Tìm hiểu sâu thêm vật lý sơ cấp Động lực học chuyển động cong

Theo sách giáo khoa vật lý lớp 10, ta biết rằng chuyển động tròn đều, tức chuyển động của một

chất điểm theo vòng tròn với độ lớn vận tốc không đổi, là một chuyển động có gia tốc. Sở dĩ có gia

tốc này là do h-ớng của vectơ vận tốc thay đổi đều theo thời gian. Tại thời điểm bất kỳ, vectơ gia

tốc đều h-ớng về phía tâm của vòng tròn quỹ đạo và có độ lớn không đổi bằng

pdf36 trang | Chia sẻ: baoan21 | Ngày: 06/10/2015 | Lượt xem: 604 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu sâu thêm vật lý sơ cấp Động lực học chuyển động cong, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
giữa hai đầu bóng đèn tạo ra dòng điện qua bóng đèn đó. D. Khi ti vi hoạt động, hiệu điện thế thực tế nhỏ hơn hiệu điện thế định mức thì ti vi không bị hỏng. Trung học phổ thông TN1/23. Hai môi tr−ờng trong suốt A và B có mặt phân cách phẳng. Vận tốc truyền ánh sáng trong môi tr−ờng A là s m1002 8., còn trong môi tr−ờng B là s m1052 8., . Góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng đi từ môi tr−ờng A đến môi tr−ờng B bằng: A) )sin( 2 1Arc ; B) )sin( 5 2Arc ; C) )sin( 5 4Arc ; D) )sin( 3 1Arc . TN2/23. Một g−ơng phẳng rất nhỏ đ−ợc đặt ở tâm của màn hình có dạng mặt cầu, bán kính R (mét). G−ơng phản chiếu tia sáng từ một nguồn cố định đến mặt màn hình. Cho g−ơng quay đều với tần số n vòng/giây (trục quay nằm trong mặt phẳng của g−ơng). Đốm sáng trên màn hình đ−ợc phản chiếu từ g−ơng đến sẽ chuyển động với vận tốc dài bằng bao nhiêu mét trên giây? A) nRp ; B) nR2 p ; C) nR4 p ; D) nR2 . TN3/23. Một thấu kính hội tụ mỏng bằng thủy tinh (chiết suất 51n t ,= ) có độ tụ +5,0dp. Nếu nhúng thấu kính này vào một chất lỏng chiết suất ln thì nó tác dụng nh− một thấu kính phân kỳ với tiêu cự bằng –100m. Giá trị của ln bằng: A) 4/3; B) 5/3; C) 5/4; D) 6/5 TN4/23. Một kính thiên văn khi đ−ợc điều chỉnh để ngắm chừng ở vô cực thì khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 100cm, còn độ bội giác bằng 24. Tiêu cự của vật kính và thị kính bằng: A) 96cm và 4cm; B) 84cm và 10cm; C) 80cm và 20cm; D) 50cm và 50cm. TN5/23. Một thấu kính hội tụ đ−ợc đặt trong khoảng giữa vật và màn (trục chính vuông góc với vật và màn). Giữ vật và màn cố định. Khi thấu kính ở một vị trí nào đó thì độ phóng đại dài của ảnh nhận đ−ợc trên màn là 1k . Dịch chuyển thấu kính đoạn d (sao cho trục chính không thay đổi) thì độ phóng đại của ảnh bây giờ là 2k ( 1k > 2k ). Tiêu cự của thấu kính bằng: A) d/( 1k - 2k ); B) d/( 1k + 2k ); C) d( 1k / 2k ); D) d( 2k / 1k ). Đáp án câu hỏi trắc nghiệm Trung học cơ sở TNCS1/20. Câu D TNCS2/20. Câu D (Để bảo vệ các thiết bị điện, cầu chì sẽ nóng chảy khi dòng điện quá tải. Vì thế coi tác dụng nhiệt của cầu chì khi nóng chảy là có ích). TNCS3/20. Câu D (Khi nạp điện cho ác quy ta thấy: ác quy bị nóng, đồng thời làm lệch kim nam châm đặt gần đó ). TNCS4/20. Câu D (Hoạt động của đèn ống không dựa trên tác dụng nhiệt). TNCS5/20. Câu D Các bạn có đáp án đúng: Đỗ MinhTrí 129 , THCS thị xã Bến Tre; Tr−ơng Quốc Tuấn 9A1, THCS Phan Bội Châu, Phan Thiết, Bình Thuận; Phạm Phan Hồng Anh 7H1, THCS Tr−ng V−ơng, Hoàn Kiếm, Hà Nội; Lê Viết Hoàng Trinh 7B, THCS Nguyễn Tuấn Thiện, H−ơng Sơn, Hà Tĩnh; Đỗ Duy Hoàng, L−ơng Đức Thành 8/3, THCS Lê Quý Đôn, Tp. Hải D−ơng; Nguyễn Đức Nhuận 7A2, THCS Lê Quý Đôn, ý Yên, Nam Định; D−ơng Xuân Minh 9H, THCS H−ng Dũng, Vinh, Nghệ An; Nguyễn Trung Kiên, Nguyễn Việt Tân, Nguyễn Tr−ờng Sơn 8H2, Lê Quang Dũng; THCS Giấy Phong Châu, Phú Ninh, Phú Thọ; Nguyễn Vũ Duy 8E, THCS Nghĩa Kỳ, T− Nghĩa, Quảng Ngãi; Lê Thanh Dung 8A1, THCS Hai Bà Tr−ng, Phúc Yên, Vĩnh Phúc. Trung học phổ thông TN1/20. Đáp án C) 2 v . Gợi ý: áp dụng định luật bảo toàn động l−ợng theo các ph−ơng trục X (nằm ngang) và trục Y (thẳng đứng), ta có: qcos')2( vmmv = ; và qsin')2( vmmv = suy ra : 1=qtg hay 045=q . Từ đó 2cos2 ' vv v == q . TN2/20. Đáp án A)       - + 1cot 1 q Mm Gợi ý: Lực kéo hệ chuyển động là Mg. Tổng khối l−ợng chuyển động d−ới tác dụng của lực Mg là 1MMm ++ . Suy ra gia tốc chuyển động của hệ: 1MMm Mg a ++ = . Vật m sẽ không tr−ợt trên khối 1M nếu qq sincos ga = . Suy ra: q q sincos 1 g MMm Mg = ++ . Từ đó tìm đ−ợc : 1cot1 sin cos 11 - + = - + = q q q MmMmM . TN3/20. Đáp án D) f và 3I/4. Gợi ý: Tiêu cự thấu kính không thay đổi, nh−ng c−ờng độ sáng giảm đi vì phần ánh sáng đi vào vùng tâm thấu kính bị che chắn không qua đ−ợc . Tỉ lệ phần ánh sáng bị chắn so với toàn bộ ánh sáng có thể qua đ−ợc thấu kính là: 4 1)2/( 2 2 = d d p p . Vậy c−ờng độ sáng bây giờ của ảnh là: 4 3 4 ' IIII =-= TN4/20. Đáp án A) 2 2 2 1 2sin nn ni + = . Gợi ý: Theo định luật khúc xạ: 1 2 sin sin n n r i = (1). Mặt khác theo đề ra 090=+ ri , suy ra: ir cossin = (2). Từ (1) và (2) sẽ tìm đ−ợc kết quả. TN5/20. Đáp án A) .)1( An -=d Các bạn có đáp án đúng: Trịnh Ngọc Chức 10A, Nguyễn Tiến Hùng 11B chuyên lý ĐHKHTN - ĐHQGHN, Hà Nội; Nguyễn Hà Anh 11lý THPT chuyên, Hà Tĩnh; Nguyễn Mạnh Hùng 11lý THPT chuyên, H−ng Nguyên; Lữ Quốc Huy, Nguyễn Hoàng SơnA 10 chuyên lý, THPT chuyên Hùng V−ơng, Tp. Việt Trì, Phú Thọ; Tr−ơng Huỳnh Phạm Tân 11lý THPT chuyên, Tiền Giang; Vũ Thị Nhung 10 lý THPT chuyên Thái Bình, Thái Bình; Ngô Thu Hà 11lý chuyên