On tap thi HK II Vat Ly

gồm một dãy sáng có màu biến đổi liên tục gồm các vạch màu riêng rẽ nằm trên nền tối gồm các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục ĐK phát sinh do các chật rắn, lỏng, khí cĩ áp su

Trang 1

Tài liệu Ơn thi TNPT- Luyện thi CĐ,ĐH - Trang1 - GV Lê Cơng Tài THPT Bắc Mỹ

PHẦN1:

*TĨM TẮT LÝ THUYÊT, CƠNG THỨC THEO TỪNG CHƯƠNG

* MỘT SỐ LƯU Ý ĐỂ VẬN DỤNG CƠNG THỨC

Chương 1: CƠ HỌC VẬT RẮN (Dành cho chương trình nâng cao)

1 Chuyển động quay đều

Tốc độ gĩc: ω =const Gia tốc gĩc: γ = 0 Tọa độ gĩc: ϕ ϕ ω = 0 + t

2 Chuyển động quay biến đổi đều

Chú ý: ω cĩ thể dương; cĩ thể âm tùy theo chiều dương hay âm ta chọn.

b Cơng thức về chuyển động quay biến đổi đều

Gia tốc gĩc: γ =const Tốc độ gĩc: ω ω γ = 0 + t Tọa độ gĩc: 2

0 0 1 2

γ =∆ = −

tb t t t Gia tốc gĩc tức thời: γ ω ω'( )

=d = t dt

Vật quay nhanh dần đều Vật quay chậm dần đều

3 Liên hệ giữa tốc độ dài với tốc độ gĩc; gia tốc dài và gia tốc gĩc

v= ωr r

dt

d r dt

Chú ý: Vật quay đều: a

Vật biến đổi đều: a

a Mơ men lực đối với một trục: M=F d.

b Mơ men quán tính đối với một trục: 2

1 1

2 i

n i i

=

= ∑

Chú ý: Mơ men quán tính của một số dạng hình học đặc biệt:

• Hình trụ rỗng hay vành tròn: I m R= 2 ( với R: là bán kính)

•Hình trụ đặc hay đĩa tròn: 1 . 2

I = m l (với l: là chiều dài thanh)

•Thanh mảnh có trục quay đi qua một đầu thanh: 1 .2

3

c Định lí trục song song: I∆=I G+m d 2 ; trong đĩ d là khoảng cách từ trục bất kì đến trục đi qua G.

d Mơ men động lượng đối với trục: L=I ω

Trang 2

5 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định M I hoặc M dL I.d

dt dtω γ

6 Định luật bảo tồn mơ men động lượng: 1 2

1 1 2 2

Nếu 0 thì Hệ vật: .

Vật có mô men quán tính thay đổi: .

1 Phương trình dao động: x=Acos( ω ϕt+ )

2 Phương trình vận tốc: '; sin( ) cos( )

e Pha ban đầu: ϕ

Chú ý: Tìm ϕ, ta dựa vào hệ phương trình 0

0

cos sin

Trang 3

Tài liệu Ôn thi TNPT- Luyện thi CĐ,ĐH - Trang3 - GV Lê Công Tài THPT Bắc Mỹ

♦ Chọn gốc thời gian t0 = 0là lúc vật qua VTCB x0 = 0 theo chiều dương v0 > 0: Pha ban đầu

♦ Chọn gốc thời gian t0 = 0là lúc vật qua biên dươngx0 = A: Pha ban đầu ϕ = 0

♦ Chọn gốc thời gian t0 = 0là lúc vật qua biên âmx0 = − A: Pha ban đầu ϕ π =

♦ Chọn gốc thời gian t0 = 0là lúc vật qua vị trí 0 2

x = theo chiều âm v0 < 0: Pha ban đầu ϕ=π3

♦ Chọn gốc thời gian t0 = 0là lúc vật qua vị trí 0 2

2

1

2

2 2

Trang 4

Giá trị các hàm số lượng giác của các cung (góc

u u'

1

1 -1

A Chú ý: 2: Vật qua vị trí cân bằng

: Vật ở biên

M M

 lực hồi phục luơn hướng vào vị trí cân bằng.

Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau F đh=F hp .

7 Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình

a Thời gian: Giải phương trình x i=Acos( ωt i+ ϕ ) tìm ti

Vận tốc cực đại khi qua vị trí cân bằng (li độ bằng khơng), bằng khơng khi ở biên (li độ cực đại)

Trang 5

b Quãng đường:

Neáu thì

4Neáu thì 2

2Neáu thì 4

=

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E = ñ+ Et

a Động năng: 1 2 1 2 2sin (2 ) sin (2 )

Trang 6

1 Phương trình li độ góc: α α = 0 cos( ω ϕt+ ) (rad)

2 Phương trình li độ dài: s=s0 cos( ω ϕt+ )

3 Phương trình vận tốc dài: v ds s v'; s0 sin( t )

0 2

d Pha dao động: ( ω ϕ t + )

e Pha ban đầu: ϕ

Chú ý: Tìm ϕ, ta dựa vào hệ phương trình 0

0

cos sin

lực hồi phục luôn hướng vào vị trí cân bằng

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E = ñ+ Et

0

2 (1 cos ) 2 (cos cos )

