Phuong phap giai cac dang bai tap vat ly 12 phan 2 (Luyen thi dai hoc2016)

Bước 1: Học kĩ lí thuyết trong sách giáo khoa Bước 2: Làm toàn bộ các bài tập trong sách giáo khoa Bước 3: Làm bài tâp ở sách bài tập (theo chương trình chuẩn và chương trình nâng cao) Bước 4: Luyện thi trực tuyến

Trang 2

Mục lục

Trang

Mục lục 1

Chương 3- SÓNG CƠ 6 A- HIỆN TƯỢNG SÓNG- GIAO THOA SÓNG 6 3.1 Hiện tượng sóng: 6

3.1.1 Quan sát 6

3.1.2 Định nghĩa 6

3.1.3 Giải thích 6

3.1.4 Phân loại 6

3.2 Những đại lượng đặc trưng của sóng 6

3.2.1 Vận tốc truyền sóng 6

3.2.2 Chu kỳ của sóng (T ), tần số (f) 7

3.2.3 Bước sóng (λ) 7

3.2.4 Biên độ sóng 7

3.3 Phương trình truyền sóng 7

3.3.1 Phương trình truyền sóng 7

3.3.2 Tính tuần hoàn của sóng theo không gian và thời gian 8

3.3.3 Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng 8

3.4 Hiện tượng giao thoa sóng 8

3.4.1 Thí nghiệm 8

3.4.2 Định nghĩa độ lệch pha Giải thích hiện tượng giao thoa sóng 9

B- DẠNG BÀI TẬP 10 Chủ đề 1 Viết biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng 10

Chủ đề 2 Dựa vào độ lệch pha ∆ϕ và điều kiện giới hạn của tần số, bước sóng, vận tốc để tìm tần số, bước sóng, vận tốc? 10

Chủ đề 3 Viết phương trình sóng tại một điểm trên miền giao thoa? Xác định số điểm dao động cực đại và cực tiểu ? 11

A Nếu uS 1 = uS 2 = a cos(ω.t) 11

1.Phương trình sóng tại điểm M cách S1 và S2 một khoảng d1và d2 11

2 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn S1S2 11

3 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn S1D được giới hạn bởi hình chử nhật S1S2DC 11

4 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn DC được giới hạn bởi hình chử nhật S1S2DC 11

B Nếu uS 1 = a cos(ωt + ϕ1) và uS 2= a cos(ω.t + ϕ2) 11

1.Phương trình sóng tại điểm M cách S1 và S2 một khoảng d1và d2 11

Trang 3

2 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn S1S2 12

3 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn S1D được giới hạn bởi hình chử nhật S1S2DC 12

4 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn DC được giới hạn bởi hình chử nhật S1S2DC 12

C- SÓNG DỪNG- SÓNG ÂM 14 3.5 Sóng dừng 14

3.5.3 Điều kiện để có sóng dừng 14

3.6 Sóng âm 15

3.6.1 Dao động âm và sóng âm 15

3.6.2 Môi trường truyền âm 15

3.6.3 Những đặc trưng sinh lí của âm 15

3.7 Hiệu ứng Đốp-ple 16

3.7.2 Giải thích hiện tượng 16

a.Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động 16

b.Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên 16

D- DẠNG BÀI TẬP 17 Chủ đề 1 Viết phương trình sóng dừng tại một điểm ? 17

Chương 4- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 18 A- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU- ĐỊNH LUẬT OHM 18 4.1 Dòng điện xoay chiều 18

4.1.1 Suất điện động xoay chiều 18

4.1.2 Điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều 18

4.1.3 Cường độ dòng điện hiệu dụng, điện áp hiệu dụng 19

4.1.4 Lý do sử dụng giá trị hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng 19

4.2 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có điện trở thuần 20

4.2.1 Tác dụng của điện trở 20

4.2.2 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện i 20

4.2.3 Giản đồ Frexnen 20

4.2.4 Định luật Ohm 20

4.3 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có tụ điện 20

4.3.1 Tác dụng của tụ điện 20

4.4 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ cuộn cảm 21

4.4.1 Tác dụng của cuộn cảm 21

4.5 Định luật Ohm cho mạch điện RLC 22

4.5.1 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện 22

Trang 4

4.5.4 Hiện tượng cộng hưởng 23

4.6 Công suất của dòng điện xoay chiều 24

4.6.1 Công suất tức thời 24

4.6.2 Công suất của dòng điện xoay chiều 24

4.6.3 Ý nghĩa của hệ số công suất 24

B- DẠNG BÀI TẬP 25 Chủ đề 1 Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch khi biết biểu thức hiệu điện thế và ngược lại? 25

Chủ đề 2 Xác định độ lệch pha giữa hai hiệu điện thế tức thời u1 và u2 của hai đoạn mạch khác nhau trên cùng một dòng điện xoay chiều không phân nhánh? Cách vận dụng? 26

Chủ đề 3.Đoạn mạch RLC, cho biết U, R: tìm hệ thức L, C, ω để: cường độ dòng điện qua đoạn mạch cực đại, hiệu điện thế và cường độ dòng điện cùng pha, công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt cực đại 28

Chủ đề 4.Cho mạchRLC: Biết U, ω, tìm L, hayC, hay R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại 29

1.Tìm L hay C để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại 29

2.Tìm R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại 29

Chủ đề 5.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để UL (hay UC) đạt giá trị cực đại? 30 1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại 30

2.Tìm C để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện cực đại 30

Chủ đề 6.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để URL (hay URC) đạt giá trị cực đại? 31 1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RL đạt cực đại 31

2.Tìm C để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RC đạt cực đại 31

Chủ đề 7.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, L, C: tìm ω để UR (UL hay UC) đạt giá trị cực đại? 32

1.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu điện trở cực đại 32

2.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại 32

3.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện cực đại 32

Chủ đề 8.Xác định khoảng thời gian đèn neon sáng và tắt trong một chu kì T? 33

C - MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU- MÁY BIẾN ÁP - SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 34 4.1 Máy phát điện xoay chiều một pha 34

4.1.1 Nguyên tắc hoạt động 34

4.1.2 Nguyên tắc cấu tạo: 34

4.2 Máy phát điện xoay chiều ba pha 35

4.2.2 Định nghĩa dòng điện ba pha: 35

4.3 Động cơ không đồng bộ ba pha 36

4.3.2 Cách tao ra từ trường quay bằng dòng điện ba pha 36

4.3.3 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha: 37

4.4 Máy biến áp 37

4.4.1 Cấu tạo của máy biến thế 37

Trang 5

4.4.3 Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện 38

4.4.4 Truyền tải điện năng 38

D - DẠNG BÀI TẬP 40 Chủ đề 1.Xác định từ thông- suất điện động cảm ứng ? 40

Chủ đề 2.Máy phát điện xoay chiều một pha: xác định tần số, điện áp hiệu dụng ở hai đầu máy 40 Chủ đề 3.Máy phát điện xoay chiều ba pha 41

Chủ đề 4.Máy biến áp 41

Chủ đề 5.Truyền tải điện năng- hiệu suất của quá trình truyền tải 42

Chương 5- DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ- SÓNG ĐIỆN TỪ 44 5.1 Dao động điện từ trong mạch LC Sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC 44

5.1.1 Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động 44

5.1.2 Hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch dao động LC 45

5.1.3 Sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC 45

5.2 Điện trường Sóng điện từ Các tính chất của sóng điện từ 46

5.2.1 Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên 46

5.2.2 Sóng điện từ 47

5.2.3 Các tính chất của sóng điện từ 47

5.3 Sự truyền sóng vô tuyến điện Nguyên lí phát và thu sóng vô tuyến điện 47

5.3.1 Mạch dao động hở Anten 47

5.3.2 Nguyên tắc truyền sóng điện từ 47

5.3.3 Sự truyền sóng vô tuyến 48

5.3.4 Nguyên lí phát và thu sóng vô tuyến điện 48

B - DẠNG BÀI TẬP 49 Chủ đề 1 Xác định chu kì và tần số của mạch dao động LC ? 49

Chủ đề 2 Dao động điện tự do trong mạch LC: viết biểu thức q(t)? Suy ra cường độ dòng điện i(t)? 49

