Đề cương ôn tập HK1 môn Vật lí 12 năm 2023-2024

a) Định nghĩa về dao động điều hòa

- Dao động là chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.

- Dao động tuần hoàn là dao động được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau.

- Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.

b) Các đại lượng dao động:

- Li độ: \(x = Acos\left( {\omega t + \varphi } \right)\)

- Vận tốc: \(v = x' = \omega Acos\left( {\omega t + \varphi {\rm{\;}} + \frac{\pi }{2}} \right)\)

- Gia tốc: \(a = v' = x'' = {\omega ^2}Acos\left( {\omega t + \varphi {\rm{\;}} + \pi } \right)\)

- Lực kéo về: \(F = ma = m{\omega ^2}Acos\left( {\omega t + \varphi {\rm{\;}} + \pi } \right)\)

c) Con lắc lò xo

- Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa.

- Tần số góc, chu kì, tần số:

\(\omega  = \sqrt {\frac{k}{m}} ;T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} ;f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} \)

Với con lắc lò xo thẳng đứng \(\omega  = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}} ;T = 2\pi \sqrt {\frac{{\Delta {l_0}}}{g}} \)

( \(\Delta {l_0} = \frac{{mg}}{k}\) là độ giãn của lò xo ở VTCB )

- Biên độ: \(A = {l_{\max }} - {l_{cb}};A = \frac{{{l_{\max }} - {l_{\min }}}}{2}\) với \({l_{cb}} = \frac{{{l_{\max }} + {l_{\min }}}}{2}\)

- Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một. 

d) Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức

- Khi không có ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng f0 chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.

- Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường.

- Dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi Là dao động duy trì. (ví dụ: dao động của đồng hồ quả lắc).

- Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có  biên độ không đổi và có tần số bằng tần số f của lực cưỡng bức.

e) Tổng hợp dao động điều hòa

 

+ Biên độ dao động tổng hợp: \({A^2} = A_1^2 + A_2^2 + 2{A_1}{A_2}{\rm{cos}}\left( {{\varphi _2} - {\varphi _1}} \right)\)

Điều kiện biên độ: \(\left| {{A_1} - {A_2}} \right| \le A \le {A_1} + {A_2}\)

+ Pha: \(\tan \varphi {\rm{\;}} = \frac{{{A_1}\sin {\varphi _1} + {A_2}\sin {\varphi _2}}}{{{A_1}{\rm{cos}}{\varphi _1} + {A_2}{\rm{cos}}{\varphi _2}}}\) \(\left( {{\varphi _1} \le \varphi {\rm{\;}} \le {\varphi _2}} \right)\) 

- Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất.

- Sóng ngang là sóng trong đó các phần rử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. (trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truyền đuợc trong chất rắn).

- Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc  truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.

- Khi có sóng, các phần tử môi trường chỉ dao động tại chỗ, pha của dao động được truyền đi.

- Các phần tử môi trường nơi có sóng truyền qua đều dao động cùng chu kì, tần số với nguồn phát dao động. Khi truyền từ môi trườg này sang môi trường khác chỉ có tần số không thay đổi.

- Tốc độ truyền sóng: là tốc độ lan truyền dao động, nó phụ thuộc vào bản chất môi trường (tính đàn hồi và mật độ vật chất môi trường). Đối với mỗi môi trường tốc độ có giá trị xác định.

- Bước sóng: là khoảng cách giữa hai phần tử sóng gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

- Bước sóng cũng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì \(\lambda  = vT = \frac{v}{f}\) 

b) Giao thoa sóng

- Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng phương, cùng chu kì (hay tần số) và có hiệu số pha không thay đổi theo thời gian. Hai nguồn kết hợp có cùng pha là hai nguồn đồng bộ.

- Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra là hai sóng kết hợp.

- Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.

c) Sóng dừng

Sóng dừng là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ. Sóng tới và sóng phản xạ nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo ra một hệ sóng dừng.

Trong sóng dừng có một số điểm luôn luôn đứng yên gọi là nút, và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.

+ Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng liền kề của sóng dừng là \(\frac{\lambda }{2}\).

+ Khoảng cách giữa nút và bụng liền kề là \(\frac{\lambda }{4}\) .

+ Khoảng cách giữa hai nút (bụng, múi) sóng bất kỳ là : \(k\frac{\lambda }{2}\)

d) Sóng âm

- Các đặc trưng vật lí của âm

+ Tần số \(f\)

+ Cường độ âm: \(I = \frac{{\rm{W}}}{{St}} = \frac{P}{S} = \frac{P}{{4\pi {r^2}}}\)

+ Mức cường độ âm: \(L = \log \frac{I}{{{I_0}}}\left( B \right) = 10\log \frac{I}{{{I_0}}}\left( {dB} \right)\)

- Các đặc trưng sinh lí của âm

+ Độ cao: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm.

+ Độ to: là 1 đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.

+ Âm sắc: là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. Âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm.

- Dòng điện xoay chiều được hiểu là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay cosin của thời gian: \(i = {I_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\)

Trong đó:

i: cường độ dòng điện tức thời

I0: cường độ dòng điện cực đại (I0 > 0)

\(\omega \): tần số góc (rad/s)

\(\left( {\omega t + \varphi } \right)\): pha của dòng điệnn tại thời điểm t

- Chu kì: \(T = \frac{{2\pi }}{\omega }\) (s); tần số \(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{1}{T}\) (Hz)

- Điện lượng qua tiết diện S trong thời gian t: q = i.t

- Điện lượng qua tiết diện S trong thời gian t1 đến t2: \(\Delta q = \int\limits_{{t_1}}^{{t_2}} {i{\rm{d}}t} \) 

*Chú ý

- Khi tính toán, đo lường,… các đại lượng của mạch điện xoay chiều, người ta chủ yếu tính hoặc đo các giá trị hiệu dụng: \(I = \frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }};U = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }}\)

- Trong một chu kì, dòng điện đổi chiều 2 lần.

- Người ta tạo ra dòng điện xoay chiều bằng máy phát điện xoay chiều, máy này hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

2. Bài tập tự luyện

Bài 1: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Trong thời gian 31,4 s chất điểm thực hiện được 100 dao động toàn phần. Gốc thời gian là lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ 2 cm theo chiều âm với tốc độ là  cm/s. Lấy p = 3,14. Viết phương trình dao động của chất điểm.

Hướng dẫn giải:

+ Chu kì của dao động \(T=\frac{\Delta t}{n}=0,314s\Rightarrow \omega =20rad/s\)

+ Biên độ dao động của chất điểm \(A=\sqrt{{{x}^{2}}+{{\left( \frac{v}{\omega } \right)}^{2}}}=4\)cm

+ Tại t=0 thì  

Kết hợp với \({{v}_{0}}>0\Rightarrow {{\varphi }_{0}}=-\frac{\pi }{3}rad\)

Bài 2: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc a0 nhỏ. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động năng bằng thế năng thì li độ góc a của con lắc bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:

+ Cơ năng của con lắc đơn là \({{E}_{d}}+{{E}_{t}}=E\)

Kết hợp với giả thuyết: \({{E}_{d}}={{E}_{t}}\)

\(\begin{array}{*{20}{l}}
\begin{array}{l}
 \Rightarrow 2{E_t} = E\\
 \Leftrightarrow 2\left( {\frac{1}{2}mgl{\alpha ^2}} \right) = \frac{1}{2}mgl\alpha _0^2
\end{array}\\
{ \Rightarrow \alpha  =  \pm \frac{{\sqrt 2 }}{2}{\alpha _0}}
\end{array}\)

+ Ta chu ý rằng con lắc đang chuyển động nhanh dần đều

⇒ con lắc đang chuyển động từ biên về vị trí cân bằng \(\Rightarrow \alpha =-\frac{\sqrt{2}}{2}{{\alpha }_{0}}\)

Bài 3: Trên A,B có 2 nguồn sóng kết hợp cùng pha,bước sóng $\lambda .AB=11\text{ }\lambda $. Hỏi trên AB có mấy điểm dao động cực đại và ngược pha với 2 nguồn, có mấy điểm cực đại và cùng pha với 2 nguồn ?

