skkn hệ thống bài tập vuông pha trong chuyên đề dao động cơ và dòng điện xoay chiều

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG N TRƯỜNG THPT DƯƠNG QUẢNG HÀM - - - - - - - - - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG BÀI TẬP VNG PHA TRONG CHUN ĐỀ DAO ĐỘNG CƠ VÀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Lĩnh vực : Chun mơn Vật lý Người thực : NGUYỄN THANH TUẤN Chức vụ : Giáo viên mơn Vật lý Đơn vị: Trường THPT Dương Quảng Hàm Năm học : 2013 – 2014 Trang CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc BẢN CAM KẾT I TÁC GIẢ Họ tên: NGUYỄN THANH TUẤN Ngày sinh: 26/10/1978 Giáo viên mơn Vật Lý Đơn vị cơng tác: Trường THPT Dương Quảng Hàm II TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên SKKN: Hệ thống tập vng pha chun đề dao động dòng điện xoay chiều III NỘI DUNG CAM KẾT Tơi xin cam kết sáng kiến kinh nghiệm thân tơi viết, khơng chép nội dung người khác Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng thành cơng giảng dạy trường THPT Dương Quảng Hàm Văn Giang, ngày tháng năm 2014 Người cam kết (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Tuấn Trang CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đọc lập - Tự - Hạnh phúc ******************** SƠ YẾU LÍ LỊCH Họ tên : Nguyễn Thanh Tuấn Năm sinh : 26/10/1978 Năm vào ngành : 2001 Năm vào Đảng : 2004 Dân Tộc : Kinh Đơn vị cơng tác : Trường THPT Dương Quảng Hàm Chức vụ : Tổ phó Tổ Lý – Hố Trình độ chun mơn : Đại học Sư phạm Bộ mơn giang dạy : Vật lý Trang A MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong q trình giảng dạy mơn Vật lý trường THPT, đặc biệt q trình ơn luyện cho học sinh giỏi kì thi Đại học, chun đề tập vng pha chun đề hay quan trọng nên tập vng pha thường có mặt kì thi quốc gia Với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh tập Vật lý u cầu hàng đầu người học, u cầu tìm phương pháp giải tốn cách nhanh nhất, đường ngắn nhất, khơng giúp người học tiết kiệm thời gian làm mà rèn luyện tư lực phát vấn đề người học Trong thực tế phần tập vng pha nằm trải rộng ba chương : dao động cơ,dòng điện xoay chiều, dao động sóng điện từ, tài liệu viết riêng cho chun đề vng pha ít,nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu hạn chế nội dung kiến thức kĩ giải tập vng pha cung cấp cho học sinh chưa nhiều Vì gặp tốn vng pha em thường lúng túng, nhiều thời gian việc tìm phương pháp giải phù hợp Qua q trình tìm tòi nghiên cứu năm tơi hệ thống hố cơng thức , xây dựng phương pháp giải dạng tập vng pha cho học sinh dễ hiểu,lơ gic,tránh lúng túng,cho kết nhanh xác kì thi Trên sở ,tơi mạnh dạn chọn đề tài: Hệ thống tập vng pha chun đề dao động dòng điện xoay chiều Giới hạn đề tài : Nội dung ,kiến thức chương trình vật lí 12 với đề tài xét chương + Dao động + Dòng điện xoay chiều Phương pháp tiến hành a Cơ sở lí luận Trang Bài tập vật lí có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học vậ lí nhà trường phổ thơng Thơng qua việc giải tốt tập vật lí, học sinh có kĩ so sánh, phân tích tổng hợp ….Do góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh.Đặc biệt tập vật lí giúp học sinh củng cố kiến thức có hệ thống vận dụng kiến thức học vào việc giải tình cụ thể làm cho mơn trở nên hấp dẫn, lơi em b Cơ sở thực tiễn + Hiện sách giáo khoa khơng trình bày chi tiết cụ thể phần tốn vng pha nên học sinh khơng thể tự tổng hợp tốn định lượng + Trong đề thi quốc gia tập vng pha thường hay lựa chọn ,học sinh xử lí tập nhiều thời gian c Phương pháp tiến hành + Tìm hiểu, đọc,phân tích ,tổng hợp tài liệu,các đề thi thử đại học trường ngồi tỉnh, đề thi đại học năm Bộ Giáo dục Đào tạo + Tổng hợp kinh nghiệm giảng dạy,ơn thi đại học cao đẳng năm học + Từ học hỏi kinh nghiệm đồng nghiệp đợt tập huấn ,hội thảo sinh hoạt tổ nhóm chun mơn + Tổng hợp kết thi đại học năm mơn Vật lí lớp học sinh lớp 12 trường THPT Dương Quảng Hàm d Đối tượng thời gian tiến hành nghiên cứu đề tài + Đối tượng : Đề tài áp dụng với học sinh khối 12 Trường THPT Dương Quảng Hàm + Thời gian : thực đề tài từ năm học 2012 – 2013 Trang B NỘI DUNG I MỤC TIÊU + Nhận biết dấu hiệu chung tốn vng pha + Xây dựng cơng thức trọng tâm cụ thể chương : dao động ,dòng điện xoay chiều ,dao động điện từ + Chỉ mối quan hệ đại lượng vật lý, vận dụng giải nhanh tập vật lí,đặc biệt tập trắc nghiệm + Xây dựng hệ thống tập minh hoạ + Thơng qua đề tài rèn luyện kĩ ,kĩ xảo thực hành giải tập,phát triển tư tính sáng tạo học sinh II MƠ TẢ NỘI DUNG GIẢI PHÁP MỚI Cơ sở lí thuyết: + Dao động điều hồ ,các đại lượng đặc trưng + Các đại lượng đặc trưng ,mối quan hệ pha : pha ,ngược pha ,vng pha + Trong dao động điều hồ cặp giá trị (v x ) ,( a v ) ,(F v) vng pha + Trong dòng diện xoay chiều (suất điện động e từ thơng  ) vng pha + Trong mạch điện xoay chiều có cuộn cảm L , tụ điện C ,mạch dao động LC cường độ dòng điện vng pha so với điện áp hai đầu mạch + Trong mạch xoay chiều có chứa RL RC uR vng pha so uL uC + Trong mạch xoay chiều RLC nối tiếp ,cuộn dây cảm uR vng pha so uLC + Sự tương tự đại lượng dao động , dòng điện xoay chiều ,dao động sóng điện từ + Phương trình tắc đường elip tốn học Trang Như lý thuyết vng pha phức tạp ,trải dài ba chương học kì I mơn Vật lý lớp 12 Sách giáo khoa Vật lý 12 khơng xây dựng cơng thức chi tiết ,bài tập nghèo nàn ,khơng thể mối định lượng đại lượng Sau tơi xin trình bày phương pháp ,xây dựng định lượng cơng thức vng pha hệ thống tập minh hoạ Mơ tả nội dung giải pháp 2.1 Dấu hiệu chung để nhận biết vng pha Hai thời điểm vng pha : t2 – t1 = 2k  1 Hai đại lượng x,y vng pha :  x   xmax   y      y max T  x12  x22  A     2.2 Xây dựng các cơng thức 2.2.1 Chương dao động a - Từ v x     A với vmax = A ω  v x =>      A   v max 2             b – Từ a = -  x amax =  A  a =>   a max c – Từ F = - kx Fmax = kA  F   v    =>   FMAX   v max 2 1 d–TừWd= mv vàWdmax= mv 2max 2 e – Từ động wd =  F    =>   FMAX  2 wd 1 Wd max 1 mv wt = kx 2 Và định luật bảo tồn wd + wt = W0 => f – Từ amax = 2A = vmax (1) g – Từ vmax =A (1)   v      v max wt wd  1 W0 W0 => ω  => ω  a max  v max v max  A a 12  a 22 v 22  v12 v12  v 22 x 22  x 12 Trang h – Tổng hợp hai dao động x1 = A1cos (t + 1 ) x2 = A2cos (t + 2 ) vng pha với =>  = 2 - 1 = (2k +1)/2 2  x1   x        A12 = A A  1  2 A 12  A 22 k – Tổng hợp dao động điều hòa x1 = A1cos (t + 1 ) x2 = A2cos (t + 2 ) hai động pha ngược pha x1; x2 vng pha với x3 2  x1  x   x    A 123 =      A12   A  A12  A 32 2.2.2 Chương dòng điện xoay chiều a – Đoạn mạch có L ; uL vng pha với i u =>  L  ZL với U0L = I0ZL  uL   U 0L 2    i  I 02  b – Đoạn mạch có tụ C ; uC vng pha với i u =>  Z  C với U0C = I0ZC   i         I0   uC   i         U 0C   I     i  I 02 =>  ZC   ωCu C   i  I 02 ωC c- Đoạn mạch có LC ; uLC vng pha với i 2  u LC   i         U 0LC   I  d – Đoạn mạch có R L ; uR vng pha với uL  uL   uR      U 0L   U 0R     2  uL   uR         U sin φ   U cos φ  e – Đoạn mạch có R C ; uR vng pha với uC U0LC  uC   uR      U 0C   U R U0       Trang U0R 2  uC   uR        U sin φ U cos φ     f – Đoạn mạch có RLC ; uR vng pha với uLC  u LC   u R     U  LC   U R     2  u LC   i         U LC   I  2  u LC   u R         U sin φ   U cos φ  => U02 = U0R2 + U0LC2  u  với U0LC = U0R tan =>  LC   u 2R  U 02R  tan φ  g – Từ điều kiện để có tượng cộng hưởng 02LC = Xét với  thay đổi ω LC ωL  ωL  ωC  ωC  + : tan φ  R R  ω2  L ω   ω  R ω02 R ω = số =>  L tan φ ω + : ZL = L Z C  ωC ZL ω2 =>  ω LC  ZC ω0 => ZL ω  Z C ω0 => đoạn mạch có tính cảm kháng ZL > ZC => L > 0 => đoạn mạch có tính dung kháng ZL < ZC => C < 0 => cộng hưởng ZL = ZC =>  = 0 +: I1 = I2 < Imax => 12 = 02 Nhân thêm hai vế LC => 12LC = 02LC =  ZL1 = 1L ZC2 = 1/ 2C  ZL1 = ZC2 ZL2 = ZC1 Trang + : Cos1 = cos2 => 12LC = thêm điều kiện L = CR2 cos φ1  R R  ( Z L1  Z C1 ) => cos φ1   ω1 ω2       ω ω   h – Khi L thay đổi ; điện áp hai đầu cuộn cảm L => URC URLC => từ GĐVT tanRC tanRLC = – ULmax => Z L  R  Z C2 ZC => ZL2 = Z2 + ZCZL => U LMAX  U  U C2 U R  Z C2 U LMAX  R R UC => U2 Lmax = U2 + U2R + U2C => U 2LMAX  U  U C U LMAX  U   UC       =>   U LMAX   U LMAX   Z  Z  =>     C    ZL   ZL  k – Khi C thay đổi ; điện áp hai đầu tụ C => URL URLC => UCmax tanRL tanRLC = – => Z C  R  Z 2L ZL => ZC2 = Z2 + ZCZL => U CMAX  U  U 2L U R  Z 2L U CMAX  R R UL => U2 Cmax = U2 + U2R + U2L  U  U L U CMAX => U CMAX  U =>   U CMAX   UL      U CMAX     Trang 10  40  S0      (cm)  20  Khi t = ta có s = cm V>0   s  2cm cos      0,3 (rad)  v  sin    Vậy phương trình dao động có dạng: s  3cos(20t  0,3 ) (cm) b Chu kỳ dao động : T  2   0,314 (s) Chiều dài dây treo: Từ cơng thức:   g g  l   0, 025m  2,5cm l  Bài Một vật thực đồng thời dao động điều hồ pha, tần số có phương trình là: x1 = A1cos(2  t + A3cos(2  t - 2 ) cm; x2 = A2cos(2  t)cm; x3 = 2 )cm.Tại thời điểm t1 giá trị ly độ x1 = - 20cm, x2 = 80cm, x3 = -40cm, thời điểm t2 = t1 + T/4 giá trị ly độ x1 = - 20 cm, x2 = 0cm,x3 = 40 cm Tìm phương trình dao động tổng hợp Giải: Vì t2 = t1 + T/4 nên dđ thời điểm t2 lệch pha so với dđ thời điểm t1 /2 Do ta A1 có :  x112 x122  202   20    A12 A12 A12 A12   => A1 = 40cm 2 x 21 x 22 802   => A = 80cm    A22 A22 A22 A22  2 x31 x32   40  40  1  2 A3 A3 A3 A32 A2  A3 A23  => A3 = 80cm Dđ tổng hợp : x = x1 + x2 + x3 = x1 + x23 = 40cos(2  t - /3 Trang 16 3.2 Bài tập dòng điện xoay chiều Bài : Một khung dây dẫn quay quanh trục xx, với tốc độ 150 vòng/phút r từ trường có cảm ứng từ B vng góc với trục quay xx, khung Ở thời điểm từ thơng gửi qua khung dây 4Wb suất điện động cảm ứng khung dây 15 (V ) Từ thơng cực đại gửi qua khung Giải: Từ thơng    cos(ωt  φ) Suất điện động cảm ứng e   2 =>     e         0   E0  =>     e              => d  ω sin( ωt  φ) = E0sin ((t +  ) dt  02 =  + e2 2 Thay số ta có  = (Wb) Bài 8: Cuộn dây cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều u  U 0cos100 t (v) Tại thời điểm t = t1 điện áp tức thời cường độ dòng điện tức thời có giá trị u1  50 V; i1  A Đến thời điểm t2 u2  50 V; i2  A Tìm L điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây? Giải: Vì dòng điện qua cuộn dây dao động điều hòa trễ pha 90 so với hiệu điện  Nên ta có: u  U 0cost i  I 0cos(t  )   I 0sin  t u2   U 02  i2 u2     (1)  i2  I0 U sin  t = I  cos 2t  Trang 17  i12 u12   1 I0 U i12 u12 i22 u22      I0 U I0 U i22 u22   1  I0 U Tại thời điểm t1  i12 u12 i22 u22    I 02 ( I Z L ) I 02 ( I Z L ) i12  i22 u22  u12 u22  u12   Z   2500  Z L  50 L I 02 I 02 Z L2 i12  i22 L= ZL   (H) 2 Thay ZL vào (1) suy ra: U 02  u12  i12 Z L2  502  2.502  3.502  U0  50 (V)  U  U0  25 (V) Bài 9: Đặt điện áp u = 100cos (ωt + π /12 )(V) vào hai đầu mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mác nối tiếp Đoạn AM ggồm tụ điện có điện dung C nối tiếp với điện trở R đoạn MB có cuộn cảm có điện trở r có độ tự