Chủ đề 3 Cách áp dụng định luật bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC 50

1.Biết Q0 ( hay U0) tìm biên độ I0 50

2.Biết Q0 ( hay U0)và q ( hay u), tìm i lúc đó 50

Chủ đề 3 Mạch LC ở lối vào của máy thu vô tuyến có tụ xoay biến thiên Cmax÷ Cmin: tìm dải bước sóng hay dải tần số mà máy thu được? 51

Chương 6- HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG- GIAO THOA ÁNH SÁNG 52 A LÝ THUYẾT 52 6.1 Tán sắc ánh sáng 52

6.1.1 Thí nghiệm Newton về hiện tượng tán sắc ánh sáng 52

6.1.2 Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc 52

6.1.3 TỔng hỢp ánh sáng trẮng 53

6.2 HiỆn tƯỢng nhiỄu xạ 53

6.3 Hiện tượng giao thoa ánh sáng 54

Trang 6

6.3.3 Bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng 55

6.3.4 Đo bước sóng bằng phương pháp giao thoa 55

6.3.5 Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng 56

6.4 Máy quang phổ Các loại quang phổ 56

6.4.1 Máy quang phổ 56

6.4.2 Quang phổ liên tục 57

6.4.3 Quang phổ vạch phát xạ 58

6.4.4 Quang phổ vạch hấp thụ 58

6.4.5 Hiện tượng đảo sắc các vạch quang phổ: 59

6.4.6 Phép phân tích quang phổ và tiện lợi của phép phân tích quang phổ 59

6.5 Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X 59

6.5.1 Thí nghiệm phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại 59

6.5.2 Tia hồng ngoại 60

6.5.3 Tia tử ngoại 60

6.6 Tia Ronghen ( Tia X) 61

6.6.1 Ống Ronghen ( Tia X) 61

6.6.2 Bản chất, tính chất và ứng dụng của tia Ronghen 61

6.6.3 Giải thích cơ chế phát ra tia Ronghen 62

6.6.4 Tác dụng quang điện của tia Ronghen 62

6.6.5 Công thức về tia Ronghen 62

6.7 Thuyết điện từ ánh sáng Thang sóng điện từ 62

6.7.1 Thuyết điện từ ánh sáng 62

6.7.2 Thang sóng điện từ 63

B - DẠNG BÀI TẬP 64 Chủ đề 1 Xác định khoảng vân - tọa độ vân sáng và vân tối trên miền giao thoa 64

Chủ đề 2 Xác định tính chất sáng (tối) và tìm bậc giao thoa ứng với mỗi điểm trên màn? 64

Chủ đề 3 Tìm số vân sáng và vân tối quan sát được trên miền giao thoa 65

Chủ đề 4 Trường hợp nguồn phát hai ánh sáng đơn sắc Tìm vị trí trên màn ở đó có sự trùng nhau của hai vân sáng thuộc hai hệ đơn sắc? 65

Chủ đề 5 Trường hợp giao thoa ánh sáng trắng: tìm độ rộng quang phổ, xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) tại một điểm (xM) ? 66

1.Xác định độ rộng quang phổ 66

2.Xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) tại một điểm (xM) 66

3.Xác định khoảng chồng chập của hai quang phổ liên tiếp trên miền giao thoa? 67

Chủ đề 6 Thí nghiệm giao thoa với ánh sáng thực hiện trong môi trường có chiếc suất n > 1 Tìm khoảng vân mới i0? Hệ vân thay đổi thế nào? 67

Chủ đề 7 Thí nghiệm Young: đặt bản mặt song song (e,n) trước khe S1 ( hoặc S2) Tìm chiều và độ dịch chuyển của hệ vân trung tâm 67

Trang 7

Ví dụ: sóng trên dây đàn hồi, sóng trên tấm kim loại mỏng.

Chú ý: trong vật rắn, sóng cơ học truyền được nhờ lực đàn hồi xuất hiện gây ra biến dạng lệch

b Sóng dọc: Là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền được cảtrong môi trường rắn, lỏng, khí

Chú ý: trong môi trường khí, lỏng, sóng cơ học truyền được nhờ lực đàn hồi xuất hiện gây ra biến dạngnén, dẻo

Sóng cơ học không lan truyền được trong chân không

3.2 Những đại lượng đặc trưng của sóng

Trang 8

3.2.2 Chu kỳ của sóng (T ), tần số (f)

Chu kì sóng là chu kì dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua, bằng chu kì của nguồn sóng

Tần số của sóng là đại lượng nghịch đảo của chu kì sóng:

d =

k +12

.λ k ∈ Z (3.5)

Khi sóng truyền qua một điểm thì làm cho phần tử vật chất tại điểm đó cũng dao động Biên độ dao độngcàng lớn thì sóng càng mạnh

Biên độ là đặc trưng sóng tại điểm ta xét:

+ Khi sóng lan truyền càng xa nguồn, biên độ càng giảm;

+ Khi sóng truyền tới, một phần tử vật chất tại đó dao động Vậy quá trình truyền sóng làquá trình truyền năng lượng

Chú ý: Quá trình truyền sóng cũng chính là quá trình truyền pha

Theo hình vẽ ta thấy: pha của dao động đã truyền từ nguồn dao động A tới B tới C và tới D rồitới E sau những khoảng thời gian T

4.Sau một thời gian là chu kì dao động, pha dao động truyền từ A đến E, do đó, trên hình vẽ ta thấy

A và E dao động cùng pha Khoảng cách giữa chúng là một bước sóng λ

3.3 Phương trình truyền sóng

Ta xét sóng truyền theo một đường thẳng Ox, bỏ qua mất mát năng lượng

Giả sử dao động sóng tại O có dạng: uO= a cos ωt

Thời gian sóng truyền từ O đến M (OM = x) là: t0= x

v.Vậy: uM(t) = uO(t −x

v)Phương trình sóng tại M có dạng:

uM(t) = a cos

ω(t −x

v)

Trang 9

uM(t, x) = a cos

ωt − 2πxλ

(3.6)

Vậy: sóng tại M luôn trể pha là 2π

λ x so với sóng tại O Biểu thức (3.6) cho chúng ta thấy, quá trình truyềnsóng là quá trình truyền theo không gian (x) và thời gian (t)

a Tính tuần hoàn theo thời gian: OM = x0, cho chúng ta thấy sự dao động của một điểm M nhất định, từ(3.6)

uM(t, x0) = a cos

ωt − 2πxλ0

điều kiện t ≥ dv (3.7)Chu kì truyền sóng theo thời gian:

a.Độ lệch pha của hai sóng tại một điểm ở hai thời điểm khác nhau:

∆ϕ = ω(t2− t1) = ω∆t (3.10)b.Độ lệch pha của sóng tại hai điểm cách nhau đoạn d:

Gắn hai quả cầu nhỏ S1 và S2 trên một nhánh hình chử U có cần gắn vào một âm thoa ( có tần số f) sau

đó cho chạm nhẹ vào mặt nước Khi cho âm thoa rung, hai quả cầu S1 và S2 dao động, kết quả trên mặtnước xuất hiện:

+ Có những điểm dao động với biên độ cực đại, chúng tạo thành các đường liên tục có dạng

là Hypecbol

+ Có những điểm dao động với biên độ cực tiểu, chúng tạo thành các đường liên tục có dạng

là Hypecbol xen kẻ với các đường dao động cực đại

Trang 10

3.4.2 Định nghĩa độ lệch pha Giải thích hiện tượng giao thoa sóng

a Độ lệch pha

Là đại lượng đặc trưng cho sự khác nhau về trạng thái giữa hai dao động cùng chu kì và được xácđịnh bằng hiệu số:

∆ϕ = ϕ2− ϕ1

b Giải thích hiện tượng giao thoa

Xét một điểm M trên miền giao thoa (MS1= d1; M S2= d2) Giả sử phương trình dao động tại S1

ωt −2πλ d2

Độ lệch pha của hai sóng là:

S1 và S2 làm hai tiêu điểm ( kể cả đường trung trực của S1S2

Để M dao động với biên độ cực tiểu khi hai sóng tới M phải dao động ngược pha: ∆ϕ = (2k + 1)π.Vậy, từ (3.12) ta được:

δ = d2− d1=

k +12

Vậy: tập hợp những điểm M dao động với biên độ cực tiểu là họ đường cong Hypebol, nhận haiđiểm S1 và S2 làm hai tiêu điểm xen kẻ với họ đường cong cực đại

c Định nghĩa giao thoa

Giao thoa là sự gặp nhau hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chổ cốđịnh mà biên độ sóng được tăng cường hay giảm bớt

d Ý nghĩa của hiện tượng giao thoa

Bất kì một quá trình nào gây ra hiện tượng giao thoa đều được xem là quá trình sóng

Trang 11

B DẠNG BÀI TẬP

Chủ đề 1.Viết biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng?

Phương trình sóng tại nguồn O có dạng:

uO= a cos(ωt + ϕ0) (3.1)Phương trình sóng tại M cách O một đoạn x:

Bài 2: Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng có dạng: u = 2 cos(2πt−0, 02π.x+π6)(cm).Trong đó t(s), x(m) Viết phương trình sóng tại nguồn O ?

Bài 3: Sóng cơ học lan truyền trên mặt nước với biên độ không đổi a = 4cm, tần số là 25Hz, vận tốc là0,5m/s Tại thời điểm ban đầu sóng tại nguồn O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương

a Viết phương trình sóng tại một điểm M cách nguồn O là 0,5m?

b Xác định độ lệch của phần tử vật chất tại điểm M sau khoảng thời gian 0,5(s)?

Bài 4: Một sóng cơ học lan truyền trên mặt nước với phương trình u = a cos(10πt +π

2)(cm) Khoảng cáchgiữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng mà tại đó dao động của các phần tử một trườnglệch pha nhau là π

3(rad) là 5cm Hãy tính vận tốc truyền sóng ?Chủ đề 2.Dựa vào độ lệch pha ∆ϕ và điều kiện giới hạn của tần số, bước sóng, vận tốc để tìmtần số, bước sóng, vận tốc?

Độ lệch pha của sóng tại hai điểm cách nhau d trên cùng một phương truyền sóng:

Bài 1: Một mũi nhọn S vừa chạm nhẹ vào mặt nước và dao động với tần số f = 20Hz Người ta thấy 2 điểm

A và B cùng trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng 10cm luôn dao động ngược pha với nhau.Tính vận tốc truyền sóng ? Biết rằng 0, 8m/s ≤ v ≤ 1m/s

Bài 2: Một sợi dây đàn hồi rất dài, đầu A dao động điều hòa với tần số 22Hz ≤ f ≤ 26Hz theo phươngvuông góc với sợi dậy, vận tốc truyền sóng trên dây là 4m/s Điểm M cách A 28cm luôn dao động lệch phavới A một góc ∆ϕ = (2k + 1)π

2(k ∈ Z) Hãy xác định bước sóng ?Bài 3: ( Đề thi đại học năm 2005) Một sợi dây đàn hồi rất mảnh, rất dài, có đầu O dao động với tần số fthay đổi được trong khoảng từ 40Hz đến 53Hz, theo phương vuông góc với sợi dây Sóng tạo thành trên dây

có vận tốc không đổi v= 5m/s

a Khi f = 40Hz.Xác định tần số và bước sóng

b Tìm f để diểm M cách O một đoạn 20cm luôn dao động cùng pha với O

Trang 12

trên mặt nước là 60cm/s Giả sử tại điểm cách O một đoạn x(cm) biên độ sóng giảm 2, 5√x lần Viết biểuthức sóng tại điểm M cách nguồn O một đoạn 25cm.

Chủ đề 3.Viết phương trình sóng tại một điểm trên miền giao thoa? Xác định số điểm daođộng cực đại và cực tiểu ?

Phân biệt hai trường hợp:

1.Phương trình sóng tại điểm M cách S1 và S2 một khoảng d1 và d2:

Trang 13

2 Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn S1S2:

−S1S2

λ +

ϕ1− ϕ22π ≤ k ≤S1λS2 +ϕ1− ϕ2

λ −1

2 +

ϕ1− ϕ22π

λ −1

2 +

ϕ1− ϕ22π

(3.20)

Chú ý: Trên đoạn nối giữa hai nguồn sóng, khoảng cách giữa hai điểm cực đại và hai cực tiểu là λ

2Bài 1: Hai nguồn sóng A và B dao động cùng phương trình uS 1= uS 2 = 4 cos 50πt(cm), với vận tốc truyềnsóng trên mặt nước là 0,5m/s Biết rằng hai nguồn cách nhau 10cm

a Viết phương trình sóng tại điểm M là trung điểm của AB?

b Viết phương trình sóng tại điểm N nằm trên trung trực của AB cách trung điểm M một đoạn là 5cm ?

c Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn AB ?

d.Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn AC, được giới hạn bởi hình vuông ABCD ?

e Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn DC, được giới hạn vởi hình vuông ABCD ?

Bài 2: Hai nguồn sóng A và B dao động cùng phương trình uS 1 = 4 cos 50πt(cm) và uS 2 = 4 cos(50πt +π)(cm), với vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 0,5m/s Biết rằng hai nguồn cách nhau 10cm

a Viết phương trình sóng tại điểm M là trung điểm của AB?

b Viết phương trình sóng tại điểm N nằm trên trung trực của AB cách trung điểm M một đoạn là 5cm ?

c Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn AB ?

d.Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn AC, được giới hạn bởi hình vuông ABCD ?

e Tìm số điểm dao động cực đại và cực tiểu trên đoạn DC, được giới hạn vởi hình vuông ABCD ?

Bài 3: Một nhánh chữ U gắn vào một âm thoa dao động với tần số f = 100Hz Hai nhánh chữ U chạm vàomặt nước tại hai điểm S1S2 cách nhau 3cm Người ta thấy 29 gợn lồi xuất hiện Khoảng cách giữa hai gợnlồi ngoài cùng đo dọc theo S1S2 là 2,8cm

a Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước ?

b Xác định trạng thái dao động của hai điểm M1 và M2 có: S1M1 = 4, 5cm S2M1 = 3, 5cm; S1M2 =4cm; S2M2= 3, 5cm

Trang 14

uS 2 = 5 cos 10πt(cm) Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 20cm/s Coi biên độ sóng là không đổi.

a Viết phương trình sóng tại điểm M cách S1 là 72cm và cách S2 là 8,2cm Nhận xét về dao động tại điểmnày ?

b Một điểm N nằm trên mặt nước với S1N − S2N = −10cm Hỏi điểm này nằm trên đường cực đại hayđường cực tiểu về phía nào của đường trung trực ?

