Đề cương ôn tập môn lý lớp 12 - kỳ - năm học 2014 -2015 DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Phương trình dao động: x = Acos(t + ) Vận tốc tức thời: v = -Asin(t + ) v chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương v>0, theo chiều âm v 0, ngược lại v < + Trước tính cần xác định rõ thuộc góc phần tư thứ đường tròn lượng giác (thường lấy -π < ≤ π) 13 Các bước giải toán tính thời điểm vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n * Giải phương trình lượng giác lấy nghiệm t (Với t > phạm vi giá trị k ) * Liệt kê n nghiệm (thường n nhỏ) * Thời điểm thứ n giá trị lớn thứ n Lưu ý:+ Đề thường cho giá trị n nhỏ, n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n + Có thể giải toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động tròn + Có thể giải toán cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hoà chuyển động tròn + Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí biên lần vị trí khác lần 14 Các bước giải toán tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t khoảng thời gian t Biết thời điểm t vật có li độ x = x0 * Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(t + ) cho x = x0 Lấy nghiệm t + = với ứng với x giảm (vật chuyển động theo chiều âm v < 0) t + = - ứng với x tăng (vật chuyển động theo chiều dương) 15 Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a Acos(t + ) với a = const; * Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu - x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ -Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí biên x = a A v - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” ;- Hệ thức độc lập: a = -2 x0 ; A2 x02 ( ) * x = a Acos2(t + ) (ta hạ bậc) Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2 II CON LẮC LÒ XO k 2 m k Tần số góc: ; chu kỳ: T 2 ; tần số: f m k T 2 2 m Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản vật dao động giới hạn đàn hồi 1 Cơ năng: W m A2 kA2 -A 2 nén * Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: -A mg l l l l T 2 O giãn O k g giãn A * Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: A mg sin l x l T 2 x k g sin Hình a (A < l) Hình b (A > l) + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 chiều dài tự nhiên) Nén Giãn + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A A -A l + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A x lCB = (lMin + lMax)/2 + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): - Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = A, Hình vẽ thể thời gian lò xo nén giãn chu kỳ (Ox hướng xuống) Lưu ý: Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lần giãn lần Lực kéo hay lực hồi phục F = -kx = -m2 x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Luôn hướng VTCB * Biến thiên điều hoà tần số với li độ Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) * Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo không biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l FMin = k(l - A) = FKMin * Nếu A ≥ l FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo không biến dạng) Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l) (lúc vật vị trí cao nhất) Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 Thì ta có: T32 T12 T22 T42 T12 T22 III CON LẮC ĐƠN g g 2 l Tần số góc: ; chu kỳ: T ; tần số: f 2 l T 2 2 l g Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản 0 u nhanh pha i LC + Khi ZL < ZC hay < u chậm pha i LC + Khi ZL = ZC hay = u pha với i LC tan u O đổi chiều 2f-1 lần Công thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng chu kỳ M'2 Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1 U t Với cos , (0 < < /2) U0 Dòng điện xoay chiều đoạn mạch R,L,C * Đoạn mạch có điện trở R: uR pha với i, ( = u – i = 0) U U U I I Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi qua có I R R R * Đoạn mạch có cuộn cảm L: uL nhanh pha i /2, ( = u – i = /2) U U I I với ZL = L cảm kháng ZL ZL Lưu ý: Cuộn cảm L cho dòng điện không đổi qua hoàn toàn (không cản trở) * Đoạn mạch có tụ điện C: uC chậm pha i /2, ( = u – i = -/2) U U I I với Z C dung kháng C ZC ZC Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi qua (cản trở hoàn toàn) * Đoạn mạch RLC không phân nhánh U0 M'1 U gọi tượng cộng hưởng dòng điện R Công suất toả nhiệt đoạn mạch RLC: * Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + u+i) * Công suất trung bình: P = UIcos = I2R Điện áp u = U1 + U0cos(t + ) coi gồm điện áp không đổi U1 điện áp xoay chiều u=U0cos(t + ) đồng thời đặt vào đoạn mạch Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều pha có P cặp cực, rôto quay với vận tốc n vòng/giây phát ra: f = pn Hz or f= (n/60)p với n: vóng/phút Từ thông gửi qua khung dây máy phát điện = NBScos(t +) = 0cos(t + ) Với 0 = NBS từ thông cực đại, N số vòng dây, B cảm ứng từ từ trường, S diện tích vòng dây, = 2f Suất điện động khung dây: e = NSBcos(t + - ) = E0cos(t + - ) 2 Với E0 = NSB suất điện động cực đại Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay chiều 2 tần số, biên độ độ lệch pha đôi Lúc IMax = e1 E0 cos(t ) i1 I cos(t ) 2 2 e2 E0 cos(t ) trường hợp tải đối xứng i2 I cos(t ) 3 2 2 e3 E0 cos(t ) i3 I cos(t ) Máy phát mắc hình sao: Ud = Up Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = Ip Lưu ý: Ở máy phát tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với U E I N Công thức máy biến áp: U E2 I1 N P2 R U cos 2 U điện áp nơi cung cấp 10 Công suất hao phí trình truyền tải điện năng: P Trong đó: P công suất truyền nơi cung cấp; cos hệ số công suất dây tải điện l R điện trở tổng cộng dây tải điện (lưu ý: dẫn điện dây) S P P Độ giảm điện áp đường dây tải điện: U = IR; Hiệu suất tải điện: H 100% P 11 Đoạn mạch RLC có R thay đổi: * Khi R=ZL-ZC PMax U2 U2 Z L ZC R * Khi R=R1 R=R2 P có giá trị Ta có R1 R2 Và R R1 R2 PMax U2 ; R1 R2 ( Z L Z C )2 P U2 R1 R2 R * Trường hợp cuộn dây có điện trở R0 (hình vẽ) Khi R Z L Z C R0 PMax U2 U2 Z L Z C 2( R R0 ) A L, R C B 2 Khi R R0 ( Z L Z C ) PRMax U2 R02 ( Z L Z C ) R0 U2 2( R R0 ) 12 Đoạn mạch RLC có L thay đổi: * Khi L IMax URmax; PMax ULCMin Lưu ý: L C mắc liên tiếp C U R ZC2 R ZC2 2 2 2 * Khi Z L U LMax U LM ax U U R U C ; U LMax U CU LMax U R ZC 1 1 L1 L2 * Với L = L1 L = L2 UL có giá trị ULmax ( ) L Z L Z L1 Z L2 L1 L2 ZC R Z C2 2UR * Khi Z L U RLMax Lưu ý: R L mắc liên tiếp 2 R Z C2 ZC 13 Đoạn mạch RLC có C thay đổi: * Khi C IMax URmax; PMax ULCMin Lưu ý: L C mắc liên tiếp L U R Z L2 R Z L2 2 2 2 * Khi Z C U CMax U CM ax U U R U L ; U CMax U LU CMax U R ZL 1 1 C C2 * Khi C = C1 C = C2 UC có giá trị UCmax ( )C Z C Z C1 Z C2 Z L R Z L2 2UR * Khi Z C U RCMax Lưu ý: R C mắc liên tiếp 2 R Z L2 Z L 14 Mạch RLC có thay đổi: * Khi IMax URmax; PMax ULCMin Lưu ý: L C mắc liên tiếp LC * Khi C U LMax 2U L * Khi L R2 2U L U CMax L C R LC R 2C L R2 R LC R 2C C * Với = 1 = 2 I P UR có giá trị IMax PMax URMax 12 tần số f f1 f Trường hợp đặc biệt = /2 (vuông pha nhau) tan1tan2 = -1