Hướng dẫn giải:

Với hai nguồn cùng pha

+  Số cực đại cùng pha với 2 nguồn : \(\frac{-L}{2\lambda }\le k\le \frac{L}{2\lambda }\Leftrightarrow -5,5\le k\le 5,5\Rightarrow \text{ }\) có 10 cực đại

+ Số cực đại ngược pha với 2 nguồn : \(\frac{-L}{2\lambda }-\frac{1}{2}\le k\le \frac{L}{2\lambda }-\frac{1}{2}\Leftrightarrow -5\le k\le 5\Rightarrow \text{ }\)có 11 cực đại

Bài 4: Tại một điểm nghe được đồng thời hai âm: am truyền tới có mức cường độ âm là 65dB, âm phản xạ có mức cường độ âm là 60dB. Mức cường độ âm toàn phần tại điểm đó là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Gọi I1  và I2 là cường độ âm tới và âm phản xạ tại điểm đó. Khi đó cường độ âm toàn phần là I = I₁ + I₂

\(lg\text{ }\frac{{{I}_{1}}}{{{I}_{0}}}\)= 6,5 =>  I₁ = 10^6,5 I₀

\(lg\text{ }\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{0}}}\)= 6 => I₂ = 10⁶I₀

=> L = 10lg \(\frac{{{I}_{1}}+{{I}_{2}}}{{{I}_{0}}}=10lg({{10}^{6,5}}+{{10}^{6}})\)= 66,19 dB. 

Bài 5: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 50W, một cuộn thuần cảm có hệ số tự cảm \(L=\frac{1}{\pi }(H)\) và một tụ điện có điện dung \(C=\frac{{{2.10}^{-4}}}{\pi }(F)\) mắc nối tiếp. Biết rằng dòng điện qua mạch có dạng \(i=5\cos 100\pi t\left( A \right).\) Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu  mạch điện.

Hướng dẫn giải:

Cảm kháng: \({{Z}_{L}}=\omega L=100\pi .\frac{1}{\pi }=100\Omega \text{ };\)

Dung kháng: \({{Z}_{C}}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{100\pi .\frac{{{2.10}^{-4}}}{\pi }}=50\Omega \text{ }\)

Tổng trở:   \(Z=\sqrt{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{50}^{2}}+{{\left( 100-50 \right)}^{2}}}=50\sqrt{2}\Omega \text{ }\)

+ Định luật Ôm :  Với U₀= I₀Z = 5.50\(\sqrt{2}\text{ }\)= 250\(\sqrt{2}\text{ }\)V;       

+ Tính độ lệch  pha giữa u hai đầu mạch và i:  \(\tan \varphi =\frac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R}=\frac{100-50}{50}=1\)

\(\Rightarrow \varphi =\frac{\pi }{4}(rad).\)

+ Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện:  \(u=250\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{4} \right)(V)\).

Bài 6: Điện áp hai đầu một đoạn mạch là \(u=120\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{4} \right)\) (V), và cường độ dòng điện qua mạch là \(i=3\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{12} \right)\) (A). Tính công suất đoạn mạch.

Hướng dẫn giải:

Ta có :  \(U=\frac{{{U}_{o}}}{\sqrt{2}}=\frac{120\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=120\) (V)

\(I=\frac{{{I}_{o}}}{\sqrt{2}}=\frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=3\) (A)

Độ lệch pha: \(\varphi ={{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i}}=-\frac{\pi }{4}-\frac{\pi }{12}=-\frac{\pi }{3}\)  rad

Vậy công suất của đoạn mạch là \(:\text{     }P=UI\cos \varphi =120.3.\cos \left( -\frac{\pi }{3} \right)=180\) (W).

Trên đây là một phần nội dung tài liệu Đề cương ôn tập HK1 môn Vật lí 12 năm 2023-2024. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Mời các em tham khảo tài liệu có liên quan:

• Bộ 3 đề thi HK1 môn Toán 12 năm 2023- 2024 có đáp án trường THPT Nguyễn Đức Cảnh

Hi vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.

Chúc các em học tốt!