Trang 15

C SÓNG DỪNG- SÓNG ÂM

3.5 Sóng dừng

3.5.1 Thí nghiệm

Ta dùng một sợi dây đàn hồi AC, đầu A cầm ở tau, đầu C buộc vào điểm cố định Khi thay đổi tần số rung

ở đầu A cho tới khi sợi dây có hình dạng cố định:

Có những điểm của sợi dây không dao động, các điểm này cách đều nhau gọi là nút, khoảng cáchgiữa hai nút liên tiếp gọi là múi sóng, chiều dài của múi sóng là λ

2.Các điểm khác nhau đều dao động, điểm giữa hai nút dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.Vậy: Sóng dừng là sóng có các điểm nút và điểm bụng cố định trong không gian

3.5.2 Giải thích

Dao động từ A truyền trên dây cao su đến C, tại C có sóng phản xạ sinh ra và truyền ngược lại Mỗi điểm

M trên sợi dây cao su sẽ nhận được đồng thời hai dao động Dao động từ điểm A tới M và dao động phản

xạ từ C đến M Hai dao động này là kết hợp, chúng giao thoa với nhau Kết quả trên sợi dây có những điểmdao động với biên độ cực đại gọi là bụng sóng và những điểm dao động với biên độ cực tiểu gọi là nút sóng

Đầu C đứng yên nên là một nút

Đầu A dao động nhưng biên độ nhỏ so với bụng, có thể xem như gần đúng là nút

Tóm lại: sóng dừng là sự giao thoa của hai sóng có biên độ bằng nhau, có phương truyền ngượcnhau Kết quả, trên phương truyền xuất hiện những điểm bụng và điểm nút cố định

3.5.3 Điều kiện để có sóng dừng

a Đối với dây có hai đầu cố định

Hai đầu cố định được xem như là hai nút sóng, điều kiện để có sóng dừng là chiều dài của sợi dâybằng một số nguyên lần múi sóng

l = kλ

2 với k = 1, 2 (3.1)

b Một đầu tự do, một đầu cố định

Đầu cố định được xem như là nút sóng, đầu tự do được xem như là bụng sóng, điều kiện để có sóngdừng là chiều dài của sợi dây bằng một số bán nguyên lần múi sóng

l =

k +12

λ

2 với k = 0, 1, 2 (3.2)Hay:

l = mλ

4; m = 1, 3, 5, 7 (3.3)Hiện tượng sóng dừng cho phép chúng ta đo được bước sóng v bằng cách xác định bước sóng λ vàtần số f

Trang 16

3.6 Sóng âm

3.6.1 Dao động âm và sóng âm

a Dao động âm: Tai con người chỉ cảm thụ được những dao động có tần số trong khoảng từ 10Hz −20000Hz Những dao động trong miền tần số đó được gọi là dao động âm

b Sóng âm: Những sóng dọc truyền trong môi trường vật chất đàn hồi có miền tần số nói trên gọi là sóngâm

Sóng âm có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là siêu âm; Sóng âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là hạ âm

Âm thanh được chia làm hai loại: nhạc âm và tiếng ồn; Nhạc âm có tần số xác định

Sóng âm truyền được trong mọi môi trường vật chất trừ môi trường chân không

3.6.2 Môi trường truyền âm

Ta xét sự truyền âm trong không khí:

Khi chưa có âm truyền qua, không khí quanh điểm M có áp suất là p0 Khi âm truyền qua thìkhông khí sẽ bị dao động theo phương truyền gây ra độ biến thiên áp suất ∆p quanh điểm M, do đó áp suấttại điểm M là p0+ ∆p Tai con người có thể cảm nhận được độ biến thiên áp suất nhỏ ∆p = 10−5P a ( ứngvới tần số 3000Hz − 4000Hz)

Vậy: Sóng âm là sự lan truyền độ biến thiên áp suất trong môi trường đàn hồi

Đối với chất rắn và chất lỏng, có thể truyền âm như trong không khí

Vận tốc âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường Nói chung vận tốc âm trongchất rắn lớn hơn vận tốc âm trong chất lỏng lớn hơn vận tốc âm trong không khí

3.6.3 Những đặc trưng sinh lí của âm

Âm tạo cho chúng ta các cảm giác, nhờ đó ta nhận biết được các đặc trưng của sóng âm:

Các đặc trưng sinh lý của âm: độ cao, âm sắc và độ to của âm; Các đặc trưng vật lý: tần số, cường

độ âm và biên độ của âm

a Độ cao của âm:

Những âm có tần số khác nhau gây cho ta cảm giác âm khác nhau Âm cao ( thanh) có tần số lớn;

âm thấp ( trầm) có tần số bé

Độ cao của âm là đặc trưng sinh lý của âm nó dựa vào đặc tính vật lý là tần số

b Âm sắc:

Mỗi người, mỗi nhạc cụ phát ra với sắc thái khác nhau, đặc tính đó được gọi là âm sắc

Âm sắc là đặc trưng sinh lý của âm, nó dựa vào đặc tính vật lý là tần số và biên độ

Thực nghiệm chứng tỏ rằng: mỗi nhạc cụ hoặc một người phát ra âm có tần số f1 thì cũng đồngthời phát ra âm có tần số f2= 2f1; f3= 3f1 Âm có tần số f1 gọi là âm cơ bản, âm có tần số f2, f3 .gọi là họa âm Tùy theo cấu trúc của thanh quảng, họa âm có biên độ khác nhau

Vậy: âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản và các họa âm, nó có tần số f1của âm cơ bản, nhưngđường biểu diễn của nó không phải là đường sin mà là một đường phức tạp có tính tuần hoàn Một dạngđường biểu diễn ứng với một âm sắc nhất định

Như vậy: đặc trưng vật lý thứ ba là đồ thị của âm

c Độ to của âm:

Độ to của âm là đặc trưng sinh lý của âm Nó phụ thuộc trước hết vào cường độ âm

Cường độ âm: là lượng năng lượng được sóng âm truyền qua trong một đơn vị thời gian qua

Trang 17

một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm.( đơn vị W/m2)

I = P

Mức cường độ âm L là loga thập phân của tỉ số I

I 0 giữa cường độ âm I củ âm đang xét và I0 chọn làmchuẩn

L = lg I

I0đơn vị là: B (3.5)hay

L = 10 lg I

I0đơn vị là: dB (3.6)

Sự phụ thuộc độ to vào tần số của âm

Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm phải lớn hơn một giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe.Tuy nhiên do đặc tính sinh lý của tai người mà ngưỡng nghe thay đổi tùy theo tần số của âm Do đó, độ tocủa âm phụ thuộc vào tần số của âm

Tai người thính nhất đối với các âm trong miền 1000Hz − 5000Hz và nghe âm cao thính hơn âmtrầm

Nếu cường độ âm lên tới I = 10W/m2 thì đối với mọi tần số, sóng âm gây ra cảm giác nhức nhối.Giá trị đó gọi là ngưỡng đau

Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được

3.7 Hiệu ứng Đốp-ple

3.7.1 Định nghĩa

Là sự thay đổi tần số âm khi có sự chuyển động tương đối của nguồn âm và máy thu

3.7.2 Giải thích hiện tượng

a.Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động:

Gọi v là vận tốc của sóng âm tần số f, vM là vận tốc của người quan sát

* Nếu người quan sát chuyển động gần nguồn âm thì nghe được âm có tần số:

Gọi v là vận tốc của sóng âm tần số f, vS là vận tốc di chuyển của nguồn âm

* Nếu nguồn âm chuyển động gần người quan sát thì tần số âm nghe được:

Trang 18

D DẠNG BÀI TẬP

Chủ đề 1.Viết phương trình sóng dừng tại một điểm ?

Gọi l là chiều dài của sợi dây AC, một điểm M cách đầu C một đoạn x, đầu A dao động với tần số

f, vận tốc truyền sóng dừng trên dây là V Phương trình sóng dừng tại điểm M cách đầu C một đoạn x:

1 Nếu vật cản là điểm cố định: phương trình sóng dừng tại điểm cách vật cản một đoạn x có dạng:

3

(cm) Trong đó x tính đơn

vị (m), t tính đơn vị (s) Xác định vận tốc truyền sóng dừng trên dây ?