cảm L.Biết L=rRC.Vào thời điểm t , điện áp MB 64 V điện áp AM 36V Tìm điện áp hiệu dụng đoạn AM ? Giải : Vì L=rRC  Z L  ZC  1  u AM  u MB r R  36   64      1   U AM   U MB  U 02AM  U 02MB  100 2  u AM   u MB      1   U AM   U MB  U 02AM  U 02MB  U 02  60V  U   AM  U AM  30 V    U  80 V  MB Bài 10: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi Tại thời điểm t1 giá trị tức thời uL(t1) = 10 V, uC(t1) = 30 V, uR(t1) = 15V Tại thời điểm t2 giá trị tức thời uL(t2) = 20V, uC(t2) = - 60V, uR(t2) = 0V Tính biên độ điện áp đặt vào đầu mạch? A 60 V B 50V C 40 V D 40 V Trang 18 Giải : Trong mạch R, L,C nối tiếp uR vng pha với uL uC nên u L2 u R2   1(1a) U 02L U 02R u C2 u R2   1(1b) U 02C U 02R U L  u L  20(V )( 2a) Tại thời điểm t2 u R    U 0C  u C  60(V )( 2b) Tại thời điểm t1 sử dụng (2a) thay vào (1a)  U R  30(V ) Áp dụng cơng thức : Uo = U 02R  U L  U 0C  = 50(V) Bài 11 : (Đề thi ĐH năm 2013) Đặt điện áp u  120 cos(2f t)V ( thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm cuộn cảm thuần, R, tụ C, với CR2 < 2L Khi f = f1 điện áp hiệu dụng hai đầu tụ đạt cực đại Khi f = f2 = f1 điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở cực đại Khi f = f3 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm cực đại ULmax Giá trị ULmax gần giá trị sau đây? A 85V B 173V C 57V D 145V Giải  U p dụng công thức   U LMAX 2   C  f C2 U2  +   = hay + =1 fL U lMax   L  Với f3.f1 = f22 nên f3 = f1 hay fL= 2fC từ tính :ULMAX = 138,56 V Bài 12 Cho mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối thứ tự (cuộn dây cảm ) Điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để điện áp hai đầu tụ C lớn Khi điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở R 100 V Khi điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch 100 V điện áp tức thời hai đầu đoạn Trang 19 mạch chứa điện trở cuộn cảm - 100 V Tính giá trị hiệu dụng điện áp hai đầu đoạn mạch? Giải  Vì UCmax  U RL  U 2  u RL   u    100   100            U2   U  1 U   U  RL     RL    1 1 1     2 U RL U 100 2.2 U RL U UR  U  200V  3.3 Bài tập dao động sóng điện từ Bài 13:Mạch dao động LC lí tưởng, C = 2pF, hoạt động Tại thời điểm t1 thấy điện áp hai đầu tụ cường độ dòng điện qua cuộn dây có giá trị lần lượt: u1 = 1mV i1 = 1,41  A; Đến thời điểm t2 giá trị lần lượt: u2 = 1,41 mV i2 =  A Tính tần số dao động riêng, lượng tồn phần mạch Giải Tại thời điểm t ta có: điện tích tụ cường độ dòng điện qua cuộn dây có giá trị: q  Q0 sin t (1) i  q '  Q0cost (2) Từ (1) (2) suy : Q  q  Khi t = t1 thì: Q02  q12  Khi t = t2 thì: Q02  q22  Từ (3) (4) ta có:   i12 2 i22 2 i2 2 (3) (4) i22  i12 i22  i12 i22  i12      0,5.109 Rad/s 2 2 2 q1  q2 C (u1  u2 ) C u1  u2  f   109  (Hz) 2 4 Thay vào (3) ta tính Q0 = 2,83.10-15C Năng lượng mạch : W = Q02  2.1018 (J) 2C Bài 14 (Đề thi Đại học năm 2010) Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng Chu kì dao động riêng mạch thứ T1, mạch thứ hai T2 = 2T1 Ban đầu điện tích tụ điện có độ lớn cực đại Q0 Sau tụ điện phóng điện qua cuộn cảm mạch Trang 20 Khi điện tích tụ hai mạch có độ lớn q (0 < q < Q 0) tỉ số độ lớn cường độ dòng điện mạch thứ độ lớn cường độ dòng điện mạch thứ hai Giải Với mạch 1:  q   i1  Q    I    01     với mạch :  q 2   i2 Q    I  0  02 2    1  i  i  i  I Q T Do q1 = q2 = q >    =    = 01 = = = i2 I 02  Q0 T1  I 01   I 02  Phần dành cho học sinh vận dụng,tính tốn trả lời Câu1 Chất điểm dao động điều hồ với tần số góc ω = 10 rad/s Tại thời điểm t có vận tốc gia tốc 20cm/s m/s2 Tìm biên độ dao động vật? A cm B cm C cm D cm Câu Chất điểm dao động điều hồ dọc theo trục Ox Khi qua VTCB có vận tốc 20cm/s Khi vật có vận tốc 10cm/s gia tốc vật 40 cm/s2 Biên độ dao động vật ? A cm B cm C 4cm D cm Câu Chất điểm dao động điều hồ dọc theo trục Ox Khi vật qua vị trí cân có vận tốc 2m/s Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc 1m/s gia tốc -5 m/s2 Viết phương trình dao động chất điểm? A x = cos (5πt – π/6) cm B x = 40 cos (5πt +π/6) cm C x = 40 cos (5t – π/6) cm D x = cos (5t + π/6) cm Câu Một lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 100(g) dao động điều hồ theo phương ngang với biên độ cm Lúc m cách VTCB 2cm ,một vật có khối lượng 300(g) chuyển động vận tốc tức thời m đến dính chặt vào m dao động điều hồ Biên độ dao động lúc A 15cm B 3cm C 10 cm D 12cm Câu Một vật dao động điều hồ với biên độ 10 Biết chu kì khoảng thờ gian để tốc độ dao động khơng nhỏ π (m/s) 1/15 (s) Tìm tần số góc dao động? Trang 21 A 6,48 rad/s B 43,91 rad/s C 6,36 rad/s D 39,95 rad/s Câu Con lắc lò xo thẳng đứng ,gồm lò có độ cứng 100N/m vật nặng khối lượng 100 g Giữ vật theo phương thẳng đứng làm lò xo dãn cm truyền cho vận tốc 20 cm/s hướng lên vật dao động điều hồ Lấy g =10 m/s2 , π2=10 Tìm độ dãn lò xo vật vị trí thấp ? A cm B cm C cm D 5,5 cm Câu Con lắc lò xo thẳng đứng có m = 100 g ,k = 100N/m Kéo vật theo phương thẳng đứng hướng xuống làm lò xo dãn cm truyền cho vận tốc 20π cm/s ,hướng lên Lấy g =10 m/s2 , π2=10.Trong khoảng thời gian1/4 T ,qng đường vật kể từ lúc vật bắt đầu dao động ? A 4cm B 5,46 cm C 4,65 cm D 8cm Câu Một lắc lò xo dao động điều hồ mặt phẳng nhẵn nằm ngang với chu kì T = s ,quả cầu nhỏ có khối lượng M Khi lõ xo có độ dài cực đại vật M có gia tốc – 2cm/s2 vật có khối lượng m (M= 2m) chuyển động dọc theo trục lò xo đến va chạm đàn hồi xun tâm với M,có xu hướng làm cho lò xo nén lại.Biết tốc độ chuyển động vật m trước lúc va chạm 3 cm/s Thời gian vât M từ lúc va chạm đến vật M đổi chiều dao động : A 2π (s) B π (s) C 2π/3 (s) D 1,5π (s) Câu Một lắc đơn dao động điều hồ với biên độ góc 0,1 rad nơi có gia tốc tọng trường g= 10m/s2 Vào thời điểm ban đầu vật qua vị trí có li độ dài 8cm có vận tốc 20 cm/s Tốc độ cực đai vật : A 0,8 m/s B 0,2 m/s C 0,4 m/s D 1m/s Câu 10 Hai điểm M,N nằm phương truyền sóng cách  / ,sóng có biên độ A chu kì sòng T Sóng truyền từ N đến M Tại thời điểm t có li độ sóng M,N là:uM = +3 cm uN = -3 cm Tính biên độ sóng A? A cm B cm C cm D 12 cm Câu 11 :Cho đoạn mạch xoay chiều u = U0cost ổn định ,có R,L,C ( L cảm ) mắc nối tiếp với R thay đổi Khi R = 20  cơng suất điện trở R Trang 22 cực đại đồng thời điều chỉnh tụ C điện áp hai đầu tụ C giảm Dung kháng tụ : A 20  B 30  C 40  D 10  Câu 12 :Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định , có RLC ( L cảm ) mắc nối tiếp Biết : điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch lệch pha  so với cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch Ở thời điểm t , điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch chứa LC u LC điện áp tức thời hai đầu điện trở R uR Biểu thức điện áp cực đại hai đầu điện trở R : A U0R = uLCcos + uRsin C  uLC  2 B U0R = uLCsin + uRcos  u    R   U 02R  tan    u  D  LC   uR2  U 02R  tan   Câu13 : Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định , có RLC ( L cảm ) mắc nối tiếp Biết : điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch lệch pha  =  / so với cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch Ở thời điểm t , điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch chứa LC uLC = 100 V điện áp tức thời hai đầu điện trở R uR = 100 V Điện áp cực đại hai đầu điện trở