TỔNG ÔN DAO ĐỘNG CƠ HỌC NOTE Dao động chủ đề tảng, cốt lõi giúp cho việc học Sóng cơ, Điện xoay chiều trở nên dễ dàng Do em nên học thật kỹ chương !!! Trong đề thi THPT QG 2021, Dao động có: - câu nhận biết - câu thông hiểu - câu Vận dụng - câu Vận dụng cao A LÍ THUYẾT I DAO ĐỘNG Dao động chuyển động qua lại quanh vị trí cân vật Quả lắc đồng hồ treo tường đung đưa sang trái, sang phải quanh vị trí cân (là vị trí thấp lắc) nên ta nói lắc đồng hồ dao động Trên mặt hồ gợn sóng, mẩu gỗ nhỏ bồng bềnh, nhấp nhơ vị trí mặt hồ Ta nói mẩu gỗ nhỏ dao động II DAO ĐỘNG TUẦN HỒN Dao động tuần hồn dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian xác định III DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Định nghĩa Xét vật dao động trục Ox xung quanh vị trí cân vật O Trong q trình vật chuyển động, vị trí vật xác định tọa độ x gọi li độ Dao động điều hòa dao động mà li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian nhân với số Chú ý Dao động điều hòa trường hợp riêng dao động tuần hồn, dao động tuần hồn khơng điều hịa HDedu - Page Phương trình dao động Một vật dao động điều hịa có phương trình dao động= x A cos ( ω t + ϕ ) Các đại lượng đặc trưng dao động điều hịa • x li độ vật (li độ tọa độ x vật trục tọa độ Ox) Đơn vị chuẩn mét (m), thường dùng centimet (cm) • A biên độ, giá trị cực đại li độ x ứng với lúc cos ( ω t + ϕ ) =1 Biên độ ln dương, có đơn vị li độ • ( ωt + ϕ ) gọi pha dao động thời điểm t Pha đối số hàm cơsin góc Đơn vị độ rad • φ pha ban đầu dao động, tức pha dao động thời điểm t = • ω gọi tần số góc dao động Là tốc độ biến đổi góc pha, có đơn vị rad/s độ/s • Chu kì T thời gian mà vật thực dao động toàn phần Chú ý Độ lớn li độ x khoảng cách từ vật đến vị trí cân T= 2π Chu kì có đơn vị giây (s) ω • Tần số f số dao động vật thực đơn vị thời gian Đơn vị Héc (Hz) hay s f So dao dong thuc hien duoc khoang thoi gian t = Thoi gian t thuc hien so dao dong T Phương trình vận tốc Vận tốc đạo hàm li độ theo thời gian v = x ' = −ωAsin ( ωt + ϕ ) = ωAsin ( ωt + ϕ + π ) π π   = ωAcos  ωt + ϕ + π −  = ωAcos  ωt + ϕ +  2 2   Nhận xét: - Vận tốc biến đổi điều hịa, tần số góc (cùng chu kì, tần số) với li độ vật - Vận tốc có chiều chiều chuyển động vật Nhận xét Vận tốc mang dấu dương (+) vật chuyển động theo chiều dương trục tọa độ Ox Vận tốc mang dấu âm (-) vật chuyển động theo chiều âm trục tọa độ Ox HDedu - Page - Xét độ lệch pha vận tốc li độ, tức xét hiệu số pha pha vận tốc pha li độ: π π  ∆ϕvx = ϕv − ϕx =  ωt + ϕ +  − ( ωt + ϕ ) = > 2  Từ ta có ϕv > ϕx ϕv =ϕx + góc π nên ta nói rằng: Vận tốc sớm pha li độ sớm pha π Ngược lại, ta xét độ lệch pha li độ vận tốc, ta có ∆ϕxv = − ϕx =ϕv − π < hay ϕx < ϕv π π nên ta nói rằng: li độ trễ pha so với vận tốc góc 2 Ngồi ra, không xét đến đại lượng sớm hay trễ so với đại lượng cịn lại, ta nói x vuông pha với v v vuông pha với x Chú ý π  Chú ý theo Toán học, ta có: −1 ≤ cos  ωt + ϕ +  ≤ nên đó: 2  −ωA ≤ v ≤ ωA Vận tốc cực đại π π π  Ta có v = ωA cos  ωt + ϕ +  = ⇔ ωt + ϕ + = k2π ⇔ ωt + ϕ = − + k2π, k ∈  2 2  x 0, v > , tức vật qua vị trí cân theo chiều dương) nên vận tốc cực (khi đó= đại vật v max = ωA vật qua vị trí cân theo chiều dương Vận tốc cực tiểu π π π  Ta có v = −ωA cos  ωt + ϕ +  = −1 ⇔ ωt + ϕ + = π + k2π ⇔ ωt + ϕ = + + k2π, k ∈  2 2  x 0, v < , tức vật qua vị trí cân theo chiều âm) nên vận tốc cực tiểu (khi đó= vật v = −ωA vật qua vị trí cân theo chiều âm Chú ý Chúng ta cần phân biệt vận tốc tốc độ Tốc độ độ lớn vận tốc, v Do đó: ≤ v ≤ ωA HDedu - Page Phương trình gia tốc Gia tốc a vật dao động điều hòa đạo hàm vận tốc theo thời gian, đạo hàm hạng li độ x theo thời gian a = v ' ( t ) = x '' ( t ) = −ω2 Acos ( ωt + ϕ ) = ω2 Acos ( ωt + ϕ + π ) = −ω2 x Nhận xét: - Gia tốc biến đổi điều hịa tần số góc (cùng chu kì, tần số) với vận tốc li độ vật - Gia tốc có chiều ngược với chiều chuyển động vật a = −ω2 x ln có chiều hướng vị trí cân Xét độ lệch pha gia tốc vận tốc, gia tốc li độ ta thấy: - Gia tốc sớm pha π π so với vận tốc, hay vận tốc trễ pha so với gia tốc 2 - Gia tốc sớm pha π so với li độ, hay nói cách khác, gia tốc ngược pha so với li độ Gia tốc cực đại Khi