Tài liệu ôn thi THPT quốc gia Vật lí lớp 12 năm 2017 Hồ Minh Nhựt12728

Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Chương I DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ Dao động điều hồ: - Chuyển động vật lặp lặp lại quanh vị trí đặc biệt (VTCB) gọi dao động - Nếu sau khoảng thời gian gọi chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ dao động vật dao động tuần hoàn - Dao động điều hoà dao động li độ vật hàm cơsin (sin) thời gian Phương trình dao động điều hồ có dạng: x = Acos(t +  ) + x li độ ( A x A) (cm, m …)  toạ độ vật hệ toạ độ có gốc VTCB O + A biên độ dao động (A>0) (cm, m )  Độ lệch lớn khỏi VTCB +  tần số góc dao động (>0) (rad/s) +  pha ban đầu (rad) + (t +  ) pha dao động thời điểm t (rad) Pha đại lượng xác định vị trí chiều chuyển động vật thời điểm t Mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động trịn đều: Điểm P dao động điều hoà đoạn thẳng ln coi hình chiếu điểm M chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng Chu kì, tần số dao động điều hồ:  Chu kì T: khoảng thời gian vật thực dao động toàn phần Đơn vị: giây (s) 2 t T  T  f n → Số dao động thực thời gian t M + t M0 x P P1  O  Tần số f: số dao động toàn phần thực giây Đơn vị: Héc (Hz = 1/s)  f   T 2  Hệ thức mối liên hệ tần số góc, chu kì tần số:   2  2f T Phương trình vận tốc gia tốc dao động điều hồ: * Phương trình vận tốc dao động điều hoà: Là đạo hàm tọa độ theo thời gian: + Ở vị trí biên: x = + A v = v = x' = -Asin(t + ) + Ở vị trí cân x = v max  A (Phương, chiều vectơ vận tốc theo chiều chuyển động) * Phương trình gia tốc dao động điều hồ: Là đạo hàm vận tốc theo thời gian: + Ở vị trí biên: x = + A gia tốc a max   A a = v' = 2 Acos(t + ) =  2 x + Ở vị trí cân bằng: x = a = (Véc tơ gia tốc a ln hướng vị trí cân bằng)  GHI NHỚ: + x, v, a biến đổi điều hịa tần số, chu kì + vận tốc v sớm pha  /2 so với li độ x + gia tốc a sớm pha  /2 so với vận tốc v + gia tốc a sớm pha  so với li độ x (a x ngược pha) Đồ thị dao động điều hoà: Đthị biểu diễn phụ thuộc x vào t đường hình sin x A 3T T t T A ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập II CON LẮC LÒ XO (Điều kiện khảo sát: Lực cản môi trường lực ma sát không đáng kể) Con lắc lò xo: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào lị xo có khối lượng khơng đáng kể, độ cứng k, đầu gắn vào điểm cố định VTCB: vị trí lị xo khơng bị biến dạng Khảo sát dao động lắc lò xo mặt động lực học: - Lực tác dụng: Lực đàn hồi lò xo: F = - kx F k - Áp dụng ĐL II Niutơn: a   a   x = - 2x m m - Phương trình dao động điều hồ lắc lị xo là: x = Acos(ω t +  ) - Tần số góc chu kỳ lắc lò xo là:  k m  T  2 m k  phụ thuộc vào khối lượng m độ cứng k lò xo - Lực kéo về: Tỉ lệ với li độ x theo công thức: F = - kx + Ln hướng vị trí cân + Biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kỳ T li độ + Ngươc pha với li độ Khảo sát dao động lò xo mặt lượng: - Động lắc lò xo: Là động vật m: Wđ  mv 2  Động nhỏ nhất: Tại biên v =  Wđ =  Động lớn nhất: Tại vị trí cân Wđma x  mv max  m A 2 2 kx  Thế nhỏ nhất: Tại vị trí cân Wt =  Thế lớn nhất: Tại biên Wt max  kA 2 1 - Cơ lắc lò xo: W  mv  kx 2 2  Tại vị trí cân bằng: W  Wđma x  mv max  m A 2  Tại biên: W  Wt max  kA 2 - Sự bảo toàn năng: Cơ lắc bảo toàn (nếu khơng có ma sát) 1 W  kA  m A = số 2  Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động  Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát lực cản  GHI NHỚ: x, v, a biến đổi điều hịa chu kì T, tần số f Động biến đổi điều hịa chu kì T’ = T/2, tần số f’=2f, ω’=2ω Kết luận: - Trong trình dđ điều hồ, có biến đổi qua lại động Động tăng giảm ngược lại Nhưng vật bảo toàn - Động lắc biến điều hồ theo thời gian với chu kì giảm phân nửa tần số tăng gấp đôi so với li độ x (T’ = T/2; f’ = 2f,    2 ) - Thế lắc lị xo: Wt  ThuVienDeThi.com Tài liệu ơn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập III CON LẮC ĐƠN Thế lắc đơn - Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo vào sợi dây