R: A 200 V B 173,2 V C 321,5 V D 316,2 V Câu14 : Đoạn mạch xoay chiều AB chứa linh kiện R, L, C Đoạn AM chứa L, MN chứa R NB chứa C R  50 , Z L  50 Ω, Z C  50 Ω Khi giá trị điện áp tức thời u AN  80 V uMB  60V Giá trị tức thời u AB có giá trị cực đại: A 150V B 100V C 50 V D 100 V Câu 15 :Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC ( L cảm ) nối tiếp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi Tại thời điểm t1 giá trị tức thời uL(t1) = -20 V, uC(t1) = 10 V, uR(t1) = 0V Tại thời điểm t2 giá trị tức thời uL(t2) = -10 V, uC(t2) = V, uR(t2) = 15 V Tính biên độ điện áp đặt vào đầu mạch? A 50 V B 20V C 30 V D.20 V Trang 23 Câu 16 : Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch AB ổn định , có R, LC ( L cảm )mắc nối tiếp Biết : thời điểm t1 , điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch chứa LC uLC = 7,5 ( V ) điện áp tức thời hai đầu điện trở R uR = 30 V ; thời điểm t2 điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch chứa LC uLC = 15 ( V ) điện áp tức thời hai đầu điện trở R uR = 20 V Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AB : A 45 V B 50 V C 25 V D 60 V Câu 17 (ĐH khối A 2009) Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(100t + /3) (V) vào hai đầu cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 1/ 2 (H) Ở thời điểm điện áp hai đầu cuộn cảm 100 V cường độ dòng điện qua cuộn cảm 2A Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm A i = cos( 100t - /6) (A) B i = cos( 100t + /6) (A) C i = 2 cos( 100t + /6) (A) D i = 2 cos( 100t - /6) (A) Câu 18( Cao đẳng khối A 2010) Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cost vào hai đầu đoạn mạch có điện trở Gọi U điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch; i, I0 I giá trị tức thời, giá trị cực đại giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện đoạn mạch Hệ thức sau sai? A U/U0 – I/I0 = B U/U0 + I/I0 = C u/U0 – i/I0 = D u2/ U 02 – i2/ I 02 = Câu 19 Cho mạch điện xoay chiều chứa tụ điện Hiệu điện hai đầu đoạn mạch có dạng u = U0sin2 t (V) Tại thời điểm t1 giá trị tức thời cường độ dòng điện qua tụ hiệu điện đầu đoạn mạch ( 2 A, 60 V) Tại thời điểm t2 giá trị tức thời cường độ dòng điện qua tụ hiệu điện đầu đoạn mạch ( A, 60 V) Dung kháng tụ điện A 20  B 20  C 30 D 40 Câu 20 ( Cao đẳng 2010) Đặt điện áp u = U0cost vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L Tại thời điểm điện áp hai đầu cuộn cảm có độ lớn cực đại cường độ dòng điện qua cuộn cảm A U0/ L B U0/2L C U0/L D0 Trang 24 Đáp án Câu 10 ĐA A B C C D C D C C A Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ĐA C D D C D C A D C D Kết thực Kết khảo sát hai nhóm lớp 12 trường THPT Dương Quảng Hàm năm học 2012-2013 sau: Nhóm Giỏi Khá Trung bình Yếu 45% 50% 5% 0% 4% 22% 55% 19% Được hệ thống (Lớp 12A1,12A3,12A4) Khơng hệ thống (Lớp 12A7,12A8) Bảng tính điểm bình qn mơn Vật lý năm học 2011-2012 (theo thống kê văn phòng trường THPT Dương Quảng Hàm ) Lớp 12A1 12A2 12A4 Sĩ số 45 44 40 Điểm thi 6,9 6,0 5,8 Bảng tính điểm bình qn mơn Vật lý năm học 2012-2013 (theo thống kê văn phòng trường THPT Dương Quảng Hàm ) Lớp 12A1 12A3 12A4 Sĩ số 46 43 42 Trang 25 Điểm thi 7,1 6,5 6,4 Như vậy,hệ thống kiến thức thực có tác dụng học sinh, tỉ lệ đỗ đại học học sinh lớp 12 trường Trung học phổ thơng Dương Quảng Hàm tăng 30 bậc từ thứ 228 lên 198 lọt vào tốp 200 trường có điểm thi đại học cao tồn quốc,trong có đóng góp mơn Vật lí.Tỉ lệ điểm bình qn mơn Vật lí tăng lên rõ rệt đặc biệt lớp chất lượng cao Ưu điểm phương pháp : Với hai dấu hiệu chung hai đại lượng vng pha ta giải nhanh trắc nghiệm tập thời gian ngắn Giải dạng tập vng pha phần dao động điện xoay chiều ,dao động sóng điện từ Rèn luyện khả tư cho học sinh thơng qua có tính chất tương tự mà khơng cần chứng minh tự luận Nhược điểm : ban đầu nhớ cơng thức khó khăn, cần thực hành làm nhiều tập vấn đề Hướng nghiên cứu tiếp đề tài :phát triển kiến thức vào chun đề khác phần dao động cơ, điện xoay chiều : tốn tìm đại lượng,bài tốn cực trị… Trang 26 C KẾT LUẬN Như qua đề tài dựa vào dấu hiệu vng pha để giải tập cung cấp cho học sinh hệ thống tổng qt cơng thức tập vng pha tốn dao động chương trình vật lý 12 , đồng thời cung cấp cho học sinh số phương pháp thủ thuật nhằm giải nhanh ,chính xác dạng tốn chương trình theo u cầu đề thi tốt nghiẹp thi tuyển sinh đại học cao đẳng.Với chun đề chúng tơi cho học sinh tự rèn luyện ,vận dụng phương pháp học đề học sinh tự chiếm lĩnh tri thức phát huy tính độc lập sáng tạo ,từ suy nghĩ tìm tòi phương pháp riêng thân , mục tiêu rèn luyện giáo dục cho học sinh theo hướng : Thầy thiết kế - Trò thi cơng Qua theo dõi kết quả, tơi nhận thấy số học sinh tiếp xúc ,bồi dưỡng qua đề tài có cách giải nhanh hơn,thành thạo hơn, đảm bảo thời gian làm theo u cầu ,câu trả lời xác đạt kết cao Phạm vi áp dụng : Làm tài liệu tham khảo cho đồng nghiệp tài liệu học tập học sinh Đề xuất kiến nghị: + Với Ban giám hiệu trường trung học phổ thơng Dương Quảng Hàm: Cần tổ chức nhiều buổi sinh hoạt tổ nhóm chun mơn để báo cáo chun đề ơn thi đại học cao đẳng.Trang bị thêm nhiều tài liệu ơn thi đại học cao đẳng, ơn thi học sinh giỏi + Với Bộ mơn Vật lí Sở Giáo dục Đào tạo Hưng n Trang 27 Bộ mơn Vật lý cần tổ chức hội thảo chun mơn ,tập trung phương pháp để học hỏi giao lưu,đúc kết kinh nghiệm q báu thầy giảng dạy tồn tỉnh Hưng n,từ phổ biến rộng rãi để cán ,giáo viên học sinh học tập vận dụng vào thực tiễn mơn Vật lý ngày mạnh Văn giang ,ngày 30 tháng năm 2014 Người viết Nguyễn Thanh Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lí 12 Tác giả Nguyễn Thế Khơi ( Tổng chủ biên )- NXB Giáo dục năm 2008 Nguồn tài liệu mạng ,trang Violet, thư viện vật lý Bổ trợ kiến thức Vật lý phần điện xoay chiều phần dao động Tác giả :Chu Văn Biên –NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội năm 2013 Những tập hay điển hình Tác giả : Nguyễn Cảnh H – NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội năm 2010 Các đề thi học sinh giỏi Tỉnh Hưng n,các đề kiểm tra chun đề trường đơn vị khác Trang 28 MỤC LỤC Trang A MỞ ĐẦU Đặt vấn đề 2 Phương pháp tiến hành C NỘI DUNG I Mục tiêu II Mơ tả nội dung giải pháp Cơ sở lí thuyết Mơ tả nội dung giải pháp Chứng minh tính khả thi phương pháp 3.1 Bài tập dao động 11 3.2 Bài tập dòng điện xoay chiều 14 3.3.Bài tập dao động sóng điên từ 17 Phần dành cho học sinh vận dụng,tính tốn 19 5.Kết nghiên cứu 23 C KẾT LUẬN 24 Kết luận chung 24 Phạm vi áp dụng 24 Đề xuất kiến nghị 24 Trang 29 XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TRƯỜNG THPT DƯƠNG QUẢNG HÀM Tổng điểm:………………….Xếp loại:……………… T.M HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CHỦ TỊCH - HIỆU TRƯỞNG (Ký, ghi rõ họ tên, đóng dấu) Trang 30 [...]... làm nhiều bài tập về vấn đề này Hướng nghiên cứu tiếp của đề tài :phát triển kiến thức trên vào các chun đề khác của phần dao động cơ, điện xoay chiều : như bài tốn tìm các đại lượng ,bài tốn cực trị… Trang 26 C KẾT LUẬN 1 Như vậy qua đề tài dựa vào dấu hiệu vng pha để giải bài tập đã cung cấp cho học sinh hệ thống tổng qt các cơng thức về bài tập vng pha trong bài tốn dao động trong chương trình vật... vng pha ta có thể giải nhanh trắc nghiệm các bài tập trong thời gian ngắn Giải quyết hầu như các dạng bài tập về vng pha trong các phần dao động cơ điện xoay chiều ,dao động và sóng điện từ Rèn luyện được khả năng tư duy cho học sinh thơng qua các bài có tính chất tương tự mà khơng cần chứng minh bằng tự luận Nhược điểm : ban đầu nhớ được các cơng thức là khó khăn, vì vậy cần thực hành làm nhiều bài tập. .. 3.3 Bài tập dao động và sóng điện từ Bài 13:Mạch dao động LC lí tưởng, C = 2pF, đang hoạt động Tại thời điểm t1 thấy điện áp hai đầu tụ và cường độ dòng điện qua cuộn dây có giá trị lần lượt: u1 = 1mV và i1 = 1,41  A; Đến thời điểm t2 thì các giá trị trên lần lượt: u2 = 1,41 mV và i2 = 1  A Tính tần số dao động riêng, năng lượng tồn phần của mạch Giải Tại thời điểm t ta có: điện tích trên tụ và cường... tính khả thi của phương pháp mới 5 3.1 Bài tập dao động cơ 11 3.2 Bài tập dòng điện xoay chiều 14 3.3 .Bài tập dao động và sóng điên từ 17 4 Phần dành cho học sinh vận dụng,tính tốn 19 5.Kết quả nghiên cứu 23 C KẾT LUẬN 24 1 Kết luận chung 24 2 Phạm vi áp dụng 24 3 Đề xuất và kiến nghị 24 Trang 29 XÁC NHẬN CỦA... đây là chứng minh để thấy rõ các ưu điểm của phương pháp,có thể áp dụng giải nhanh các dạng tốn của phần dao động cơ ,dòng điện xoay chiều 3.1 Bài tập dao động cơ Bài 1: Một vật dao động điều hòa, ở thời điểm t1 vật có li độ x1 = 1cm, và có vận tốc v1= 20cm/s Đến thời điểm t2 vật có li độ x2 = 2cm và có vận tốc v2 = 10cm/s Hãy xác định biên độ, chu kỳ, tần số, vận tốc cực đại của vật? Giải: Tại thời... 0 = 5 (Wb) Bài 8: Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều u  U 0cos100 t (v) Tại thời điểm t = t1 điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời có giá trị lần lượt u1  50 V; i1  2 A Đến thời điểm t2 thì u2  50 2 V; i2  1 A Tìm L và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây? Giải: Vì dòng điện qua cuộn dây dao động điều hòa trễ pha 90 0 so với hiệu điện thế  Nên... F = - kx và Fmax = kA  F   v    =>   FMAX   v max 2    1  Thay số ta được : Fmax = 2,5 N Bài 5: Một con lắc đơn dao động điều hòa, vào thời điểm ban đầu t 0 vật nặng có li độ s = 2cm và có vận tốc 40 2 cm/s đang dao động theo chiều dương của quỹ đạo Đến thời điểm t1 vật có li độ s1 = 2 2 cm và có vận tốc v1 = 40cm/s a Viết phương trình dao động? b Tính chu kỳ dao động và chiều dài... 2.1018 (J) 2C Bài 14 (Đề thi Đại học năm 2010) Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng Chu kì dao động riêng của mạch thứ nhất là T1, của mạch thứ hai là T2 = 2T1 Ban đầu điện tích trên mỗi bản tụ điện có độ lớn cực đại Q0 Sau đó mỗi tụ điện phóng điện qua cuộn cảm của mạch Trang 20 Khi điện tích trên mỗi bản tụ của hai mạch đều có độ lớn bằng q (0 < q < Q 0) thì tỉ số độ lớn cường độ dòng điện trong mạch... Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cost vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch; i, I0 và I lần lượt là giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong đoạn mạch Hệ thức nào sau đây sai? A U/U0 – I/I0 = 0 B U/U0 + I/I0 = 2 C u/U0 – i/I0 = 0 D u2/ U 02 – i2/ I 02 = 1 Câu 19 Cho mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. .. Thay ZL vào (1) suy ra: U 02  u12  i12 Z L2  502  2.502  3.502  U0  50 3 (V)  U  U0  25 6 (V) 2 Bài 9: Đặt điện áp u = 100cos (ωt + π /12 )(V) vào hai đầu mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mác nối tiếp Đoạn AM ggồm tụ điện có điện dung C nối tiếp với điện trở R và đoạn MB chỉ có cuộn cảm có điện trở r và có độ tự cảm L.Biết L=rRC.Vào thời điểm t , điện áp trên MB bằng 64 V thì điện áp trên