Bồi dưỡng kiến thức cơ học

Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Lời mở đầu Theo chủ trương Bộ Giáo Dục & Đào Tạo , từ năm 2007 hình thức thi cử đánh giá kết học tập em học sinh môn Vật Lý chuyển từ hình thức thi tự luận sang hình thức thi trắc nghiệm Để giúp em học sinh họ c tập, rèn luyện tốt kó giải toán trắc nghiệm, người biên soạn xin trân trọng gửi tới bậc phụ huynh, quý thầy cô, em học sinh số tài liệu trắc nghiệm môn Vật Lý THPT – Trọng tâm tài liệu dành cho kỳ thi tốt nghiệp đạ i họ c Với nội dung đầy đủ , bố cục xếp rõ ràng từ đến nâng cao, người biên soạn hi vọng tài liệu giúp ích cho em việc ôn luyện đạt kết cao kì thi Mặc dù cố gắng cẩn trọng biên soạn tránh khỏi sai sót ngoà i ý muốn, mong nhận góp ý xây dựng từ phía người đọc Xin chân thành cảm ơn! CÁC TÀI LIỆU ĐÃ BIÊN SOẠN: @ Bài tập trắc nghiệm dao động học – sóng học (400 bài) @ Bài tập trắc nghiệm dao động điện – sóng điện từ (400 bài) @ Bài tập trắc nghiệm quang hình học (400bài) @ Bài tập trắc nghiệm quang lý – vật lý hạt nhân (400 bài) @ Bài tập trắc nghiệm học chất rắn – ban khoa học tự nhiên (250 bài) @ Bài tập trắc nghiệm toàn tập vật lý 12 (1200 bài) @ Tuyển tập 40 đề thi trắc nghiệm vật lý dành cho ôn thi tốt nghiệp đại học (2 tập) @ Đề cương ôn tập câu hỏi lý thuyết suy luận vật lý 12 – dùng cho thi trắc nghiệm @ Văn kiện hội thảo “Hướng dẫn thi trắc nghiệm”(ST) @ Bài tập trắc nghiệm vật lý 11 – theo chương trình sách giáo khoa nâng cao @ Bài tập trắc nghiệm vật lý 10 – theo chương trình sách giáo khoa nâng cao Nội dung sách có tham khảo tài liệu ý kiến đóng góp tác giả đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Mọi ý kiến xin vui lòng liên hệ: ': 0210.471.167 - 08.909.22.16 – 090.777.54.69 *: buigianoi@yahoo.com.vn GV: BÙI GIA NỘI (Bộ môn vật lý) Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2007 ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội DAO ĐỘNG CƠ HỌC Câu : Đònh nghóa dao độn g điều hòa Viết phương trình, nêu đònh nghóa đại lượng phương trình Thành lập côn g thức tính vận tốc gia tốc dao động điều hoà Trình bày mối liên hệ chuyển động tròn dao động điề u hòa ĐỊNH NGHĨA - VIẾT PHƯƠNG TRÌNH Dao động điều hòa dao động có ly độ x biến đổi theo thời gian tuân theo đònh luật hình sin (hay cosin) Phương trình dao động điều hòa: x = Asin(wt + j) § A : biên độ hay giá trò cực đại ly độ § j : pha ban đầu đại lượng xác đònh vò trí, vận tốc lúc t = § (wt + j) : pha dao động đại lượng xác đinh vò trí, vận tốc lúc t § T chu kỳ dao động Nó khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lập lại cũ hay thời gian để vật thực lần dao động § f tần số Nó số dao động mà vật thực đơn vò thời gian § w tần số góc dao động Là đại lượng trung gian cho phép xác đònh tần số chu kỳ dao động theo công thức : w = 2p = 2pf T VẬN TỐC - GIA TỐC - Vận tốc : v = x’ = Aw cos(wt + j) - Gia tốc : a = x’’ = - Aw2sin(wt + j) LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Xét điểm M chuyển động vòng tròn (O, A) với x vận tốc góc w : Ở t = : M có ly độ góc j Ở t : M có ly độ góc (wt + j) Gọi P hình chiếu M xuống trục x’Ox, ta có: xp = OP = OMsin(wt + j) Þ xp = Asin(wt + j) Ta thấy chuyển động P dao động điều hòa Nói khác dao động điều hòa coi hình chiếu chuyển động tròn xuống trục nằm mặt phẳng quỹ đạo § § P A O M wt Mo j C (D) x' Câu : * Nhận xét pha dao động v x, a x * Cho biết điểm giống khác dao động điều hòa dao động tuần hoàn Nhậân xét pha dao động v x; a x v = A w cos (wt + j) * x = A sin (wt + j) Þ v x đại lượng vuông pha a = - A w sin (wt + j) = A w2 sin [(wt + j) + p ] x = A sin (wt + j) Þ a x đại lượng ngược pha ': 090.777.54.69 = A w sin [(wt + j) + p ] * Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Điểm giống khác hai dao động điều hòa dao động tuần hoàn * Giống : - Đều có lặp lại khoảng thời gian - Hai đao động có chu kỳ, tần số * Khác nhau: - Dao động điều hòa mô tả đinh luật hình sin có quỹ đạo đường thẳng, dao động tuần hoàn không thiết phải cần điều kiện đóù - Dao động điều hòa tập dao động tuần hoàn, dao động tuần hoàn lại tập dao động nói chung Câu : Dao động lắc lò xo nằm ngang * Mô tả cấu tạo thí nghiệ m * Thiết lập phương trình dao động Mô tả cấu tạo thí nghiệm lắc lò xo - Xét hệ gồm lò xo có độ cứng K, đầu gắn vào điểm cố đònh, đầu mang cầu khối lượng m, cầu có rãnh cho phép chuyển động dọc theo ngang không ma sát F ur - Chọn gốc O vò từ lúc cầu đứng yên N - Kéo cầu khỏi vò trí cân đến ly độ x = A K m O buông tay, cầu chuyển động nhanh dần phía O, vượt qua O ur quán tính, chuyển động chậm dần đến vận tốc 0, P x sau chuyển động nhanh đần phía O lại chậm dần đến O vận tốc Sau chuyển động lặp lại cũ K m Thiết lập phương trình dao động lắc lò xo O ur a Phân tích lực ur r F Ở vò trí x bi chòu tác dụng lực : trọng lực P = mg , ur ur ur ur phản lực N ngang lực đàn hồi F lò xo Vì P N cân nên lực F làm cho bi dao động Theo đònh luật Hooke F = - Kx, với K độ cứng lò xo dấu trừ lực F luôn hướng vò trí cân b Lập phương trình chuyển động ur ur ur r Theo đònh luật Newton: P + N + F = ma (*) Chọn chiều dương hình vẽ, chiếu (*) xuống Þ - Kx = mx” Đặt w2 = K m Þ x= - - Suy x” = w2x F x m Hay x” + w2x = Đây phương trình vi phân mô tả chuyển động lắc lò xo Nghiệm phương trình vi phân có dạng: x = Asin(wt + j) Vậy