khơng dãn có khối lượng không đáng kể chiều dài l α0 - Điều kiện khảo sát lực cản môi trường lực ma sát không đáng kể Biên l độ góc 0 nhỏ (0  10o) - VTCB: dây treo có phương thẳng đứng Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học - Lực tác dụng: Lực thành phần Pt (lực kéo về): Pt = - mgsin s - Nếu góc  nhỏ ( < 100): sin    Pt  mg  mg l Khi dao động nhỏ, lắc đơn dao động điều hịa theo phương trình: s = s0cos(t + ) s li độ cong vật (m) s0 = l  : biên độ dao động m l : chiều dài lắc đơn (m) - Tần số góc:   g l - Chu kỳ dao động: T  2 Tần số: f  2 g l l  phụ thuộc vào chiều dài l gia tốc rơi tự g g (không phụ thuộc khối lượng) CHÚ Ý: Ở nơi Trái Đất (g khơng đổi), chu kì dao động T lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài l lắc đơn Khảo sát dao động lắc đơn mặt lượng: (Chỉ khảo sát định tính) Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do: l T 2g 4 T  2 l  g l g 4 T IV DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC Dao động tự (dao động riêng): - Dao động hệ xảy tác dụng nội lực gọi dao động tự hay dao động riêng - Dao động riêng có chu kì phụ thuộc vào yếu tố hệ mà khơng phụ thuộc vào cách kích thích dao động Trong q trình dao động, tần số dao động riêng khơng đổi gọi tần số riêng dao động, kí hiệu f0 m - Dao động lắc lò xo dao động tự do: T   k - Dao động lắc đơn dao động tự do: Khi xét (0  10o) g không đổi T  2 l g Dao động tắt dần: (VD: Dao động lắc môi trường có ma sát) - Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian - Nguyên nhân gây dao động tắt dần lực cản môi trường Vật dao động bị dần lượng - Biên độ dao động giảm nhanh lực cản môi trường lớn Dao động trì: - Dao động trì dao động có biên độ giữ khơng đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao động riêng cách cung cấp cho hệ phần lượng phần lượng tiêu hao ma sát sau chu kỳ (VD: Dao động lắc đồng hồ) ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Dao động cưỡng bức: - Định nghĩa: Là dao động mà vật dao động chịu tác dụng ngoại lực cưỡng tuần hoàn (VD: Dao động thân xe buýt gây chuyển động pittông xilanh máy) - Đặc điểm: + Dao động cưỡng có biên độ khơng đổi có tần số tần số lực cưỡng - biên độ lực cưỡng + Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào: - độ chênh lệch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động - lực ma sát lực cản môi trường + Khi tần số lực cưỡng gần với tần số riêng biên độ dao động cưỡng lớn Hiện tượng cộng hưởng: - Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tiến đến tần số riêng f0 hệ dao động gọi tượng cộng hưởng - Điều kiện xảy cộng hưởng: fcb = f0 (Htượng cộng hưởng có hại làm hỏng cầu cống, cơng trình xây dựng, chi tiết máy móc Nhưng thể có có lợi, hộp cộng hưởng dao động âm đàn ghita, viôlon, ) V TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN Vectơ quay: M + Một dao động điều hịa có phương trình x = Acos(t + ) biểu diễn véctơ quay có đặc điểm sau:  + Có gốc gốc tọa độ trục Ox x O + Có độ dài biên độ dao động OM = A + Hợp với trục Ox góc pha ban đầu  quay quanh O với tốc độ góc  (với chiều quay chiều dương đường tròn lượng giác, ngược chiều kim đồng hồ) Phương pháp giản đồ Fre-nen: - Xét hai dao động điều hòa phương, tần số là:  x1  A1co s t  1    x2  A2 co s t  2  - Để tổng hợp hai dao động điều hoà này, ta thực sau: y M M1 y1 A A1 + Vẽ hai vectơ OM OM biểu diễn hai dao động thành phần x1 x2 y2 + Vẽ vectơ OM  OM1  OM2 vectơ biểu diễn dao động tổng hợp O M2 1 2  A2 x1 Hình bình hành OMM1M2 khơng biến dạng, quay với tốc độ  uuuur quanh O Vectơ OM quay Do x = x1 + x2 = Acos(t +  )  Biên độ A pha ban đầu  dao động tổng hợp xác định công thức A A12  A22  A1 A2 cos(  1 ) tan   A sin 1  A sin  A cos 1  A cos   CHÚ Ý: 1     với 1   ThuVienDeThi.com x2 x Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Ảnh hưởng độ lệch pha Độ lệch pha hai dao động thành phần là:   (t  2 )  (t  1 )  2  1  Nếu dao động thành phần pha:  = 2 - 1 = 2n (n = 0, 1, 2,…)  A = Amax = A1 + A2    1     Nếu dao động thành phần ngược pha:    1  A1  A  = (2n + 1) (n = 0, 1, 2,…)  A  Amin  A1  A2     2  A  A1  Nếu hai dao động thành phần vuông pha:   (2n  1)   Nếu A1 = A2   (n = 0, 1, 2,…)  A  A12  A22 1   2    1  A  A1 cos     Biên độ dao động tổng hợp: A1  A2  A  A1  A2 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP  SƠ LƯỢC VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: x < 0, a > -A x=-A v= amax =  A +A x=A v= amax = -  A xmin = vmax = .A a=0 Fđhmin = Fđhmax = k.A Fđhmax = - k.A Wđmax  mvmax  m A 2 Wđ =  kA 2 Wt max x > 0, a < VTCB Wđ = Wt max  Wtmin = kA  MỘT SỐ GIÁ TRỊ THƯỜNG GẶP VỀ PHA BAN ĐẦU CỦA DAO ĐỘNG  3 5 2    A A  A 2 -A  O A A A 2 A  5 3    2        XÁC ĐỊNH THỜI GIAN VẬT ĐI TỪ X1 ĐẾN X2: wđ  wt wđ  3wt wđ  wt / A/ A/ A 3/2 -A A T /8 T /8 T / 12 T /6  CÔNG THỨC LIÊN HỆ GIỮA T, f   2  2f T Chu kì T: T  2   f T /6 T  CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN: ThuVienDeThi.com t n T / 12 Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập  v2 A  x     v2 2     x A v  x   A2   2   2  v   A  x  v    A2  x  XÁC ĐỊNH BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG A (A > 0) Đề cho Công thức xác định l A s s  4A  A  v max v max  A  A  l : chiều dài quỹ đạo mà vật dao động s: quãng đường chu kì Vận tốc VTCB ( vmax)  a max   A  A  Gia tốc cực đại Năng lượng (cơ năng) toàn phần W W  Lực kéo cực đại (con lắc lò xo ngang) kA  A  Fmax  kA  A  a max 2 2W k Fmax k  MỘT SỐ GIÁ TRỊ THƯỜNG GẶP VỀ X VÀ V KHI BIẾT MQH GIỮA Wđ Wt: Trạng thái wđ  3wt Tọa độ A x A x wt  3wđ x  A wđ  wt x wt  wđ x  A wđ  wt A v A v  A v A v 2 v  A Vận tốc A ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập  BT VỀ CON LẮC: Con lắc lị xo nằm ngang + Tần số góc:   k m Con lắc lò xo treo thẳng đứng  g l + Chu kì: T  2 m k T  2 2 k m f  + Tấn số f  2 Con lắc đơn  l g g l g l T  2 f  2 l g g l T 2g Chiều dài dây treo: l  4 4 Gia tốc rơi tự do: g  l T mv 2 Wđmax  mvmax  m A 2 + Thế đàn hồi: Wt  kx 2 Wt max  kA + Cơ năng: 1 W  m A  kA  Const 2 + Lực đàn hồi: Fđh  kx + Động năng: Wđ  + Cực đại: Fđh max  kA + Cực tiểu: Fđh  + Lực đàn hồi: Fđh  k l0  x + Cực đại: Fđh max  k l  A + Cực tiểu:  A  l0 : Fđh  K (l0  A)  A  l : F đh   Lưu ý: + x, v, a biến đổi điều hòa chu kì T, tần số f + vận tốc v sớm pha  /2 so với li độ x + gia tốc a sớm pha  /2 so với vận tốc v + gia tốc a sớm pha  so với li độ x (a x ngược pha) + Động biến đổi điều hòa chu kì T’ = T/2, tần số f’ = 2f  HỆ LỊ XO GHÉP: Lị xo ghép nối tiếp: 1 1 1 Độ cứng k hệ:    T  T12  T22    k k1 k f f1 f2 Lò xo ghép song song: Độ cứng k hệ: k k 1 k  1    f  f12  f 22 T T1 T2 Lị xo ghép xung đối: Cơng thức giống ghép song song ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM I SÓNG CƠ Sóng cơ: - Định nghĩa: Sóng dao động lan truyền mơi trường - Sóng ngang: + Là sóng mà phần tử mơi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng + Sóng ngang truyền chất rắn bề mặt chất lỏng - Sóng dọc + Là sóng mà phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng + Sóng dọc truyền chất khí, lỏng rắn  CHÚ Ý: Sóng không lan truyền chân không Các đặc trưng sóng hình sin: - Biên độ sóng: biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua - Chu kì T (hoặc tần số f): chu kì (hoặc tần số) dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua - Tốc độ truyền sóng v: tốc độ truyền dao động môi trường Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào chất mơi trường như: độ đàn hồi, mật độ vật chất, nhiệt độ,… - Bước sóng : Là quãng đường mà sóng truyền chu kì Hay bước sóng kh/cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha  Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha   K/cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha  - Tần số sóng f: số lần dao động mà phần tử môi trường thực giây sóng truyền qua Đơn vị hec (Hz) - Năng lượng sóng: Năng lượng dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua Q trình truyền sóng q trình truyền lượng - Cơng