Thái Nguyên, Thái Nguyên; Nguyễn Thành Công B 10A3, Hoàng Minh Ngọc 11A3, Ngô Việt C−ờng 12A3 THPT chuyên, Vĩnh Phúc; để dạy tốt và học tốt môn vật lý THí NGHIệM ĐO VậN tốc ÂM THANH Nguyễn Hạnh Phúc Tr−ờng PT Năng Khiếu, ĐHQG, T.p Hồ Chí Minh Chúng tôi xin trình bày thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong một thanh thép với độ chính xác cao đã đ−ợc thực hiện tại Phòng Thí Nghiệm Vật Lý Tr−ờng PTNK, ĐHQG tp HCM dựa theo một bài báo đăng trên The Physics Teacher (Vol. 40, January 2002). Dụng cụ thí nghiệm (TN) gồm một thanh thép F 16mm, dài 1,50 m. Cuộn dây cảm biến gồm 3000 vòng đ−ợc lồng vào đầu B của thanh. Đoạn thép ở đầu B đã đ−ợc nhiễm từ bằng cách cho các xung điện 5A chạy qua một cuộn dây 1000 vòng. Tín hiệu thu đ−ợc từ cuộn cảm biến đ−ợc quan sát thông qua dao động ký nh− hình 1a. i r 900 B Cuộndõy Thanh thộp Nguyên tắc hoạt động của TN nh− sau: Búa gõ dọc vào đầu A của thanh thép tạo ra một xung cơ học, cơ bản là một sóng dọc, truyền đi với vận tốc âm thanh dọc theo thanh. Khi xung cơ học này truyền đến điểm nào đó trong thanh thép thì vật chất tại điểm đó bị giãn-nén theo phuơng truyền sóng; sự giãn-nén này tùy thuộc vào hình dạng ban đầu của xung. Đầu B của thanh thép (nơi có cuộn cảm biến) đã đ−ợc nhiễm từ; khi xung cơ học chạy qua, sự giãn-nén của vật chất nhiễm từ làm từ thông qua cuộn dây thay đổi. Từ thông biến thiên này gây ra sđđ cảm ứng đ−ợc đ−a vào dao động ký để quan sát. Xung cơ học do búa gây ra phản xạ tại hai đầu thanh thép nhiều lần (biên độ của xung giảm dần do năng l−ợng của sóng âm bị hấp thụ trong thanh thép). Tín hiệu thu đ−ợc tại cuộn dây cảm biến là các xung điện đ−ợc tạo ra mỗi khi xung cơ học chạy qua đầu thanh thép trong lòng cuộn dây. Thời gian giữa hai xung điện liên tiếp chính là thời gian xung cơ học chuyển động từ đầu cảm biến B, phản xạ tại đầu A, và quay trở về đầu cảm biến. Hình 2. ảnh chụp dao động ký với hai xung điện liên tiếp nhau Vì dao động ký analog của chúng tôi không l−u lại đ−ợc tín hiệu d−ới dạng số, do đó chúng tôi đã sử dụng máy quay video để ghi lại tất cả những gì hiển thị trên màn hình, sau đó chọn ra những frame ghi đ−ợc rõ ràng nhất hai xung điện liên tiếp. Trong hình trên bạn đọc có thể thấy hai xung điện có hinh dạng gần giống hệt nhau, cách nhau xấp xỉ 0,6 ms (mỗi độ chia trên màn dao động ký là 0,1 ms). Đó chính là thời gian để sóng âm di chuyển 3m trong thanh thép. Kết quả này phù hợp với tốc độ truyền âm của thép trong các bảng tra. Để đo tốc độ truyền âm chính xác hơn, cũng nh− minh họa rõ ràng hơn hiện t−ợng vật lý đã mô tả ở trên, chúng tôi tiếp tục cải tiến TN theo ph−ơng châm tận dụng tối đa −u thế của kĩ thuật số (digital): Dùng thẻ âm thanh (sound card) của máy vi tính để ghi lại tín hiệu điện tại cuộn cảm biến d−ới dạng số. Hầu hết các sound card cho phép thu tín hiệu vào từ microphone, tốc độ lấy mẫu (sampling) tối đa 44100 Hz, 16 bit cho mỗi mẫu. (Trong thí nghiệm này chúng tôi đã dùng phần mềm MATLAB 6.5 để thu thập và hiển thị dữ liệu). Hình 3a diễn tả tín hiệu thu đ−ợc trong 4 giây khi búa gõ đều đặn khoảng 0,8 giây một lần. Mỗi cụm sóng ứng với một lần búa gõ. Các hình 3b, 3c và 3d phóng đại vào các đoạn khác nhau của đồ thị để minh họa sự tắt dần của xung, cách đo chính xác thời khoảng giữa hai xung, và dạng của xung cơ học do búa gây ra trong TN. 0 1 2 3 4 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 time (seconds) a m pl itu de (V o lts ) 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 time (seconds) a m pl itu de (V o lts ) A B Hình 3. (A)Tín hiệu số thu đ−ợc trong 4 giây với 4 lần gõ búa. (B) Sự tắt dần của xung trong một lần gõ búa. Hình 3b chỉ rõ sự tắt dần của xung sau khi phản xạ nhiều lần tại hai đầu thanh. Biên độ của xung (tỷ lệ với căn bậc hai của năng l−ợng) giảm dần theo hàm mũ. (Dựa vào đồ thị này bạn đọc có thể đo đ−ợc hệ số hấp thụ sóng âm trong thép). 1.52 1.525 1.53 1.535 1.54 1.545 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 time (seconds) a m pl itu de (V o lts ) 1.5295 1.53 1.5305 1.531 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 time (seconds) a m pl itu de (V o lts ) C D Hình 3. (C) Chi tiết một đoạn của đồ thị để đo khoảng thời gian giữa 2 xung liên tiếp. (D) Chi tiết hình dạng của xung với các điểm lấy mẫu. Hình 3c chỉ ra cách đo chính xác thời gian giữa hai xung liên tiếp (chu kì). Lấy thời khoảng giữa xung đầu tiên và xung cuối cùng trong đồ thị (25 ms) chia cho số xung (43) ta đ−ợc T = 0.581 ms, vậy tốc độ truyền âm trong thanh thép này là v = 3m/0.581ms = 5164 m/s. Kết quả này phù hợp với số liệu trong các bảng tra và cũng phù hợp với thời gian đo đ−ợc bằng cách quan sát các hình chụp trên màn dao động ký. Hình 3d cho thấy rõ dạng xung với các thời điểm lấy mẫu. Cần nói thêm rằng tần số cao nhất trong phổ tần số của xung cao hơn tần số lấy mẫu (40000Hz), do đó hình này chỉ diễn tả đ−ợc sơ l−ợc hình dạng của xung mà thôi (tức là chỉ có thành phần tần số thấp mà không có thành phần tần số cao). Các máy thu dữ liệu hiện đại (chẳng hạn máy dao động ký kỹ thuật số) có khả năng lấy mẫu với tần số cao hơn sẽ cho phép xem đ−ợc hình dạng của xung chi tiết hơn nữa.

File đính kèm:

  • pdfVLTT23.pdf
Giáo án liên quan