện áp một góc π/2. 3.3. HD: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện sớm pha hơn điện áp một góc π/2. 3.4. HD: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện sớm pha hơn điện áp một góc π/2. 3.5. HD: Từ biểu thức u = 141cos(100πt)V, suy ra điện áp hiệu dụng U = 100V và tần số góc 1 1 ω = 100π (rad/s). Dung kháng của tụ điện được tính theo công thức Z .Cường độ C C 2 fC dòng điện trong mạch I0 = U0 /Zc = 141/10 = 1,41 = 2 A. Suy ra CĐDĐ qua tụ có giá trị I HD: I = 0 1 A. 2 3.6. HD: Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp được tính theo công thức Z Z tan L C tức là phụ thuộc vào R, L, C (bản chất của mạch điện). R U 3.7. HD: Dựa vào công thức: U R R U ta suy ra trong mạch điện xoay chiều 2 2 R (ZL ZC ) không phân nhánh bao giờ điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở nhỏ hơn hoặc bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. 2 2 3.8. HD: Công thức tính tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp là Z R (ZL ZC ) = 50 Ω.
  43. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 43 Trường THPT Gia Viễn 3.9. HD: Từ biểu thức u = 200cos100πt(V) suy ra U = 141V, ω = 100 rad/s vận dụng các 1 1 công thức tính cảm kháng Z L 2 fL , công thức tính dung kháng Z , công L C C 2 fC 2 2 thức tính tổng trở Z R (ZL ZC ) và biểu thức định luật Ôm I = U/Z, ta tính được I = 1A. 3.10. HD: Đại lượng cosφ được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều. 3.11. HD: Tính hệ số công suất cosφ của các mạch như sau: - Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 có φ =0 => cosφ=1. - Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L có 0 cosφ cosφ cosφ=0. 3.12. HD: Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao thì điện áp hiệu dụng giữa hai dây pha là Ud = 3 Up = 1273 = 220V. Ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác thì điện áp hiệu dụng đặt vào mỗi cuộn dây của động cơ là 220V, động cơ hoạt động bình thường. 3.13. HD: Khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ không đồng bộ ba pha, cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato có độ lớn không đổi, hướng quay đều với tần số quay bằng tần số dòng điện. P P 150 15 3.14. HD: H 90% P 150 3.15. HD: Cho biết điện áp hiệu dụng và công suất định mức của máy. Khi điện áp của máy bằng điện áp định mức thì máy hoạt động bình thường và có công suất bằng công suất định mức. 3.16. HD: Số chỉ của vôn kế cho ta biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch nên điện áp cực đại của mạch điện xoay chiều là : U0 = U.2 = 2202 = 311V. 3.17. HD: I = 2,2A.i = 2,2 2 cos(100πt) A. Vì mạch chỉ có R nên i và u cùng pha 1 3.18. HD: ZL = L.ω = 100π. = 100Ω.U=220 V => I = U/ZL=220/100= 2,2A. i = 2,2 2 cos(100πt - ) A. Vì mạch điện chỉ có cuộn cảm nên cường độ dòng điện trễ pha 2 hơn điện áp một góc . 2 1 1 3.19. HD: Zc = = = 100Ω. I = 2,2A. => U=I.ZC=2,2.100=220V. C. 100.10 6 .100 u = 220 2 cos(100πt - ) V. Vì mạch điện chỉ có tụ điện nên cường độ dòng điện sớm pha 2 hơn điện áp một góc . 2 1 1 3.20. HD: a) Dung kháng Zc = = = 625Ω C. 16.10 6 .100 100 Tổng trở Z = R 2 Z2 = 643Ω nên I = = 0,155A C 643
  44. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 44 Trường THPT Gia Viễn b) UR = I.R = 0,155.150 = 23,25V. Z c) tanφ = C = - 4,1666 suy ra φ = - 0,425π rad. R 2 2 3.21. Hướng dẫn: a) Z = R +(ZL -ZC ) = 100 2 Ω. U b) I = = 1A Z c) I0 = I2 = 2 A Z Z tanφ = L C = 1 suy ra φ = rad nên i = 2 cos(100πt - )A. R 4 4 U0R = I0.R = 1002 V nên uR = 100 2 cos(100πt - )V. i và uR cùng pha. 4 3 U0C = I0.Zc = 1002 V nên uC = 100 2 cos(100πt - )V. i trễ pha hơn uC một lượng 4 2 d) Công suất tiêu thụ của mạch: P=I2R=100 W. 3.22. Hướng dẫn: a) Khi I chỉ giá trị cực đại thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện ZL = ZC. 1 1 10 4 Hay C = 2 = = F. Lω 1 2 (100 ) U U b) Tổng trở I = suy ra R = Z = = 50Ω2 Z I c) i = 2 2 cos(100πt)A. Vì i và u cùng pha (độ lệch pha =0). 60f 60.60 3.23. Hướng dẫn: n = = = 900 vòng/phút p 4 N1 U1 N1.U2 3.24. Hướng dẫn: Ta có suy ra N2 . Với U2 = 5V thì N2 = 50 vòng N2 U2 U1 Với U2 = 12V thì N2 = 120 vòng P P 3.25. HD: Hiệu suất H = P Với U = 5kV thì ΔP = 8.105W. Hiệu suất là H = 20% Với U = 110kV thì ΔP = 1652,8W. Hiệu suất là H = 99,8% Suy ra hiệu suất trong trường hợp b) là lớn hơn. 1 3.26. HD: Khi thì trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. LC 3.27. HD: Công suất truyền tải không thay đổi, áp dụng công thức tính hao phí trên dây dẫn r do toả nhiệt P P2 → hiệu suất truyền tải điện năng đi xa là : U2 2 P P P r r r 1 H1 U2 H 1 H P 2 , suy ra 1 H1 P 2 và 1 H2 P 2 2 P P U U1 U2 1 H2 U1 1 0,80 U2 22. 16 U 4kV 2 1 0,95 2
  45. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 45 Trường THPT Gia Viễn U 240 3.28. HD: Tổng trở Z = = = 60Ω (1), ZL = L.ω = 60Ω. I 4 ZL ZC Độ lệch pha: tanφ = với φ = suy ra 3 (ZL – ZC )= R(2) R 6 2 2 Z Tổng trở Z = R (Z Z ) (3) Từ (2) và (3) tao có Z L – ZC = = 30Ω nên ZC = 30Ω L C 2 1 10 3 hay C = = F, thay ZC vào (2) ta có R = 30Ω3 ZC 3 3.31. HD: Nguyên tắc cấu tạo của các máy đo cho dòng xoay chiều là dựa trên những tác dụng mà độ lớn tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện. 3.32. HD: Trong mỗi giây dòng điện đổi chiều 120 lần. 3.36. HD: Trong đoạn mạch RLC, nếu tăng tần số điện áp giữa hai đầu đoạn mạch thì dung kháng giảm và cảm kháng tăng. 3.38. HD: Động cơ không đồng bộ ba pha không tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha. 3.39.HD:Trong trường hợp này, máy biến thế này có tác dụng giảm cường độ dòng điện, tăng điện áp. 1 1 I 3.40. HD: Dung kháng Z 10 ; 0 I o 2A C C 100 31,8.10 6 2 U ZC.I 100.2 200V U U U U I2 f1 f1 60 3.41.HD: I1 12A;I2 I2 I1. 12. 0,72A. ZL1 2 f1L ZL2 2 f2L I1 f2 f2 1000 I 10 U 127 Z 12,7 2 3.42. HD: I o 5 2A Z 12,7 2 L L 0,057H. 2 2 L I 5 2  2.50. U 20 3.43.HD: I 0,2A. R 100 2 2 3 2 2 3.44. HD: Tổng trở cuộn dây là: Z ZL R (100 .318.10 ) 100 141,35 U 20 Cường độ dòng điện là: I 0,14A. Z 141,35 3.45.HD: U U I2 f2 8 f2 I1 200.2 .f1 0,5A;I2 200.2 .f2 8A; f2 960Hz. ZC1 ZC2 I1 f1 0,5 60 Z Z R 40.2 3.46. HD: tg L tg450 L Z R 40;Z 56,6. R R L cos 2 1 3.47. HD: Z L 200;Z 100;Z R 2 (Z Z )2 141,4. L C C L C 3.48. HD: Xét đoạn mạch AN gồm R nt L ta có: 2 2 UAN U0AN 200 ZAN R ZL 100 5;I 0,63A. ZAN ZAN . 2 100 5. 2 3.49. HD: Xét đoạn mạch AN ta có Z AN = 1005 và I = 0,63A. (theo 3.59). Trong đoạn mạch trên chỉ có R tiêu thụ điện năng dưới dạng nhiệt năng. Nên công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: P R.I2 40W.
  46. Tài liệu ôn tập HKI môn Vật lí 12 trang 46 Trường THPT Gia Viễn U 3.50. HD: Z 40; Z 100 Z (R R )2 (Z Z )2 100 I 1A , L C 0 L C Z 2 Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch: P (R R 0 ).I 80W Công suất tiêu thụ trên điện trở R: PR=30W 3.51. HD: 2 2 2 2 U U U P (R R 0 ).I (R R 0 ). 2 2 2 (R R 0 ) (ZL ZC ) (ZL ZC ) M R R 0 R R 0 Pmax Mmin R R 0 ZL ZC R ZL ZC R 0 10. 3.52. HD: 3 1 U2 U2 U2 Z L 100 . 30;Z 50;P RI2 R. L 10 C C R 2 (Z Z )2 (Z Z )2 M L C R L C R U2 1202 P P M M R Z Z 20 P 360W. max min L C max 2R 2.20 2 2 3.53. HD: ZL L 20;Z R 0 ZL 40 U IZ 40V 3.54. HD: Vì U0L = U0C ZL = ZC tg = 0  u và I cùng pha 1 3.55. HD: Khi u và i cùng pha tg = 0 Z = Z LCω2 = 1 f = L C 2π LC 2 2 2 2 3.56. HD: U = I R + ZC = UR + UC = 50Ω Z - Z U - U U - U U - 2U π 3.57.HD: tg = L C = L C = R C = R R = -1 = - R UR UR UR 4 3.58. HD: Ta có UC = IZC , ZC không đổi: UC đạt giá trị cực đại khi I đạt giá trị cực đại. U U Mà I ;I I Z Z LC2 1 Z 2 2 max min R (ZL ZC ) 1 1 Suy ra L 0,637H C2 10 4 1002 2 2 R 2 Z2 2 2 C 100 200 3.59. HD: Tương tự bài 3. 79 ta có: ZL 250 ZC 200 np 12.300 3.60.HD: Ta có f 60Hz 60 60 np 60.f 60.50 3.61.HD: Ta có f n 375 vòng/phút 60 p 8 n p n p 3.62. HD: Máy phát điện 1: f 1 1 ; Máy phát điện 2: f 2 2 1 60 2 60 n1p1 1800.2 Để f1 = f2 thì n2 450 vòng/phút. p2 8