Hướng dẫn lời giải, đáp án câu hỏi và bài tập trong chương 1 sách giáo khoa vật lý 12. pdf

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

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

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

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

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

Câu hỏi:

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

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

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

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

là F = – kx, trong đó x là li độ

Bài 2: Các đặc trưng của DĐĐH

C1 Ta thấy rằng m có đơn vị là (kg), k có đơn vị là (N/m) suy ra m/k có đơn vị là(kg.N/m) Mặt khác theo công thức F = m.a ta có 1(N) = 1(kg.m/s2) suy ra1(kg.N/m) = 1(s2) Suy ra

k

m có đơn vị là (s)

C2 Phương trình dao động của vật là x = A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) Vận tốc của vật là v = x’ =

- ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =.A.sin(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =)

C3 Ta có x = A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) → x’ = - ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =.A.sin(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) → x” = - ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =2.A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =)thay x và x” vào phương trình x” + ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =.x = 0 ta thấy - ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =2.A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) + ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =2.A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t+ φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) = 0 = VP Tức là x = A.cos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) là nghiệm của phương trình x” + ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =.x = 0.C4 Số hạng 0,5kx2 có đơn vị là m 2

5 Phương trình DĐĐH là x = Acos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =).

x: là li độ A: là biên độ φ) Vận tốc của vật là v = x’ =: Là pha ban đầu

6 Công thức động năng: 1 2

mv2d

kx2t

9 a Độ cứng k = 490N/m Vì khi vật ở vị trí cân bằng ta có k.Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngl = m.g

b Chu kì của con lắc T 2 m 2 l

Bài 3: Con lắc đơn.

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

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

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

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

7 Ta có T 2 l

g

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

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

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

C1 a Các con lắc đều dao động cưỡng bức

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

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

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

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

Câu hỏi:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Câu hỏi:

1 Phần I SGK

2 Phần II SGK

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

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

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

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

- Quay quanh O với tốc độ 1rad/s lên ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ = = 1 rad/s

- Khi t = 0; ta có: φ) Vận tốc của vật là v = x’ = = 300 = 6 rad

6 Phương trình của dao động tổng hợp: x = 2,3cos(5πt + 0,68π) (cm)

Hướng dẫn: A2 = A2

1m + A2

2m + 2.A1m.A2m.cos(φ) Vận tốc của vật là v = x’ =2 – φ) Vận tốc của vật là v = x’ =1) = 5,25 → A = 2,29  2,3 cm

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

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

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

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

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

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

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

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

Bài tập:

7 Chọn A.

8 Chọn C

9 Vận tốc truyền sóng là v = 50cm/s

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

Bài 8: Sự giao thoa sóng

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

Câu hỏi:

1 Hiện tượng giao thoa và hiện tượng nhiễu xạ

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

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

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

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

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

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

Câu hỏi:

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

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

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

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

Phản xạ không đổi dấu khi vật cản di động được

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

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

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

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

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

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

Bài 10: Tính chất vật lí của âm thanh

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

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

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

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

Câu hỏi:

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

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

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

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

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

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

âm truyền qua

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

Bài 11: Tính chất sinh lí của âm thanh.

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

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

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

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

Câu hỏi:

1 Theo tính chất sinh lí của âm

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

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

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

độ âm là ben và đêxiben

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

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

4.1010



  86dB11

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

Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều.

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

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

C6 UMax = U 2 = 220 2= 311V

Câu hỏi:

1 a Phương trình cường độ dòng điện i = Imcos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =) trong đó i là cường độ dòngđiện tức thời, Im là cường độ dòng điện cực đại

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

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

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

c Điện năng tiêu thụ trong 1 h là 100 Wh

5 Hai bóng đèn (220V – 115W), (220V – 132W) mắc song song vào mạng điện220V

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

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

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

7 Chọn C

8 Chọn A

9 Chọn D

10 Chọn C.

Bài 13: Các đoạn mạch sơ cấp.

C1 Điện áp xoay chiều u = Umcosωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t trong đó u là điện áp tức thời, Um là điện ápcực đại, U = Um

 là 1(s/F), dựa vào công thức C = Q/

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

= 1(A) suy ra 1(s/F) = 1(V/A) = 1(Ω)

C6 Đơn vị của ZL = ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =L : Ta có đơn vị của ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =L là 1 (H/s) dựa vào công thức e =L.Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngI/Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngt ta có 1 (V) = 1 (H.A/s) suy ra 1 (H/s) = 1 (V/A) = 1(Ω)

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

diL

dt - 2

diL

dtU = -(L1 + L2 )di

dt = - L

di

dt với L = L1 + L2 Suy ra : Zl = Lωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ = = L1 ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =+ L2 ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ = = ZL 1 +ZL 2= (L1 + L2 )ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =

6 Khi tụ C1 và C2 mắc nối tiếp thì: u = u1 + u2 =

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

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

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

Bài tập:

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

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

Lại có tanφ) Vận tốc của vật là v = x’ = = cossin

 từ đó suy ra sinφ) Vận tốc của vật là v = x’ = = ZL ZC

66

Bài 16: Truyền tải điện năng Biến áp.

C1 Từ R = l

s

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

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

C3 V1, V2 đo các điện áp hiệu dụng

A1, A2 đo các cường độ hiệu dụng

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

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

hạ xuống lưới điện tiêu dùng

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

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

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

c Uc = U – Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngU = 110 – 72,7 = 38,3V.

d RI2

ra = 2643,6W

e I’ra = 4000

11 A  Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngU’ =RI’ra = 200

11 2 = 36,36V  Uc’ = U’ – Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao độngU’ = 220 –36,36  Uc’ = 183,64V  RI’2

ra = 661,15W

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

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

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

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

C4 Xem SGK 11 trong phần dụng cụ bán dẫn

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

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

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

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

C6 Vì các Upha lệch nhau 1200 trong không gian  u12 = u10 + u20 khi đó u12 là đườngchéo hình thoi cạnh u10 và u20 u12 = 2u10.sin600 = 3u10  Udây = 3Upha

Câu hỏi:

1 Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

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

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

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

Bài tập:

3 Chọn C

4 Đồ thị cường độ dòng điện trước và sau

khi chỉnh lưu cả hai nửa chu kì:

- Trước khi dạng hình sin

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

+

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

u

1 chiều t

u

xoay chiều t

e t

6 Cường độ dòng điện trong dây trung hoà i = i1 + i2 + i3 ta lại có i1 = Imcosωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t, i2 =

Imcos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t - 2π/3), i3 = Imcos(ωt + φ) Vận tốc của vật là v = x’ =t + 2π/3) suy ra i = 0

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

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

đó S vuông góc với từ trường

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

không còn lực từ tác dụng lên khung kéo khung

quay, vì vậy khung luôn quay chậm hơn từ

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

về thang đo Ω với vị trí 20k

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

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

B3

q, i

q t

i