chuyển động lắc lò xo đao động điều hòa Câu : * Lập công thức liên hệ w T * Viết công thức chu kì dao động lắc lò xo có chiều dài l treo vật m Nếu tăng chiều dài lò xo 2l treo vật m chu kỳ dao động lắc lò xo ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Quan hệ w T: Ta có : x = A sin(wt + j) ó x = A sin(wt + j +2p) ó x = A sin [w( t + Vậy li độ thời điểm t ly độ thời điểm ( t + chu kỳ đao động điều hòa T= 2p w 2p ) + j] w 2p 2p ), nên khoảng thời gian gọi w w Công thức chu kỳ lắc lò xo: * Vì w = K 2p m ÞT= = 2p m w K * Hệ số đàn hồi lò xo: S K với E suất young Þ chiều dài tăng lần độ cứng giảm lần: K’ = l m Þ T’ = 2p 2=T Vậy chu kỳ tăng lần K K=E Câu 5: Lập liên hệ ly độ, biên độ tần số vật dao động điều hoà Ta có : x = A sin(wt + j) Þ sin2(wt+j)= x2 A2 v = A w cos(wt + j) Þ cos2(wt + j) = v2 A w2 x2 v2 Þ + 2 =1 A Aw Câu 6: * Dao động lắ c đơn: Cấu tạo lập phương trình dao động * So sánh hai phương trình lắc lò xo lắ c đơn * Dao động lắ c đơn có phả i dao động tự không? CẤU TẠO VÀ PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐÔNG CỦA CON LẮC ĐƠN: a Cấu tạo: Con lắc đơn gồm bi có khối lượng m treo vào dây dài có khối lượng độ dãn không đáng kể b Lập phương trình: ao a Hợp lực tác dụng lên vật m có ly độ góc a r ur r r ì P :trọng lực r F = P + t = mavới í r ỵ t : lực căngdây Chiếu hợp lực lên tiếp tuyến: - mgsin a = m aT gia tốc tiếp tuyến: aT = s” ® - gsin a = s” (*) Điều kiện: a0 nhỏ (a0 < 100) ': 090.777.54.69 Trang: O ur T ur F ur P Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM Þ sin a = a = Đặt w2 = g l s l'' s l Þ - g = s'' GV: Bùi Gia Nội => s''+ g s=0 l Þ s” + w2 s = (1) Phương trình (1) phương trình vi phân mô tả đao động lắc đơn Nó có nghiệm : s = s0 sin(wt + j) (2) Phương trình (2) phương trình dao động lắc đơn Phương trình cho thấy lắc đơn đao động điều hòa với chu kỳ: T = 2p l g SO SÁNH: * Giống nhau: Hai phương trình lắc lò xo lắc đơn có dạng toán học giống mô tả dao động điều hòa * Khác nhau: · Tần số góc khác Đối với lắc lò xo w = xo vật), lắc đơn w = K phụ thuộc vào hệ kín ( lò m g phụ thuộc vào g l Khi không ma sát dao động lắc lò xo dao động điều hòa, dao động lắc đơn gần dao động điều hòa biên độ nhỏ ĐỐI VỚI DAO ĐỘNG NHỎ : (a0 < 100) chu kỳ lắc đơn không phụ thuộc biên độ, mà phụ thuộc độ lớn gia tốc trọng lực g Tại vò trí cố đònh trái đất g không đổi, dao động lắc đơn coi dao động tự · Câu 7: Khảo sát đònh tính đònh lượng biến đổi lượng dao động điều hòa lắc lò xo KHẢO SÁT ĐỊNH TÍNH: (Sự biến đổi lượng) § Kéo bi từ vò trí cân O đến bờ B cb + lực kẻo thực công truyền cho bi lượng ban đầu đàn hồi § Thả bi tức lực kéo lực đàn hồi kéohòn biB’chuyể động nhanh dần vò O nB trí O Động bi tăng, lò xo giảm § Tại vò trí cân O, lò xo băng không, động bi cực đại r § Do quán tính bi tiếp tục chuyển động đến bờ B', lực đàn hồi f đổi chiều làm bi chuyển động chậm dần: động bi giảm, lò xo tăng § Tại bờ B', bi dừng lại, lò xo nên tối đa, động bi không lò xo cực đại § Sau bi tác dụng lực đàn hồi lại chuyển động vò trí cân O trình lập lại Vậy: Trong trình dao động lắc lò xo có chuyên hóa động ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội KHẢO SÁT ĐỊNH LƯNG: (Sự bảo toàn lượng) *) Động bi: = *) Thế lò xo: Et = mv với v = Aw cos(wt + j) Þ = mA2w2cos2(wt + j) 2 Kx với x = Asin(w + j) K = mw2 => Et = *) Cơ năng: E = Et + ó E = mw2A2sin2(wt + j) mw2A2 [cos2(wt + j) + sin2(wt + j)] E = mw2A2 Vậy: Trong suốt trình dao động cảa lắc không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Câu 8: * Động lắc lò xo biến đổi điều hàa với tần số góc * Nếu khối lượng tăng 1ần biên độ giảm lần lắc lò xo đổi thếnào Ta có: mA2w2 cos2 (wt + j) + cos(2wt + 2j) cos2 ( t + ) = 1 = + cos(2wt + 2j) 2 1 Þ = m A2w2 + mA2 w2cos (2wt + 2j) 4 * = Vậy biến đổi điều hòa với tần số góc w0 = 2w f0 = 2f => chu kì T0 = 0,5T * Tương tự Et biến đổi điều hòa với tần số góc w0 = 2w f0 = 2f => chu kì T0 = 0,5T * , Et biến đổi điều hòa tần số ngược pha Cơ năng: E = m A2 w2 K w = 4m 2 A A w2 A A’ = Þ A’2 = Vậy E’ = 4m 4 1 E E’ = ( mA w2 ) Þ E’ = Vậy giảm lần 4 Khi m’ = m Þ w’= K = m' Câu 9: Khảo sát đònh tính đònh lượng biến đổi năn g lượng lắc đơn dao động Chứng minh dao độ ng lắc đơn dao độ ng điều hòa khôn g đổi tỉ lệ với bình phương biên đọ dao động ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội KHẢO SÁT ĐỊNH TÍNH: (Sự biến đổi lượng) § Kéo lắc đơn lệch khỏi vò trí cân góc a0 lực kéo thực công truyền cho lắc đơn trọng trường § Thả nhẹ bi lực kẻo đi, bi chuyển động nhanh dần vò trí cân giảm dần động tăng § Hòn bi vò trí cân bằng, không, động cực đại § Do quán tính bi lên cao dần Thế bi tăng, động giảm § Khi bi lên vò trí cao B’ dừng lại Động không cực đại § Sau bi chuyển động nhanh dần vò trí cân O trình tái diễn Vậy: Trong trình dao động có chuyển hóa động KHẢO SÁT ĐỊNH LƯNG: (Sự bảo toàn lượng) § Thế : Et = mgh Þ Et = a với h = l - l cos a = l (1 - cosa) = 2lsin2 g s mg l a2 w2 = a = l l Mặt khác: s = sosin(wt + j) Þ Et = Þ Et = mw2 s20 sin2(wt + j) 2 mv với v =sowcos(wt + j) 2 § Cơ năng: E = Et + ó E = mw s0 § s2 mgl = mw2s2 l Động năng: = Þ = mw2 s20 cos2(wt + j) Vậy: Trong trình dao động điều hòa lắc đơn không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Câu 10: - Phát biểu đònh nghóa: dao động tự