thức liên hệ chu kì T, tần số f, tốc độ v bước sóng  , là:   vT  v f Phương trình sóng: - Giả sử phương trình sóng nguồn O có dạng uO = Acost Sau khoảng thời gian t, dao động từ O truyền đến M cách O khoảng x = v.t - Phương trình dao động phần tử mơi trường điểm M có tọa độ x là: 2x x  t x ) u M (t )  A cos  (t  )  A cos 2     A cos(t   v T   - Phương trình cho biết li độ u phần tử có toạ độ x vào thời điểm t Đó hàm vừa tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian 2d - Độ lêch pha hai điểm cách đoạn d phương truyền:    ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập II SỰ GIAO THOA Sự giao thoa hai sóng mặt nước: a Thí nghiệm kết quả: - Cho cần rung có hai mũi S1 S2 chạm nhẹ vào mặt nước Gõ nhẹ cần rung Ta quan sát thấy mặt nước xuất loạt gợn sóng ổn định có hình đường hypebol với tiêu điểm S1 S2 - Lưu ý: Họ đường hypebol đứng n chỗ b Giải thích: Mỗi nguồn sóng S1, S2 đồng thời phát sóng có gợn sóng đường trịn đồng tâm Trong miền hai sóng gặp nhau, có điểm đứng yên, hai sóng gặp triệt tiêu Có điểm dao động mạnh, hai sóng gặp tăng cường lẫn Tập hợp điểm đứng yên tập hợp điểm dao động mạnh tạo thành đường hypebol mặt nước c Định nghĩa: Giao thoa sóng tổng hợp hai sóng kết hợp khơng gian, có chỗ biên độ dao động sóng tăng cường hay bị giảm bớt Điều kiện xảy tượng giao thoa: Là hai nguồn dao động phải phương, tần số f (hay chu kì T) có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hai nguồn gọi hai nguồn kết hợp => Htượng giao thoa tượng đặc trưng sóng Các đường hypebol gọi vân giao thoa sóng mặt nước Q trình vật lí gây tượng giao thoa q trình sóng Vị trí cực đại cực tiểu giao thoa: M Xét điểm M vùng giao thoa d1  S1 M : khoảng cách từ điểm M đến nguồn S1 d  S M : khoảng cách từ điểm M đến nguồn S2 d1 S1 d2 S2 - Những điểm dao động với biên độ cực đại: d2 – d1 = k Với k = 0, 1, 2… Những điểm dao động có biên độ cực đại điểm mà hiệu đường hai sóng từ nguồn truyền tới số nguyên lần bước sóng   1   - Những điểm dao động với biên độ cực tiểu: d2  d1   k    Với (k = 0, 1, 2…) Những điểm dao động triệt tiêu điểm mà hiệu đường hai sóng từ nguồn truyền tới số bán nguyên lần bước sóng  III SĨNG DỪNG PHẢN XẠ CỦA SĨNG: - Khi sóng truyền gặp vật cản bị phản xạ Sóng phản xạ tần số bước sóng với sóng tới + Nếu đầu phản xạ cố định: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới chúng triệt tiêu lẫn + Nếu vật cản tự do: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ pha với sóng tới chúng tăng cường lẫn - Sóng tới sóng phản xạ, truyền theo phương, giao thoa với nhau, tạo thành sóng dừng SĨNG DỪNG: - Xét sợi dây đàn hồi PQ có đầu Q cố định Giả sử cho đầu P dao động liên tục sóng tới sóng phản xạ liên tục gặp giao thoa với nhau, chúng sóng kết hợp Trên sợi dây xuất điểm luôn đứng yên (gọi nút) điểm luôn dao động với biên độ lớn (gọi bụng) - Sóng dừng sóng truyền sợi dây trường hợp xuất nút bụng 10 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập - Khi có sóng dừng (giao thoa) khoảng cách hai bụng sóng (hai nút sóng) liền kề  - Khi có sóng dừng (giao thoa) khoảng cách bụng sóng nút sóng liền kề a Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định: Chiều dài sợi dây phải số nguyên lần nửa bước sóng: l  k  (k = 0, 1, 2,… ) Số bụng sóng = k ; số nút sóng = k + b Đkiện để có sóng dừng sợi dây có đầu cố định đầu tự do:  Chiều dài sợi dây phải số lẻ lần :   l  (2k  1)  (k  ) (k = 0, 1, 2, … ) 2 Số bụng = số nút = k +    A N P N B N B B N N B  A N P B N B N B N B IV ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM Âm, nguồn âm: a Âm - Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn (mơi trường đàn hồi) - Tần số sóng âm tần số âm b Nguồn âm - Một vật dao động phát âm nguồn âm - Tần số âm phát tần số dao động nguồn âm - Âm không truyền chân không, truyền qua chất rắn, lỏng khí Tốc độ truyền âm mơi trường: vkhí < vlỏng < vrắn - Âm không truyền qua chất xốp bơng, len Những chất gọi chất cách âm c Âm nghe được, hạ âm siêu âm - Âm nghe (âm thanh): tần số từ 16  20.000 Hz - Hạ âm: có tần số 16 Hz - Siêu âm: có tần số 20.000 Hz Những đặc trưng vt lớ ca õm: - Nhc õm: Những âm có tần số xác định, thường nhạc cụ phát ra, gọi nhạc âm - Tp õm: Những âm tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn đường phố, chợ, tần số xác định gọi tạp âm a Tần số âm: Tần số âm đặc trưng vật lí quan trọng âm b Cường độ âm mức cường độ âm - Cường độ âm I (W/m2): Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phương truyền sóng, đơn vị thời gian I - Mức cường độ âm L (B): L( B)  lg gọi mức cường độ âm I0 + I0 cường độ âm chuẩn Âm chuẩn có f = 1000Hz I0 = 10-12W/m2 + Tai người cảm thụ âm: 0dB đến 130dB + Ý nghĩa: Cho biết âm I nghe to gấp lần âm I0 11 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập  L ( dB )    I + Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB): L(dB)  10 lg  I  I 10  10  I0 c Âm hoạ âm (đồ thị dao động âm): - Khi nhạc cụ phát âm có tần số f0 đồng thời phát loạt âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … có cường độ khác + Âm có tần số f0 gọi âm hay hoạ âm thứ + Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … gọi hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư… - Tổng hợp đồ thị tất hoạ âm ta đồ thị dao động nhạc âm V ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM Các đặc trưng sinh lí âm gồm: Độ cao, độ to âm sắc Độ cao: gắn liền với đặc trưng vật lí tần số âm Âm cao tần số lớn Độ to: gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm Âm to mức cường độ âm lớn Lưu ý: Ta lấy mức cường độ âm làm số đo độ to âm Âm sắc: Âm sắc giúp ta phân biệt âm nguồn khác phát Âm sắc có liên quan mật thiết với đại lượng vật lý đồ thị dao động âm VD: - Một đàn ghita, đàn viôlon, kèn săcxô phát nốt la độ cao Tai nghe phân biệt ba âm chúng có âm sắc khác Nếu ghi đồ thị ba âm thấy đồ thị có dạng khác (tuy có chu kỳ) Như âm sắc khác đồ thị dao động khác - Hộp đàn đàn ghita, viôlon, hộp cộng hưởng cấu tạo cho khơng khí hộp dao động cộng hưởng với nhiều tần số khác dây đàn Như vậy, hộp cộng hưởng có tác dụng làm tăng cường âm số hoạ âm, tạo âm tổng hợp phát vừa to, vừa có âm sắc đặc trưng cho loại đàn 12 ThuVienDeThi.com Tài liệu ơn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ฀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SĨNG: + Tốc độ truyền sóng: v   T  f v f ĐN: - Bước sóng qng đường sóng truyền chu kì - Là kcách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha  Lưu ý: - Khoảng cách hai đỉnh sóng liên tiếp bước sóng  (Khi xảy giao thoa khoảng cách hai đỉnh sóng liên tiếp  /2) - Khoảng cách n đỉnh sóng liên tiếp l  (n  1) - Khoảng thời gian nhìn thấy n đỉnh sóng là: t = (n-1)T + Bước sóng:   vT  ฀ PHƯƠNG TRÌNH SĨNG: + Giả sử phương trình sóng nguồn O (gốc tọa độ) có dạng: uO  A cos t + Phương trình sóng M cách nguồn O đoạn x: x t x 2x  uM  A cos(t  )  A cos2 (  )  A cos(t  ) v T   + Độ lệch pha hai điểm cách đoạn d phương truyền sóng:   2d  ฀ GIAO THOA SĨNG: + ĐN: Là htượng hai hay nhiều sóng gặp có điểm ln tăng cường lẫn nhau, có điểm chúng luôn triệt tiêu + Đkiện giao thoa: Nguồn sóng nguồn kết hợp: cùng phương, tần số độ lệch pha không đổi theo thời gian + Vị trí cực đại giao thoa: d  d1  k (k = 0, 1, 2,… ) + Vị trí cực tiểu giao thoa: d2  d1  (k  ) (k = 0, 1, 2,… ) Xác định trạng thái dao động điểm M miền giao thoa sóng: d  d1  k Nếu k số nguyên M dao động với Amax, k số bán nguyên M dao Xét:  động với Amin=0 Tìm số điểm dao động cực đại, cực tiểu miền giao thoa (S1 S2 pha): Cách 1: SS * Xác định số khoảng vân nửa vùng S1S2:  n, p (n: phần nguyên) * Số cực đại: N max  2n   (kể S1, S2)  N  2n : Nêu ( p  5) * Số cực tiểu:   N  2n  : Nêu ( p  5) Cách 2: * Điểm dao động với Amax : d1  d  k   S1 S  k  S1 S   S1 S  k S1 S  Kết quả: có giá trị nguyên k  có nhiêu cực đại (có gợn thẳng trung trực S1S2  k = 0) 13 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập SS SS 1 * Điểm dao động với Amin = 0: d1  d  (k  )     k     2 Kết quả: suy giá nguyên k  có nhiêu cực tiểu ฀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SÓNG DỪNG: Dây đàn hồi có hai đầu cố định: (Hai đầu cố định ≡ nút) + Điều kiện chiều dài dây: l  k    2l k (k = 1, 2,… ) Số bụng sóng = k; Số nút sóng = k + Dây đàn hồi đầu cố định, đầu tự (hay cột khơng khí): (Đầu cố định ≡ nút; Đầu tự ≡ bụng) + Điều kiện chiều dài dây: Số bụng = số nút = k +  1 2l  l   k    2k  1 (k = 0, 1, 2,… )   2 k  0,5   LƯU Ý: Khi giao thoa, khoảng cách nút bụng liên tiếp  / ฀ ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM: + Tần số âm f + Cường độ âm I mức cường độ âm L: L( B)  lg  I  I 10 I I hay L(dB)  10 lg I0 I0  L ( dB )     10  (Cường độ âm chuẩn: I  1012W / m2 ) + Đồ thị dao động âm ฀ ĐẶC TRƯNG SINH LÝ CỦA ÂM: Độ cao, độ to âm sắc + Độ cao âm: phụ thuộc vào tần số âm Tần số lớn âm cao, tần số thấp âm trầm + Độ to âm: gắn liền với đặc trưng vật lý âm mức cường độ âm + Âm sắc: Là đặc trưng sinh lí âm giúp ta phân biệt âm nguồn âm khác phát Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm 14 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Chương III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Khái niệm dòng điện xoay chiều: - Là dòng điện có cường độ biến thiên điều hồ theo thời gian theo quy luật hàm sin (hay cosin) với dạng tổng quát: i  I cos(t   i ) i : giá trị cường độ dòng điện thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời) I0: giá trị cực đại i (cường độ dòng điện cực đại) (I0 > 0) 2 : tần số góc ( > 0)   2 f  T : pha ban đầu (t   ) : pha i thời điểm t  2 : chu kì f  : tần số i T  2 - Biểu thức điện áp tức thời có dạng: u  U cos(t+u ) Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều: Người ta tạo dòng điện xoay chiều máy phát điện xoay chiều dựa sở tượng cảm ứng điện từ Giá trị hiệu dụng: Giá trị hiệu dụng = Giá trị cực đại I0 Cường độ dòng điện hiệu dụng: I  Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dịng điện không đổi, cho qua điện trở R, cơng suất tiêu thụ R hai dịng điện E U Điện áp hiệu dụng: U  Suất điện động hiệu dụng: E  2 CHÚ Ý: Các số liệu ghi thiết bị điện giá trị hiệu dụng Các thiết bị đo mạch điện xoay chiều chủ yếu đo giá trị hiệu dụng II CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Nếu cường độ dòng điện xoay chiều mạch: i = I0cost = I cost  điện áp xoay chiều hai đầu mạch điện: u = U0cos(t+ ) = U cos(t+ ) Với  độ lệch pha u i + Nếu  > 0: u sớm pha  so với i + Nếu  < 0: u trễ pha || so với i + Nếu  = 0: u pha với i Mạch điện xoay chiều có điện trở: - Giả sử BT điện áp tức thời: u  U cos  t - BT cường độ dđiện tức thời: i  I cos t u pha với i UR U i - Biểu thức định Luật Ôm: I  R - Kết luận: Nếu đoạn mạch có điện trở cường độ dịng điện mạch pha với điện áp hai đầu mạch 15 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Mạch điện xoay chiều có tụ điện: a Tác dụng tụ điện dịng điện: + Tụ điện khơng cho dịng điện chiều qua (tụ tích điện) + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” b Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện: + Giả sử BT cường độ dđiện tức thời: i  I cos t  u  U cos(t  ) + BT điện áp tức thời: u trễ pha U + Biểu thức định Luật Ôm: I  ZC Với: Z C  C: Điện dung tụ (F) ZC: dung kháng () C + Nếu u  U cos t  i  I cos(t    so với i i Uc )  Kết luận: Nếu đoạn mạch có tụ điện, cường độ dòng điện sớm pha  so với điện áp hai đầu tụ điện  Ý nghĩa dung kháng ZC:  Là đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều tụ điện Nếu ZC nhỏ dịng điện xoay chiều bị cản trở  Từ biểu thức Z C  Nếu tần số góc  lớn ZC nhỏ  dịng điện có tần số C cao chuyển qua tụ dễ dàng dòng điện xoay chiều tần số thấp  ZC có tác dụng làm cho i sớm pha /2 so với u Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần: Cuộn cảm cuộn cảm có điện trở khơng đáng kể, dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm xảy tượng tự cảm + Giả sử BT cường độ dđiện tức thời: + BT điện áp tức thời: + Biểu thức định Luật Ôm: I  U ZL   u u sớm pha  so với i   u  U cos(  t  )   UL i  I cos  t L: Độ tự cảm (H) ZL: cảm kháng () Với: Z L  L + Nếu u  U cos t  i  I cos(t   i )  Kết luận: Nếu đoạn mạch có cuộn cảm cường độ dòng điện trễ pha  so với điện áp  Ý nghĩa cảm kháng ZL:  Là đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều cuộn cảm Nếu ZL nhỏ dịng điện xoay chiều bị cản trở  Nếu độ tự cảm L tần số góc  lớn ZL lớn  dịng điện bị cản trở nhiều  dòng điện cao tần qua cuộn cảm khó dịng điện tần số thấp  ZL có tác dụng làm cho i trễ pha / so với u 16 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập III MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP Định luật điện áp tức thời: Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp điện áp tức thời hai đầu mạch tổng đại số điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch ấy: u = u1 + u2 + u3 + … Mạch có R, L, C mắc nối tiếp: A a Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Tổng trở R L C B 2 + Tổng trở: Z  R  ( Z L  Z C ) + Định luật Ôm: I  U  Z U R  (Z L  Z C ) 2   2 2 + Hiệu điện hiệu dụng: U  U R  U L  U C   R  ( Z L  Z C ) I b Độ lệch pha điện áp dòng điện: Nếu i  I cos t  u  U cos(t   ) Trong : Độ lệch pha u i: tan  ui   ZL > ZC hay    ZL < ZC hay   LC LC U L  UC Z L  ZC  (-/2    /2) UR R   > 0: u sớm pha i  Mạch có tính cảm kháng   < 0: u trễ pha i  Mạch có tính dung kháng  LƯU Ý: Cơng thức tính độ lệch pha i u: tan  iu  UC  U L ZC  Z L  UR R c Cộng hưởng điện: Khi ZL = ZC   iu = 0: i pha với u  HT cộng hưởng điện  Hiện tượng cộng hưởng có đặc điểm: + Tổng trở mạch đạt cực tiểu: Zmin = R  Cường độ dòng điện hiệu dụng đạt giá trị cực đại: U2 U  PMax  I max  R R + Điện áp hai đầu đoạn mạch biến đổi pha với cường độ dòng điện + Điện áp tức thời hai tụ điện hai đầu cuộn cảm có biên độ ngược pha nên triệt tiêu Điện áp hai đầu điện trở điện áp hai đầu đoạn mạch 1    Đkiện để có htượng cộng hưởng: Z L  Z C  L  hay 2LC = C LC IV CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT Công suất mạch điện xoay chiều: a Biểu thức công suất: U  + Công suất tiêu thụ trung bình: P = UIcos  RI  R  Z + Điện tiêu thụ mạch thời gian t: W = P t Cơng suất tiêu thụ mạch có R, L, C mắc nối tiếp công suất toả nhiệt R b Hệ số công suất: Hệ số công suất: cos = UR R  (0  cos  1) U Z Nhận xét: + T/hợp mạch có điện trở mạch RLC cộng hưởng: ZL = ZC:    cos    P  Pmax  UI 17 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập + T/hợp mạch có tụ điện cuộn cảm thuần:    cos    P   Mạch không tiêu thụ lượng       cos    P  UI  trường hợp thường gặp đời sống 2 Để tăng hiệu sử dụng điện năng, phải tìm cách nâng cao giá trị cos, ngồi nâng cao cos cịn làm giảm hao phí điện tỏa nhiệt đường dây + T/hợp  Tầm quan trọng hệ số cơng suất q trình cung cấp sử dụng điện + Các động máy vận hành ổn đinh, cơng suất trung bình giữ khơng đổi bằng: P P2 P = UIcos (0  cos  1)  I   Php  rI  r UI cos U cos 2 + Nếu cos nhỏ  Php lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh công ty điện lực Nhận xét: Với U P không đổi để giảm hao phí q trình tải điện cách tốt tăng cos (tối thiểu 0,85) V MÁY BIẾN ÁP Bài toán truyền tải điện xa:  Công suất máy phát: P phát = UphátI  Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây: P hp = rI  r 2 Pphat U phat  Pphat r U phat  Giảm hao phí có cách: + Giảm r: cách tốn chi phí + Tăng U: Bằng cách dùng máy biến áp, cách có hiệu Máy biến áp: Máy biến áp thiết bị có khả biến đổi điện áp xoay chiều a Cấu tạo nguyên tắc máy biến áp:  Cấu tạo: Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vịng khác nhau, quấn lõi sắt từ khép kín (làm thép silic) Cuộn dây nối với nguồn điện gọi cuộn sơ cấp Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp D2 D  Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ: DòngU1 điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây biến thiên từ thông cuộn thứ cấp làm phát sinh dòng điện xoay chiều b Khảo sát thực nghiệm máy biến áp: N1, U1, I1 số vòng dây, hiệu điện cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơ cấp N2, U2, I2 số vòng dây, hiệu điện cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp U2 U I1 N   U1 I N1 U2 > U1( N2 > N1): Máy tăng áp U2 < U1( N2 < N1): Máy hạ áp Ứng dụng máy biến áp: Máy biến áp có nhiều ứng dụng đời sống kĩ thuật, truyền tải điện xa công nghiệp nấu chảy kim loại hàn điện VI MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Máy phát điện xoay chiều pha: Cấu tạo gồm phận chính: + Phần ứng (stato) gồm cuộn dây giống nhau, cố định vòng tròn + Phần cảm (roto) tạo từ thông biến thiên nam châm quay f  np Từ thông qua cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số: đó: n: Tốc độ quay nam châm (vịng/s) p: số cặp cực nam châm (cặp cực) 18 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập Máy phát điện xoay chiều pha: a Định nghĩa: Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 1200 đôi b Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều ba pha gồm hai phận: + Stato: Gồm cuộn dây hình trụ giống gắn cố định vành tròn lệch 1200 + Roto: Một nam châm quay quanh trục O đường tròn với tốc độ góc  khơng đổi c Ngun tắc: Khi rơto quay cuộn dây stato xuất suất điện động cảm ứng 2 biên độ, tần số, biên độ lệch pha 3 Cách mắc mạch ba pha: Mắc hình mắc hình tam giác Dịng ba pha: Dịng điện xoay chiều máy phát điện xc pha phát dịng ba pha Đó hệ ba dịng điện xc hình sin có tần số, lệch pha 2/3 đôi Những ưu việt dòng ba pha: + Truyền tài điện xa dòng pha tiết kiệm dây dẫn so với dòng pha + Cung cấp điện cho động pha, dùng phổ biến nhà máy, xí nghiệp VII ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA Nguyên tắc chung động điện xoay chiều: + Nguyên tắc hoạt động động điện không đồng ba pha dựa tượng cảm ứng điện từ tác dụng từ trường quay + Khung dây dẫn đặt từ trường quay quay theo từ trường với tốc độ nhỏ Động hoạt động theo nguyên tắc gọi động không đồng Cấu tạo động không đồng bộ: + Cấu tạo máy gồm hai phận chính: - Stato: gồm cuộn dây giống đặt lệch 1200 vịng trịn - Rơto: Khung dây dẫn, quay tác dụng từ trường quay Để tăng hiệu người ta ghép nhiều khung dây dẫn giống có trục quay chung tạo thành lồng hình trụ gọi rơto lồng sóc + Ngun tắc hoạt động: Khi có dịng ba pha vào ba cuộn dây xuất từ trường quay tác dụng vào rơto làm chi rơto quay với tốc độ góc nhỏ tốc độ quay từ trường Chuyển động quay rôto sử dụng để làm quay máy khác 19 ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập TĨM TẮT CƠNG THỨC ฀ MẠCH R, L, C NỐI TIẾP * Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Tổng trở 2 + Tổng trở: Z  R  ( Z L  Z C ) + Định luật Ôm: I  U  Z U R  (Z L  Z C )   2 2 + Hiệu điện hiệu dụng: U  U R  U L  U C   R  ( Z L  Z C ) I * Độ lệch pha điện áp dòng điện: Nếu i  I cos t  u  U cos(t   ) Trong : Độ lệch pha u i: tan  ui   ZL > ZC hay    ZL < ZC hay   LC LC U L  UC Z L  ZC  (-/2    /2) UR R   > 0: u sớm pha i  Mạch có tính cảm kháng   < 0: u trễ pha i  Mạch có tính dung kháng ฀ ĐIỀU KIỆN CÙNG PHA - HIỆN TƯỢNG CÔNG HƯỞNG ĐIỆN    LC  f   2 LC Z  ZC    Z L  Z C   LC   4 fLC       tan   L R C     L 4 fL  L     2C 4 fC ฀ CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHƠNG PHÂN NHÁNH U I + Cơng suất: P  UI cos   0 cos   I R U2 R R U + Hệ số công suất: cos    R Z U Pmax  Z L  Z C  Pmax  ฀ MÁY BIẾN THẾ U N I1   U1 N1 I + Nếu U2 > U1 : Máy tăng áp + Nếu U2 < U1 : Máy hạ áp 20 ThuVienDeThi.com ... vừa tuần hồn theo thời gian, vừa tuần hồn theo khơng gian 2d - Độ lêch pha hai điểm cách đoạn d phương truyền:    ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt... Chu kì T: T  2   f T /6 T  CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN: ThuVienDeThi.com t n T / 12 Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập ... xo: Wt  ThuVienDeThi.com Tài liệu ôn thi THPTQG 2017 môn Vật lý 12 Cơ Hồ Minh Nhựt – TeL: 09.11.14.10.17 – Sưu tầm & Biên tập III CON LẮC ĐƠN Thế lắc đơn - Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng