Bài tập Vật lý luyện thi THPT Quốc gia có hướng dẫn

TUYỂN TẬP TÀI LIỆU HAY, BÀI TẬP, GIÁO TRÌNH, BÀI GIẢNG, ĐỀ THI
PHỔ THÔNG, ĐẠI HỌC, SAU ĐẠI HỌC
LUẬN VĂN-KHOÁ LUẬN-TIỂU LUẬN NHIỀU LĨNH VỰC KHOA HỌC

BÀI TẬP ÔN THI THPT QUỐC GIA
MÔN VẬT LÝ
Có tóm tắt Lý thuyết
Có Bài tập vận dụng, kèm hướng dẫn

1


+

t

O

M0
P1

xP
M

Chương I. DAO ĐỘNG CƠ
I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1. Dao động điều hoà:
- Chuyển động của vật lặp đi lặp lại quanh một vị trí đặc biệt (VTCB) gọi là dao động cơ.
- Nếu sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ thì
dao động của vật đó là dao động tuần hoàn.
- Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin (sin) của thời

gian.Phương trình dao động điều hoà có dạng: x = Acos(ω t + )
+ x là li độ (− A≤ x≤ A)(cm, m …) toạ độ của vật trong hệ toạ độ có gốc là VTCB O
+ A là biên độ của dao động (A>0) (cm, m ...)
Độ lệch lớn nhất khỏi VTCB
+ ω là tần số góc của dao động (ω>0) (rad/s).
+ là pha ban đầu (rad)
+ (ωt + ) là pha của dao động tại thời điểm t. (rad)
Pha là đại lượng xác định vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm t
2. Mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều:
Điểm P dao động điều hoà trên một đoạn thẳng luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm
M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.
3. Chu kì, tần số của dao động điều hoà:
•Chu kì T: là khoảng thời gian vật thực hiện được một dao động toàn phần. Đơn vị: giây (s).
→ Số dao động thực hiện được trong thời gian t

• Tần số f: là số dao động toàn phần thực hiện trong một giây. Đơn vị: Héc (Hz = 1/s)

2


•Hệ thức mối liên hệ giữa tần số góc, chu kì và tần số:
4. Phương trình vận tốc và gia tốc của dao động điều hoà:
* Phương trình vận tốc của dao động điều hoà:Là đạo hàm của tọa độ theo thời gian:
+ Ở vị trí biên: x = + A thì v = 0
.

+ Ở vị trí cân bằng x = 0 thì
(Phương, chiều vectơ vận tốc theo chiều chuyển động)
* Phương trình gia tốc của dao động điều hoà: Là đạo hàm của vận tốc theo thời gian:
+ Ở vị trí biên: x = + A thì gia tốc

+ Ở vị trí cân bằng: x = 0 thì a = 0
(Véc tơ gia tốc a luôn hướng về vị trí cân bằng)

x

0

t
T

 GHI NHỚ:
+ x, v, a biến đổi điều hòa cùng tần số, cùng chu kì
+ vận tốc v sớm pha /2 so với li độ x
+ gia tốc a sớm pha /2 so với vận tốc v
+ gia tốc a sớm pha so với li độ x (a và x ngược pha)
5. Đồ thị dao động điều hoà :
Đthị biểu diễn sự phụ thuộc của x vào t là một đường hình sin

3


II. CON LẮC LÒ XO(Điều kiện khảo sát: Lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể)
1. Con lắc lò xo:
Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng
k, một đầu gắn vào điểm cố định.VTCB: là vị trí khi lò xo không bị biến dạng.
2. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học:
- Lực tác dụng: Lực đàn hồi của lò xo: F = - kx
= - ω2x

- Áp dụng ĐL II Niutơn:

- Phương trình dao động điều hoà của con lắc lò xo là:
- Tần số góc và chu kỳ của con lắc lò xo lần lượt là:

⇒

phụ thuộc vào khối lượng m và độ cứng k của lò xo

- Lực kéo về: Tỉ lệ với li độ x theo công thức: F = - kx
+ Luôn hướng về vị trí cân bằng
+ Biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kỳ T của li độ
+ Ngươc pha với li độ
3. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng:



- Động năng của con lắc lò xo: Là động năng của vật m:
Động năng nhỏ nhất: Tại biên v = 0 → Wđ = 0



Động năng lớn nhất: Tại vị trí cân bằng



- Thế năng của con lắc lò xo:
Thế năng nhỏ nhất: Tại vị trí cân bằng Wt = 0



Thế năng lớn nhất: Tại biên
- Cơ năng của con lắc lò xo:



Tại vị trí cân bằng:



Tại biên:
- Sự bảo toàn cơ năng: Cơ năng của con lắc được bảo toàn (nếu không có ma sát)
= hằng số
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát và lực cản
 GHI NHỚ:
 x, v, và a biến đổi điều hòa cùng chu kì T, cùng tần số f
 Động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng chu kì T’ = T/2, cùng tần số f’=2f,
ω’=2ω
Kết luận:
- Trong quá trình dđđiều hoà, có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng. Động năng
tăng thì thế năng giảm và ngược lại. Nhưng cơ năng của vật luôn bảo toàn.
4


- Động năng và thế năng của con lắc biến điều hoà theo thời gian với chu kì giảm phân nửa và
tần số tăng gấp đôivà so với li độ x. (T’ = T/2; f’ = 2f,

5

)

III. CON LẮC ĐƠN
1.
Thế
nào
là
l
con
lắc
đơn
m
Con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo vào sợi dây không dãn có khối lượng không đáng kể
và chiều dài .
- Điều kiện khảo sát là lực cản môi trường và lực ma sát không đáng kể. Biên độ góc α0 nhỏ (α0≤
10o).
- VTCB: dây treo có phương thẳng đứng.
2. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học
Lực tác dụng: Lực thành phần Pt (lực kéo về): Pt = - mgsinα
Nếu góc α nhỏ (α< 100): sinα≈α→

α0

-

Khi dao động nhỏ, con lắc đơn dao động điều hòa theo phương trình:s = s0cos(ωt + ϕ)
s là li độ cong của vật (m)
s0 =
: là biên độ dao động
: là chiều dài của con lắc đơn (m).

-

Tần số góc:

- Chu kỳ dao động:

Tần số:

phụ thuộc vào chiều dài

và gia tốc rơi tự do g

(không phụ thuộc khối lượng)
CHÚ Ý: Ở một nơi trên Trái Đất (g không đổi), chu kì dao động T của con lắc đơn chỉ phụ
thuộc vào chiều dài của con lắc đơn.
3. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng:(Chỉ khảo sát định tính)

4. Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do:
IV. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
1. Dao động tự do (dao động riêng):
-Dao động của hệ xảy ra chỉ dưới tác dụng của nội lực gọi là dao động tự do hay dao động riêng
- Dao động riêng có chu kì chỉ phụ thuộc vào các yếu tố trong hệ mà không phụ thuộc vào cách kích
thích dao động. Trong quá trình dao động, tần số dao động riêng không đổi gọi là tần số riêng của dao
động, kí hiệu f0

6


- Dao động con lắc lò xo là dao động tự do:

O

- Dao động con lắc đơn là dao động tự do: Khi xét (α0≤ 10o) và g không đổi .
2. Dao động tắt dần:(VD: Dao động của con lắc trong môi trường có ma sát)
- Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
- Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực cản của môi trường. Vật dao động bị mất dần năng
lượng.
- Biên độ của dao động giảm càng nhanh khi lực cản của môi trường càng lớn.
3. Dao động duy trì:
- Dao động duy trì là dao động có biên độ được giữ không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao
động riêng bằng cách cung cấp cho hệ một phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao
do ma sát sau mỗi chu kỳ. (VD: Dao động của con lắc đồng hồ).
4. Dao động cưỡng bức:
- Định nghĩa:Là dao động mà vật dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần
hoàn.(VD: Dao động của thân xe buýt gây ra bởi chuyển động của pittông trong xilanh máy)
- Đặc điểm:
+ Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
- biên độ của lực cưỡng bức.
+Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào:
- độ chênh lệch tần số của lực cưỡng bức
và tần số riêng của hệ dao động.
- lực ma sát và lực cản của môi trường.
+ Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng
lớn.
5. Hiện tượng cộng hưởng:
- Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức
tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.
- Điều kiện xảy ra cộng hưởng:
fcb = f0

(Htượng
cộng
+
hưởng có thể có
hại như làm
hỏng cầu cống,
M
các công trình
xây dựng, các
chi tiết máy
x
móc...
Nhưng
cũng thể có có
lợi, như hộp cộng hưởng dao động âm thanh của đàn ghita, viôlon,...)
V. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ
PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1. Vectơ quay:
Một dao động điều hòa có phương trình x = Acos(ωt + ϕ) được biểu diễn bằng véctơ quay có
các đặc điểm sau:
+ Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox.
+ Có độ dài bằng biên độ dao động OM = A.
+ Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu ϕ và quay đều quanh O với tốc độ góc ω. (với
chiều quay là chiều dương của đường tròn lượng giác, ngược chiều kim đồng hồ).

7


A2
A1

2. Phương pháp giản đồ Fre-nen:
- Xét hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là:
A

- Để tổng hợp hai dao động điều hoà này, ta thực hiện như sau:
+ Vẽ M
hai vectơ

và

+ Vẽ vectơ

biểu diễn hai dao động thành phần x 1 và x2.
là vectơ biểu diễn dao động tổng hợp.

Hình bình hành OMM 1M2 không biến dạng, quay đều với tốc độ ω quanh O. Vectơ
quay đều như thế.
Do đó x = x1 + x2 = Acos(ωt +

M2

Biên độ A và pha ban đầu
M1

CHÚ Ý:

với

2

1

y2
x1

8

y1

x2

).

của dao động tổng hợp được xác định bằng công thức

cũng


3. Ảnh hưởng của độ lệch pha
Độ lệch pha của hai dao động thành phần là:
 Nếu 2 dao động thành phần cùng pha:
∆ϕ = ϕ2 - ϕ1 = 2nπ (n = 0, ±1, ±2,…)⇒ A = Amax = A1 + A2

 Nếu 2 dao động thành phần ngược pha:
∆ϕ = (2n + 1)π

(n = 0, ±1, ±2,…)⇒

 Nếu hai dao động thành phần vuông pha:
 Nếu A1 = A2 thì

(n = 0, ±1, ±2,…)
và

 Biên độ dao động tổng hợp:

9

hoặc


PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
 SƠ LƯỢC VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA:

-A

x < 0, a > 0

x=-A
v= 0

VTCB

x > 0, a < 0

x=A
v= 0

xmin = 0
vmax =

a=0
Fđhmin = 0

amax =
Fđhmax = k.A

+A

amax = Fđhmax = - k.A
Wđ = 0

Wđ = 0

Wđmax
MỘT SỐ GIÁ TRỊ THƯỜNG GẶP
WtminVỀ
= 0PHA BAN ĐẦU CỦA DAO ĐỘNG

O

-A

A

 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN VẬT ĐI TỪ X1 ĐẾN X2:

-A

 CÔNG THỨC LIÊN HỆ GIỮA T, f và ω

Chu kì T:
CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN:
10
10


XÁC ĐỊNH BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG A(A > 0)
Đề cho

Công thức xác định

: chiều dài quỹ đạo mà vật dao động
s: quãng đường đi được trong 1 chu kì
Vận tốc tại VTCB ( vmax)
Gia tốc cực đại
Năng lượng (cơ năng) toàn phần W
Lực kéo về cực đại
(con lắc lò xo ngang)
 MỘT SỐ GIÁ TRỊ THƯỜNG GẶP VỀ X VÀ V KHI BIẾT MQH GIỮA Wđ và Wt:
Trạng thái

11
11

Tọa độ

Vận tốc


BT VỀ CON LẮC:

Lưu ý: + x, v, và a biến đổi điều hòa cùng chu kì T, cùng tần số f
+ vận tốc v sớm pha /2 so với li độ x
+ gia tốc a sớm pha /2 so với vận tốc v
+ gia tốc a sớm pha so với li độ x (a và x ngược pha)
+ Động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng chu kì T’ = T/2, cùng tần số f’ = 2f
Con lắc lò xo nằm ngang

Con lắc lò xo treo thẳng đứng

Con lắc đơn

+ Tần số góc:
+ Chu kì:
+ Tấn số
Chiều dài dây treo:
Gia tốc rơi tự do:
+ Động năng:
Wđmax
+ Thế năng đàn hồi:

+ Cơ năng:

+

Lực đàn hồi:

+ Cực đại:
+ Cực tiểu:

+ Lực đàn hồi:
+ Cực đại:
+ Cực tiểu:

 HỆ LÒ XO GHÉP:
1.Lòxoghépnốitiếp:
Độcứngkcủahệ:
2.Lòxoghépsongsong:
Độcứngkcủahệ:
3.Lòxoghép xung đối: Công thức giống ghép song song
12
12


13
13


Chương II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
I. SÓNG CƠ
1. Sóng cơ:
- Định nghĩa: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
- Sóng ngang:
+ Là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền
sóng.
+ Sóng ngang truyền được trong chất rắn và bề mặt chất lỏng
- Sóng dọc
+ Là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.
+ Sóng dọc truyền được trong chất khí, lỏng và rắn
CHÚ Ý: Sóng cơ không lan truyền được trong chân không

2. Các đặc trưng của một sóng hình sin:
- Biên độ sóng: là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.
- Chu kì T (hoặc tần số f): là chu kì (hoặc tần số) dao động của một phần tử môi trường có sóng
truyền qua.
- Tốc độ truyền sóng v: là tốc độ truyền dao động trong môi trường. Tốc độ truyền sóng phụ
thuộc vào bản chất môi trường như: độ đàn hồi, mật độ vật chất, nhiệt độ,…
- Bước sóng λ:Là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.
Hay bước sóng là kh/cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng
pha.
 Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha là

 K/cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là
- Tần số sóng f: là số lần dao động mà phần tử môi trường thực hiện trong 1 giây khi sóng
truyền qua. Đơn vị là hec (Hz).
- Năng lượng sóng: Năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
- Công thức liên hệ giữa chu kì T, tần số f, tốc độ v và bước sóng

, là:

3. Phương trình sóng:
- Giả sử phương trình sóng tại nguồn O có dạng uO = Acosωt. Sau khoảng thời gian ∆t, dao động
từ O truyền đến M cách O một khoảng x = v.∆t
- Phương trình dao động của phần tử môi trường tại điểm M bất kì có tọa độ x là:

- Phương trình này cho biết li độ u của phần tử có toạ độ x vào thời điểm t. Đó là một hàm vừa
tuần hoàn theo thời gian, vừa tuần hoàn theo không gian.
- Độ lêch pha giữa hai điểm cách nhau một đoạn d trên phương truyền:

14

14


II. SỰ GIAO THOA
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước:
a. Thí nghiệm và kết quả:
- Cho cần rung có hai mũi S1 và S2 chạm nhẹ vào mặt nước. Gõ nhẹ cần rung.
Ta quan sát thấy trên mặt nước xuất hiện một loạt gợn sóng ổn định có hình các đường hypebol
với tiêu điểm là S1 và S2.
- Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng yên tại chỗ.
b. Giải thích: Mỗi nguồn sóng S 1, S2 đồng thời phát ra sóng có gợn sóng là những đường tròn
đồng tâm. Trong miền hai sóng gặp nhau, có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đó
triệt tiêu nhau. Có những điểm dao động rất mạnh, do hai sóng gặp nhau ở đó tăng cường lẫn
nhau. Tập hợp những điểm đứng yên hoặc tập hợp những điểm dao động rất mạnh tạo thành các
đường hypebol trên mặt nước.
c. Định nghĩa:Giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có
những chỗ biên độ dao động sóng được tăng cường hay bị giảm bớt.
2. Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa :
Là hai nguồn dao động phải cùng phương, cùng tần số f (hay chu kì T) và có hiệu số pha không
đổi theo thời gian. Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp.
=>Htượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng.Các đường hypebol gọi là vân giao
thoa của sóng mặt nước. Quá trình vật lí nào gây ra được hiện tượng giao thoa cũng là một quá
trình sóng.
3. Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa:
Xét điểm M trong vùng giao thoa
: khoảng cách từ điểm M đến nguồn S1

M
d1

d2

S11
S2
: khoảng cách từ điểm M đến nguồn S2
- Những điểm dao động với biên độ cực đại:d2 – d1 = kλ Với k = 0, ±1, ±2…
Những điểm dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ
nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng .
- Những điểm dao động với biên độ cực tiểu:
Với (k = 0, ±1, ±2…)
Những điểm dao động triệt tiêu là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền
tới bằng một số bán nguyên lần bước sóng .
III. SÓNG DỪNG
1. PHẢN XẠ CỦA SÓNG:
- Khi sóng truyền đi nếu gặp vật cản thì nó có thể bị phản xạ. Sóng phản xạ cùng tần số và cùng
bước sóng với sóng tới.
+ Nếu đầu phản xạ cố định: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới và chúng
triệt tiêu lẫn nhau.
+ Nếu vật cản tự do: Tại điểm phản xạ, sóng phản xạ cùng pha với sóng tới và chúng tăng
cường lẫn nhau
- Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo
thành sóng dừng.
2. SÓNG DỪNG:
- Xét một sợi dây đàn hồi PQ có đầu Q cố định. Giả sử cho đầu P dao động liên tục thì sóng tới
và sóng phản xạ liên tục gặp nhau và giao thoa với nhau, vì chúng là các sóng kết hợp. Trên sợi
dây xuất hiện những điểm luôn luôn đứng yên (gọi là nút) và những điểm luôn luôn dao động với
biên độ lớn nhất (gọi là bụng).
15
15

- Súng dng l súng truyn trờn si dõy trong trng hp xut hin cỏc nỳt v cỏc bng.
- Khi cú súng dng (giao thoa) khong cỏch gia hai bng súng (hai nỳt súng) lin k l

.

- Khi cú súng dng (giao thoa) khong cỏch gia mt bng súng v mt nỳt súng lin k l
a. iu kin cú súng dngtrờn si dõy cú hai u c nh:
Chiu di ca si dõy phi bng mt s nguyờn ln na bc A
súng:
(k = 0, 1, 2, )
N
S bng súng = k ; s nỳt súng = k + 1

N

B

B

N

B

N

B

A

b. kin cú súng dngtrờn si dõy cú mt u c nh
u t do:
Chiu di ca si dõy phi bng mt s l ln
S bng = s nỳt = k + 1

P
N

mt N

P
B

:

N

B

N

B

N

B

(k = 0, 1, 2, )

IV. C TRNG VT L CA M

1. m, ngun õm:
a. m l gỡ
- Súng õm l cỏc súng c truyn trong cỏc mụi trng khớ, lng, rn (mụi trng n hi).
- Tn s ca súng õm cng l tn s ca õm.
b. Ngun õm
- Mt vt dao ng phỏt ra õm l mt ngun õm.
- Tn s ca õm phỏt ra bng tn s dao ng ca ngun õm.
- m khụng truyn c trong chõn khụng, nhng truyn c qua cỏc cht rn, lng v khớ. Tc
truyn õm trong cỏc mụi trng:
vkhớ< vlng< vrn
- m hu nh khụng truyn c qua cỏc cht xp nh bụng, len... Nhng cht ú gi l nhng
cht cỏch õm.
c. m nghe c, h õm v siờu õm
- m nghe c (õm thanh): tn s t 16 ữ 20.000 Hz.
- H õm: cú tn s di 16 Hz.
- Siờu õm: cú tn s trờn 20.000 Hz.
2. Nhng c trng vt lớ ca õm:
- Nhc õm: Những âm có một tần số xác định, thờng do các nhạc cụ phát ra, gọi là các nhạc âm.
- Tp õm: Những âm nh tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở đờng phố, ở chợ,... không có một tần
số xác định thì gọi là các tạp âm.
a. Tn s õm: Tn s õm l mt trong nhng c trng vt lớ quan trng nht ca õm.
b. Cng õm v mc cng õm
- Cng õm I (W/m2): Cng õm I ti mt im l i lng o bng lng nng lng m
súng õm ti qua mt n v din tớch t ti im ú, vuụng gúc vi phng truyn súng, trong mt
n v thi gian.
- Mc cng õm L(B):
gi l mc cng õm
+ I0 l cng õm chun. m chun cú f = 1000Hz v I0 = 10-12W/m2
+ Tai ngi cm th c õm: 0dB n 130dB
+ í ngha: Cho bit õm I nghe to gp bao nhiờu ln õm I0.

16
16


+ Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB):
c. Âm cơ bản và hoạ âm (đồ thị dao độngâm):
- Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0
… có cường độ khác nhau.
+ Âm có tần số f0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất.
+ Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư…
- Tổng hợp đồ thị của tất cả các hoạ âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.
V. ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM
Các đặc trưng sinh lí của âm gồm: Độ cao, độ to và âm sắc.
1. Độ cao: gắn liền với đặc trưng vật lí tần số âm. Âm càng cao khi tần số càng lớn.
2. Độ to: gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm. Âm càng to khi mức cường độ âm càng
lớn.
Lưu ý: Ta cũng không thể lấy mức cường độ âm làm số đo độ to của âm.
3. Âm sắc: Âm sắc giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sắc có liên quan mật
thiết với đại lượng vật lý đồ thị dao động âm.
VD: - Một chiếc đàn ghita, một chiếc đàn viôlon, một chiếc kèn săcxô cùng phát ra một nốt la
ở cùng một độ cao. Tai nghe phân biệt được ba âm đó vì chúng có âm sắc khác nhau. Nếu ghi
đồ thị của ba âm đó thì thấy các đồ thị đó có dạng khác nhau (tuy có cùng chu kỳ). Như vậy
những âm sắc khác nhau thì đồ thị dao động cũng khác nhau.
- Hộp đàn của các đàn ghita, viôlon,... là những hộp cộng hưởng được cấu tạo sao cho
không khí trong hộp có thể dao động cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn. Như
vậy, hộp cộng hưởng có tác dụng làm tăng cường âm cơ bản và một số hoạ âm, tạo ra âm tổng
hợp phát ra vừa to, vừa có một âm sắc đặc trưng cho loại đàn đó.

17
17

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG:
+ Tốc độ truyền sóng:
+ Bước sóng:
ĐN: - Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì.
- Là kcách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
 Lưu ý: - Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là bước sóng
(Khi xảy ra giao thoa thì khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là /2)
- Khoảng cách giữa n đỉnh sóng liên tiếp là
- Khoảng thời gian nhìn thấy n đỉnh sóng là: t = (n-1)T
PHƯƠNG TRÌNH SÓNG:
+ Giả sử phương trình sóng tại nguồn O (gốc tọa độ) có dạng:
+ Phương trình sóng tại M cách nguồn O một đoạn x:

+ Độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau một đoạn d trên phương truyền sóng:
GIAO THOA SÓNG:
+ ĐN: Là htượng hai hay nhiều sóng khi gặp nhau thì có những điểm luôn tăng cường lẫn nhau,
có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.
+ Đkiện giao thoa: Nguồn sóng là nguồn kết hợp: cùng cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha
không đổi theo thời gian.
+ Vị trí cực đại giao thoa:

(k = 0, ±1, ±2,… )

+ Vị trí cực tiểu giao thoa:

(k = 0, ±1, ±2,… )

1.Xác định trạng thái dao động của 1 điểm M trong miền giao thoa giữa 2 sóng:
Xét:
. Nếu k là số nguyên thì M dao động với Amax, nếu k là số bán nguyên thì M
dao động với Amin=0
2. Tìm số điểm dao động cực đại, cực tiểu trong miền giao thoa (S1 và S2 cùng pha):
Cách 1:
* Xác định số khoảng vân trong nửa vùng S1S2:
* Số cực đại:

(n: phần nguyên)

(kể cả S1, S2)

* Số cực tiểu:
Cách 2:
*Điểm dao động với Amax :
Kết quả: có bao nhiêu giá trị nguyên của k
k = 0)
1S2

18
18

có bấy nhiêu cực đại (có gợn thẳng trung trực của S-


* Điểm dao động vớiAmin = 0:
Kết quả: suy ra các giá nguyên của k

có bấy nhiêu cực tiểu

ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ SÓNG DỪNG:
1. Dây đàn hồi có hai đầu cố định: (Hai đầu cố định ≡ nút)
+ Điều kiện về chiều dài dây:

(k = 1, 2,… )

Số bụng sóng = k; Số nút sóng = k + 1
2. Dây đàn hồi một đầu cố định, một đầu tự do (hay cột không khí):
(Đầu cố định ≡ nút; Đầu tự do ≡ bụng)
+ Điều kiện về chiều dài dây:
Số bụng = số nút = k + 1

(k = 0, 1, 2,… )

LƯU Ý:Khi giao thoa, khoảng cách 2 nút hoặc 2 bụng liên tiếp là
ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM:
+ Tần số âm f
+ Cường độ âm I và mức cường độ âm L:

hay
(Cường độ âm chuẩn:

)
+ Đồ thị dao động âm.
ĐẶC TRƯNG SINH LÝ CỦA ÂM: Độ cao, độ to và âm sắc
+ Độ cao của âm: phụ thuộc vào tần số của âm. Tần số lớn thì âm cao, tần số thấp thì âm trầm.
+ Độ to của âm: gắn liền với đặc trưng vật lý của âm là mức cường độ âm.
+ Âm sắc:Là một đặctrưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát
ra. Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm.

19
19


Chương III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều:
- Là dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian theo quy luật của hàm sin (hay
cosin) với dạng tổng quát:
: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời)
I0: giá trị cực đại của (cường độ dòng điện cực đại) (I0> 0)
ω: tần số góc (ω> 0)
ϕ: pha ban đầu
: pha của

ở thời điểm t

: chu kì và

: tần số của

- Biểu thức của điện áp tức thời cũng có dạng:
2. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều:
Người ta tạo ra dòng điện xoay chiều bằng máy phát điện xoay chiều dựa trên cơ sở hiện tượng
cảm ứng điện từ
3. Giá trị hiệu dụng:

Giá trị hiệu dụng=

Giá trị cực đại

Cường độ dòng điện hiệu dụng:
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một
dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai
dòng điện đó là như nhau.
Điện áp hiệu dụng:
.
Suất điện động hiệu dụng:
CHÚ Ý: Các số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng. Các thiết bị đo đối với
mạch điện xoay chiều chủ yếu là đo giá trị hiệu dụng.
II. CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch:i = I0cosωt = I

cosωt

→ điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện: u = U0cos(ωt+ ϕ) = U
Với ϕ là độ lệch pha giữa u và i.
+ Nếu ϕ> 0: u sớm pha ϕ so với i.
+ Nếu ϕ< 0: u trễ pha |ϕ| so với i.
+ Nếu ϕ = 0: u cùng pha với i.
1. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở:
- Giả sử BT điện áp tức thời:

-BT cường độ dđiện tức thời:

cos(ωt+ ϕ)

u cùng pha với i

0

- Biểu thức định Luật Ôm:
- Kết luận:Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì cường độ dòng điện trong mạch cùng pha
với điện áp giữa hai đầu mạch.
20
20

i


2. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:
a. Tác dụng của tụ điện đối với dòng điện:
+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua (tụ sẽ tích điện).
+Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” nó.
b. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:
+ Giả sử BT cường độ dđiện tức thời:
u trễ pha
+ BT điện áp tức thời:
+ Biểu thức định Luật Ôm:
Với:
+ Nếu

so với i
0

i

Uc

C: Điện dung của tụ (F)
ZC: dung kháng (Ω)

⇒

Kết luận:Nếu đoạn mạch chỉ có tụ điện, thì cường độ dòng điện sớm pha
so với điện áp
giữa hai đầu tụ điện.
Ý nghĩa của dung kháng ZC:
• Là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện. Nếu Z C càng nhỏ thì dòng
điện xoay chiều bị cản trở càng ít.

• Từ biểu thức

Nếu tần số góc ω càng lớn thì ZC càng nhỏ ⇒dòng điện có tần số
cao chuyển qua tụ dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp.
• ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha π/2 so với u.
3. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần:
Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi dòng điện xoay chiều chạy qua
cuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm.
+ Giả sử BT cường độ dđiện tức thời:
+ BT điện áp tức thời:

u u sớm pha

so với i

UL
+ Biểu thức định Luật Ôm:
Với:

+ Nếu

L: Độ tự cảm (H)
ZL: cảm kháng (Ω)

0

i

⇒

Kết luận:Nếu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì cường độ dòng điện trễ pha
so với
điện áp.
Ý nghĩa của cảm kháng ZL:
• Là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. Nếu Z L càng nhỏ thì
dòng điện xoay chiều bị cản trở càng ít.
• Nếu độ tự cảm L và tần số góc ω càng lớn thì ZL càng lớn ⇒ dòng điện sẽ bị cản trở nhiều
dòng điện cao tần qua cuộn cảm khó hơn dòng điện tần số thấp.
21
21


• ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha π/ 2 so với u.

22
22


III. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

1. Định luật về điện áp tức thời:Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì
điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng
đoạn mạch ấy: u = u1 + u2 + u3 + …
2. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp:

A

R

L

C

B

a. Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Tổng trở
+ Tổng trở:

+ Định luật Ôm:
+ Hiệu điện thế hiệu dụng:
b. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:
⇒

Nếu

Trong đó ϕ: Độ lệch pha của u đối với i:



ZL> ZC hay

⇒ϕ> 0: u sớm pha hơn i



ZL< ZC hay

⇒ϕ< 0: u trễ pha hơn i

(-π/2

ϕ π/2)

Mạch có tính cảm kháng
Mạch có tính dung kháng

LƯU Ý: Công thức tính độ lệch pha của i đối với u:



c. Cộng hưởng điện: Khi ZL = ZC⇒ = 0: i cùng pha với u ⇒ HT cộng hưởng điện
Hiện tượng cộng hưởng có những đặc điểm:
+ Tổng trở của mạch đạt cực tiểu: Zmin = R → Cường độ dòng điện hiệu dụng đạt giá trị cực đại:
→
+ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch biến đổi cùng pha với cường độ dòng điện.
+ Điện áp tức thời giữa hai bản tụ điện và hai đầu cuộn cảm có biên độ bằng nhau nhưng ngược
pha nên triệt tiêu nhau. Điện áp giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hai đầu đoạn mạch.

 Đkiện để có htượng cộng hưởng:

hay ω2LC = 1

IV. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT
1. Công suất của mạch điện xoay chiều:
a. Biểu thức của công suất:
+ Công suất tiêu thụ trung bình: P = UIcosϕ
+ Điện năng tiêu thụ của mạch trong thời gian t: W = P t
Công suất tiêu thụ trong mạch có R, L, C mắc nối tiếp bằng công suất toả nhiệt trên R
b. Hệ số công suất:
Hệ số công suất: cosϕ =
23
23

(0 ≤ cosϕ≤ 1)


Nhận xét:
+ T/hợp mạch chỉ có điện trở thuần hoặc mạch RLC cộng hưởng:
ZL = ZC:
+ T/hợp mạch chỉ có tụ điện hoặc cuộn cảm thuần:
Mạch không tiêu thụ năng lượng
+ T/hợp
trường hợp thường gặp trong đời sống.
Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, phải tìm cách nâng cao giá trị của cosϕ, ngoài ra sự nâng
cao cosϕ còn làm giảm sự hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây.
2. Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng
+ Các động cơ máy khi vận hành ổn đinh, công suất trung bình được giữ không đổi và bằng:

P= UIcosϕ (0 cosϕ 1) →

→
+ Nếu cosϕ nhỏ → Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ty điện lực
Nhận xét: Với U và Pkhông đổi để giảm hao phí trong quá trình tải điện thì cách tốt nhất là tăng
cosϕ (tối thiểu bằng 0,85).
V. MÁY BIẾN ÁP
1. Bài toán truyền tải điện năng đi xa:
Công suất máy phát: P phát = UphátI

Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây: P hp =
Giảm hao phí có 2 cách:
+ Giảm r: cách này rất tốn kém chi phí
+ Tăng U: Bằng cách dùng máy biến áp, cách này có hiệu quả
2. Máy biến áp:
Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều
a. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp:
 Cấu tạo: Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau,
quấn trên một lõi sắt từ khép kín (làm bằng thép silic). Cuộn dây
nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn dây nối với tải tiêu
thụ gọi là cuộn thứ cấp.
U1 D1
D2
 Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ:
Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông
trong cuộn thứ cấp làm phát sinh dòng điện xoay chiều
b. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp:
N1, U1, I1 là số vòng dây, hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơ cấp.
N2, U2, I2 là số vòng dây, hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp.

U2

U2> U1( N2> N1): Máy tăng áp
U2< U1( N2< N1): Máy hạ áp
3. Ứng dụng của máy biến áp:
Máy biến áp có nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật, nhất là trong truyền tải điện năng đi
xa và trong công nghiệp như nấu chảy kim loại và hàn điện.
VI. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
24
24


1. Máy phát điện xoay chiều một pha:Cấu tạo gồm 2 bộ phận chính:
+ Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn.
+ Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay.
Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số:
trong đó:
n: Tốc độ quay của nam châm (vòng/s)
p: số cặp cực của nam châm. (cặp cực)
2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha:
a. Định nghĩa: Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần sồ, cùng biên độ và
lệch pha nhau 1200 từng đôi một.
b. Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều ba pha gồm hai bộ phận:
+ Stato: Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một vành tròn lệch nhau 1200
+ Roto: Một nam châm quay quanh trục O của đường tròn với tốc độ góc ω không đổi.
c. Nguyên tắc:Khi rôto quay thì trong mỗi cuộn dây của stato xuất hiện một suất điện động cảm
ứng cùng biên độ, cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau
.
3. Cách mắc mạch ba pha:Mắc hình sao và mắc hình tam giác
4. Dòng ba pha:
Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xc 3 pha phát ra là dòng ba pha. Đó là hệ ba dòng điện
xc hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha nhau 2π/3 từng đôi một.

5. Những ưu việt của dòng ba pha:
+ Truyền tài điện năng đi xa bằng dòng 3 pha tiết kiệm được dây dẫn so với dòng 1 pha
+ Cung cấp điện cho các động cơ 3 pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
VII. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
1. Nguyên tắc chung của động cơ điện xoay chiều:
+ Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng
điện từ và tác dụng của từ trường quay.
+ Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ nhỏ hơn.
Động cơ hoạt động theo nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ
2. Cấu tạo cơ bản của động cơ không đồng bộ:
+ Cấu tạo của máy gồm hai bộ phận chính:
- Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch 1200 trên 1 vòng tròn
- Rôto: Khung dây dẫn, có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay. Để tăng hiệu quả người
ta ghép nhiều khung dây dẫn giống nhau có trục quay chung tạo thành cái lồng hình trụ gọi là
rôto lồng sóc
+ Nguyên tắc hoạt động: Khi có dòng ba pha đi vào ba cuộn dây thì xuất hiện từ trường quay tác
dụng vào rôto làm chi rôto quay với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động
quay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác.

25
25