do, dao động cưỡng bức, hệ dao động - Dao động tự dao động cưỡng có điểm giống c Phát biểu đònh nghóa: v Dao động tự do: dao động mà chu kỳ phụ thuộc đặc tính hệ dao động không phụ thuộc yếu tố bên v Dao động cưỡng bức: dao động chòu tác dụng lực cưỡng biến thiên tuần hoàn F = Fosin(wt + j) với Fo biên độ ngoại lực v Hệ giao động: hệ có khả thực dao động tự Sau bò kích thích hệ dao động tự thực dao động theo chu kỳ riêng Dao động tự dao động cưỡ ng có điểm giống khác nhau: v Giống nhau: có tính tuần hoàn (dao động điều hòa) v Nhá c nhau: Chu kỳ tần số dao động cưỡng phụ thuộc ngoại lực tác dụng dao động tự không ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu 11: Biểu diễn dao động điề u hòa phương Pháp gián đồ vectơ quay Fresnel Phương pháp vectơ quay dựa tính chất: dao động điều hoà coi hình chiếu chuyển động tròn xuống trục nằm x M + mặt phẳng quỹ đạo P - Giả sử cần biểu diễn dao động: x = Asin(wt + j) wt Mo (t = 0) Ta vẽ trục nằm ngang r (D) trục thẳng đứng j x'x cắt (D) O Vẽ vectơ A có gốc O: có độ dài O (D) biên độ A r tạo với trục (D) góc j thời điểm t = Cho vectơ A quay theo chiều dương lượng giác với vận tốrc góc w Lúc chuyển động hình chiếu đầu mút vectơ A x' xuống trục x'x dao động điều hòa: x = OP = Asin(wt + j) r - Ta kết luận dao động điều hòa x = Asin(wt + j) biểu diễn vectơ quay A Câu 12: Tổng hợp hai dao dao động điều hòa phương, tần số phương pháp vectơ quay TỔNG HP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHNG CÙNG TẦN SỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VECTƠ QUAY: Xét vật tham gia dao động điều hòa phương, đa số: x1 = A1sin(wt + jl) x M x2 = A2sin(wt + j2) M2 Dao động tổng hợp: x = x1 + x2 Tìm x phương pháp vectơ quay Ta vẽ vectơ biểu diễn x1, x2, x hình vẽ: · Ta thấy M 1OM = j1 - j2 = r r Cho hai vectơ A1 ,A , quay quanh O theo chiều dương với vận tốc góc w không đổi Khi hình bình hành OM1MM2 không biến dạng nên vectơ tổng hợp có độ lớn không đổi quay quanh O theo chiều đương với vận tốc góc w r r Vì tổng đại số cá c hình chiếu hai vectơ A1 ,A O A2 A j M1 j1 A1 (D) r xuố ng trục x'Ox hình chiếu vectơ A1 xuống trục nên chuyển động tổn g hợp hai đao động điều hò a cù ng phương đa số mộ t dao động điều hò a cù ng phương cùn g đa số r Do vectơ A1 biểu diễn dao động điều hòa tổng hợp góc j biểu diễn pha ban đầu đao động tổng hợp BIÊN ĐỘ VÀ PHA BAN ĐẦU CỦA DAO ĐỘNG TỔNG HP: uuuur uuuuur uuuuur Có OM = OM1 + OM Chiếu xuống trục (D) trục x’x: Acosa = A1cosj + A2cosj2 (1) Asina = A1sinj + A2sinj2 (2) (l)2 + (2)2 cho A = A12 + A 22 + 2A1A cos(j1 - j2 ) ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội (2) A sin j1 + A sin j2 cho tgj = (1) A1 cos j1 + A cos j2 § § Nếu x1 x2 dao động pha Nếu x1 x2 dao động ngược pha : j1 - j2 = K2p Þ A = A1 + A2 : j1 - j2 = (2K + 1)p Þ A = A1 - A § Nếu x1 x2 dao động : A1 - A < A < (A1 + A2) Câu 13: Dao động tắt dần: đònh nghóa, nguyên nhân, đặc điểm Đònh nghóa: Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Nguyên nhân: Trong thực tế vật dao động môi trường xác đònh nên tác dụng ma sát môi trường Do phải thực công để thắng ma sát nên lượng hệ giảm dần làm cho biên độ giảm dần cuối vật dừng lại vò trí cân Đặc điểm: x § Lực ma sát nhỏ dao động tắt dần chậm Ví dụ: lắc đao động không khí t x § Lực ma sát lớn dao động tắt dần nhanh Ví dụ: lắc dao động nước t x § Lực ma sát lớn lắc không dao động Ví dụ: lắc dao động nhớt t Câu 14: - Trình bày dao động cưỡng Biên độ dao động cưỡng phụ thuộ c vào yếu tố nào? - Sự cộng hưởng học gì? Nêu ví dụ cộng hưởng có lợi có hại - Hãy cho biết điểm giống khác dao riêng cưỡng bứ c tự dao động Dao động cưỡ ng bức: Thông thường, hệ dao động chòu tác dụng lực ma sát môi trường nên sinh công âm làm giảm dao động bò tắt đần Muốn trì dao động, ta tác dụng lên hệ ngoại lực biến thiên tuần hoàn: F = F0sin(wt + j) với F0 biên độ ngoại lực; w tần số góc Trong thời gian Dt ngắn, dao động hệ dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng hệ dao động ngoại lực Sau thời gian Dt, dao động riêng tắt hẳn hệ dao động với đa số ngoại lực Đó đao động cưỡng a Đònh nghóa: Dao động cưỡng dao động gây ngoại lực biến thiên tuần hoàn F = F0sin(wt + j) gọi lực cưỡng ': 090.777.54.69 Trang: Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội b Đặc điểm: § Có tần số tần số ngoại lực § Có biên độ phụ thuộc chênh lệch tần số f lực cưỡng tần số dao động riêng f0 hệ đao động Cộng hưởng cơ: a Đònh nghóa: Sự cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng đột ngột đa số lực cưỡng xấp xỉ tần số riêng hệ dao động b Thí dụ cộng hưở ng: v Cộng hưởng có lợi: Một em nhỏ đưa võng cho người lớn lên cao Nếu em tác dụng lên võng ngoại lực có tẩn số f0 gần tần số riêng f0 võng, nghóa lực kéo tay “ăn nhòp” với nhòp đong đưa võng, sau thời gian, biên độ dao động võng lớn Nếu muốn dừng sức để đẩy võng lần lên cao vậy, em nhỏ không làm v Cộng hưởng có hại: Chiếc cầu, bệ máy, khung xe, hệ thống dao động có tần số riêng Nếu để chúng dao động cưỡng với vật dao động khác đặt lên chúng (ví dụ: máy phát điện lớn), chúng rung lên mạnh bò gãy Điểm giống khác dao động cưỡng tự dao động: v Giống nhau: Duy trì dao động lâu nhờ bù lượng (để thắng lực ma sát) v Khác nhau: Sự tự dao động không cần tác dụng ngoại lực dao động cưỡng ngoại lực tác dụng Câu 15: - Nêu nguyên nhân để dao độn g không tắt dầân - Nêu biện pháp kỹ thuật để trì dao cộng lắc đồng hỗ biện pháp kó thuật làm cho dao động khung xe ôtô chóng tắ t DAO ĐỘNG DUY TRÌ: a Đònh nghóa: Dao động có biên độ không thay đổi theo thời gian gợi dao động trì gọi tự dao động b Nguyên tắc trì dao động: phải tác dụng vào lắc lực tuần hoàn có tần số tần số riêng lắc Lực tuần hoàn nhỏ không làm biến đổi tần số riêng lắc, lực cung cấp lượng cho lắc nửa chu kỳ để bù đắp lượng ma sát ỨNG DỤNG: a Biện pháp kỹ thuật để trì dao động lắc đồng hồ: Là lên dây cót đồng hồ Khi lên dây cót ta cung cấp đàn hồi cho lắc Sau lắc đạt tới biên độ sau nửa chu kỳ cót dãn chút phần truyền cho lắc nhờ cấu thích hợp b Biện pháp kỹ thuật làm dao động khung xe ô tô chóng tắt: Khi ô tô bò xóc lò xo giảm xóc bò nén hay dãn Để làm cho dao động khung xe ôtô chóng tắt qua chỗ bò xóc người ta dùng thiết bò gồm piston chuyển động theo chiều thẳng đứng xylanh chứa đầy dầu nhớt Piston gắn với khung xe, xylanh gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động lò xo giảm xóc piston dao động xylanh nhờ dầu nhớt dao động khung xe chóng tắt ': 090.777.54.69 Trang: 10 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội SÓNG CƠ VÀ ÂM HỌC Câu : Sóng học gì? Giải thích tạo thàn h sóng mặt nước Vì trình truyền sóng trình truyền lượn g Thành lập phương trình dao động điểm phương truyền sóng? ĐỊNH NGHĨA SÓNG: Sóng học dao động đàn hồi lan truyền môi trường vật chất theo thời gian GIẢI THÍCH SỰ TẠO THÀNH SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC: § Hiện tượng sóng nước: - Ném đá nhỏ xuống hồ nước yên lặng ta thấy xuất sóng nước hình tròn từ nơi đá rơi lan rộng môi trường nước với biên độ giảm dần - Cái phao nhấp nhô theo sóng không truyền § Giải thích: Giữa phần tử nước có lực tương tác nên phần tử M đao động nhô lên cao lực tương tác kéo phân từ kế cận nhố lên theo chậm chút, lực kẻo M cân Kết dao động lan rộng môi trường nước Phao nhấp nhô theo sóng mà không truyền môi trường truyền sóng trạng thái dao động truyền phần từ vật chất môi trường dao động quanh vò trí cân GIẢI THÍCH VÌ SAO QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG LÀ MỘT QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƯNG: § Năng lượng truyền sóng điểm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng Vì sóng truyền đến điểm làm cho phần tử vật chất môi trường điểm dao động với biên độ đònh tức truyền cho phần tử lượng Do trình truyền sóng trình truyền lượng § Theo đònh luật bảo toàn lượng lượng sóng truyền từ nguồn phải trải rộng cho phần tử môi trường nên lượng sóng xa nguồn nhỏ LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦ A MỘT ĐIỂM TRÊN PHƯƠNG TRUYỀN SÓNG: Do sóng truyền theo phương nên ta xét phương truyền sóng Ox Xét điểm M phương truyền sóng Ox cách nguồn sóng O khoảng OM = x § Phương trình nguồn sóng O: u0 = asin2pft x § Phương trình sóng M: u(M) (t) = u(t - q) với q = v x p x v 2px Þ uM = asin2pf(t - ) = asin(2pft ) Vì l = Þ uM = asin(2pft ) v v f l f Câu 2: Nêu đònh nghóa: sóng học, sóng dọc, sóng ngang, sóng kết hợp giao thoa sóng, sóng dừng, chu kỳ són g, tần số sóng, bước sóng, vận tốc truyền sóng, biên độ sóng Đònh nghóa dao động lệch pha, pha, ngược pha NÊU CÁC ĐỊNH NGHĨA: § Sóng dao động đàn hồi lan truyền môi trường vật chất theo thời gian § Sóng ngang sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng § Sóng dọc sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng § Sóng kết hợp sóng có phương, tần số có độ lệch pha không đổi ': 090.777.54.69 Trang: 11 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Sự giao thoa sóng tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp không gian, có chỗ cố đònh mà biên độ sóng tăng cường hay giảm bớt § Sóng dừng sóng có nút bụng cố đònh không gian § Chu kỳ T sóng chu kỳ dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua chu kỳ dao động nguồn sóng § Tần số f sóng tần số dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua tần số dao động nguồn sóng § Bước sóng l khoảng cách gần hai điểm dao động pha (hay ngược pha) phương truyền sóng, quãng đường mà sóng truyền chu kỳ sóng § Vận tốc truyền sóng v vận tốc truyền pha dao động § Biên độ sóng A điểm biên độ dao động phần tử vật chất điểm sống truyền qua v Liên hệ T, f, v l là: l = v.T = f THẾ NÀO LÀ HAI DAO ĐỘNG LỆCH PHA, CÙNG PHA, NGƯC PHA: § Hai dao động lệch pha hai đao động có độ lệch pha không đổi khác không § Hai dao động pha hai dao động có độ lệch pha hay k2p § Hai dao động ngược pha hai dao động có độ lệch pha p hay (2k + 1)p § Khi Dj = j1 - j2 > dao động sớm pha dao động hay dao động trễ pha dao động § Câu 3: Đònh nghóa độ lệch pha hai sóng Chứng minh độ lệch pha yếu tố quan trọng việc giải thích tượng giao thoa sóng nước Đònh nghóa độ lệch pha hai sóng: Độ lệch pha đại lượng đặc trưng cho khác trạng thái hai hai dao động xác đònh hiệu pha ban đầu: Dj = j1 - j 2 Vai trò đồ lệch pha sóng việc giải thích tượng giao thoa: * Phương trình sóng M hai nguồn kết hợp S1, S2 tạo là: 2pd1 2pd U1M = a sin (2pft ) U2M = a sin (2pft ) l l * Phương trình sóng tổng hợp M: p p uM = u1m + u2m Þ uM = 2a cos (d1 - d2)sin [2pft - (d1 + d2)] l l Đây dao động điều hòa có: p § Pha ban đầu: j = - (d1 + d2) l p § Biên độ: A = 2a cos (d1 - d ) Vì: Dj = j 2M - j1M = Dj 2p l Dj (d1 – d2) Þ (d1 – d2) = Þ A = 2a cos l 2p Ta thấy: Tại M hai sóng pha Dj = k2p Þ A = 2a Tại M hai sóng ngược pha Dj = (2k + l)p Þ A = Vậy tượng giao thoa sóng, độ lệch pha sóng thành phần điểm hai sóng gặp đònh độ lớn biên độ dao động tổng hợp ': 090.777.54.69 Trang: 12 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu 4: Mô tả hai tượng đặc trưng lưu trình truyền sóng: tượng giao thoa tượng nhiễu xạ HIỆN TƯNG GIAO THOA CỦA SÓNG NƯỚC: a Thí nghiệm: Dùng âm thoa có nhánh nối với mẫu thép hình chữ U có hai đầu chạm S1 nhẹ vào mặt nước S1 S2 Khi âm thoa rung vòng tròn sóng phát từ S1 S2 lan truyền mặt f nước S2 Hai nguồn S1 S2 tần số, có độ lệch pha không đổi gọi hai nguồn sóng kết hợp Hai sóng chúng tạo gọi hai sóng kết hợp Trong vùng giao hai sóng kết hợp k = 3; 2; 1; 0; -1;-2,-3 Trong vùng giao hai sóng kết hợp xuất đường hyperbol có biên độ cực đại, biên S1 S2 độ không nằm xen kẽ nhận S1, S2làm tiêu điểm gọi tượng giao thoa sóng nước Các đường hyperbol gọi vân giao thoa sóng b Giải thích: Tại điểm M vùng giao thoa sóng từ nguồn S1 S2 truyền đến có phương trình là: 2pd1 2pd u1M = asin(2pft ) u2M = asin(2pft ) M l l Þ Phương trình sóng giao thoa M: d1 d2 2pd1 2pd uM = u1M + u2M - a[sin(2pft ) + sin(2pft )] l l S1 S2 p(d1 - d ) p uM = 2acos sin[2pft - (d1 + d2)] l l p(d1 - d ) Biên độ sóng M: A = 2a cos l p(d1 - d ) p(d1 - d ) § M vân cực đại: Amax Þ cos = cos kp Þ = kp l l Þ (d1 – d2) = kp § M vân đứng yên: A = p(d1 - d ) p p(d1 - d ) p p Þ cos = cos(2k + 1) Þ = (2k + 1) Þ (d1 – d2) = (2k+1) l l 2 Vì: d1 - d = số nên M đường hyperbol nhận S1, S2 làm tiêu điểm c Điều kiệân có tượng giao thoa: - Hai sóng có tần số - Hai sóng có độ lệch pha không đổi theo thời gian Các sóng có tính chất gọi sóng kết hợp Các nguồn tạo sóng kết hợp gọi nguồn kết hợp HIỆN TƯNG NHIỄU XẠ: Khi gặp chướng ngại vật có kích thước nhỏ so với bước sóng sóng vòng qua phía sau vật không gặp Nếu vật cản có kích thước lớn so với bước sóng sóng vòng qua vật phía sau vật có vùng sóng Hiện tượng sóng vòng qua vật cản gọi tượng nhiễu xạ Khi bò nhiễu xạ tia sóng bò uốn cong ': 090.777.54.69 Trang: 13 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu 5: Khái niệm sóng dừng Giải thích cách hình thành sóng dừn g sợi dây nêu điều kiện để có sóng dừng Cách xác đònh vận tốc truyền sóng tượng sóng dừng KHÁI NIỆM VỀ SÓNG DỪNG: Khi sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương chúng giao thoa với Kết phương truyền sóng có điểm cố đònh mà phần tử vật chất dao động với biên độ cực đại (gọi bụng) điểm cố đònh khác mà phần tử vật chất đứng yên (gọi nút) Các đao động tạo thành sóng không truyền không gian gọi sóng dừng Vậy: Sóng dừng sóng có nút bụng cố đònh không gian GIẢI THÍCH CÁCH HÌNH THÀNH SÓNG DỪNG TRÊN MỘT SI DÂY VÀ NÊU ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SÓNG DỪNG: l l a Cách hình thành sóng dừng: Buộc đầu M sợi dây cố đònh vào tường cho đầ u P dao động - Thay đổi đa số dao động P đến lúc ta B A thấy sợi dầy dao động ổn đònh có chỗ dao động mạnh chỗ không dao động l b Giải thích: Dao động truyền từ A đến B đầy Hình vẽ có: bụng, nút bó sóng dạng sóng ngang Đến B sóng N Phản xạ truyền ngượ c lại A Sóng tới sóng phản xạ thỏa mãn điều kiện sóng kết hợp ngượ c pha B (B cố đònh) Þ hai sóng giao tạo nên sóng dừng Kết cho thấy: A, B hai điểm đứng yên, cá c điểm sợi dây AB cách A B l ) luôn đứng yên (gọi nút sóng dừng), l điểm AB nằm cách A B khoảng cách số lẻ phần tư bước sóng [(2k + 1) ] khoảng số nguyên lần nửa bước sóng (k dao động với biên độ cực đại (gọi bụng sóng dừng) Khoảng cách nút hay bụng liên l tiếp Đối với sóng dọc hình ảnh sóng dừng có khác gồm có nút bụng l Khoảng cách hai nút tiếp c Điều kiện có sóng dừng: § Để có sóng dừng với hai điểm nút hai đầu dây phải có điều kiện: l l = k (Ỵ Z) với l chiều dài dây § Để có sóng dừng với nút đầu bụng đầu phải có điều kiện: l l = (2k + 1) (k Ỵ Z) CÁCH XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG BẰNG HIỆN TƯNG SÓNG DỪNG: Hiện tượng sóng dừng cho phép ta bước sóng cách xác Đối với sóng âm sóng khác, việc tần số f đơn giản Biết l f ta xác đònh vận tốc truyền sóng theo hệ thức: v = lf Ví dụ: Với sợi dây đàn hồi có hai đầu cố đònh Quan sát sóng dây ta đếm số l 2l 2l (k) Biết chiều dài l sợi dây ta thấy: l = k Þ l = Vậy: v = lf = f k k ': 090.777.54.69 Trang: 14 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu 6: Thế dao động âm sóng âm? Môi trường truyền âm vận tốc âm, vai trò bầu đàn dây đàn đàn ghi - ta DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ÂM: a Sóng âm: Là sóng dọc học truyền môi trường khí, lỏng hay rắn Sóng âm nghe có tần số nằm khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz Sóng âm có tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm Sóng âm có tần số lớn 20.000Hz gọi sóng siêu âm Tai ta không nghe hạ âm siêu âm b Dao động âm: Là dao động học vật rắn, lỏng, khí v.v … có tần số nằm khoảng nói Các vật có dao động âm, có khả tạo sóng âm môi trường bao quanh gọi vật phát dao động âm MÔI TRƯỜNG TRUYỀN ÂM - VẬN TỐC ÂM: a Môi trường truyền âm: Sóng âm truyền truyền ba môi trường rắn, lỏng khí, không truyền chân không b Vận tố c truyền sóng âm: § Phụ thuộc vào tính đàn hồi mật độ trường: Vận tốc âm chất rắn lớn chất lỏng chất lỏng lớn chất khí § Vận tốc âm thay đổi theo nhiệt độ § Những vật liệu bông, nhung, xốp v.v… truyền âm tính đàn hồi chúng Chúng dùng để làm vật liệu cách âm VAI TRÒ CỦA DÂY ĐÀN VÀ BẦU ĐÀN TRONG CHIẾC ĐÀN GHI TA: Trong đàn ghi ta dây đàn đóng vai trò vật phát dao động âm Dao động thông qua giá đỡ, đàn gắn mặt bầu đàn làm cho mặt bầu đàn đao động Bầu đàn đóng vai trò hợp cộng hưởng có khả cộng hưởng nhiều tần số khác tăng cường âm có đa số Bầu đàn ghi ta có hình dạng riêng làm gỗ đặc biệt nên có khả cộng hưởng tăng cường số họa âm xác đònh, tạo âm sắc đặc trưng cho loại đàn Câu 7: Những đặc trưng sinh lý âm phụ thuộc chúng vào đặc trưng vật lí âm ĐỘ CAO CỦA ÂM: đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào đặc tính vật lý âm tần số § Âm có tần số lớn cao (càng thanh) § Âm có tần số nhỏ thấp (càng trầm) ÂM SẮC: § Mỗi người, nhạc cụ phát âm có sắc thái khác (dù cao độ) mà tai phân biệt Đặc tính gọi âm sắc § Thí nghiệm cho biết nhạc cụ người phát âm có tần số f1 đồng thời phát âm có tần số f2 = 2f1, f3 = 3f1, âm có đa số f1 âm bản, âm có tần số f2, f3 gọi họa âm thứ 2, thứ 3, Do đó, âm phát tổng hợp âm họa âm (với biên độ khác nhau) nên đường biểu diễn có dạng phức tạp chu kỳ đònh dạng tạo ầm sắc đònh § Vậy âm sắc đặc trưng sinh lý âm, phụ thuộc vào đặc tính vật lý âm tần số biên độ âm họa âm ': 090.777.54.69 Trang: 15 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội ĐỘ TO CỦA ÂM: a Năng lượng âm: Sóng âm mang theo lượng truyền từ nguồn âm đến tai người nghe Năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng Cường độ âm lượng âm sóng âm truyền đơn vò thời gian qua đơn vò diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, ký hiệu I, đơn vò W/m2 b Độ to âm: § Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm phải lớn giá trò cực tiểu gọi ngưỡng nghe Ngưỡng nghe phụ thuộc vào đa số âm § Độ to âm đặc tính sinh lý âm, phụ thuộc vào cường độ âm tần số âm Ví dụ: - Với âm có tần số f từ 1000Hz – 1500Hz ngưỡng nghe I0 = 10-12W/m2 - Với âm có tần số f = 1000Hz ngưỡng nghe I0 = 10-7W/m2 - Với âm có tần số 1000Hz có cường độ I = 10-7W/m2 lớn gấp 105 lần ngưỡng nghe âm to nghe rõ Với âm có tần số f = 50Hz có cường độ 10-7 W/m2 vừa ngưỡng nghe I0 nên nghe Độ to âm phụ thuộc vào tần số âm Tai nghe tính âm có tần số khoảng 1000Hz đến 5000Hz nghe âm có tần số cao (âm cao) thích âm có tần số thấp (âm trầm) § Nếu cường độ âm lên tới 10W/m2 tần số gây cảm giác cho tai, giá trò gọi ngưỡng đau § Miền nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau miền nghe c Mức độ âm: Để đặc trưng cho độ to âm ta thường dùng đại lượng mức cường độ âm (kí hiệu L) Mức cường độ âm logarit thập phân tỉ số cường độ âm ngưỡng nghe I I L(B) = lg ; L(dB) = 10 lg I0 I0 Đơn vò Ben (B) hay đềxiben (dB), 1dB = B 10 Câu 8: * Vận tốc truyền âm không khí 350C 200C có khác không? Tại * So sánh vận tốc truyền âm khí oxy khí hidro nhiệt độ Giải thích * Thay đổi độ căng dây đàn hồi bước sóng sóng dừng có đổi không Tại (cho tần số sóng dừng không đổi) Vận tốc truyền âm không khí 350C 200C khác vận tốc truyền âm thay đổi theo nhiệt độ (vận tốc tỉ lệ bậc nhiệt độ tuyệt đối) Vận tốc truyền âm tỉ lệ nghòch với khối lượng phân tử chất khí Ta thấy khí hydro có khối lượng phân tử nhỏ oxy nên vận tốc truyền âm hydro nhanh Theo công thức Melde : v = T với T lực căng dây m khối lượng đơn m vò chiều dài dây Vậy lực căng T đổi vận tốc v đổi Vì v = lf Þ bước sóng l đổi ': 090.777.54.69 Trang: 16 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu : Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều Hiệu điện cường độ dòng điện xoay chiều Thế cường độ dòng điện hiệu dụng, hiệu điện hiệu dụng? Vì dòng điện xoay chiều người ta sử dụng đại lượng này? NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa x tượng cảm ứng điện từ t =0 r t Cho khung dây kim loại có N vòng B dây, có diện tích S quay với vận tốc góc w không r ur wt n r r đổi từ trường B cho trục xoay x’x n B vuông góc với đường cảm ứng từ trường O r v Lúc t = 0: Pháp tuyến n khung dây ur trùng phương chiều từ trường B ur r x' v Lúc t : Pháp tuyến n hợp với vectơ B góc (wt) - Khi từ thông qua khung dây : F = NBScoswt - Theo đònh luật cảm ứng điện từ khung dây xuất SĐĐ cảm ứng : E = -F’ = wNBSsinwt Đặt Eo = NBSw : Biên độ suất điện động hay suất điện động cực đại Þ e = Eosinwt Vậy : Suất điện động cảm ứng khung dây đại lượng biến đổi điều hoà đượ c gọi suất điện động xoay chiều Nối hai đầu khung dây với mạch mạch có dòng điện xoay chiều HIỆU ĐIỆN THẾ XOAY CHIỀU VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - Vì suất điện động xoay chiều biến thiên điều hoà với tần số góc w nên hiệu điện mà gây mạch biến thiên điều hoà với tần số góc w u = Uosin(wt + ju) - Dòng điện xoay chiều mạch biến thiên điều hoà với tần số góc w i = Iosin(wt + ji) ju = ji + j j góc lệch pha u, i tuỳ thuộc tính chất mạch điện Vì điện trường truyền dây dẫn có vận tốc vào khoảng 3.108 m/s nên thời điểm đònh điện trường điểm mạch nối tiếp nhau, cường độ dòng điện điểm mạch nối tiếp CƯỜNG ĐỘ HIỆU DỤNG VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ HIỆU DỤNG Cho dòng điện xoay chiều i = Iosinwt chạy qua điện trở R thời gian t nhiệt lượng toả điện trở : I2 ỉ I Q = R t = Rç ÷ t è 2ø Bây cho dòng điện không đổi có cường độ I chạy qua điện trở R cho thời gian t nhiệt lượng toả : Q = RI2t So sánh : ': 090.777.54.69 I = I0 Trang: 17 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Vậy: Xét tác dụng nhiệt thời gian dài dòng điện xoay chiều i = Iosinwt tương đương với dòng điện không đổi I = I0 Cường độ dòng điện I gọi cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều Đònh nghóa : Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi mà chúng qua điện trở thời gian toả nhiệt lượng Tương tự suất điện động hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng là: E = E0 U ;U= 2 LÝ DO SỬ DỤNG CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ XOAY CHIỀU Với dòng điện xoay chiều, ta xác đònh cường độ tức thời biến đổi nhanh lấy giá trò trung bình cường độ chu kỳ giá trò không Ta dùng ampe kế hay vôn kế khung quanh để đo cường độ hay hiệu điện xoay chiều, dòng điện đổi chiều chiều quay kim thay đổi quán tính lớn kim khung dây nên kim không theo kòp đổi chiều nhanh dòng điện kim đứng yên Với dòng điện xoay chiều, ta không cần quan tâm tác dụng tức thời thời điểm mà quan tâm tác dụng dòng điện xoay chiều thời gian dài Mặt khác, tác dụng nhiệt dòng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện, không phụ thuộc chiều dòng điện; so sánh dòng điện xoay chiều với dòng điện không đổi gây tác dụng nhiệt tương đương Đó lý để đưa khái niệm cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều Câu : Trình bày công suất dòng điện xoay chiều Xét trường hợp riêng : - Mạch có R - Mạch có C - Mạch có L - Mạch RLC mắc nối tiếp điều kiện có cộng hưởng điện Nêu ý nghóa hệ số công suất Vì chế tạo dụng cụ điện quạt, tủ lạnh, động cơ… người ta cố gắng tăng hệ số công suất CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt hiệu điện xoay chiều đầu đoạn mạch Dùng vôn kế, ampe kế, watt kế để đo hiệu điện hiệu dụng U đầu đoạn mạch; cường độ hiệu dụng I dòng điện qua mạch; công suất tiêu thụ P đoạn mạch thấy : * Nếu đoạn mạch có điện trở : P = UI * Nếu đoạn mạch có thêm cuộn cảm hay tụ điện hay hai : P < UI * Các kết đo cho ta : P = UI với K £ * Thực nghiệm cho thấy hệ số K góc lệch pha j (của u i) có mối liên hệ : k = cosj Vậy : P = UIcosj ': 090.777.54.69 ỉ è cosj : gọi hệ số công suất ç cos j = Trang: 18 Rư ÷ Zø Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Ta xét trường hợp riêng : * Với mạch có R : cosj = Þ P = UI * Với mạch có C :cosj = Þ P = * Với mạch có L : cosj = Þ P = * Với mạch RLC mắc nối tiếp điều kiện có cộng hưởng : ZL = ZC Þ cosj = Þ P = UI Ý NGHĨA CỦA HỆ SỐ CÔNG SUẤT Khi U I có giá trò đònh từ P = UIcosj, ta thấy P lớn cosj lớn * cosj = Þ j = : trường hợp đoạn mạch có R hay đoạn mạch có RLC mắc nối tiếp điều kiện cộng hưởng Khi công suất tiêu thụ đoạn mạch lớn UI * cosj = Þ j = ± p : trường hợp đoạn mạch có C hay L, hay có L, C Khi có công suất tiêu thụ đoạn mạch nhỏ không Lúc nguồn điện cung cấp cho đoạn mạch công suất lớn tức U I đoạn mạch lớn, đoạn mạch không tiêu thụ phần công suất đó, có nghóa dòng điện hiệu có ích có phần nhỏ công suất bò hao phí vô ích đường dây điện truyền tải * < cosj < tức - p p < j < hay < j < : trường hợp thường gặp 2 thực tế * Khi công suất tiêu thụ đoạn mạch P = UIcosj nhỏ công suất Po = UI cung cấp cho đoạn mạch LÝ DO TĂNG cosj Muốn tăng hiệu việc sử dụng điện năng, ta phải tìm cách nâng cao trò số hệ số công suất cosj để đoạn mạch sử dụng phần lớn công suất nguồn cung cấp Công suất tiêu thụ P = UIcosj gồm công suất hữu ích (cơ năng, hoá năng,…) phần công suất hao phí dạng nhiệt (trừ trường hợp máy thu toả nhiệt bếp diện, bàn là…) Phần công suất hữu ích hiệu điện U mạch nhu cầu tiêu dùng nên chúng không đổi Vậy cường độ dòng điện I = P phụ thuộc cosj U cos j Nếu cosj lớn I nhỏ Þ phần hao phí dạng nhiệt nhỏ, cosj nhỏ I lớn Þ phần hao phí dạng nhiệt lớn làm hỏng dụng cụ điện Chính chế tạo dụng cụ tiêu thụ điện nhjư quạt, tủ lạnh, động cơ, … người ta cố gắng tăng hệ số công suất (trong thực tế cosj > 0,85) ': 090.777.54.69 Trang: 19 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu : Trình bày nguyên tắc hoạt động, cấu tạo biểu thức suất điện động máy phát điện xoay chiều pha Trình bày nguyên tắc cấu tạo hoạt động cùa máy phát điện xoay chiều pha Vì dòng điện xoay chiều lại sử dụng rộng rãi thực tế MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA a Nguyên tắc hoạt động Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa vào tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây kim loại có N vòng dây có diện tích S quay với vận tốc góc w không đổi trường B cho trục quay khung dây vuông góc đường cảm ứng từ trường Khi từ thông qua khung dây dao động điều hoà làm phát sinh khung dây suất điện động xoay chiều Suất điện động khung dây nhỏ Để có suất điện động đủ lớn dùng công nghiệp đời sống, người ta bố trí máy phát điện nhiều cuộn dây dẫn, cuộn gồm nhiều vòng dây nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực N – S khác Các cuộn dây máy phát điện mắc nối tiếp hai đầu nối với mạch tiêu thụ cấu riêng gọi góp b Cấu tạo - Bộ góp hệ thống vành khuyên – chổi quét : hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây quay với khung dây Nối đầu dây A với vành khuyên đầu dây B với vành khuyên Hai chổi quét a, b cố đònh tì lên vành khuyên nối với mạch Khi khung dây quay, hai vành khuyên trược hai chổi quét dòng điện từ khung dây chuyền qua vành khuyên, chổi quét mạch - Phần cảm tạo từ trường: máy phát điện nhỏ, phần cảm nam châm vónh cữu; máy phát điện lớn, phần cảm nam châm điện - Phần ứng tạo dòng điện - Các cuộn dây phần cảm phần ứng quấn lõi làm thép Silic để tăng cường từ thông qua cuộn dây Để tránh dòng Foucault lõi ghép nhiều thép mỏng cách điện với - Phần cảm phần ứng phận đứng yên hay phận chuyển động máy Bộ phận đứng yên gọi stato, phận chuyển động gọi rôto - Gọi p số cặp cực phần cảm quay với vận tốc quay n (vòng/s) tần số dòng điện phát là: f = np c Biểu thức suất điện động r r - Lúc t = giả sử pháp tuyến n khung dây trùng với từ trường B r - Lúc t ¹ n quay với góc wt từ thông biến đổi qua khung dây : F = NBScoswt - Theo đònh luật cảm ứng điện từ khung xuất suất điện động cảm ứng tức thời : e = -F’ = NBSwsinwt đặt Eo = NBSw Þ e = Eosinwt Khi hai đầu A, B khung xuất hiệu điện tức thời : u = e = Uosinwt ': 090.777.54.69 Trang: 20 [...]...Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội SÓNG CƠ VÀ ÂM HỌC Câu 1 : Sóng cơ học là gì? Giải thích sự tạo thàn h sóng trên mặt nước Vì sao quá trình truyền sóng là một quá trình truyền năng lượn g Thành lập phương trình dao động của một điểm trên phương truyền sóng? 1 ĐỊNH NGHĨA SÓNG: Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian... DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ÂM: a Sóng âm: Là các sóng dọc cơ học truyền trong các môi trường khí, lỏng hay rắn Sóng âm nghe được có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz Sóng âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là các sóng hạ âm Sóng âm có tần số lớn hơn 20.000Hz gọi là các sóng siêu âm Tai ta không nghe được hạ âm và siêu âm b Dao động âm: Là các dao động cơ học của các vật rắn, lỏng, khí v.v … có tần số nằm... asin(2pft ) Vì l = Þ uM = asin(2pft ) v v f l f Câu 2: Nêu các đònh nghóa: của sóng cơ học, sóng dọc, sóng ngang, các sóng kết hợp sự giao thoa của các sóng, sóng dừng, chu kỳ của són g, tần số của sóng, bước sóng, vận tốc truyền sóng, biên độ sóng Đònh nghóa 2 dao động lệch pha, cùng pha, ngược pha 1 NÊU CÁC ĐỊNH NGHĨA: § Sóng cơ là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian... số f1 là âm cơ bản, âm có tần số f2, f3 gọi là các họa âm thứ 2, thứ 3, Do đó, âm phát ra là sự tổng hợp của các âm cơ bản và các họa âm của nó (với các biên độ khác nhau) nên đường biểu diễn của nó có dạng phức tạp nhưng chu kỳ nhất đònh và mỗi dạng tạo ra một ầm sắc nhất đònh § Vậy âm sắc là một đặc trưng sinh lý của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lý của âm là tần số và biên độ của âm cơ bản và... hỏng các dụng cụ điện Chính vì thế khi chế tạo các dụng cụ tiêu thụ điện nhjư quạt, tủ lạnh, động cơ, … người ta cố gắng tăng hệ số công suất (trong thực tế cosj > 0,85) ': 090.777.54.69 Trang: 19 Trung tâm LTĐH Trường ĐHSP TP.HCM GV: Bùi Gia Nội Câu 3 : 1 Trình bày nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và biểu thức suất điện động của máy phát điện xoay chiều 1 pha 2 Trình bày nguyên tắc cấu tạo và hoạt động... của nhiệt độ tuyệt đối) 2 Vận tốc truyền âm tỉ lệ nghòch với khối lượng phân tử của chất khí Ta thấy khí hydro có khối lượng phân tử nhỏ hơn oxy nên vận tốc truyền âm trong hydro nhanh hơn 3 Theo công thức Melde : v = T với T là lực căng dây và m là khối lượng của một đơn m vò chiều dài dây Vậy khi lực căng T đổi thì vận tốc v đổi Vì v = lf Þ bước sóng l đổi ': 090.777.54.69 Trang: 16 Trung tâm LTĐH... Mạch chỉ có R - Mạch chỉ có C - Mạch chỉ có L - Mạch RLC mắc nối tiếp trong điều kiện có cộng hưởng điện 2 Nêu ý nghóa của hệ số công suất 3 Vì sao khi chế tạo các dụng cụ điện như quạt, tủ lạnh, động cơ người ta cố gắng tăng hệ số công suất 1 CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt một hiệu điện thế xoay chiều ở 2 đầu một đoạn mạch Dùng vôn kế, ampe kế, watt kế để đo hiệu điện thế hiệu dụng U ở 2 đầu... của việc sử dụng điện năng, ta phải tìm cách nâng cao trò số của hệ số công suất cosj để đoạn mạch sử dụng được phần lớn công suất do nguồn cung cấp Công suất tiêu thụ P = UIcosj gồm công suất hữu ích (cơ năng, hoá năng,…) và một phần công suất hao phí dưới dạng nhiệt năng (trừ trường hợp các máy thu chỉ toả nhiệt như bếp diện, bàn là…) Phần công suất hữu ích và hiệu điện thế U của mạch là do nhu cầu... SÓNG DỪNG: Hiện tượng sóng dừng cho phép ta đã được bước sóng 1 một cách chính xác Đối với sóng âm và các sóng khác, việc do tần số f cũng đơn giản Biết l và f ta xác đònh vận tốc truyền sóng theo hệ thức: v = lf Ví dụ: Với một sợi dây đàn hồi có hai đầu cố đònh Quan sát sóng trên dây ta đếm được số l 2l 2l bằng (k) Biết chiều dài l của sợi dây ta thấy: l = k Þ l = Vậy: v = lf = f 2 k k ': 090.777.54.69... dây dẫn, mỗi cuộn gồm nhiều vòng dây và nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực N – S khác nhau Các cuộn dây trong máy phát điện được mắc nối tiếp nhau và hai đầu được nối với mạch tiêu thụ bằng một cơ cấu riêng gọi là bộ góp b Cấu tạo - Bộ góp là hệ thống vành khuyên – chổi quét : hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây và cùng quay với khung dây Nối đầu dây A với vành khuyên 1 và đầu dây B với