Trang 19

Chương 4

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

A DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU- ĐỊNH LUẬT OHM

4.1 Dòng điện xoay chiều

4.1.1 Suất điện động xoay chiều

Cho khung dây có tiết diện S quay đều với tốc độ góc không đổi là ω trong từ trường đều có cảm ứng từ

e : là suất điện động tức thời

E0: là suất điện động cực đại

ϕ0: là pha ban đầu của suất điện độngKết luận: Suất điện động xoay chiều là một biểu thức biểu diễn dao động điều hòa, với chu kì và tần số







T = 2πω

f = ω2π

(4.2)

4.1.2 Điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều

a Điện áp xoay chiều:

Khi nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thì điện áp ở hai đầu đoạn mạch có dạng:

b Cường độ dòng điện xoay chiều:

Cường độ dòng điện xoay chiều qua đoạn mạch có dạng:

i : là cường độ dòng điện tức thời

I0: là cường độ dòng điện cực đại

ϕi: là pha ban đầu của cường độ dòng điệnKết luận: Cường độ dòng điện xoay chiều là một biểu thức biểu diễn dao động điều hòa

Chú ý: Cường độ tại mọi điểm trên mạch nối tiếp là có giá trị như nhau

Trang 20

Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện:

Bài tập nhỏ:

1.Dòng điện xoay chiều có tần số f = 50Hz thì trong một chu kì dòng điện đổi chiều mấy lần

2 Cường độ dòng điện qua bóng đèn có dạng i = 4 cos(100πt −π2)(A) Tìm số lần cường độ dòng điện cógiá trị tuyệt đối là 2(A) trong một chu kì thời gian

4.1.3 Cường độ dòng điện hiệu dụng, điện áp hiệu dụng

Giả sử có dòng điện xoay chiều có dạng i = I0cos ωt chạy qua điện trở thuần R, thì trong khoảng thời gian

t, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R có dạng:

I gọi là cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

Vậy: "Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi, nếu chohai dòng điện đó lần lược đi qua điện trở trong những khoảng thời gian như nhau thì tỏa ra nhiệt lượng bằngnhau."

Tương tự, suất điện động và điện áp hiệu dụng

E = √E02

U = √U02

(4.9)

4.1.4 Lý do sử dụng giá trị hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng

Đối với dòng điện xoay chiều ta không thể dùng ampe kế hay vol kế có khung dây để đo được, vì mỗi khidòng điện đổi chiều thì chiều quay của kim quay cũng thay đổi, do quán tính lớn của kim không theo kịp sựđổi chiều nhanh của dòng điện nên kim đứng yên

Vì vây: muốn đo những đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều ta phải dựa trên tác dụngnào không phụ thuộc vào chiều của dòng điện mà cũng gây ra những kết quả như dòng điện không đổi, đó

là tác dụng nhiệt của dòng điện

Dựa vào nguyên tắc trên người ta chế tạo các máy đo dùng cho dòng điện xoay chiều đó là ampenhiệt, volke nhiệt Số đo của chúng chỉ giá trị hiệu dụng của cường độ và hiệu điện thế

Trang 21

4.2 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có điện trở thuần

4.2.2 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện i

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có dạng:

uR= U0R cos ωt (4.11)Trong khoảng thời gian vô cùng bé, cường độ dòng điện qua điện trở thuần R có dạng

Tụ điện không cho dòng điện một chiều chạy qua

Tụ điện cho dòng điện xoay chiều chạy qua Khi dòng điện chạy qua tụ điện, tụ điện đóng vai trò như mộtđiện trở gọi là dung kháng ( kí hiệu là ZC)

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có dạng:

uC= U0C cos ωt (4.14)Điện tích của tụ điện ở thời điểm t

q = C.u → q = C.U0cos ωtDòng điện qua tụ điện:

i = di

dt = −C.U0ω sin ωt = I0 cos

ωt + π2

với I0= CU0ω (4.15)

Trang 22

4.3.3 Giản đồ Frexnen

Từ (4.14) và (4.15) chúng ta thấy cường độ dòng điện qua tụ điện nhanh pha π

2 so với hiệu điện thế ở haiđầu tụ điện

Nếu i = I0cos ωt thì uC= U0Ccos

ωt −π2

(4.16)Hay, hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện chậm pha π

2 so với cường độ dòng điện

i2

I2 0+ u

2 C

U2 0C

Giả sử cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch :

i = I0cos ωt (4.20)Trong cuộn dây xuất hiện một suất điện động tự cảm: e = −Ldidt

e = LωI0sin ωt = LωI0sin

ωt + π2

(4.22)

Từ (4.20) và (4.22) chúng ta thấy điện áp ở hai đầu mạch điện luôn nhanh pha π

2 so với cường độ dòng điệnqua mạch điện

Trang 23

I2 + u

2 L

U2 0L

= 1 (4.25)

4.5 Định luật Ohm cho mạch điện RLC

4.5.1 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều Dưới tác dụng của điện áp này, các hạt tải điện trongmạch dao động cưỡng bức , hệ quả ta có dòng điện xoay chiều Giả sử biểu thức cường độ dòng điện xoaychiều qua mạch RLC có dạng:

i = I0 cos ωt(A) (4.26)Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch chứa điện trở R:

uR= U0Rcos ωt; với U0R= I0RHiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch chứa cuộn cảm L:

uL= U0Lcos

ωt +π2

; với U0L= I0ZLHiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch tụ điện C:

u = uR+ uL+ uC ↔−U→0=−−→U

0R+−−→U0L+−−→U0C Trục pha −→I0Tổng các dao động điều hòa là một dao động điều hòa cùng tần số, do đó hiệu điện thế tức thời ởhai đầu đoạn mạch có dạng:

u = U0cos(ωt + ϕ) (4.27)Trong đó ϕ là độ lệch pha của điện áp ở hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện

Dựa vào giản đồ vector ta suy ra:

U2

0 = U2 0R+ (U0L− U0C)2hay:

U0=

q

U2 0R+ (U0L− U0C)2; U0= I0pR2+ (ZL− ZC)2 (4.28)

Trang 24

Đặt Z = pR2+ (ZL− ZC)2được gọi là tổng trở của đoạn mạch, thay vào (4.28) ta được :

•ZL> ZC : ϕ > 0 u nhanh pha hơn so với i

•ZL< ZC : ϕ < 0 u chậm pha hơn so với i

4.5.4 Hiện tượng cộng hưởng

Là hiện tượng dòng điện trong mạch tăng lên đến giá trị cực đại

I = I

pR2+ (ZL− ZC)2 = max → LCω2= 1

Hệ quả được rút ra:

- Cường độ dòng điện qua mạch là cực đại

- Công suất tiêu thụ mạch điện là lớn nhất

Chú ý: Nếu cuộn dây có điện trở r 6= 0 thì

U =p(R + r)2+ (ZL− ZC)2tan ϕ =ZL− ZC

R + rcos ϕ = R + r

Z

(4.35)

Trang 25

4.6 Công suất của dòng điện xoay chiều

4.6.1 Công suất tức thời

Xét một đoạn mạch xoay chiều có cường độ dòng điện i = I0cos ωt đi qua với hiệu điện thế ở hai đầu đoạnmạch u = U0cos(ωt + ϕ)

Công suất tức thời của đoạn mạch : p = ui = U0I0cos(ωt + ϕ) cos ωt

p = U I cos ϕ + U I cos(2ωt + ϕ) (4.36)

4.6.2 Công suất của dòng điện xoay chiều

Công suất trung bình trong một chu kì là:

p = U I cos ϕ + U I cos(2ωt + ϕ) = U I cos ϕ + U I cos(2ωt + ϕ)

Ở số hạng thứ nhất: UI cos ϕ không phụ thuộc vào đối số t, sau khi lấy trung bình nó vẫn có giátrị UI cos ϕ

Ở số hạng thứ hai: UI cos(2ωt + ϕ) có chu kì là T

2 và biến đổi đối xứng qua O, nên giá trị trungbình của nó bằng 0

Vậy, công suất trung bình có dạng:

p = U I cos ϕ (4.37)Công suất trung bình của dòng điện xoay chiều trong thời gian t cũng chính là công suất của dòng điệnxoay chiều, do đó ta có:

P = U I cos ϕ với cos ϕ = R

Z gọi là hệ số công suất (4.38)

Từ đó ta có:

P = R.I2 (4.39)

4.6.3 Ý nghĩa của hệ số công suất

Hệ số k = cos ϕ = R

Z gọi là hệ số công suất (0 ≤ k ≤ 1)