x = −A (vật biên âm) a = ω2 A nên gia tốc cực đại a max = ω2 A Gia tốc cực tiểu Khi x = + A (vật biên dương) a = −ω2 A nên gia tốc cực tiểu a = −ω2 A Nhận xét Vì −A ≤ x ≤ A nên ta có: −ω2 A ≤ a ≤ ω2 A IV CÁC PHƯƠNG TRÌNH ĐỘC LẬP THỜI GIAN Phương trình độc lập thời gian phương trình liên hệ đại lượng li độ x, vận tốc v gia tốc a mà không phụ thuộc vào thời gian t Phương trình độc lập thời gian v x Ta có =  x A cos ( ωt + ϕ )   v = −ωA sin ( ωt + ϕ ) Mặt khác, tốn học, ta ln có sin α + cos α =1 nên x  2 cos ( ωt + ϕ ) = A v2 x  v  2 Suy x + = A2 → cos t sin t ⇒ + − = ω + ϕ + ω + = ϕ ( ) ( )      ω  A   ωA  sin ( ωt + ϕ ) = − v  ωA HDedu - Page Nhận xét: - Phương trình cho phép ta tính bốn đại lượng x, v, A, ω biết ba đại lượng lại - Nếu A ω cho trước đồ thị (v,x) đường Elip x2 v2 + = A ( ωA ) TỔNG QUÁT Tổng quát lên, với hai đại lượng biến thiên điều hòa m n vng pha với ta ln có: 2  m   n    +  =  m max   n max  Phương trình độc lập thời gian a v Vì gia tốc a vận tốc v vng pha với nhau, nên ta có 2 a v2  a   v  + =⇔ + = A2     ω ω  ω A   ωA  Nhận xét: - Phương trình độc lập thời gian a v cho phép ta tính bốn đại lượng a, v, ω, A biết ba đại lượng lại - Nếu A ω cho trước đồ thị (v,a) đường Elip a2 v2 + = ω4 A ω2 A Chú ý Ngồi cách sử dụng tính chất vng pha để suy biểu thức trên, ta làm cách sau: thay x = −a ω2 vào phương trình độc lập thời gian x v ta được: 2 a2 v2  a   v  1⇔ + 2 =   +  = ωA ωA  ω A   ωA  Phương trình độc lập thời gian x a Phương trình độc lập thời gian x a a = −ω2 x HDedu - Page V CON LẮC LỊ XO Con lắc lị xo gồm lị xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu gắn cố định, đầu gắn với vật nặng khối lượng m đặt theo phương ngang treo thẳng đứng Con lắc lò xo nằm ngang Xét chuyển động vật nặng lắc lò xo nằm ngang Vật chuyển động mặt phẳng ngang khơng có ma sát Chọn gốc tọa độ O vị trí lị xo khơng biến dạng Chiều Ox hướng từ trái sang phải Khi vật vị trí có li độ x lực tác dụng lên vật gồm:  - Trọng lực P  - Phản lực N mặt phẳng tác dụng lên vật  - Lực đàn hồi lò xo Fđh Xét giá trị đại số vectơ trục Ox Ta có:  - Trọng lực P có phương vng góc với Ox nên giá trị đại số trục Ox  - Phản lực N mặt phẳng tác dụng lên vật có phương vng góc với Ox nên giá trị đại số trục Ox  - Lực đàn hồi lị xo Fđh có giá trị đại số Fđh =−k∆l =−kx (Dấu trừ biểu thị lực đàn hồi ln có chiều ngược với chiều biến dạng lò xo)  Bây giờ, theo định luật II Newton tổng tất lực tác dụng lên vật ma , theo  phương Ox trọng lực khơng, phản lực khơng, gia tốc a có giá trị đại số a = x '' nên ta có Fđ= ma ⇔ −kx = mx '' ⇔ x ''+ h k = x m HDedu - Page Chú ý ∆l = l − l0 độ biến dạng đại số lị xo: - ∆l > lị xo dãn - ∆l < lị xo nén - ∆l =x lắc lị xo nằm ngang k Đặt ω2 = ,khi phương trình có dạng: x ''+ ω2 x = m có nghiệm= x A cos ( ωt + ϕ ) (Nếu không tin nghiệm, em thay ngược trở lại phương trình để kiểm chứng) Nhận xét x ''+ ω2 x = phương trình vi phân Chúng ta học Toán cao cấp bậc Đại học Ở đây, ta cần biết giải có nghiệm bên Kết luận: + Con lắc lò xo nằm ngang ta xét dao động điều hịa, với tần số góc: T= 2π m = 2π ω k f= 1 k = T 2π m + Chu kì tần số dao động là: ω= k m Con lắc lò xo thẳng đứng Xét chuyển động vật nặng lắc lò xo đặt thẳng đứng Bỏ qua lực cản khơng khí Chọn gốc tọa độ O vị trí cân vật Chiều dương Ox hướng từ xuống Ban đầu, chưa kích thích cho vật dao động vật cân bằng, nên   P + Fđh = , độ lớn P = Fđh , tức mg = k∆l0 Ở k độ cứng lò xo, ∆l0 độ biến dạng lò xo vật vị trí cân Lúc sau, kích thích cho vật dao động Khi vật vị trí có li độ x lực tác dụng lên vật gồm: HDedu - Page Vật chịu tác dụng lực:  - Trọng lực P  - Lực đàn hồi lò xo Fdh  - Trọng lực P  - Lực đàn hồi lò xo Fđh    Theo định luật II Newton ta có (dạng véc-tơ): P + Fđh = ma Viết dạng đại số, ta có: mg − k∆l =mx " Trong ∆l =∆l0 + x độ dãn đại số lò xo, k độ cứng lị xo Khi ta có: mg − k ( ∆l0 + x ) = mx " ⇔ mx "+ kx = ( mg − k∆ l0 ) = ⇔ x ''+ k x= m k Đặt ω2 = , phương trình có dạng: x ''+ ω2 x = m Phương trình giống phương trình thu lắc lị xo nằm ngang nên phương trình có nghiệm= x A cos ( ωt + ϕ ) Kết luận: + Con lắc lò xo thẳng đứng dao động điều hịa, với tần số góc: T= 2π m = 2π ω k f= 1 k = T 2π m + Chu kì tần số dao động là: ω= k m Năng lượng lắc lò xo Xét lắc lò xo dao động với phương trình: = x A cos ( ωt + ϕ ) Chọn gốc tọa độ vị trí cân lắc Vận tốc lắc v = −ωA sin ( ωt + ϕ ) 3.1 Động Động vật dao động điều hòa xác định HDedu - Page W= đ 1 mv= m  −ωA sin ( ωt + ϕ ) = mω2 A sin ( ωt + ϕ ) 2 Vì ≤ sin ( ωt + ϕ ) ≤ nên ≤ Wđ ≤ = - Wđ max mω2 A Do đó: mω2 A sin ( ωt + ϕ ) = ⇔ cos ( ωt + ϕ ) = ⇒ x = tức vật vị trí cân - Wđ max = sin ( ωt + ϕ ) = ⇒ ωt + ϕ = kπ, k ∈  ⇒ x = ± A tức vật hai vị trí biên Các giá trị MIN - MAX = - Wđmax mω2 A x = - Wđ = x = ± A Ngoài ra, sử dụng cơng thức hạ bậc, ta có W= đ 1 mω2 A sin ( ωt + ϕ= ) mω2 A 1 − cos ( 2ωt + 2ϕ ) Do đó, động biến thiên tuần hồn với tần số góc ω ' = 2ω 3.2 Thế Thế lắc bao gồm đàn hồi trọng trường Chọn mốc tính đàn hồi mốc tính trọng trường vị trí cân lắc, thì: - Trong trường hợp lắc lò xo nằm ngang, lắc đàn hồi Wt = kx (thế trọng trường 0) - Trong trường hợp lắc lò xo thẳng đứng, lắc bao gồm trọng trường đàn hồi, tổng lại Wt = kx (ta hồn tồn chứng minh điều này) Chú ý Trong chương trình Vật lí phổ thơng, đề khơng nói mốc năng, ta hiểu ta chọn mốc đàn hồi mốc trọng trường vị trí cân lắc Do đó, lắc trường hợp lắc lò xo nằm ngang thẳng đứng Wt = kx 2 Như vậy, lắc lò xo trường hợp xác định = Wt 2 1 = kx k  A cos ( ωt + ϕ = kA cos ( ωt + ϕ ) ) 2 HDedu - Page Vì ≤ cos ( ωt + ϕ ) ≤ nên ≤ Wđ ≤ kA = mω2 A Do đó: 2 kA cos ( ωt + ϕ ) = ⇔ sin ( ωt + ϕ ) = ⇒ x = ± A tức vật hai vị trí biên - Wt max = - Wt = cos ( ωt + ϕ ) = ⇒ x = tức vật vị trí cân Ngồi ra, sử dụng cơng thức hạ bậc, ta có = Wt 2 kA cos ( ω= t + ϕ) kA 1 + cos ( 2ωt + 2ϕ )  Do đó, biến thiên tuần hồn với tần số góc ω ' = 2ω Các giá trị MIN - MAX kA = mω2 A x = ±A - Wt max = 2 -= Wt 0= x - Động biến thiên tuần hoàn với tần số góc gấp lần tần số góc vật ω ' = 2ω 3.3 Cơ Cơ lắc lò xo tổng động 1 mω2 A sin ( ωt + ϕ ) + kA cos ( ωt + ϕ ) 2 1 = mω2 A sin ( ωt + ϕ ) + mω2 A cos ( ωt + ϕ ) 2 1 = mω2 A sin ( ωt + ϕ ) + cos ( ωt + ϕ= )  mω2 A=2 kA 2 2 W = Wđ + W = t Nhận xét: - Cơ vật luôn không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ - Cơ vật động vật vật vị trí cân - Cơ vật vật vật hai vị trí biên - Cơ vật động cực đại cực đại vật VI CON LẮC ĐƠN Cấu tạo HDedu - Page 10 Nếu ống dây có độ từ thẩm µ thì:   −7 N 10 S µ π + Độ tự cảm: L =  l    −7 NI  + Cảm ứng từ B ống dây: B =  4π.10 µ l   PHIẾU TỔNG ÔN TẬP Câu 1: Chọn đáp án sai nói từ trường: A Tại điểm từ trường vẽ đường cảm ứng từ qua B Các đường cảm ứng từ đường cong không khép kín C Các đường cảm ứng từ khơng cắt D Tính chất từ trường tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng điện đặt Câu 2: Cơng thức sau tính cảm ứng từ tâm vịng dây trịn có bán kính R mang dịng điện I: I I I A B = 2.10−7 B B= 2π.10−7 C B= 2π.10−7 I.R D B= 4π.10−7 R R R Câu 3: Hình vẽ xác định hướng véc tơ cảm ứng từ M gây dòng điện dây dẫn thẳng dài vô hạn: A B C D Câu 4: Các tương tác sau đây, tương tác tương tác từ: A tương tác hai nam châm B tương tác hai dây dẫn mang dòng điện C tương tác điện tích đứng yên D tương tác nam châm dịng điện Câu 5: Người ta thường xác định chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện thẳng quy tắc sau đây: A quy tắc bàn tay phải B quy tắc đinh ốc C quy tắc nắm tay phải D quy tắc bàn tay trái Câu 6: Hình biểu diễn hướng lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dịng điện I có chiều hình vẽ đặt từ trường đều, đường sức từ có hướng hình vẽ: A B C D HDedu - Page 22 Câu 7: Độ lớn lực Lorexơ tính theo cơng thức = A f = q v B B f q v Bsin α = C f q v B tan α = D f q v Bcos α Câu 8: Trong hình vẽ sau hình hướng lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dương chuyển động từ trường đều: A B C D Câu 9: Đơn vị từ thông là: A Vêbe (Wb) B Tesla (T) C Henri (H) D Vôn (V) Câu 10: Độ lớn cảm ứng từ lịng ống dây hình trụ có dịng điện chạy qua tính biểu thức: B IN IN A B= 2π.10−7 IN B B= 4π.10−7 C B= 4π.10−7 D B= 4π   I Câu 11: Trong hình vẽ sau, hình vẽ biểu diễn hướng véc tơ cảm ứng từ tâm vòng dây dòng điện vòng dây tròn mang dòng điện: A B C D B C Câu 12: Đáp án sau sai Hệ số tự cảm ống dây A phụ thuộc vào cấu tạo kích thước ống dây B có đơn vị Henri (H) C tính cơng thức L = 4π.10−7.NS / l D lớn số vịng dây ống dây nhiều Câu 13: Hình vẽ sau xác định chiều dòng điện cảm ứng cho vòng dây dịch chuyển lại gần xa nam châm: A B HDedu - Page 23 C D Câu 14: Lực Lorenxơ là: A lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động từ trường B lực từ tác dụng lên dòng điện C lực từ tác dụng lên hạt mang điện đặt đứng yên từ trường D lực từ dòng điện tác dụng lên dòng điện Câu 15: Đáp án sau nói đường sức từ: A xuất phát từ −∞ , kết thúc +∞ B xuất phát cực bắc, kết thúc cực nam C xuất phát cực nam, kết thúc cực bắc D đường cong kín nên nói chung khơng có điểm bắt đầu kết thúc Câu 16: Hai điểm M N gần dòng điện thẳng dài, cảm ứng từ M lớn cảm ứng từ N lần Kết luận sau đúng: r r A rM = 4rN B rM = N C rM = 2rN D rM = N Câu 17: Một ống dây dài ℓ = 30cm gồm N = 1000 vịng dây, đường kính vịng dây d = cm có dịng điện với cường độ i = A qua Thời gian ngắt dòng điện t = 0,1 giây, độ lớn suất điện động tự cảm xuất ống dây A 0,15 V B 0,42 V C 0°24V D 8,6 V Câu 18: Cho dòng điện cường độ A chạy dây dẫn thẳng dài vô hạn Cảm ứng từ điểm cách dây 10 cm có độ lớn: A 2.10−6 Τ B 2.10−5 Τ C 5.10−6 Τ D 0,5.10−6 Τ Câu 19: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài (cm) có dịng điện I = (A) đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,5 (T) Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10−2 (N) Tính góc α hợp dây MN đường cảm ứng từ? A 30° B 60° C 45° D 90° Câu 20: Một đoạn dây dẫn dài 20 cm, có dịng điện 0,5 A chạy qua đặt từ trường có B = 0, 02 T Biết đường sức từ vng góc với dây dẫn nằm mặt phẳng ngang Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn phương nào?  A F có phương thẳng đứng, có độ lớn 2.10−3 N  B F có phương thẳng đứng, có độ lớn 4.10−3 N  C F có phương nằm ngang, có độ lớn 2.10−3 N  D F có phương nằm ngang, có độ lớn 4.10−3 N Câu 21: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng đặt từ trường Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 300 có độ lớn 2.10-4 T Người ta làm cho HDedu - Page 24 từ trường giảm đến thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung dây thời gian từ trường biến đổi A 2.10-4 V B 10-4 V C 3.10-4 V D 4.10-4 V Câu 22: Cho electron bay vào miền có từ trường với vận tốc v = 8.105 m s theo phương vuông góc với vectơ cảm ứng từ, độ lớn cảm ứng từ B = 9,1.10−4 T Tính độ lớn lực Lorenxơ tác dụng lên electron A 1,1648.10−16 N B 11, 648.10−16 N C 0,11648.10−16 N D 1,1648.10−15 N Câu 23: Một khung dây trịn đặt chân khơng có bán kính R = 12 cm mang dịng điện= I 48 Α Biết khung dây có 15 vịng Tính độ lớn véc tơ cảm ứng từ tâm vòng dây = A B 183,9.10−5 Τ.= B B 117,13.10−5 Τ.= C B 367,8.10−5 Τ = D B 58,57.10−5 Τ Câu 24: Một khung dây hình vng, cạnh dài cm, đặt từ trường đều, đường sức xuyên qua bề mặt tạo với pháp tuyến mặt phẳng khung dây góc 300, từ trường có cảm ứng từ 2.10-5 T Hãy xác định từ thông xuyên qua khung dây nói ? A 16 2.10−9 Wb B 16 3.10−9 Wb C 16.10−9 Wb D 32.10−9 Wb Câu 25: Tính độ tự cảm ống dây hình trụ có chiều dài 0,5 m gồm 1000 vịng dây, vịng dây có đường kính 20 cm A 0,088 H B 0,079 H C 0,125 H D 0,064 H Câu 26: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm khơng khí, có hai dịng điện ngược chiều, có cường= độ I1 12 = A; I 15 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 đoạn 15 cm cách dây dẫn mang dòng I đoạn cm A 1, 6.10−5 Τ B 6.10−5 Τ C 7, 6.10−5 Τ D 4, 4.10−5 Τ Câu 27: Một hạt điện tích chuyển động từ trường quĩ đạo hạt vng góc với đường sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m s lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn f1 = 2.10−6 N, hạt chuyển động với vận tốc v = 4,5.107 m s lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có giá trị là? A 2.10−5 N B 3.10−5 N C 5.10−5 N D 10−5 N Câu 28: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2 gồm 100 vịng đặt từ trường B = 2.10−4 T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc 300 Người ta giảm từ trường đến khơng khoảng thời gian 0,01s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung thời gian từ trường biến đổi: A 10-3 V B 2.10-3 V C 3.10-3 V D 4.10-3 V HDedu - Page 25 Câu 29: Cho khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dịng điện I = A chạy qua đặt từ trường có độ lớn B = T, có đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây hợp với cạnh AD góc α = 30° hình vê Độ lớn lực từ từ trường tác dụng lên cạnh AB, BC, CD DA F1, F2, F3 F4 Giá trị của(F1 + 2F2 + 3F3 + 4F4) A 3N B 6N C N D 4N I A α C D Câu 30: Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, khoảng uốn thành vịng trịn, bán kính R = 20 cm hình vẽ Dịng điện chạy qua dây dẫn có cường độ 5A Xác định cảm ứng từ tâm O vòng tròn = A B B 15, 7.10−6 Τ B 5.10−6 Τ = C B 10, 7.10−6 Τ = = D B 20, 7.10−6 Τ ĐÁP ÁN 1B 11A 21A 2B 12C 22A 3B 13B 23C 4C 14A 24B 5D 15D 25B 6A 16B 26C 7B 17B 27C 8B 18A 28B B 9A 19A 29B 10B 20A 30C HDedu - Page 26  B TỔNG ÔN QUANG HÌNH HỌC Quang hình lớp 11 tương đối khó khăn bạn học sinh nhiều tính chất thấu kính, lăng kính, đặc biết mắt dụng cụ quang học Nội dung đề thi thường có câu Xác suất tương đối lớn vào thấu kính khúc xạ ánh sáng Do em ơn kĩ kiến thức NOTE CHỦ ĐỀ 10: TỔNG ÔN QUANG HÌNH HỌC A KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Khúc xạ ánh sáng Khúc xạ ánh sáng tượng lệch phương tia sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách hai môi trường suốt khác Định luật khúc xạ ánh sáng: Với hai môi trường suốt định, tỉ số sin góc tới ( sin i ) sin góc khúc xạ ( sin r ) sin i số: = số sin r sin i Chiết suất tỉ đối: tỉ số không đổi tượng khúc xạ gọi chiết suất tỉ đối n 21 sin r sin i môi trường (chứa tia khúc xạ) môi trường (chứa tia tới): = n 21 sin r Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt chiết suất) môi trường chiết suất tỉ đối mơi trường chân khơng n Liên hệ chiết suất tỉ đối chiết suất tuyệt đối: n 21 = n1 Biểu thức định luật khúc xạ viết dạng khác: n1 sin i = n sin r ; i r nhỏ (nhỏ 10° ) thì: n1i = n r Tính chất thuận nghịch truyền ánh sáng: Ánh sáng truyền theo đường truyền ngược lại theo đường Theo tính chất thuận nghịch truyền ánh sáng ta có: n12 = n 21 Hiện tượng phản xạ toàn phần Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn ánh sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Điều kiện để có phản xạ tồn phần: - Ánh sáng phải truyền từ môi trường sang môi trường chiết quang ( n < n1 ) - Góc tới lớn góc giới hạn: i ≥ i gh ; với sin i gh = n2 n1 HDedu - Page 27 Cáp quang bó sợi qunag Mỗi sợi quang dây suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ tồn phần Sợi quang có lõi làm thủy tinh siêu có chiết suất lớn ( n1 ) bao quanh lớp vỏ có chiết suất n nhỏ n1 Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang Ngoài lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp có độ bền độ dai học Chú ý Cáp quang ứng dụng vào việc truyền thông tin với nhiều ưu điểm: dung lượng tín hiệu lớn; nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn; không bị nhiễu xạ điện từ bên ngồi; khơng có rủi ro cháy (vì khơng có dịng điện) Trong y học, người ta dùng cáp quang để nội soi B THẤU KÍNH LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Thấu kính Thấu kính khối chất suốt giới hạn hai mặt cầu mặt phẳng mặt cầu Có loại: - Thấu kính rìa (mép) mỏng - Thấu kính rìa (mép) dày Lưu ý Trong khơng khí, thấu kính mép mỏng thấu kính hội tụ, thấu kính mép dày thấu kính phân kỳ Đường tia sáng qua thấu kính - Tia sáng qua quang tâm O khơng đổi phương - Tia sáng song song với trục cho tia ló (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm ảnh - Tia sáng (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật cho tia ló song song trục Tiêu cự, Mặt phẳng tiêu diện Tiêu cự f = OF Quy ước: Thấu kính hội tụ f > , thấu kính phân kỳ f < Mặt phẳng tiêu diện: + Các tiêu điểm vật phụ mặt phẳng tiêu diện vật vng góc với trục F + Các tiêu điểm ảnh phụ mặt phẳng tiêu diện ảnh vng góc với trục F′ Các cơng thức thấu kính a Tiêu cự - Độ tụ HDedu - Page 28 Tiêu cự trị số đại số f khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm với quy ước: Lưu ý f > với thấu kính hội tụ f < với thấu kính phân kì (= f OF = OF′ ) Độ tụ khả hội tụ hay phân kì chùm tia sáng thấu kính Độ tụ D xác định cơng thức Độ tụ  1  n tk  D= = − 1 +   (f : mét (m); D : điốp (dp)) f  n mt   R1 R  ( R > : mặt lồi/ R < : mặt lõm/ R = ∞ : mặt phẳng) / f : mét (m); D : điốp (dp)) b Cơng thức thấu kính Cơng thức vị trí ảnh – vật 1 + = d d′ f Quy ước: vật thật, ảo OA = d  OA′ = d với quy ước:  ′ OF = f − Vat that: d > − Vat ao: d <   − Anh that: d′ > − Anh ao: d′ < c Cơng thức hệ số phóng đại ảnh Hệ số phóng đại ảnh d′ A′B′ d′ A′B′ d′ f d′ − f k = k= − ; k = ;k= − = − = = d d d f −d f AB AB Lưu ý k > : ảnh, vật chiều; k < : ảnh, vật ngược chiều k > : ảnh cao vật, k < : ảnh thấp vật d Hệ d.f d′.f d.d′ f d′ − f ;d ;f ;k = = = = d−f d′ − f d + d′ f −d f Công thức khoảng cách vật ảnh: L= d + d′ d′ = đó: Nếu vật thật qua thấu kính cho ảnh thật L > HDedu - Page 29 Nếu vật ảo qua thấu kính cho ảnh ảo L < Trường hợp khác thường chia thành hai trường hợp  A′B′  Tỉ lệ diện tích vật và= ảnh: S =  k  AB  Điều kiện để vật thật qua thấu kính cho ảnh thật là: L ≥ 4.f Vật AB đặt cách khoảng L, có hai vị trí thấu kính cách l cho AB qua thấu L2 − l2 4L Nếu có thấu kính ghép sát cơng thức tính độ tụ tương đương là: D = D1 + D + kính cho ảnh rõ nét tiêu cự thấu kính tính theo cơng thức: f = Tính chất ảnh vật qua thấu kính (chỉ xét vật thật) Với thấu kính hội tụ: Nếu cho ảnh thật: - Ảnh thật ngược chiều vật (hứng màn) - Ảnh thật: + nhỏ vật d > 2f + lớn vật f < d < 2f + vật d = 2f Nếu cho ảnh ảo: ảnh ảo chiều vật lớn vật Với thấu kính phân kì: Ảnh ảnh ảo, chiều vật nhỏ vật Cách vẽ đường tia sáng * Sử dụng tia đặc biệt sau: - Tia tới song song với trục tia ló (hoặc đường kéo dài tia ló) qua tiêu điểm ảnh - Tia tới (hoặc đường kéo dài tia tới) qua tiêu điểm vật tia ló song song với trục - Tia tới qua quang tâm O tia ló truyền thẳng (trùng với tia tới) * Trường hợp tia sáng SI bất kì: Cách xác định tia ló - Dựng trục phụ song song với tia tới - Từ F′ dựng đường thẳng vng góc với trục chính, cắt trục phụ F1′ - Nối điểm tới I F1′ giá tia tới HDedu - Page 30 Lưu ý Đối với thấu kính giữ cố định vật ảnh di chuyển chiều C MẮT LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Mắt giống máy ảnh gồm thủy tinh thể (vật kính) võng mạc (phim) - Điểm cực viễn CV điểm xa vật để mắt thấy rõ mà khơng cần điều tiết Người bình thường có điểm cực viễn vơ cực - Điểm cực cận CC điểm gần vật để mắt thấy rõ phải điều tiết tối đa Khoảng cách từ CC đến mắt gọi khoảng nhìn rõ ngắn mắt Kí hiệu: Đ = OCC - Khoảng cách từ CV đến CC gọi giới hạn nhìn rõ mắt * Mắt cận thị mắt có độ tụ thủy tinh thể lớn bình thường (nghĩa tiêu cự thủy tinh thể ngắn bình thường) Do khơng điều tiết, tiêu điểm F thủy tinh thể trước võng mạc ⇒ Mắt cận thị khơng nhìn rõ vật xa * Mắt viễn thị mắt có độ tụ thủy tinh thể nhỏ bình thường (nghĩa tiêu cự thủy tinh thể dài bình thường) Do khơng điều tiết, tiêu điểm F thủy tinh thể sau võng mạc ⇒ Mắt viễn thị nhìn vật xa phải điều tiết khơng nhìn rõ vật gần điều tiết tối đa Chú ý Khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc không thay đổi, ảnh vật rõ võng mạc nhờ tiêu cự thủy tinh thể thay đổi (do thủy tinh thể thay đổi độ cong nó) Sự thay đổi tiêu cự thủy tinh thể để mắt thấy rõ vật xa, gần khác gọi điều tiết mắt * Các tật mắt cách khắc phục Tật mắt Mắt cận Đặc điểm fmax < OV Mắt viễn fmax > OV Mắt lão CC dời xa mắt Các khắc phục Đeo kính phân kì fK = - OCV (kính sát mắt) Đeo kính hội tụ Tiêu cực có giá trị cho mắt đeo kính nhìn gần mắt khơng có tật Đeo kính hội tụ Tác dụng kính với mắt viễn * Bài tập liên quan đến điều tiết mắt 1 = + f d OV + Khi quan sát ừạng thái không điều tiết Dmin (vật đặt điểm cực viễn): d = OCV (mắt tật OCv = ∞) +Khi quan sát trạng thái điều tiết tối đa Dmax (vật đặt điểm cực cận): d = OCV + Độ biến thiên độ tụ mắt: ∆D = D max − D d/ + Khi quan sát trạng thái bất kì: D= + Góc trơng vật trực tiếp: tan α = d B α A O V A/ B/ AB d HDedu - Page 31 + Khoảng cách hai đầu dây thần kinh thị giác liên tiếp= A / B/ OV tan ε * Bài tập liên quan đến sửa tật mắt  Sửa tật cận thị: Đeo kính phân kì để nhìn rõ vật vơ cực mà mắt điều tiết (vật vô qua Ok cho ảnh ảo nằm điểm cực viễn) ⇒ f k + = OCV fk  S∞ O CV Ok  d V CC O S d/ Ok V 25cm  Sửa tật viễn thị lão thị: Đeo kính hội tụ để nìn rõ vật gần cách mắt 25cm mà mắt phải điều tiết tối da (vật cách mắt qua Ok cho ảnh ảo nằm điểm CC) d 25 −  = dd / ⇒  / ⇒ fk = / − ( OCC −  ) d+d d = Chú ý:  D1 =  − OC ( chua can )  V 1) Đeo cách mắt ℓ công thức giải nhanh:  1 = + D2 ( chua vien ) 0, 25  − OCC   D1 = −OC ( chua can )  V 2) Khi kính đeo sát mắt cơng thức giải nhanh:  1 = + D2 ( chua vien )  0, 25 −OCc PHIẾU TỔNG ÔN TẬP Câu 1: Chiếu tia sáng đơn sắc từ không khí vào mơi trường có chiết suất n, cho tia phản xạ vng góc với tia khúc xạ Khi góc tới i tính theo cơng thức 1 A sini = n B sini = C tani = n D tani = n n Câu 2: Nhận xét sau tật mắt khơng ? A Mắt cận khơng nhìn rõ vật xa, nhìn rõ vật gần B Mắt viễn khơng nhìn rõ vật gần, nhìn rõ vật xa C Mắt lão khơng nhìn rõ vật gần mà khơng nhìn rõ vật xa D Mắt lão hoàn toàn giống mắt cận mắt viễn Câu 3: Phát biểu sau sai ? A Khi tia sáng truyền từ môi trường chiết suất nhỏ sang mơi trường chiết suất lớn ln ln có tia khúc xạ B Chiết suất tuyệt đối môi trường tỉ số vận tốc ánh sáng mơi trường vận tốc ánh sáng chân không HDedu - Page 32 C Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ, tượng phản xạ tồn phần xảy góc tới lớn góc giới hạn D Chiết suất tuyệt đối môi trường lớn Câu 4: Phát biểu sau mắt viễn đúng? A Mắt viễn đeo kính phân kì để nhìn rõ vật xa vơ cực B Mắt viễn đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật xa vơ cực C Mắt viễn đeo kính phân kì để nhìn rõ vật gần D Mắt viễn đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật gần Câu 5: Cho tia sáng truyền từ môi trường (1) sang môi trường (2), vận tốc ánh sáng hai môi trường v1, v2, chiết suất môi trường (1) lớn mơi trường (2) Có thể xác định góc giới hạn phản xạ tồn phần từ hệ thức sau ? v v v v A tan i gh = B sin i gh = C tan i gh = D sin i gh = v1 v1 v2 v2 Câu 6: Gọi d khoảng cách từ vật đến thấu kính, d' khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, f tiêu cự thấu kính Độ phóng đại ảnh qua thấu kính d' f −d' B k = A k = − d f f C k = D Cả công thức f −d Câu 7: Hiện tượng khúc xạ tượng A ánh sáng bị giảm cường độ truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt B ánh sáng bị hắt lại môi trường cũ truyền tới mặt phân cách hai môi trường suốt C ánh sáng bị gãy khúc truyền xiên góc qua mặt phân cách hai mơi trường suốt khác D ánh sáng bị thay đổi màu sắc truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt Câu 8: Vật thật AB đặt vng góc trục thấu kính hội tụ A, cho ảnh thật A A tiêu điểm vật F B A khoảng từ tiêu điểm vật F đến quang tâm C A tiêu điểm ảnh F' D A khoảng từ tiêu điểm ảnh F' đến quang tâm Câu 9: Phát biểu sau không ? A Ta ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn B Ta ln có tia khúc xạ tia sáng từ môi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ C Khi chùm tia sáng phản xạ toàn phần khơng có chùm tia khúc xạ D Khi có phản xạ tồn phần, cường độ sáng chùm phản xạ gần cường độ sáng chùm sáng tới Câu 10: Phát biểu sau mắt cận ? A Mắt cận đeo kính phân kì để nhìn rõ vật xa vơ cực B Mắt cận đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật xa vô cực C Mắt cận đeo kính phân kì để nhìn rõ vật gần D Mắt cận đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật gần HDedu - Page 33 Câu 11: Kính lúp dùng để quan sát vật có kích thước A nhỏ B nhỏ C lớn D lớn Câu 12: Chọn câu trả lời đúng, ảnh vật thật tạo thấu kính phân kì khơng bao giờ: A Là ảnh thật B Là ảnh ảo C Cùng chiều D Nhỏ vật Câu 13: Phát biểu sau mắt viễn ? A Mắt viễn đeo kính phân kì để nhìn rõ vật xa vơ cực B Mắt viễn đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật xa vơ cực C Mắt viễn đeo kính phân kì để nhìn rõ vật gần D Mắt viễn đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật gần Câu 14: Chọn câu trả lời Một vật tiêu cự thấu kính hội tụ có ảnh: A Ngược chiều với vật B Cùng kích thước với vật C ảo D Nhỏ vật Câu 15: Mắt cận thị khơng điều tiết có A độ tụ nhỏ độ tụ mắt bình thường C độ tụ lớn độ tụ mắt bình thường B điểm cực cận xa mắt mắt bình thường D điểm cực viễn xa mắt mắt bình thường Câu 16: Tính góc giới hạn phản xạ tồn phần ánh sáng truyền từ thủy tinh sang khơng khí, từ nước sang khơng khí từ thủy tinh sang nước Biết chiết suất thủy tinh 1,5; nước A 47° B 49° C 53° D 45° Câu 17: Đặt vật cách thấu kính hội tụ 12 (cm), ta thu ảnh ảo cao gấp lần vật Tính tiêu cự thấu kính? A 18cm B 9cm C 12cm D 16cm Câu 18: Tính vận tốc ánh sáng truyền môi trường nước Biết tia sáng truyền từ khơng khí i 60° góc khúc xạ nước = r 40° Lấy vận tốc ánh sáng ngồi khơng khí với góc tới = c = 3.10 m / s A 3.108 m / s B 2, 227.108 m / s C 1,875.108 m / s D 1, 6.108 m / s Câu 19: Tia sáng từ thủy tinh ( n1 = 1,5 ) đến mặt phân cách với nước ( n = / 3) Điều kiện góc tới i để khơng có tia khúc xạ nước là: A i ≥ 62°44′ B i < 62°44′ C i < 41°48′ D i < 48°35′ Câu 20: Vật AB cách thấu kính phân kỳ 20cm, cho ảnh A′B′ cao nửa vật Tính tiêu cự thấu kính phân kỳ A f = −10 cm B f = −20 cm C f = −15 cm D f = −30 cm Câu 21: Chiếu tia sáng từ khơng khí vào nước với góc tới 30° Cho biết chiết suất nước n = / Tính góc lệch D (góc tia tới tia khúc xạ) A 22° B 30° C 8° D 15° Câu 22: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm Xác định vị trí vật thật để ảnh qua thấu kính ảnh thật lớn gấp lần vật A 24 cm B 12 cm C 36 cm D 18 cm Câu 23: Một người cận thị đeo kinh có độ tụ - 1,5 (đp) nhìn rõ vật xa mà khơng phải điều tiết Khoảng nhìn thấy rõ lớn người là: A 50 (cm) B 67 (cm) C 150 (cm) D 300 (cm) HDedu - Page 34 Câu 24: Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự ƒ =10 cm Vật sáng AB đoạn thẳng đặt vng góc trục thấu kính, cách thấu kính 30 cm Hãy xác định hệ số phóng đại ảnh 1 A k = − B k = C k = D k = −2 2 Câu 25: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ từ 12,5 (cm) đến 50 (cm) Khi đeo kính chữa tật mắt, người nhìn rõ vật đặt gần cách mắt A 15,0 (cm) B 16,7 (cm) C 17,5 (cm) D 22,5 (cm) i 60° : Câu 26: Ba môi trường suốt (1), (2), (3) đặt tiếp giáp Với góc tới: = - Nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) góc khúc xạ 45° - Nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) góc khúc xạ 30° Hỏi ánh sáng truyền từ (2) vào (3) góc khúc xạ bao nhiêu? A 60° B 38° C 30° D 45° Câu 27: Mắt người có quang tâm cách võng mạc khoảng 1,52 cm Tiêu cự thể thủy tinh thay đổi hai giá trị f1 = 1,500 cm f2 = 1,415 cm Khoảng nhìn rõ mắt gần giá trị sau đây? A 95,8 cm B 93,5 cm C 97,4 cm D 97,8 cm Câu 28: Một sợi quang hình trụ gồm phần lõi có chiết suất n =1,60 phần vỏ bọc có chiết suất no=1,41 Trong khơng khí, tia sáng tới mặt trước sợi quang điểm O ( O nằm trục sợi quang) với góc tới α khúc xạ vào phần lõi ( hình bên) Để tia sáng c hỉ truyền phần lõi giá trị lớn góc α gần với giá trị sau ? A 38 o B 45 o C 49 o α D 33 o Câu 29: Một thấu kính phân kì có tiêu cự 10 cm đặt vật sáng AB vng góc với trục cho ảnh ảo A1B1 Dịch chuyển vật sáng lại gần thấu kính 15 cm ảnh dịch chuyển 1,5 cm Xác định vị trí vật ảnh trước di chuyển vật ? A d = 7,5 cm; d′ = −30 cm C d = cm; d′ = −25 cm B d = 25 cm; d′ = −9 cm D d = 30 cm; d′ = −7,5 cm Câu 30: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ từ 10 (cm) đến 40 (cm), quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ +10(đp) Mắt đặt sát sau kính Muốn nhìn rõ ảnh vật qua kính ta phải đặt vật A trước kính cách kính từ (cm) đến 10 (cm) B trước kính cách kính từ (cm) đến (cm) C trước kính cách kính từ (cm) đến 10 (cm) D trước kính cách kính từ 10 (cm) đến 40 (cm) - HẾT HDedu - Page 35 ĐÁP ÁN 1C 11A 21C 2D 12A 22C 3B 13D 23B 4D 14A 24A 5D 15C 25B 6D 16C 26B 7C 17A 27B 8A 18B 28C 9B 19A 29D 10A 20B 30B HDedu - Page 36 ... Wđ + W = t Nhận xét: - Cơ vật ln khơng đổi tỉ lệ với bình phương biên độ - Cơ vật động vật vật vị trí cân - Cơ vật vật vật hai vị trí biên - Cơ vật động cực đại cực đại vật VI CON LẮC ĐƠN Cấu tạo... độ cứng lò xo, ∆l0 độ biến dạng lò xo vật vị trí cân Lúc sau, kích thích cho vật dao động Khi vật vị trí có li độ x lực tác dụng lên vật gồm: HDedu - Page Vật chịu tác dụng lực:  - Trọng lực... nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox Khi vật cách vị trí cân đoạn cm động vật 0,48 J Khi vật cách vị trí cân đoạn cm động vật 0,32 J Biên độ dao động vật A 12 cm B 10 cm C 14 cm D cm Câu 38: