Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I MỤC LỤC Chương 1 DAO ĐỘNG CƠ 4 Chủ đề 1 DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 4 I Định nghĩa dao động điều hoà 4 II Các phương trình dao động điều hòa 4 III Mối quan hệ về pha, công thức li.
Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I MỤC LỤC Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I Chương 1: DAO ĐỘNG CƠ Chủ đề 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I - Định nghĩa dao động điều hoà 1) Dao động: Là chuyển động có giới hạn khơng gian lặp lặp lại quanh vị trí cân (VTCB) 2) Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái lặp lại cũ sau khoảng thời gian T T gọi chu kỳ dao động ∆ϕ ω= ∆t − Cơng thức tần số góc: (rad/s) 2π T= ω − Công thức chu kỳ: (s) với ω tần số góc ω f = = ω = 2π f T 2π − Công thức tần số: (Hz) Suy tần số góc (rad/s) − Ngồi ra, biết số dao động toàn phần n thời gian thực dao động ∆t ta có T= ∆t n f = n ∆t thể tính chu kỳ tần số theo công thức: VD1: Một vật dao động tuần hoàn, biết 25 giây vật thực 50 dao động tồn phần Tính chu kỳ, tần số tần số góc dao động 3) Dao động điều hòa: Là dạng đặc biệt dao động tuần hồn, dao động mơ tả hàm số Sin Cos theo thời gian II - Các phương trình dao động điều hịa Xét chất điểm dao động trục Ox nằm ngang, gốc tọc độ O trùng với VTCB 1) Phương trình li độ: - Phương trình li độ có dạng: x = Acos(ωt + φ) x = Asin(ωt + φ) - Định nghĩa đại lượng: o x gọi li độ dao động (cm) o A gọi biên độ dao động (cm), A > o ꞷ gọi tần số góc (rad/s), ω > o φ gọi pha ban đầu t0 = 0: Nó xác định trạng thái ban đầu vật dao động điều hoà (rad) Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I o (ꞷt + φ) gọi pha thời điểm t: Nó cho ta biết trạng thái vật dao động điều hồ (rad) Chú ý: chương trình phổ thơng hành, người ta dùng phương trình dạng Cos để mơ tả dao động điều hịa x = Acos ( ωt + ϕ ) (cm) - Nhận xét: o Tại biên dương: x = +A o Tại biên âm: x = -A o Tại VTCB: x = VD1: Một vật dao động điều hồ vó phương trình li độ x = 8cos(πt + π/3) (x tính cm t tính s) a) Xác định biên độ, tần số góc pha ban đầu dao động b) Tính chu kỳ tần số dao động c) Xác định li độ vật thời điểm ban đầu t = d) Xác định li độ vật thời điểm t = 0,5 (s) e) Ở thời điểm vật có li độ x = -8 cm lần thứ ? 2) Phương trình vận tốc - Xét khoảng thời gian nhỏ vận tốc với đạo hàm bật li độ theo thời gian: v = x′ = −ω A sin ( ωt + ϕ ) (cm/s) - Nhận xét: o Tại hai biên: v = o Tại VTCB: vận tốc cực đại có độ lớn vmax = ꞷA VD3: Một vật dao động điều hoà vó phương trình li độ x = 8sin(πt) (x tính cm t tính s) a) Xác định biên độ, tần số góc pha ban đầu dao động b) Viết phương trình vận tốc vật c) Khi qua VTCB tốc độ vật ? d) Ở thời điểm t = 0,25 (s) li độ vận tốc vật ? Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I e) Ở thời điểm mà li độ vật x = cm vận tốc vật ? 3) Phương trình gia tốc - Xét khoảng thời gian nhỏ gia tốc với đạo hàm bật vận tốc theo thời gian: a = v′ = −ω Acos ( ωt + ϕ ) = −ω x (cm/s2) - Nhận xét: o Tại hai biên: gia tốc cực đại có độ lớn a = ꞷ2A o Tại VTCB: a = VD4: Một vật dao động điều hồ vó phương trình li độ x = - 8sin(2πt – π/4) (x tính cm t tính s) a) Xác định biên độ, tần số góc pha ban đầu dao động b) Viết phương trình vận tốc gia tốc vật c) Tính tốc độ vật VTCB độ lớn gia tốc vị trí biên d) Ở thời điểm t = 0,125 (s) gia tốc vận tốc vật ? Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I III - Mối quan hệ pha, công thức liên hệ Mối quan hệ pha Ta có: o Li độ: x = Acos(ωt + φ) o Vận tốc: v = -ωAsin(ωt + φ) = ωAcos(ωt + φ + π/2) o Gia tốc: a = -ω2Acos(ωt + φ) = ω2Acos(ωt + φ + π) - Nhận xét: o v sớm pha x góc π/2 (vuông pha) o a sớm pha x góc π (ngược pha) o a sớm pha v góc π/2 (vng pha) Cơng thức liên hệ - Do x vuông pha với v v vuông pha với a nên ta thiết lập hệ thức sau: x2 v2 + =1 A2 vmax - v2 a2 + =1 vmax amax Ngoài ta dễ dàng thiết lập hệ thức liên hệ sau: A2 = x + v2 ω2 A2 = v2 a2 + ω2 ω4 VD5: Một vật dao động điều hoà, vật nhỏ chuyển động quỹ đạo thẳng dài 10 cm, với chu kỳ (s) Ở thời điểm ban đầu vật qua vị trí có li độ x = 2,5 cm theo chiều dương a) Viết phương trình li độ dao động vật b) Tính tốc độ cực đại gia tốc cực đại c) Ở thời điểm vật có li độ x = -2,5 (cm) vận tốc gia tốc vật ? Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I IV – Đồ thị li độ - thời gian dao động điều hòa Giả sử thời điểm ban đầu vật qua VTCB theo chiều dương Ta lập bảng giá trị sau: Thời gian t (s) T/4 T/2 3T/4 T Li độ x (cm) A -A Đồ thị li độ - thời gian dao động điều hịa nói trên: VD12: Một vật dao động điều hịa có đồ thị li độ x theo thời gian hình vẽ Tìm phương trình dao động vật VD13: Một vật dao động điều có đồ thị vận tốc theo thời gian hình vẽ Tìm phương trình li độ ? Từ tìm phương trình gia tốc vận tốc VD14: Gia tốc theo thời gain vật dao động điều hịa có đồ thị hình vẽ Tìm phương trình dao động vật VD15: Một vật có khối lượng m = 100 g, dao động điều hịa theo phương trình có dạng x = Acos(ωt + ϕ) Biết đồ thị lực π = 10 kéo theo thời gian F(t) hình vẽ Lấy Viết phương trình dao động vật Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD16: Hai vật M1 M2 dao động điều hịa tần số hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ x1 M1 li độ x2 M2 theo thời gian t Hai dao động M1 M2 lệch pha rad ? VD17: Một chất điểm dao động điều hòa theo trục Ox Trong hệ trục vng góc aOv, đồ thị biểu diễn mối quan hệ gia tốc a vận tốc v vật mơ tả hình vẽ Tính chu kỳ dao động V – Lực hồi phục (lực kéo về) - Là lực hợp lực làm cho vật dao động điều hịa, lực hướng VTCB nên gọi lực kéo - Theo định luật II Niutơn: Fkv = ma = -mω2Acos(ωt + φ) Fkv = −mω x - Suy Nhận xét: o Fkv ngược pha với x ur F kv o hướng vào VTCB VD6: Một vật có khối lượng m dao động điều hồ Ở vị trí lực hồi phục tác dụng vào vật nửa lực hồi phục cực đại ? VD7: Một vật có khối lượng 100 g dao động điều hoà với biên độ cm với chu kỳ (s) Tính độ lớn lực kéo cực đại tác dụng vào vật Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD8: Một vật có khối lượng 500 g dao động điều hoà, biểu thức lực kéo F = -0,8cos(4t) (N) Tính biên độ dao động vật VI – Liên hệ DĐĐH chuyển động tròn - Xét chất điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O, bán kính A, tốc độ góc ꞷ - Khi chất điểm M chuyển động hết vịng trịn hình chiếu P lên trục Ox qua tâm O dao động hết chu kỳ đoạn thẳng từ x = -A đến x = +A Ta có x = OP OP x = OA A ⇒ x = A cos(ωt + ϕ ) cos(ωt + ϕ ) = - Xét tam giác OPM ta Vậy: chất điểm M chuyển động trịn hình chiếu P dao động điều hịa với tần số góc ꞷ Ta vận dụng liên hệ hai loại chuyển động để giải tập dao động điều hòa VD9: Chất điểm A lắc lò xo dao động điều hòa theo phương trình x = 2cos(πt – π/3), li độ x tính cm, thời gian t tính s a) Hãy tìm thời điểm vật qua vị trí x = – cm lần b) Hãy tìm khoảng thời gian ngắn vật từ vị trí x = – cm đến x = - theo chiều âm VD10: Một chất điểm dao động điều hòa theo trục Ox (với O gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng) có chu kỳ T =1,5 (s) , biên độ A Sau dao động 3,25 (s) vật ly độ cực tiểu Tại thời điểm ban đầu vật theo chiều Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD11: Hai vật dao động điều hòa hai đường thẳng song song với trục Ox Hình chiếu vng góc vật lên trục Ox dao động với phương trình x = 10cos(2,5πt + π/4) (cm) x2 = 10cos(2,5πt − ) (cm) (t tính s) Kể từ t = 0, xác định thời điểm hình chiếu hai vật cách xa lần thứ 2020 Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 10 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I ⇔ I12 = I 22 ⇔ ⇔ U2 U2 = Z12 Z 22 R + ( Z L1 − Z C ) 2 = R + ( Z L − Z C )2 ⇔ ( Z L1 − Z C ) = ( Z L − Z C ) ⇔ Z L21 − Z L22 = ZC (Z L1 − Z L ) ⇒ ZC = Z L1 + Z L 2 ⇒ L1 + L2 = ω 2C L0 = Khi Pmax L1 + L2 VD1: Cho mạch RLC có R = 100 Ω ; C = 10 -4 / 2π F cuộn dây cảm có L thay đổi đặt vào Hai đầu mạch điện áp u = 100cos100πt (V) Tính L để ULC cực tiểu(URmax, Pmax) A L = π/2 H B L = H C L = 2/π H D L = 0,2 H VD2: Cho đoạn mạch R,L,C L biến thiên được, R = 100Ω , điện áphai đầu đoạn mạch u = 200cos100πt (V) Khi thay đổi L cường độ dịng điện hiệu dụng đạt giá trị cực đại A 1/√2 A B 0,5 A C 2A D A Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 86 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD3: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm R, C cuôn dây cảm L thay đổi Điều chỉnh L để điện áp hiệu dụng hai đầu L đạt giá trị cực đại 100V, điện áp đầu tụ 36 V Giá trị hiệu dụng đầu đoạn mạch là: A 80 V B 136 V C 64 V D 48 V VD4: Đặt điện áp xoay chiều ổn định 220V – 50Hz vào đầu mạch AB gồm điện trở R = 50Ω, tụ điện có dung kháng C = 100Ω cuộn cảm L nối tiếp, L thay đổi Thay đổi L để điện áp hiệu dụng URL max Giá trị URL max có giá trị ? A 431 V B 531 V C 401 V D 501 V VD5: Cho đoạn mạch điện khơng phân nhánh gồm cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi được, tụ điện C biến trở R Biết điện áp xoay chiều A B có giá trị hiệu dụng tần số không đổi Ban đầu L = L , cho R thay đổi R = R cơng suất tiêu thụ mạch AB lớn P1max = 92W Sau cố định R = R 1, cho L thay đổi, L = L cơng suất tiêu thụ mạch AB lớn P2max Giá trị P2max bằng: A 276 W B 184 W C 92 W D 46 W Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 87 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD7: Cho mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp,cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 100cos100πt Điều chỉnh độ tự cảm L để điện áp hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại U L max điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện UC = 200V Giá trị UL max A 150 V B 100 V C 250 V D 300 V C D A B B D II – Mạch RLC có C thay đổi Theo dây chuyền, mạch có C thay đổi dẫn đến Z C, Z thay đổi theo làm thay đổi I, P, UR, UL, UC, URC, ULC, độ lệch pha u i thay đổi theo U U I= = Z R + (Z L − ZC ) 1) Cường độ dòng điện: - Muốn Imax Zmin Do R khơng đổi nên Zmin ZL = ZC (cộng hưởng) U I max = R - Vậy U2 Pmax = R 2) Công suất: P = I2R Suy 3) Các đại lượng khác: U R max = I max R = U U U L max = I max Z L = Z L R - Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 88 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I U RL max = I max Z RL = U R + Z L2 R - ULCmin Với UC phức tạp UC có chứa I C thay đổi Theo ta có: U U U C = IZ C = Z C = ZC Z R + (Z L − ZC ) - Để xét cực trị hàm số với biến ZC ta lấy đạo hàm UC theo biến ZC cho khơng để xet dấu tìm cực trị Kết ta có được: R + Z L2 ZC = ZL