Hướng dẫn, lời giải, đáp án Câu hỏi và bài tập trong chương I SGK.
Bài 1: Dao động của con lắc lò xo. DĐĐH.
C1. Theo H.1.1. Khi x > 0, vật m ở bên phải vị trí cân bằng, lực F hướng sang trái
tức là hướng về vị trí cân bằng và F < 0. Ta cũng lập luận tương tự như vậy khi x <
0. F và x luôn luôn trái dấu nhau nên trong công thức 1.1 phải có dấu “ – “
Câu hỏi:
1. Công thức lực gây ra dao động của con lắc: F = – kx.
2. Định nghĩa DĐĐH: Dao động của một vật được gọi là DĐĐH khi hợp lực tác
dụng lên vật hay gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ.
3. DĐĐH có thể xem là chuyển động của hình chiếu của một điểm chuyển động tròn
đều lên một trục trùng với một đường kính của đường tròn.
Bài tập:
4. Chọn B.
F = k(x – x
0
). Vì khi đó (x – x
0
) là li độ của vật m.
5. Khi hòn bi (gắn vào bánh xe) chuyển động tròn đều thì nó kéo theo sự dao động
của thanh gắn với pittông. Vì hình chiếu của hòn bi lên phương ngang luôn ở đầu
bên trái của thanh ngang, nên thanh ngang và pittông DĐĐH.
6. Lực đàn hồi Fđh = – k(x – Δl), trọng lực P = mg = k.Δl do đó lực gây ra dao động
là F = – kx, trong đó x là li độ.
Bài 2: Các đặc trưng của DĐĐH .
C1. Ta thấy rằng m có đơn vị là (kg), k có đơn vị là (N/m) suy ra m/k có đơn vị là
(kg.N/m). Mặt khác theo công thức F = m.a ta có 1(N) = 1(kg.m/s
2
) suy ra
1(kg.N/m) = 1(s
2
). Suy ra
1 2
T
f
π
= =
ω1
3.
k
m
ω=
đơn vị (rad/s),
m
T 2
k
= π
đơn vị (s) .
4. DĐĐH là một dao động có li độ biến đổi theo hàm cosin theo PT: x = A.cos(ωt +
φ).
5. Phương trình DĐĐH là x = Acos(ωt + φ).
x: là li độ A: là biên độ φ: Là pha ban đầu
6. Công thức động năng:
2
1
mv
2
d
W
W =
với x = - 2cm = - 0,02m.
11. Chọn B.
Khi con lắc qua vị trí cân bằng thì thế năng cực tiểu còn động năng cực đại nên vận
tốc đạt cực đại v
max
= A.ω = A.
k
m
Bài 3: Con lắc đơn.
C1. Ví dụ α = 10
0
= 0,1745 rad có sinα = 0,1736 tức là sinα ≈ α.
C2. chu kỳ của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào chiều dài và gia tốc trọng trường,
không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc.
C3. Khi chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì độ cao của vật giảm → thế
năng của vật giảm, khi đó vật chuyển động nhanh dần → vận tốc của vật tăng →
động năng của vật tăng. Khi chuyển động từ vị trí cân bằng lên vị trí biên thì độ cao
của vật tăng → thế năng giảm, vật chuyển động chậm dần → vận tốc giảm → động
năng giảm.
Câu hỏi:
1. Phần I, II trong SGK.
2.
l
T 2
g
= π
.
2
= mgl(1 – cosα
0
) → v =
0
2gl(1 cos )− α
7. Ta có
l
T 2
g
= π
= 2,838s, mặt khác t = T.n (n là số dao động t. phần) → n = t/T =
105,5
8. a. Chu kì dao động của con lắc là
l
T 2
g
= π
= 2,007 s
b. Tốc độ cực đại khi con lắc đi qua vị trí cân bằng v
max
=
0
2gl(1 cos )− α
= 3,13
m/s.
Khi con lắc ở vị trí góc α bất kỳ thì cơ năng:
W =
2
1
mv
4. Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số của
lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Điều kiện khi tần số dao động cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động.
Bài tập:
5. Chọn B.
Vì cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.
6. Chọn B.
Chu kì dao động của con lắc là
l
T 2
g
= π
= 1,33 s. Khi dao động của con lắc có
biên độ lớn nhất, tức là dao động cưỡng bức của con lắc xảy ra hiện tượng cộng
hưởng. Vận tốc của tàu là v = l/T = 12,5/1,33 = 9,4 m/s = 33,84 km/h. Ta thấy 33,84
km/h gần với 40 km/h nhất nên chọn B.
Bài 5: Tổng hợp DĐĐH cùng phương, cùng tần số. Phương pháp giản đồ vectơ.
C1. DĐĐH x = 3cos(5t + π/3) cm được biểu diễn bằng mọt vectơ quay có độ dài 3
đơn vị, hợp với trục 0x một góc 60
0
.
Câu hỏi:
1. Phần I SGK
2. Phần II SGK
3. a. Hai dao động cùng pha: A = A
1
+ A
2
b. Hai dao động ngược pha: A = |A
= A
2
1m
+ A
2
2m
+ 2.A
1m
.A
2m
.cos(φ
2
– φ
1
) = 5,25 → A = 2,29
≈
2,3 cm
4
tan φ =
1m 1 2m 2
1m 1 2m 2
A .sin A .sin
A cos A cos
ϕ + ϕ
ϕ + ϕ
= -
3 3
3
+
động của các phần tử song song với phương truyền sóng.
3. Kéo dây căng mạnh hơn thì biến dạng lan truyền nhanh hơn.
4. Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì.
Vận tốc truyền sóng phụ thuộc môi trường truyền sóng, mà λ = v.T nên bước sóng
cũng phụ thuộc vào môi trường.
5. Vì li độ là hàm tuần hoàn của hai biến số độc lập t và x là s = Acos2π(t/T – x/λ).
6. Chỉ cần dật mạnh đầu dây một cái theo phương ngang (vuông góc với tay co gầu)
rồi chờ cho xung động của dây truyền xuống tới gàu thì gàu sẽ lật. Không nên lắc đi,
lắc lại đầu dây.
Bài tập:
5
7. Chọn A.
8. Chọn C.
9. Vận tốc truyền sóng là v = 50cm/s.
Hướng dẫn: Ta có 2λ
1
= 14,3 – 12,4 = 1,9 cm; 2 λ
2
= 16,35 – 14,3 = 2,05cm; 2λ
3
=
18,3 – 16,35 = 1,95 cm; 2λ
4
= 20,45 – 18,3 = 2,15 cm.
λ
=
1 2 3 4
4
λ + λ + λ + λ
Bài tập:
7. Chọn D.
8. Chọn B.
9. i
≈
0,625cm
Ta có i =
v 50 5
2 2f 2.40 8
λ
= = =
10. Vận tốc truyền sóng là v = 0,25m/s.
S
1
, S
2
là hai nút, giữa S
1
, S
2
có 10 nút khác, vậy khoảng cách S
1
S
2
là 10 + 1 khoảng
giữa hai nút. Khoảng cách giữa hai nút bằng một nửa bước sóng là
i =
1 2
s s 11
1
7. Chọn D.
8. a. λ = 1,2m.
Dây dao động với một bụng sóng lên l = λ/2 hay λ = 2.l = 2.0,6 = 1,2m
b. λ = 0,4m
Khi dao động với N bụng thì
'
l
2 N
λ
=
với N = 3 thì
2.l 2.1,2
N 3
λ = =
= 0,4m
9. f = 100Hz
Giữa bốn nút có ba bụng, tức là trên dây có ba nửa bước sóng nên
l = 3
2
λ
hay
2l
3
λ =
. Tần số dao động f =
v
λ
=
v 3v 3.80
100HZ
8. Chọn C.
9. Chọn A.
10. Không nghe được .
Ta có f =
1
T
= 12,5Hz < 16 Hz là sóng hạ âm lên không nghe thấy.
11. Ta có λ =
6
V 331
f 10
=
= 0,331mm ; λ
’
6
V 1500
1,5mm
f 10
= = =
.
12. v = 341 m/s.
a. Loại trừ ảnh hưởng của gió
b. v =
18612
340,879
54,6
=
m/s
≈
341 m/s.
bổng,thấp, cao… Độ cao của một âm được đặc trưng bằng tần số của nó.
4. Độ to của âm được đặc trưng bằng mức cường độ của nó. Đơn vị đo mức cường
độ âm là ben và đêxiben.
5. Âm sắc là tính chất của âm giúp ta phân biệt hai âm có cùng độ cao, độ to, do hai
nguồn khác nhau phát ra.
6. Không, vì hai âm có thể khác nhau về cả ba tính chất sinh lý.
Bài tập:
7. Chọn C.
8. Chọn C.
9. Chọn C.
10. L = 86dB
Sóng âm là sóng cầu, công suất của âm phát đi từ nguồn được phân phối đều trên
diện tích mặt cầu bán kính R = 10m
Vậy cường độ âm tại M là: I =
4
2 2
P 0,5
4.10
4 R 4.3,14.10
−
= =
π
W/m
2
Mức cường độ âm tại đó là: L = 10lg
0
I
I
= 10lg
4
= 10
4
I
0
= 10
-8
W/m
L
4
= 6B do đó I
4
= 10
6
I
0
= 10
-6
W/m
L
5
= 8B do đó I
5
= 10
8
I
0
= 10
-4
W/m
L
rad.
b. I
Max
= 2
2
A, ω = 100π rad/s, T = 0,02s, f = 50Hz, φ =
3
π
−
rad
c. I
Max
= 5
2
A, ω = 100π rad/s, T = 0,02s, f = 50Hz, φ =
π
rad
9
C3.
1. Đồ thị cắt trục hoành tại thời điểm
T T T 3T T
k k
8 4 2 8 2
+ + = +
2. Khi t =
T
8
thì i = I
m
cos(ωt + φ) trong đó i là cường độ dòng
điện tức thời, I
m
là cường độ dòng điện cực đại.
c. Cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị bằng giá trị cực đại chia cho
2
2. Quy định thống nhất tần số của DĐXC trong kỹ thuật vì khi đó các nhà máy sản
xuất điện mới có thể hoà vào cùng một mạng điện, việc sử dụng điện mới được
thuận tiện.
Bài tập:
3. a. 0 ; b. 0 ; c. 0 ; d. 2 ; e. 0.
4. Trên bóng đèn có ghi (220V – 100W). Mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp
hiệu dụng U = 220V.
a. Điện trở của bóng đèn: R = U
2
/P = 484 Ω.
b. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn là I = U/R = 0,455A.
c. Điện năng tiêu thụ trong 1 h là 100 Wh.
5. Hai bóng đèn (220V – 115W), (220V – 132W) mắc song song vào mạng điện
220V.
a. Công suất tiêu thụ của mạch điện là P = 247 W.
b. Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch là I = P/U = 1,12A.
6. Trên một đèn có ghi (100V – 100W). Mạch điện sử dụng có U = 110V. Khi đèn
sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua đèn là I = P/U = 1A, điện áp giữa hai
đầu bóng đèn là 100V. Cần mắc nối tiếp với đèn một điện trở R = U’/I = (110 –
100)/1 = 10 Ω.
7. Chọn C.
8. Chọn A.
9. Chọn D.
= ωL : Ta có đơn vị của ωL là 1 (H/s) dựa vào công thức e =
L.ΔI/Δt ta có 1 (V) = 1 (H.A/s) suy ra 1 (H/s) = 1 (V/A) = 1(Ω).
Câu hỏi:
1. Biểu thức ĐL Ôm đoạn mạch chỉ có tụ điện hoặc cuộn cảm là :
C
U
I =
Z
hoặc
L
U
I =
Z
.
2. a. Với tụ điện cản trở DĐXC tần số thấp, làm i sớm pha hơn u
2
π
b. Với cuộn cảm cản trở DĐXC tần số cao, → i trễ pha hơn u
2
π
Bài tập:
3. a. Z
c
=
U
I
=
100
2
π
)(A).
Tương tự bài 3: Mạch chứa cuộn cảm nên cường độ dòng điện trễ pha hơn điện áp
2
π
11
5. Khi L
1
và L
2
mắc nối tiếp thì: U = U
1
+ U
2
= -
1
di
L
dt
-
2
di
L
dt
U = -(L
1
+ L
2
1
và C
2
mắc nối tiếp thì: u = u
1
+ u
2
=
1
q
C
+
2
q
C
vì q
1
= q
2
=q, u =
q
C
với
1
C
=
1
1
C
+
2
và I = U. C.ω
8. Chọn D.
Tương tự câu 7
9. Chọn A.
U =
max
U
2
= 200V. Cảm kháng Z
L
=
U
I
=
200
100
2
= Ω
.
Bài 14: Tính toán mạch điện xoay chiều bằng phương pháp Fre-nen. Mạch R, L,
C mắc nối tiếp.
C1. Quy luật mắc nối tiếp giữa hai thiết bị điện liên tiếp có một điểm chung. Quy
luật mắc song song giữa hai thiết bị điện, nhóm thiết bị điện liên tiếp có hai điểm
chung.
C2.
Chọn u làm mốc thì φ
u
= 0 khi đó :
+ u, i cùng pha φ
C
Đặc trưng của cộng hưởng là I đạt cực đại, u và i cùng pha, công suất toả nhiệt đạt
cực đại.
Bài tập:
12
4. Zc
=
1
Cω
= 20Ω tổng trở Z =
2 2
C
R Z+
= 20
2
Ω và I =
60 3
20 2 2
=
A
tanφ = -1 nên φ =
4
π
biểu thức cường độ dòng điện là i = 3cos(100πt +
4
π
) A.
R
U
R
=
60
30
= 2A và Z
C
=
C
U 80
40
I 2
= = Ω
7. Z
L
= 40Ω; i =
2
cos(100πt -
4
π
)A; Ta có U
2
=
2
R
U
+
2
L
π
) A
8. i = 4cos(100πt +
4
π
) A
Z
C
= 50Ω > Z
L
= 20Ω suy ra Z = 30
2
Ω; I =
4
2
A; tan(-φ) = 1 suy ra φ = -
4
π
rad
9. 2,4A; -37
0
; 96
2
V ;
Z
C
= 40Ω > Z
L
= 10Ω; Z =
2 2
U
R
=
80
4A
20
=
; i = 4
2
cos100πt(A)
11. Chon D.
Z =
( )
2
2
L C
R Z Z+ −
= 40
2
Ω nên I =
U
Z
= 3
2
A ; tanφ = 1
12. Chọn D.
Có Z
C
= Z
L