Nếu mạch chỉ có điện trở thuần R thì: cos ϕ = 1

Nếu mạch chỉ có L, C thì nói chung: cos ϕ < 1, trừ trường hợp cộng hưởng (ZL = ZC) thì cos ϕ = 1.Thông thường, đối với mạch điện RLC thì cos ϕ > 0, 85 Nếu hệ số công suất nhỏ vì đoạn mạch có

độ tự cảm L lớn thì phải mắc thêm một tụ điện vào mạch để tăng hệ số công suất

Với công suất P và hiệu điện thế hiệu dụng U xác định thì I phụ thuộc vào cos ϕ nên phải tìm cáchtăng hệ số công suất

* Công suất tiêu thụ P = UI cos ϕ được chia thành hai phần:

+ Phần tỏa nhiệt: Pt= RI2: tiêu hao trên các dụng cụ điện

+ Phần công suất có ích P2: Sinh công cơ học, phần này không đổi do yêu cầu của máy sửdụng Vậy: UI cos ϕ = RI2+ P2

Nhận xét: Với U và P2 không đổi nếu cos ϕ nhỏ, ta phải tăng I nghĩa là tăng công suất tỏa nhiệt,

vì vậy người ta phải tăng hệ số công suất để máy đở nóng

Đối với động cơ điện ta có cos ϕ = R

Z Muốn hệ số công suất tăng thì Z phải giảm nên ta thườngmắc thêm một tụ thích hợp để cảm kháng và dung kháng của các dụng cụ gần bằng nhau

Trang 26

P = U I cos ϕ = R.I2 (4.2)Chú ý: nếu mạch mất đi một phần tử điện thì điện trở tương ứng bằng 0.

Chú ý: Đoạn mạch RLC: Cho biết UR, UL, UC: tìm U và độ lệch pha ϕu/i

U =qU2

R+ (UL− UC)2tan ϕ = UL− UC

UR

(4.3)

Bài 1 Một mạch điện gồm điện trở thuần R = 100Ω ghép nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 10−4

π F Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có dạng: u = 100√2 cos 100πt(V )

a Xác định tổng trở mạch

b Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch ?

c Viết biểu thức điện áp ở hai đầu tụ điện ?

d Tính công suất tiêu thụ của mạch điện?

Bài 2 Một mạch điện gồm điện trở thuần R = 100Ω ghép nối tiếp với tụ điện có điện dung L = 1

πF Cường

độ dòng điện qua đoạn mạch có dạng: i =√2 cos

100πt +π

3

(V )

a Xác định tổng trở mạch

b Viết biểu thức điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?

Bài 3 Cho mạch điện gồm Ampe kế ( có điện trở bằng 0), điện trở R = 100Ω, cuộn dây thuần cảm có độ

tự cảm L = 1

πH, tụ điện có điện dung C =

10−42π F mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áptức thời u = 100√2 cos 100πt(V )

a Tính tổng trở của đoạn mạch ?

b Xác định số chỉ của Ampe lế và lập biểu thức tính cường độ dòng điện tức thời ?

c Tính hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mỗi phần tử điện và viết biểu thức hiệu điện thế tức thời ở haiđầu mỗi phần tử đó ?

Câu 4 Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp Điện trở R = 40Ω, L = 3

(V )

a Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời và hiệu điện thế tức thời qua đoạn mạch?

b Tính điện lượng chuyển qia tiết diện dây dẫn trong 1

4T kể từ lúc dòng điện triệt tiêu ?Câu 5 Đặt một điện áp xoay chiều có dạng u = 220√2 cos 100πt(V ) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây

và tụ điện mắc nối tiếp Dùng volke nhiệt có điện trở rất lớn đo điện áp ở hai đầu cuộn dây và hai đầu tụđiện thì số chỉ của volke lần lượt là 220(V) và 220√2(V )

a Xác định độ lệch pha của cường độ dòng điện so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?

b Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây và ở hai đầu tụ điện ?

Trang 27

Bài 6.(Đề thi ĐH-2009)Đặt điện áp xoay chiều có dạng u = U0cos(100πt + π

3)(V ), độ tự cảm L =

12πH.

Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100√2(V ) thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2A Xácđịnh biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm ?

Câu 7.(Đề thi ĐH-2010)Tại thời điểm t, điện áp u = 200√2 cos

100πt − π2

(V ) có giá trị 100√

2(V ) vàđang giảm Tính giá trị của điện áp sau thời điểm t là 1

và hệ số công suất của mạch khi điều chỉnh biến trở về giá trị R1 là UR1, UC1, cos ϕ1; Điện áp hiệu dụng

ở hai đầu biến trở, hai đầu tụ điện và hệ số công suất của mạch khi điều chỉnh biến trở về giá trị R2 là

UR2, UC2, cos ϕ2 Biết UC1= 2UC2và UR2= 2UR1 Tính cos ϕ1 và cos ϕ2?

Câu 10 Cho mạch điện RLC: R = 50Ω; L = 0, 318H; C = 0, 159µF Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện

áp xoay chiều có giá trị u = 50√2 cos 100πt(V )

a Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch ?

b Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch ?

Bài 11 Cho mạch điện RLC, người ta dùng volke nhiệt lần lượt đo điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở

R, cuộn cảm L, tụ điện C có giá trị 100V, 200V và 100V Xác định điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch.Tìm độ lệch pha của cường độ dòng điện so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch

Bài 12 Đặt một điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt +π

3)(V ) vào hai đầu cuộn thuần cảm có độ tự cảm

L = 1

2πH Ở thời điểm điện áp ở hai đầu cuộn cảm là 100

√2(V ) thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là2A Tính biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm?

Chủ đề 2.Xác định độ lệch pha giữa hai hiệu điện thế tức thời u1 và u2 của hai đoạn mạchkhác nhau trên cùng một dòng điện xoay chiều không phân nhánh? Cách vận dụng?

Độ lệch pha của u1 so với i: tan ϕ1= ZL1− ZC 1

1 + tan ϕ1 tan ϕ2

(4.5)Nếu u1 vuông pha so với u2 thì

∆ϕ = π

2 → tan ϕ1 tan ϕ2= −1 (4.6)Chú ý: Cho đoạn mạch gồm X1 nối tiếp với X2 Biết hiệu điện thế tức thời ở hai đầu đoạn mạch

X1 và X2 là: u1= U01 cos(ωt + ϕ1) và u2= U02 cos(ωt + ϕ2) Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu đoạnmạch:

Do đó, biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch có dạng:

u = U0 cos(ωt + ϕ)

Trang 28

Bài 4.Cho mạch điện gồm tụ điện C mắc nối tiếp với cuộn dây(r, L) và nối tiếp với điện trở R = 30Ω Mắcvào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị u = U0cos 100πt(V ) Điện áp hiệu dụng ở hai đầucuộn dây là 60V, cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch là I =√2(A) Điện áp tức thời ở hai đầuđiện trở R lệch pha 0, 25π so với cường độ dòng điện trong mạch và điện áp tức thời ở hai đầu cuộn dây lệchpha 0, 5π so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch Tính r, L, C, U0.

Bài 5 Một cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L mắc vào mạng điện xoay chiều u = U0cos 100πt(V ).Dòng điện qua cuộn dây có cường độ hiệu dụng là 1A và lệch pha so với điện áp một góc là π

6 Công suấthao phí trên cuộn dây là P = 100√3(W )

a Tính R, L, U0?

b Cuộn dây được ghép thêm một tụ điện có điện dung C rồi mắc vào mạng điện xoay chiều nói trên thìdòng điện qua cuộn dây lệch pha so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch là π

3 Tính C và cường độ dòng điệnhiệu dụng lúc này ?

Bài 6 Cho đoạn mạch RLC: R = 100√3Ω; L = 1

πH; C =

10−42π F Tần số của dòng điện xoay chiều là

f = 50Hz Độ lệch pha của điện áp ở hai đầu đoạn mạch RL so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch là baonhiêu ?

Bài 7 Cho mạch điện gồm một cuộn dây có điện trở R0= 20Ω, L = 0, 4

π H mắc nối tiếp với biến trở R vàmột tụ điện có điện dung C = 63, 3µF Điện áp ở hai đầu đoạn mạch có dạng u = U0cos 100πt(V ) Điềuchỉnh R bằng bao nhiêu để điện áp ở hai đầu cuộn dây vuông pha so với điện áp ở hai đầu đoạn RC?Bài 8.(Đề thi đại học 2009)Cho mạch điện RLC, gọi UR, UL, UC là điện áp ở hai đầu mỗi phần tử điện.Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạnmạch lệch pha π

2 so với điện áp ở hai đầu đoạn NB( đoạn NB chứa R và C mắc liên tiếp) Hệ thức nào sauđây là đúng?

và tần số không đổi vào đoạn mạch xoay chiều AB gồm ba phần tử biến trở R, thuần cảm L,tụ điện có điệndung thay đổi C mắc nối tiếp theo thứ tự Gọi N là điểm nối giữa cuộn cảm L và tụ điện C Điều chỉnh

C = C1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu biến trở R không thay đổi và khác không khi điều chỉnh biến trở

R Khi C = C1

2 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn A,N là bao nhiêu ?

Bài 10.(Đề thi đại học 2010) Một đoạn mạch AB gồm hai nhóm AM và MB mắc nối tiếp Nhóm AM gồmmột điện trở thuần R = 50Ω nối tiếp cuộn thuần cảm L = 1

πH; nhóm MB chỉ có tụ điện với điện dung thayđổi được Đặt điện áp u = U0cos 100πt(V ) vào hai đầu đoạn AB Điều chỉnh điện dung đến giá trị C1 saocho điện áp ở hai đầu đoạn AB lệch pha π so với điện áp ở hai đầu đoạn AM Tính C ?

Trang 29

Bài 11 Cho mạch điện RLC trong đó tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạn mạch mộtđiện áp xoay chiều có tần số góc 100π(rad/s) Khi C = C1 = 10−4

π F hay C = C2=

10−43π F thì mạch cócùng hệ số công suất cos ϕ = √1

Chủ đề 3.Đoạn mạch RLC, cho biết U, R: tìm hệ thức L, C, ω để: cường độ dòng điện qua đoạnmạch cực đại, hiệu điện thế và cường độ dòng điện cùng pha, công suất tiêu thụ trên đoạnmạch đạt cực đại

πH Tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầuđoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị u = 100√2 cos 100πt(V ) Tìm điện dung của tụ điện để cường

độ dòng điện qua đoạn mạch cực đại Tìm giá trị cực đại đó ?

Câu 2 Cho mạch điện xoay chiều RLC với R = 100Ω, L = 2

πH, C =

2.10−4

π F Điện áp xoay chiều ở haiđầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng không đổi là 100V và tần số thay đổi Xác định tần số f để điện áp tứcthời ở hai đầu điện trở cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?

Câu 3 Một mạch RLC: R = 50Ω, tụ điện điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện

áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200(V), có tần số 50Hz Điều chỉnh điện dung của tụ điện để công suấttiêu thụ trong mạch điện là cực đại Lúc đó điện áp ở hai đầu tụ điện bằng 0,5 lần điện áp ở hai đầu đoạnmạch Tính L và C ?

Câu 4 Cho mạch điện AB gồm điện trở R nối tiếp tụ điện C0 và cuộn dây có L = 2, 5

π H, R0= R = 100Ωtheo thứ tự Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = 100√2 cos 100πt(V ).Người ta đo được hệ số côngsuất trong mạch là 0,8

a.Biết u luôn sớm pha hơn so với cường độ dòng điện trong mạch Xác định C0 ?

b Để công suất trong mạch cực đại, người ta ghép thêm một tụ điện như thế nào và có giá trị là bao nhiêu.Câu 5 Cho mạch điện gồm cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi được, tụ điện có điện dung C = 10−4

π F , điệntrở thuần có điện trở R = 100Ω ghép nối tiếp theo tứ tự Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoaychiều có giá trị u = 200 cos 100πt(V ) Với giá trị nào của L thì hiệu điện thế ở hai đầu mạch RC cực đại.Tìm giá trị cực đại đó ?

Câu 6.Mạch điện xoay chiều với tần số thay đổi được: Khi ω = ω1và ω = ω2thì cường độ dòng điện hiệudụng là không đổi Tìm ω để cường độ dòng điện qua mạch điện là cực đại?

Câu 7.Cho mạch điện xoay chiều với điện dung của tụ điện thay đổi được Khi C = C1 và C = C2thì côngsuất của mạch điện là không đổi ( hay công suất của dòng điện không đổi) Tìm C để công suất tiêu thụmạch là cực đại ?

Câu 8.Cho mạch điện xoay chiều với độ tự cảm thay đổi được Khi L = L và L = L thì cường độ dòng

Trang 30

điện không đổi ( hay công suất của dòng điện không đổi) Tìm L để mạch có tính cộng hưởng điện ?Chủ đề 4 Cho mạchRLC: Biết U, ω, tìm L, hayC, hay R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạchcực đại.

Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch chính là công suất tỏa nhiệt:

P = RI2= RU

2

R2+ (ZL− ZC)2 (4.9)1.Tìm L hay C để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại:

R = |ZL− ZC| → Pmax= U

22|ZL− ZC| (4.11)Chú ý: Lúc này hệ số công suất: cos ϕ = R

Z =

√22Bài 1 Cho đoạn mạch RLC với R là biến trở Khi điều chỉnh R = R1 và R = R2 thì công suất tiêu thụtrên mạch điện là không đổi Tìm R để công suất tiêu thụ trên R là cực đại Xác định công suất tiêu thụtrên đoạn mạch đó?( Đáp số: R = √R1.R2; P = U2

R1+ R2

)Bài 2 Cho mạch điện xoay chiều RLC: R = 100Ω; C = 10−4

π F , cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi được Đặtvào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V, tần số 50Hz

a Tìm L để công suất tiêu thụ trên mạch điện là cực đại? Tìm giá trị cực đại đó ?

b Khi L = 0 và L = ∞ thì công suất trên mạch điện có giá trị như thế nào ?

Bài 3.Cho mạch điện xoay chiều RLC: R = 100Ω; L = 1

πH, tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vàohai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V, tần số 50Hz

a Tìm C để công suất tiêu thụ trên mạch điện là cực đại? Tìm giá trị cực đại đó ?

b Khi C = 0 và C = ∞ thì công suất trên mạch điện có giá trị như thế nào ?

Bài 4 Cho mạch điện RLC có điện dung của tụ điện thay đổi được Điều chỉnh điện dung của tụ điện đếngiá trị C1= 10−4

π F và C2=

10−42π F thì công suất tiêu thụ trên mạch điện là không đổi Tìm C để công suấttiêu thụ của mạch điện là cực đại

Bài 5 Mạch RLC: biến trở R thay đổi được và ZL > ZC Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoaychiều Điều chỉnh R để công suất tiêu thụ trên mạch là cực đại khi đó biểu thức điện áp ở hai đầu đoạnmạch có dạng uAB= 100√

2 cos 100πt(V ) Viết biểu thức điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?Bài 6 Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm một biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện códung kháng 100Ω Khi điều chỉnh R tại hai giá trị R1 và R2 thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là nhưnhau Biết điện áp ở hai đầu tụ điện khi R = R1bằng 2 lần điện áp ở hai đầu tụ điện khi R = R2 Tính R1

và R2?

Bài 7.(Đề thi đại học 2004) Đoạn mạch AB gồm một hộp kín X chỉ chứa một phần tử điện ( cuộn dâythuần cảm hoặc tụ điện) và biến trở R ghép nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điên áp xoay chiều cógiá trị hiệu dụng là 200V và tần số 50Hz Thay đổi giá trị của biến trở R để công suất trong đoạn mạch làcực đại, lúc đó cường độ dòng điện qua đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là√2(A) Biết cường độ dòng điện

Trang 31

sớm pha hơn so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch Hỏi hộp X chứa gì và tính điện dung của tụ điện hoặc độ

tự cảm của cuộn cảm ?

Bài 8 Cho mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây (L = 1

πH, r = 50Ω), tụ điện có điện dung C =

10−4

π F

và một biến trở R ghép nối tiếp nhau Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệudụng 200V và tần số 50Hz Xác định R để:

a Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là cực đại? Tìm giá trị cực đại đó ?

b Công suất tiêu thụ trên biến trở R đạt cực đai? Tìm giá trị cực đại đó ?

Bài 9: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp ( ống dây có điện trở không đáng kể) Biết độ tự cảm L = 0, 318H,

tụ điện có điện dung C = 250µF , hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là U = 225V, công suất tiêu thụ củamạch là 405W, tần số của dòng điện là 50Hz Tính hệ số công suất của mạch điện ?

Bài 10.Cho mạch điện RC: điện áp ở hai đầu đoạn mạch là u = U√2 cos ωt(V ) Điện dung của tụ điện

C = 10−4

1, 2πF , điện trở R thay đổi được Khi R = R1= 90Ω và R = R2= 160Ω thì công suất trên đoạn mạch

có cùng giá trị là P = 90W

a Viết biểu thức điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?

b Xác định R để công suất cực đại? Tính giá trị cực đại của công suất đó ?

Bài 11.(Đề thi đại học 2010)Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50Hz, giá trị hiệu dụng không đổi vào haiđầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị 10−4

2π (F ) và

10−44π (F ) thì côngsuất tiêu thụ trên mạch điện là không đổi Tìm L ?

Chủ đề 5.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để UL (hay UC) đạt giá trị cực đại?

1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại:

ZL= R

2+ Z2 C

Bài 2 Cho mạch điện RLC, với tụ điện có điện dung thay đổi được Điều chỉnh C = C1, C = C2 thì hiệuđiện thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện là không đổi Tìm C để hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu tụ đạt giátrị cực đại ?

Bài 3 Cho mạch điện RLC; L thay đổi được Điện áp ở hai đầu đoạn mạch có dạng u = 200√2 cos 100πt(V ),

ở hai đầu đoạn CR là: uCR= 80 cos(100πt +π)(V )

Trang 32

a Tìm r, R, ZL, ZC và viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch ?

b Với giá trị nào của C thì điện áp ở hai đầu tụ đạt cực đại? Và tìm giá trị cực đại đó ?

Bài 5 Cho mạch điện gồm tụ điện có điện dung C = 10−3

9π F , một điện trở R = 120Ω ghép nối tiếp vớimột cuộn dây có độ tự cảm thay đổi được Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều có dạng

u = U√

2 cos 100π.t(V )

a Tìm L để điện áp ở hai đầu đoạn CR vuông pha với điện áp ở hai đầu đoạn RL ?

b Tìm L để điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn CR cực đại?

c Tìm L để hệ số công suất cos ϕ = 0, 6?

Bài 6 Cho mạch RLC với L thay đổi được Điện áp ở hai đầu đoạn mạch có dạng u = 120√2 cos 100πt(V ).Khi L = L1= 3

√3

π H và L = L2=

√3

π H thì giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện là bằng nhau nhưnggiá trị tức thời thì lệch pha nhau là 2π

3

a Tính R và C ?

b Viết biểu thức cường độ dòng điện i1và i2

Chủ đề 6.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để URL (hay URC) đạt giá trị cựcđại?

1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RL đạt cực đại:

Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RL là:

Trang 33

NB chỉ có tụ điện C Đặt ω1= 1

2√

LC Tìm ω theo ω1để điện áp ở hai đầu đoạn AN không phụ thuộc vàogiá trị R

Bài 2: Cho mạch điện RLC: R = 100Ω, L = 1

πH, tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạnmạch một điện áp xoay chiều u = 100√2 cos(100πt)(V ) Tìm C để điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn chứa

RC đạt cực đại? Tìm giá trị cực đại đó ?

Bài 3: Cho mạch điện RLC, cuộn cảm có độ tự cảm L = 1

πH, tụ điện có điện dung thay đổi được Hai đầucuộn dây có nối khóa k mắc song song với cuộn cảm Xác định C để khi k đóng và k mở thì cường độ dòngđiện hiệu dụng qua đoạn mạch là không đổi

Bài 4: Cho mạch điện RLC, R = 60Ω; ZL = 50Ω, tụ điện có điện dung thay đổi được Tìm ZC để điện áp

ở hai đầu đoạn RC đạt cực đại

Chủ đề 7.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, L, C: tìm ω để UR (UL hay UC) đạt giá trị cực đại?

1.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu điện trở cực đại:

ω0= √1

LC Với ω0= 2πf (4.23)

URmax= U (4.24)2.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại:

ω1=

r

22LC − R2C2 (4.25)3.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện cực đại:

ω2= 1

LC.

r2CL − R2C2

Ta có:

ω20= ω1.ω2 (4.27)Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu cuộn cảm và tụ điện đều có dạng

UCmax = ULmax =2L

R .

U

√4LC − R2C2 (4.28)Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều RKC với điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch là 100V, tần số thay đổiđược Điện trở thuần R = 100Ω, L = 0, 318H, C = 10−4

2π F Xác định f để điện áp ở hai đầu

a Điện trở R

b Cuộn cảm L

c Tụ điện C

đạt cực đại ? Xác định giá trị cực đại đó ?

Bài 2:(Đề thi đại học 2005) Cho mạch điện gồm tụ điện C nối tiếp với cuộn dây L, r và biến trở R Mắcvào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U0 cos 2πt(V ) Tần số f thay đổi được

1 Khi f = 50Hz, R = 30Ω người ta đo được điện áp hiệu dụng ở hai đầu biến trở R là 60V, cường độ dòngđiện trong mạch√2(A) Biết điện áp tức thời ở hai đầu cuộn dây lệch pha 0, 25π so với cường độ dòng điện

và lệch pha 0, 5π so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch

a Tính r, L, C và U0?

b Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và viết biểu thức điện áp ở hai đầu đoạn mạch ?

2 Lần lượt cố định f = 50Hz, thay đổi R; rồi cố định R = 30Ω thay đổi f Xác định tỉ số giữa các giá trị cực

Trang 34

đại của điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện trong hai trường hợp trên?

Chủ đề 8.Xác định khoảng thời gian đèn neon sáng và tắt trong một chu kì T?

∆t0 = T − ∆t (4.30)Chú ý: Cường độ dòng điện có dạng : i = I0cos(100πt + ϕi)

Như vậy: trong mỗi giây dòng điện đổi chiều 2f lần

Khi ϕi= 0 hoặc ϕi= π thì trong giây đầu tiên, dòng điện đổi chiều 2.f − 1 lần

Chú ý: Tính điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng trong khoảng thời gian t1 đến t2:

t 2

t 1

= −Iω0

sin(ωt2+ ϕ) − sin(ωt1+ ϕ)

(4.31)

Bài 1:( Đề thi đại học 2009)Một đèn neon được đặt dưới điện áp xoay chiều có dạng u = 100 sin 100πt(V ).Đèn sẽ tắt nều u ≤ 50V Hãy xác định khoảng thời gian đèn tắt trong một chu kì?

Bài 2: Cường độ dòng điện qua mạch điện có dạng i = 3 cos 100πt(V ) Trong mỗi giây, dòng điện đổi chiềumấy lần ?

Bài 3: Cường độ dòng điện qua tụ điện có dạng i = I0cos(ωt +π

2)(A) Tính điện lượng chuyển qua tụ điệntrong khoảng thời gian kể từ thời điểm i = 0 đến thời điểm t = T

2

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	720,43 KB