o Để ULmax Z L − ZC Z L =1 Z C Z L − Z L2 = R R R o Khi đó: hay hay tan ϕ RLC tan ϕ RL = ⇒ φRLC + φRC = π/2 o Lúc ta có giản đồ vectơ sau: 4) Tại giá trị C0 để Pmax - - - Ta có Pmax = I max R mà Imax ZL = ZC U2 C0 = P = max ω L0 R Từ ta có Đồ thị phụ thuộc P vào L P vào ZL hình vẽ: Theo đó: Nếu P1 = P2 có hai giá trị L thoả L1 L2 Khi P1 = P2: ⇔ I12 R = I 22 R ⇔ I12 = I 22 ⇔ ⇔ U2 U2 = Z12 Z 22 R + ( Z L − Z C1 ) 2 = R + ( Z L − Z C )2 ⇔ ( Z L − Z C1 ) = ( Z L − Z C ) Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 89 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I ⇔ Z L21 − Z L22 = ZC (Z L1 − Z L ) ⇒ ZL = ⇒ Z C1 + Z C 2 1 + = 2ω L C1 C2 C0 = Khi C1 + C 2 VD8: Một đoạn mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn cảm L tụ xoay C Biết R=100Ω , L = 0,318 H Đặt vào đầu đoạn mạch điện áp u = 200cos100πt (V) Tìm điện dung C để điện áp tụ điện đạt giá trị cực đại A 2.10−4 (F ) π B 10−4 (F ) π C 10−4 (F ) 2π D (F ) 2π VD9: Một mạch điện xoay chiều gồm RLC ghép nối tiếp Ta đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u = U0sin100πt (V) Hiện dòng điện i sớm pha điện áp u Nếu tăng điện dung C từ từ hệ số công suất mạch ban đầu A giảm nhẹ tăng B tăng C không thay đổi D giảm Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 90 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD10: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở 30 Ω, cuộn cảm có độ tự cảm 0,4/π H tụ điện có điện dung thay đổi Điều chỉnh điện dung tụ điện UL max A 160 V B 150 V C 100 V D 250 V VD11: Đặt điện áp 150 V – 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn dây có điện trở r, có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Thay đổi C để U L max = 250 V Lúc này, điện áp hiệu dụng tụ A 100√2 V B 150√2 V C 200 V D 100 V VD12: Một mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm cuộn cảm tụ điện có điện dung C thay đổi Dùng vơn kế có điện trở lớn mắc vào hai đầu tụ điện Thay đổi C người ta thấy C = 40 μF C = 20 μF vơn kế trị số Tìm C để vơn kế giá trị cực đại A 20 μF B 30 μF C 60 μF D 10 μF Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 91 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD13: Cho mạch điện xoay chiều RLC có: R = 100 Ω ; L = 2/π H, điện dung C tụ điện biến thiên Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 200√2cos100πt (V) Tính C để điện áp hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại A 10−4 (F ) π B 10−4 (F ) 2π C (F ) 2,5π D 10−4 (F ) 2,5π VD14: Đặt điện áp u = 200√2cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn mạch AM mắc nối tiếp với đoạn mạch MB, đoạn mạch AM chứa cuộn dây điện trở r = 20Ω, đoạn mạch MB chứa điện trở R = 50Ω nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi Khi C = C = 200/π μF mạch xảy tượng cộng hưởng Điều chỉnh C = C UMB max, giá trị cực đại xấp xỉ bằng: A 225,8 V B 323,6 V C 283,8 V D 262,6 V C B A C B D D III – Máy RLC có R thay đổi Theo dây chuyền, mạch có R thay đổi dẫn đến Z thay đổi theo làm thay đổi I, P, UR, UL, UC, URC, ULC, ULC độ lệch pha u i thay đổi theo Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 92 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I I= U = Z U R + (Z L − ZC ) 2 1) Cường độ dòng điện: - Muốn Imax Zmin, Zmin R = U I max = Z L − ZC - Vậy U2 P = I 2R = R= R + (Z L − ZC ) 2) Công suất: R = Z L − ZC U2 (Z − Z ) R+ L C R Pmax mẫu số phải min, nghĩa Pmax = U2 R0 Cosϕu / i = 2 Suy , lúc 3) Các đại lượng khác: UZ L U L max = I max Z L = Z L − ZC UZ C U C max = I max Z C = Z L − ZC U U LC max = I max Z LC = Z L − ZC = U Z L − ZC ULCmin - Với UR phức tạp UR có chứa I R thay đổi Theo ta có: U U U U R = IR = R = R= Z R + (ZL − ZC ) (Z − Z ) 1+ L C R - Áp dụng Cô-si, dễ thấy: U R max = R = Z L − ZC U o Để URmax Suy ZL − ZC =1 tan ϕ RLC = R o Khi đó: hay o Lúc ta có giản đồ vectơ hình bên: 4) Tại giá trị R0 để Pmax - Ta có Pmax = I max R mà Imax R = Z L − ZC Pmax R0 = ZL − ZC - Từ ta có U2 = R0 Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 93 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I - Chú ý: Với mạch R – (L,r) – C thì: o Khi cơng suất mạch đạt cực đại: Pmax = R0 + r = Z L − ZC U2 2( R0 + r ) o Khi công suất R đạt cực đại: Pmax = R0 = Z doanconlai = r + ( Z L − ZC ) U2 r + ( Z L − Z C )2 - Đồ thị phụ thuộc P vào R hình vẽ: - Theo đó: Nếu P1 = P2 có hai giá trị R thoả R1 R2 Khi P1 = P2: ⇔ I12 R1 = I 22 R2 ⇔ U2 U2 R = R2 R12 + ( Z L − Z C ) R22 + ( Z L − Z C ) ⇔ R1 ( R22 + (Z L − Z C ) ) = R2 ( R12 + ( Z L − Z C ) ) ⇔ R1R22 + R1 ( Z L − ZC ) = R2 R12 + R2 ( Z L − Z C ) ⇔ R1 R22 − R2 R12 = R2 ( Z L − Z C )2 − R1 ( Z L − Z C )2 ⇔ R1R2 ( R2 − R1 ) = ( R2 − R1 )(Z L − Z C ) ⇒ R1 R2 = ( Z L − Z C ) U2 ⇒ P1 = P2 = R1 + R2 R0 = R1 R2 Khi Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 94 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD15: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp u = 120cos(100πt) (V) , giá trị L = 1/10π H; C = 4.10-4 / π R biến trở Thay đổi R cho cơng suất mạch lớn Tìm R công suất lúc A R = 15Ω, P = 480W B R = 35Ω, P = 420W C R = 45Ω, P = 480W D R = 25Ω, P = 400W VD16: Cho đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh, cuộn dây có r = 15Ω , độ tự cảm L = 1/5π H biến trở R mắc hình vẽ Hiệu điện hai đầu mạch là: u = 80cos(100πt)(V) Thay đổi biến trở R đến cơng suất tồn mạch đạt giá trị cực đại giá trị là: A 200 W B 240 W C 50 W D 80 W VD17: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp Biết L = 318 (mH), C = 17 (μF) Điện áp hai đầu mạch u = 120√2cos(100πt - π/4) (V) cường độ dịng điện mạch có biểu thức i = 1,2√2cos(100πt + π/12)A Để hệ số cơng suất mạch 0,6 phải ghép thêm điện trở R o với R A song song, Ro = 25 Ω B nối tiếp, Ro = 65 Ω C song song, Ro = 35,5 Ω D nối tiếp, Ro = 15 Ω Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 95 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD18: Đoạn mạch gồm biến trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Điện áp hai đầu mạch u = U√2cos(ωt)V Điện áp hiệu dụng đoạn R, L có giá trị khơng đổi 120 V Giá trị U A 240 V B 200 V C 120 V D 100 V VD19: Mạch điện xoay chiều gồm biến trở R thay đổi được, cuộn dây có điện trở r = 20√3 Ω cảm kháng dung kháng ZL = 100 Ω ZC = 80 Ω Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u = 150√2cos(100πt)V Điều chỉnh R để công suất tiêu thụ R đạt giá trị lớn Cơng suất tiêu thụ điện trở gần giá trị nhất? A 145 W B 180 W C 135 W D 150 W A D B C D IV – Máy RLC có ω, f thay đổi Theo dây chuyền, mạch có ω thay đổi dẫn đến Z thay đổi theo làm thay đổi I, P, UR, UL, UC, URC, ULC, ULC độ lệch pha u i thay đổi theo U U I= = Z R + ω L− ωC ÷ 1) Cường độ dòng điện: Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 96 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I - - Z L = ZC Muốn Imax Zmin, Zmin U I max = R Vậy Pmax = ω0 = LC nghĩa (cộng hưởng) U2 R 2) Công suất: P = I2R Suy 3) Các đại lượng khác: U U R = IR = R R + ( Z L − ZC ) U R max = U Suy ULCmin U U U U C = IZ C = ZC = = 2 R + ( Z L − ZC ) ωC ω 2C R + ω LC − R2 + ω L − ωC ÷ - ( y = C R x + ( xLC − 1) = L2C x + ( L2C − LC ) x + Ta có: tiểu hàm số y Từ −b − L2C + LC x= = ⇒ω = 2a L2C ω= hàm x = ω2 (đặt số y ) Ta tìm giá trị cực giá trị L R2 + L C U R + ( Z L − ZC ) ZL = U R + ωL − ωC ÷ ωL = - U R2 + 1 − 2 ω L ω LC ÷ L2 R2 y = x + 1 − x ÷x + ÷ = 2 x + − L LC LC LC R Ta có: tiểu hàm U y LC − L2C L R = + L2C L C Vậy UCmax U L = IZ L = thấy ) = số y Từ thấy hàm x= (đặt số y L2 − −b LC R LC − R 2C 2 x= = = = ⇒ω = = 2 2a ω LC − R C C 2 LC Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) = U y ω2 ) Ta tìm giá trị cực giá trị L R2 + C 97 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I ω= C L R2 + C Vậy ULmax 4) Tại giá trị ω0 để Pmax Pmax = I max R Z L = ZC - Ta có U2 ω0 = Pmax = LC R - Từ ta có - Đồ thị phụ thuộc P vào ω hình vẽ: - Theo đó: Nếu P1 = P2 có hai giá trị ω thoả ω1 ω2 ω0 = ω1ω2 Khi f0 = f1 f VD20: Đặt điện áp u = 100√2cosωt (V), có ω thay đổi vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 200 Ω, cuộn cảm có độ tự cảm 25/(36π) H tụ điện có điện dung 10 -4/π F Cường độ hiệu dụng dòng qua mạch 0,5 A Giá trị ω A 150π rad/s B 100π rad/s C 50π rad/s D 120π rad/s VD21: Cho đoạn mạch không phân nhánh gồm điện trở 80Ω , cuộn dây có điện trở 20Ω độ tự cảm 0,318H, tụ điện có điện dung 15,9 μF Đặt vào hai đầu đoạn mạch dòng Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 98 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I điện xoay chiều có tần số thay đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện C đạt giá trị cực đại tần số f có giá trị là: A 385,1 Hz B 61,3 Hz C 192,6 Hz D 70,45 Hz VD22: Một đoạn mạch không phân nhánh gồm điện trở R = 100 Ω , cuộn dây có độ tự cảm L = 12,5 mH, tụ điện có điện dung C = 1μF Đặt vào đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200V có tần số thay đổi Thay đổi f để giá trị điện áp hiệu dụng cuộn cảm đạt cực đại Giá trị là: A 150 V B 200 V C 250 V D 100 V VD23: Đặt điện áp u = U0cosωt (V) (U0 không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm 4/(5π) H tụ điện mắc nối tiếp Khi ω = ω cường độ dịng điện hiệu dụng qua đoạn mạch đạt giá trị cực đại I m Khi ω = ω1 ω = ω2 cường độ dịng điện cực đại qua đoạn mạch I m Biết ω1 – ω2 = 200π rad/s Giá trị R bằng: A 150 Ω B 160 Ω C 50 Ω D 200 Ω Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 99 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I VD24: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số thay đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp với 2L > CR Khi f = f1 = 30Hz f = f2 = 150Hz điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm giá trị Khi f = f = 50Hz f = f4 = 200Hz điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện có giá trị Để UR max tần số có giá trị A 122 Hz B 72 Hz C 90 Hz D 86 Hz D B C A Hết Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 100 D ... Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I IV – Đồ thị li độ - th? ?i gian dao động ? ?i? ??u hòa Giả sử th? ?i ? ?i? ??m ban đầu vật qua VTCB theo chiều dương... (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 38 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) 39 Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I Giáo viên:... th? ?i ? ?i? ??m t = 0,25 (s) li độ vận tốc vật ? Giáo viên: Mai Quang Hưởng (huong-gv1013@ngoisao.edu.vn) Lý thuyết Vật lí 12 – Học kỳ I e) Ở th? ?i ? ?i? ??m mà li độ vật x = cm vận tốc vật ?