Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng máy tính cầm tay giải bài tập đồ thị hàm điều hòa
Năm 2015 Bộ Giáo Dục đã có bước đổi mới trong kỳ thi, đổi tên kỳ thi Đại học
– Cao đẳng thành kỳ thi THPT Quốc Gia, gộp 4 kỳ thi ( Tốt nghiệp, hai kỳ thi ĐHCĐ, và 1 kỳ thi Cao đẳng) làm một kỳ thi duy nhất. Đối với môn Vật lý, hình thức thi
là trắc nghiệm khách quan, số lượng câu hỏi 50 câu và thời gian làm bài là 90 phút. Do
vậy, để có thể đạt được điểm cao trong kỳ thi này, học sinh ngoài việc nắm vững kiến
thức còn phải được trang bị phương pháp thích hợp với độ chính xác cao, tốc độ nhanh
và đơn giản.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm vật lý như
phương pháp sử dụng máy tính cầm tay, phương pháp loại trừ, phương pháp vòng tròn
lượng giác hay các cách thức tính nhanh . Tuy nhiên để có độ chính xác cao, thời
gian ngắn và đơn giản cho học sinh, theo tôi vẫn là phương pháp sử dụng máy tính
cầm tay.
Bên cạnh đó, trong những năm vừa qua, gần đây nhất là kỳ thi THPT Quốc Gia
năm 2015, trong đề thi xuất hiện khá nhiều bài tập liên quan đến đồ thị và đều rơi vào
những câu khó giành cho học sinh giỏi, khá. Chúng chiếm rất nhiều thời gian và dễ
gây nhầm lẫn trong việc luận giải.
Ngoài ra, bài tập đồ thị có tính trực quan, dễ dàng ghi nhớ, thể hiện đầy đủ ý
nghĩa của một đại lượng biến thiên điều hòa. Các đại lượng đặc trưng của một hàm
điều hòa như giá trị cực đại, giá trị tức thời, chu kỳ đều được thể hiện rỏ ràng trên
đồ thị của chúng. Do đó, việc nghiên cứu dạng bài tập này sẽ tạo nền tảng để xây dựng
phương pháp mới (phương pháp đồ thị) có thể thay thế cho một số các phương pháp
thường sử dụng như phương pháp đại số, đường tròn lượng giác .
AB, với AB m. Biết khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là ,2 s. Tốc độ truyền sóng là A. 2 . B. ,5 . C. . D. ,25 . Hƣớng dẫn: ⍟ Biên độ sóng tại C A A u B C O 𝑥 𝐴𝐵 𝑥 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 54 { A A os [ os ;1 * 2 x] v i { x AB 2 5 m A Đi t o t ị t A, u A l y A 2 2 ⍟ Vận tốc: x v t 2 | os;1 ( A A ) os;1 ( A A )| { t ,2 m A 2 2 A v 5 Ví dụ 26: M, N, P là ba điểm liên tiếp trên một sợi dây mang sóng dừng có cùng biên độ mm, dao động tại N ngược pha với dao động tại M. MN NP 2 m, cứ sau những khoảng thời gian ngắn nhất , s thì sợi dây có dạng một đoạn thẳng. Tốc độ dao động của phần tử vật chất tai điểm bụng khi qua vị trí cân bằng là (lấy , ) A. 2 mm s B. 2 mm s C. 2 mm s D. 2 mm s Hƣớng dẫn: { A os [ os ;1 A * 2 x ] v A A 2 T 2 , 2 mm s Ví dụ 27 Trên một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng ổn định với khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là m. Trên dây có những phần tử sóng dao động với tần số 5 Hz và biên độ lớn nhất là m. Gọi N là vị trí của một nút sóng; C và D là hai phần tử trên dây ở hai bên của N và cách vị trí cân bằng N lần lượt là ,5 m và m. Tại thời điểm t1, phần tử C có li độ ,5 m và đang hướng về vị trí cân bằng. Vào thời điểm t2 =(t1+ )s, phần tử D có li độ là A. , 5 m B. ,5 m C. ,5 m D. , 5 m Hƣớng dẫn: ⍟ Bước sóng: A A u B C A x AB 2 ● ● 𝑀 x O u 𝑚𝑚 ● ● ● A 𝑁 P 𝑐𝑚 𝑐𝑚 𝑐𝑚 𝜆 2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 55 n 2 v i , m n 2 2 m ⍟ Biên độ dao động của phần từ vật chất tại D ⍟ Li độ tại bụng vào thời điểm t1 u t1 u t1 os ( os ;1 * A u t1 + 2 ) { { A u t1 ,5 m ,5 m u t1 2 2 ⍟ Li độ dao động của phần tử vật chất tại D vào thời điểm t1 { u t1 u t1 os ( os ;1 * A u t1 + 2 ) { A u t1 2 2 m u t1 2 ⍟ Biên độ sóng tại D A A os * os ;1 ( A A ) 2 + { A A m m A 2 m ⍟ Li độ dao động của phần tử vật chất tại D vào thời điểm 2 u t2 A os * os ;1 ( u t1 A ) t+ { t s 2 2 r s * u t1 l y A 2 m u ,5 𝑐𝑚 ● 𝑁 𝐶 𝐷 ● ,5 𝑐𝑚 A 𝑢 𝑥 𝜆 ,5 ,5 ,5 ● Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 56 PHẦN 3 – SỬ DỤNG MÁY TÍNH CẦM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ ĐIỆN XOAY CHIỀU ① Biểu diễn các đại lƣợng xoay chiều dƣới dạng phức Biểu diễn phức các đại lượng điện xoay chiều được trình bày khá chi tiết trong rất nhiều tài liệu đặc biệt là trong các giáo trình điện đại cương. Chúng ta có thể tóm lược một số công thức đối với mạch RLC nối tiếp như sau: Biểu thức đại số Biểu diễn phức ⍟ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch u U os t u U ∠ U Uo U i ⍟ Dòng điện i I os t i I ∠ ⍟ Tổng trở √R2 2 z ∠ R i ⍟ Định luật ohm I U i u z { u u u u i i i i i u R u u u u { u u u u i i i i i u z z R i i Trên đoạn mạch MN thuộc Mạch RLC nối tiếp, nếu vắng phần tử nào, thì đại lượng tương ứng với phần tử đó bằng không ② Sự tƣơng đƣơng của các đại lƣợng trong hàm điều hòa x A os t i I os t u U os t i x I A u x U A Biểu diễn phức dòng điện Biểu diễn phức điện áp i i (√I 2 i2) i { i i m i t n u u (√U 2 u2) i { u i m u t n Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 57 ③ Chu kỳ ⍟ Trường hợp : { N u u [u1 u2] t t T 2 os;1 u2 U * os;1 u1 U * N u u [u1 U u2] t t T 2 os;1 u2 U * os;1 u1 U * N u u [u1 U u2] t t T 2 os;1 u2 U * os;1 u1 U * 2 ⍟ Trường hợp : ④ Các ví dụ minh họa Ví dụ 1 Đồ thị biểu diễn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều có dạng như hình vẽ. Phương trình điện áp A. u 2 os 5 t 2 B. u 2 os 5 t C. u 5 2 os t D. u 5 2 os t Hƣớng dẫn: ⊕ Xác định A, : Biểu diễn phức điện áp tại thời điểm t có dạng { u u √U 2 u 2i { U 2 V u 5 2 V t , u t n L y u { U 2 V 2 r ⊕ Xác định : [ 5 2 ] t T 2 os;1 u2 U * os;1 u1 U * { U 2 V u1 5 2 V u2 V t , s Thay số T , 2 s 5 r s Phương trình điện áp có dạng: u 2 os 5 t 2 n A , 5 2 2 𝑡 𝑠 𝑢 𝑉 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 58 Ví dụ 2 Đồ thị biểu diễn cường độ tức thời chạy qua đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần có dung kháng 5 ở hình vẽ bên. Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm A. i 5 os 2 t A, s B. i 5 os t A, s C. i 5 os t A, s C. i 5 os 2 t A, s Hƣớng dẫn: ⊕ Xác định và φ Biểu diễn phức dòng điện tại thời điểm t i i √I 2 i 2i tron { I 5 A u 2,5 A t , i i m L y { ⊕ Xác định ⍵: [ , ] t T 2 T 2 os;1 i2 I * os;1 i1 I * { I 5 A i1 2,5 A i2 A t 2 s { T , s 2 r s Phương trình dòng điện có dạng: i 5 os 2 t A, s n A Ví dụ 3 Đồ thị biểu diễn cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần có dung kháng 5 ở hình vẽ bên. Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm là A. u os 5 t 5 B. u os 5 t C. u os t D. u os t Hƣớng dẫn: u i z , i i (√I 2 i 2) i z i { i , A I ,2A l i i , i i m l y { U V 5 2 5 𝑡 𝑠 i A 2,5 5 ● , , ,2 𝑡 𝑠 𝑖 𝐴 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 59 Ví dụ 4 Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa theo thời gian (hình vẽ). Phương trình điện áp có dạng: A. u U os t 5 V B. u U os t 2 V C. u U os t V D. u U os t V Hướng dẫn: ⊕ Xác định u u U os [ os ;1( U 2 2 U ) T 2 ] U os * os ;1 ( 2 2 ) 2 2 + Bấm máy: MHHT 2 u U 2 ⊕ Xác định pha ban đầu u u (√U 2 u 2) i U 2 U 2 ( U 2 ) 2 U [ 2 2 ( 2 ) 2 ] Bấm máy: MHHT ∠ 5 5 Vậy phương trình dao động có dạng: u U os t 5 V U O u U 2 2 T 2 u 𝑉 t 𝑠 𝐒𝐇𝐈𝐅𝐓 × 𝟏𝟎𝒙 𝟕 𝟐 𝟒 𝟐 𝐂𝐎𝐒 𝟐 𝟐 𝐒𝐇𝐈𝐅𝐓 𝐂𝐎𝐒 4 2 3 𝒙 𝟐 2 3 𝐄𝐍𝐆 𝒙𝟐 𝐒𝐇𝐈𝐅𝐓 2 3 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 60 Ví dụ 5 Đoạn mạch xoay chiều gồm hai phần tử RL nối tiếp (cuộn dây cảm thuần L), điện áp hai đầu đoạn mạch R và hai đầu đoạn mạch cuộn dây L biến đổi điều hoà theo thời gian được mô tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch RL là: A. u os ( t 3 ) B. u 2 os ( t 6 ) C. u os ( t 3 ) D. u 2 os ( t 6 ) Hƣớng dẫn: u u u { u u ( U 2 u 2 ) i { U 5 V u 5 V l u u , u i m l y u u ( U 2 u 2 ) i { U 5 V u V l u u , u i m l y Ví dụ 6 (ĐH-2014) Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp (hình vẽ). Biết tụ điện có dung kháng , cuộn cảm thuần có cảm kháng và 2 . Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào thời gian của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AN và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB như hình vẽ. Điệp áp hiệu dụng giữa hai điểm M và N là A. 173V. B. 86 V. C. 122 V. D. 102 V. Hƣớng dẫn: L X C ● ● ● ● M N A B 2 2 u 2V u u𝑀𝐵 t ;2s 2 2 2,5 ,5 ,5 2 5 5 𝑢𝑅 V , 𝑢𝐿 V t ;2𝑠 𝐮𝐑 𝐮𝐋 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 61 { { u u u u u u 2u u u u u u ,5 u u u u ,5u 2,5 { u √2 2 2i u √ 2 2i MTHT 2 ∠ , 5 U V Ví dụ 7 Đặt điện áp u (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh. Tại thời điểm t người ta thấy đồ thị biểu diễn u và i liên hệ nhau như hình vẽ bên. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch có giá trị gần đúng nhất là A. 56, 7 W B. 48.9 W C. 40. 0 W D. 28.3 W Hƣớng dẫn: ⊕ Xác định ⍵: ,2 T 2 { T 2, s 5 r s ⊕ Xác định U u t1 U os * os ;1 ( u t2 U ) t+ { U 2 V u t2 2 V t , s 5 r s u 2 2 V ⊕ Xác định công suất tiêu thụ P 2 (i) u P P i tron { i li n p p ủ i P n su t ti u t P n su t p n k |n i n vị o { u u √U 2 u 2 { U 2 V u 2 2 V l u u , u t n l y i i √I 2 i 2 { I 2 A i A l i i , i t n l y 2 2 , ,2 2, i A , u V t ;2𝑠 O ● ● ● Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 62 Bấm máy: Hiển thị Một số bài toán mở rộng trên cơ sở các bài tập đồ thị điện xoay chiều Ví dụ 8 (ĐH-2007) Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i I sin t . Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01 cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I vào thời điểm A. s v{ 2 s B. s v{ 2 s C. 5 s v{ 5 s D. s v{ 5 s Hƣớng dẫn i I sin t I os ( t 2 ) ⟐ Vẽ sơ lược đồ thị { t1 t ,5 os;1 ,5I I * os;1 I * t2 t ,5 os;1 ,5I I * os;1 I * { t1 t2 2 Ví dụ 9 Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức u 2 os t 5 (u đo bằng vôn, t đo bằng giây). Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01 s điện áp tức thời có giá trị bằng 100 V vào những thời điểm A. 2 s v{ 5 s B. s v{ 2 s C. 5 s v{ 5 s D. 2 s v{ s 𝐑 𝐌𝐚𝐭𝐡 𝐂𝐌𝐏𝐋𝐗 𝟐𝟎 𝟔 𝟐𝟎 𝟐𝐢 2 × Conj ( √22 2i) × (2 2 ( 2) 2 ( 2) 2 i) 𝟎 𝟐 𝟏 𝟐 𝟐 𝐒𝐇𝐈𝐅𝐓 𝟐 𝟎 𝟐 𝟐 𝒙𝟐 𝟎 𝒙 𝟐 𝐄𝐍𝐆 𝟐 𝒙𝟐 𝟐 𝟎 𝟒 𝐄𝐍𝐆 𝒙 𝟐 𝟑 𝟎 t I ,5I ⦁ ⦁ 𝑡1 𝑡2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 63 Hƣớng dẫn: ⟐ Vẽ sơ lược đồ thị { t1 t;1 3 ; 1 | os;1 2 * os;1 ( 2 ) 2 | t2 t1 t1 1 t1 2 os;1 2 * { t1 2 t2 2 Ví dụ 10 Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều 2 V – 5 Hz, điện áp mồi của đèn là 2V. Biết trong một chu kì của dòng điện đèn sáng hai lần và tắt hai lần. Khoảng thời gian một lần đèn tắt là A. 5 s B. 5 s C. s D. 2 5 s Hƣớng dẫn: ⟐ Vẽ sơ lược đồ thị Thời gian đèn tắt một lần t1 2 ;1 2 2 | os;1 ( 2 2 2 ) os;1 ( 2 2 2 )| t1 2 ;1 2 Ví dụ 11 Điện áp giữa hai bản tụ có biểu thức: u = U cos ( t 3 ) (t tính bằng s). Trong một chu kì khoảng thời gian điện áp qua tụ điện có giá trị nhỏ hơn 2 giá trị điện áp cực đại và đang giảm là bao nhiêu? A. t 1 15 (s) B. t 9 15 s C. t 7 15 s D. t 11 15 s Hƣớng dẫn: { t 2 2 os;1 U 2 U * os;1 U 2 U * t 2 2 5 s t 2 ⦁ ⦁ t1 t2 O t 2 2 ⦁ ⦁ 2 O 2 t U U 2 O U 2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 64 Ví dụ 12 (ĐH-2010) Tại thời điểm t, điện áp u 2 2 os t 2 (u đo bằng vôn, t đo bằng giây) có giá trị 2 V và đang giảm. sau thời điểm đó s, điện áp này có giá trị A. 2 V B. 2 V C. V D. V Hƣớng dẫn: u2 U os * os ;1 ( ) t+ { u1 2 V U 2 2 V t 1 3 l u u1, u i m l y Ví dụ 13 Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i 2 2 os t (i tính bằng Ămpe, t tính bằng giây). Vào một thời điểm nào đó i 2 A và đang giảm thì sau đó ít nhất bao lâu thì i A A. 2 s B. 5 s C. 2 s D. s Hƣớng dẫn: ⟐ Vẽ sơ lược đồ thị ⟐ tìm thời gian t 2 ; ; 2 6 T 2 t; 2 6 | os;1 ( 2 2 ) os;1 ( 2 2 2 )| 2 t 2 t1 2 2 O 2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 65 PHẦN 4 - SỬ DỤNG MÁY TÍNH CẦM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ MẠCH DAO ĐỘNG LC ① Biểu diễn phức các đại lƣợng tức thời { Đi n t u u √ U 2 u2 i U ∠ Đi n |p q q √ Q 2 q2 i Q ∠ Dòn i n i i √ I 2 i2 i I ∠ { u, q, i l{ i n |p, i n t , òn i n t i t i i m t U , Q , I i| trị ự i ủ i n |p, i n t , òn i n u, q, i i u iễn p ủ i n |p, i n t , òn i n i n vị o { L y u n u u, q, i n i m t i t i i m t L y u n u u, q, i n t n t i t i i m t ② Quan hệ giữa các đại lƣợng tức thời tại cùng một thời điểm Q 2 q2 i2 2 { i 2 2 Q 2 q2 i2 C2 2 U 2 u2 LC I Q 2 ③ Quan hệ giữa các đại lƣợng tức thời tại hai thời điểm { i t2 i t1 os t q t1 sin t q t2 q t1 os t i t1 sin t u t2 u t1 os t C i t1 sin t tron t2 t1 t ④ Năng lƣợng điện trƣờng và từ trƣờng ⍟ Năng lượng điện từ trường { W W W W W W 2 Li2,W 2 LI 2 W 2 Cu2,W 2 CU 2 ⍟ Khoảng thời gian t hai lần liên tiếp W nW { { W W W W n W { W n W W n n W { W 2 n n W W 2 n n W t T 2 os;1 os;1 n n * T 2 os;1 n n * O t s W W W Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 66 ⑤ Các ví dụ minh họa Ví dụ 1 Dòng điện trong mạch LC lí tưởng có đồ thị phụ thuộc dòng điện vào thời gian như hình vẽ. Biểu thức điện tích A. 4 ;9 ( t 5 6 ) C B. ;9 ( t 6 ) C C. 4 ;9 ( t 5 6 ) C D. ;9 ( t 6 ) C Hướng dẫn: ⍟ Pha ban đâu i1 i1 ( I 2 i1 2) i { I ;3 A t1 i1 2 ;3 A t1 , i t n l y u i1 ∠ ⍟ Xác định hay Xét trong khoảng thời gian t 5 1 6 s t T 2 os;1 i2 I * os;1 i1 I * { I ;3 A t1 , i1 2 ;3 A t2 5 ;6 s , i2 t1 i t n t2 i i m { T 2 ;6 Phương trình dòng điện có dạng: i ;3 os t A ⍟ Biểu thức điện tích ( t 3 ) 4 ;9 Ví dụ 2 (ĐH-2014) Hai mạch dao động điện từ LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do với các cường độ dòng điện tức thời trong hai mạch là 1 và 2 được biểu diễn như hình vẽ. Tổng điện tích của hai tụ điện trong hai mạch ở cùng một thời điểm có giá trị lớn nhất bằng A. C B. C C. 5 C D. C O i ;3 A , ,5 2, ,5 t ;3 s i1 i2 t μs i 𝑚𝐴 5 2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 67 q0 0,5q0 0 7.10-7 t(s) Hƣớng dẫn ⍟ Tìm Từ đồ thị T ;3 s 2 3 r s ⍟ Tìm Ta có i i1 i2 n p ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ i i1 i2 Tại thời điểm t s i i1 i2 v i { i1 i1 ( I1 2 i1 2 ) i { I1 ;3 A i1 t , i t n l y u i2 i2 ( I2 2 i2 2 ) i { I2 ;3 A i2 ;3 A t , i t n l y u i √ ;3 2 2i ;3 √ ;3 2 ;3 2i Hay i ;3 ;3I Vậy I và ⍟ Tìm Q I 2 3 5 C Ví dụ 3 (CĐ-2013) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào thời gian của điện tích ở một bản tụ điện trong mạch dao động LC lí tưởng có dạng như hình vẽ. Phương trình dao động của điện tích ở bản tụ điện này là A. q q os ( 1 3 3 ) C B. q q os ( 1 3 3 ) C C. q q os ( 1 6 3 ) C D. q q os ( 1 6 3 ) C Hƣớng dẫn: ⍟ Xác định pha ban đầu q q (√Q 2 q 2)i { Q q ,5Q t , q i m l y q ,5Q √Q 2 ,5Q 2 Q * ,5 (√ 2 ,52)+ Q q 7. ;7 q q ,5q t s Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 68 ⍟ Xác định ⍵ { t ;7 s q ,5q Q t T 2 os;1 Q * os;1 ,5Q Q * 2 { T ,2 ;6 s 5 6 r s Phương trình điện tích q Q os ( 1 6 t 3 ) C Ví dụ 4 Mạch LC có đồ thị điện tích và dòng điện theo thời gian được cho như hình vẽ. Cho biết t2 t1 11 24 . Điện tích cực đại Q có giá trị A. 5 ;6 C B. 5 2 ;6 C C. 5 ;6 C D. 5 ;6 C Hƣớng dẫn: ⍟ Xác định i t2 i t1 os t q t1 sin t { i t2 2,5 2 A q t1 2,5 ;6 C 2 T 6 r s t T 2 ;6 2 s i t1 , 5 ⍟ Xác định Q 2 q1 2 Q 5 ;6 C Ví dụ 5 Mạch LC có đồ thị điện tích và dòng điện theo thời gian được cho như hình vẽ. Tìm T A. T ;3 s B. T 2 ;3 s C. T ;4 s D. T 2 ;4 s Hƣớng dẫn: t1 t s q ;7C , i ;3A I Q t1 T ● ● ,2π ● ● O t μs 2,5 2,5π 2 t1 t2 q μC , i A ● ● ● 2 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 69 { q t2 q t1 os t i t1 sin t { { 2 T t T t 2 i t1 ,2 ;3A q t2 ;7 C ;7 q t1 os 2 T T * T 2 ,2 ;3 sin 2 T T * T ;3 s Ví dụ 6 Mạch LC có đồ thị điện tích và dòng điện theo thời gian được cho như hình vẽ . Tìm chu kỳ dao động A. ,5 ;3 s B. , ;3 s C. , ;3 s D. , ;3 s Hƣớng dẫn: t ,5 ;4 { q , q q , q t T 2 os;1 , q q * os;1 , q q * T , ;3 s Ví dụ 7 Xác định thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp năng lượng điện trường trong tụ điện bằng 6 lần năng lượng từ trường trong cuộn dây A. , ;5 s B. , ;5 s C. 2, ;5 s D. ,2 ;5 s Hƣớng dẫn: t T 2 os;1 os;1 n n * { n T ,2 ;4 s t , ;5 s Một số ví dụ mở rộng trên cơ sở bài đồ thị của mạch LC Ví dụ 8 Mạch dao động LC dao động tự do với chu kỳ T. Tại thời điểm nào đó dòng điện trong mạch có cường độ và đang tăng. Sau đó khoảng thời gian 3T/4 thì điện tích trên bản tụ 2 ;9 . Chu kỳ dao động của mạch có giá trị A. 0,5 ms B. 0,25 ms C. 0,5 µs D. 0,25 µs Hƣớng dẫn: O t s W 𝑊𝐿 , ;4 t1 q q , q t s t1 ,5 ;4 Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 70 q t2 q t1 os t T 2 i t1 sin t { t 2 T T 2 i t1 mA q t2 2 ;9 C T Ví dụ 9 Trong mạch dao động LC lý tưởng đang có dao động điện tự do. Thời gian ngắn nhất hai lần liên tiếp năng lượng từ trường bằng 3 lần năng lượng điện trường là ;4 s . Thời gian ba lần liên tiếp dòng điện trong mạch có giá trị cực đại là A. ;4 s B. 2 ;4 s C. ;4 s D. ;4 s Hƣớng dẫn: Xác định chu kỳ { K o n t i i n i l n li n ti p W nW t T 2 os;1 os;1 n n * { n t ;4 s T ;4 s Thời gian ba lần liên tiếp dòng điện trong mạch có giá trị cực đại bằng một chu kỳ Ví dụ 10 Mạch dao động LC lí tưởng có L mH , C . Khi dao động cường độ hiệu dụng có giá trị 1mA. Chọn mốc thời gian lúc năng lượng điện trường bằng 3 lần năng lượng từ trường và tụ điện đang phóng điện. Phương trình điện tích trong mạch có dạng A. q 2 ;7 os 4t C B. q 2 ;7 os 6t C C. q 2 ;7 os 5t C D. q 2 2 ;7 os 4t C Hƣớng dẫn: ⟐ Xác định ω: 1 4 ⟐ Xác định : 2 2 ;7 ⟐ Xác định : { w w √ W 2 w 2i { w W 2 2 Phương trình điện tích có dạng: 2 ;7 os 4t O t s W W W • 0 1 2 2 W Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Hướng theo mục tiêu đặt ra, đề tài đã đạt được những kết quả như sau: ⍟ Đã vận dụng được máy tính cầm tay vào quá trình giải bài tập đồ thị hàm điều hòa. ⍟ Đưa ra được các bước giải bài toán viết phương trình dao đông bằng máy tính cầm khi đề bài cho điều kiện lúc t . ⍟ Thiết lập được hệ công thức tìm thời điểm, thời gian bằng máy tính. ⍟ Bước đầu áp dụng vào bồi dưỡng học sinh giỏi casio và giảng dạy lớp 12C9 tại trường THPT Bình An tạo được sự hứng thú đối với học sinh. Khi trả lời trắc nghiệm các câu hỏi liên quan đến đồ thị, đa phần các em đều chọn kết quả đúng, tương đối nhanh. Trên cơ sở các kết quả đạt được, chúng tôi kiến nghị một số vấn đề sau: Thứ nhất, cần vận dụng vào quá trình thực tế giảng dạy để rút ra được các ưu và nhược điểm của phương pháp. Thứ hai, xây dựng phương pháp đồ thị trực quan sử dụng máy tính cầm tay giải các dạng bài tập liên quan đến đại lượng biến thiên điều hòa. Trần Đức Khải ĐT: 0978037833 Email: tranduckhai2015@gmail.com SỬ DỤNG MÁY TÍNH CÀM TAY GIẢI BÀI TẬP ĐỒ THỊ HÀM ĐIỀU HÒA 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Chu Văn Biên (2014), Bổ trợ kiến thức luyên thi đại học trên kênh VTV2 Vật lý, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội. [2]. www.thuvienvatly.com [3]. www.violet.vn
File đính kèm:
- su_dung_may_tinh_cam_tay_giai_bai_tap_do_thi_ham_dieu_hoa_vat_ly_12.pdf