Lực căng dây: τ =mg(3 cos α − 2 cos α 0 )

9 Sự thay đổi chu kì dao động của con lắc đơn:

Trang 7

a Theo độ cao (vị trí địa lí):

2 0

π α

1 Giản đồ Fresnel: Hai dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha khơng đổi

x = A ω ϕ t + x = A ω ϕ t + Dao động tổng hợp x x = +1 x2 = A cos( ω ϕ t + ) cĩ biên độ và pha được xác định:

Do ma sát nên biên độ giảm dần theo thời gian nên năng lượng dao động cũng giảm

2 Dao động cưỡng bức: fcưỡng bức = fngoại lực Cĩ biên độ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức, lực cản của hệ, và sự chênh lệch tần số giữa dao động cưỡng bức và dao động riêng

3 Dao động duy trì: Cĩ tần số bằng tần số dao động riêng, cĩ biên độ khơng đổi

DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

Trang 8

Lực tác dụng *Do t/d của nội lực tuần hoàn *Do t/d của lực cản

( do ma sát) *Do t/d của ngoại lực tuần hoànBiên độ A * Phụ thuộc đk ban đầu * Giảm dần theo thời gian *Phụ thuộc biên độ của ngoại

lực và hiệu số ( fcb− f0)

Chu kì T

(hoặc tần số f)

* Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài

*Không có chu kì hoặc tần số do không tuần hoàn

*Bằng với chu kì ( hoặc tần số) của ngoại lực tác dụng lên hệ

Hiện tượng đặc

biệt trong DĐ Không có Sẽ không dao động khi masat quá lớn * Sẽ xãy ra HT cộng hưởng (biên độ A đạt max)khi tần số

0

cb

Ưùng dụng *Chế tạo đồng hồ quả lắc

*Đo gia tốc trọng trường của trái đất

*Chế tạo lò xo giảm xóc trong ôtô, xe máy *Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số

của máy gắn vào nó

*Chế tạo các loại nhạc cụ

I HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SĨNG

1 Phương trình dao động sĩng: u a = cos ω t

Phương trình dao động sĩng tại điểm M cách nguồn cĩ toạ độ x:

2 cos

Phương trình dao động sĩng tại nguồn O: u a = cos ω t

Phương trình truyền sĩng từ O đến M (d OM = ) với vận tốc v mất khoảng thời gian tOM dOM

3 Giao thoa sĩng: Hai sĩng kết hợp ở nguồn phát cĩ dạng u a = cos ω t

Trang 9

d Hai dao động ngược pha:

Hai dđ cùng pha: 2 ; hai điểm gần nhất 1

Hai dđ ngược pha: (2 1) (2 1) ; hai điểm gần nhất 0

2 Hai dđ vuông pha: (2 1) (2 1) ; hai điểm gần nhất 0

Bước sĩng là khoảng cách gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sĩng dao động cùng pha.

4 Số điểm cực đại, cực tiểu:

a Số điểm cực đại trên đoạn O O1 2:

k là số múi sóng số bụng sóng k số nút sóng k

5 Sĩng trên sợi dây mà một đầu là nút đầu kia là bụng: (2 1)

Trang 10

3 Độ to của âm: ∆ = − I I Imin; Imin: Ở ngưỡng nghe

Độ to tối thiểu mà tai cịn phân biệt được gọi là 1 phôn: 2

4 Hiệu ứng Doppler: (Dành cho chương trình nâng cao)

a Tần số âm khi tiến lại gần người quan sát: s; s: :

f tần số nguồn phát

−

− +

( ) : ( ) : ( ) : ( ) :

:

s M

s

M

Máy thu lại gần

Nguồn thu lại gần

l

λλ

Dao động cơ học trong các mơi trường vật chất đàn hồi là các dao động cưỡng bức (dao động sĩng, dao động âm)

IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SĨNG ÂM

1 Sĩng âm, dao động âm:

a Dao động âm: Dao động âm là những dao động cơ học cĩ tần số từ 16Hz đến 20KHz mà tai người cĩ thể cảm nhận được.Sĩng âm cĩ tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sĩng hạ âm; sĩng âm cĩ tần số lớn hơn 20KHz gọi là sĩng siêu âm

b Sĩng âm là các sĩng cơ học dọc lan truyền trong các mơi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng, khí Khơng truyền được trong chân khơng

Chú ý: Dao động âm là dao động cưỡng bức cĩ tần số bằng tần số của nguồn phát.

2 Vận tốc truyền âm:

Vận tốc truyền âm trong mơi trường rắn lớn hơn mơi trường lỏng, mơi trường lỏng lớn hơn mơi trường khí

Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của mơi trường

Trong một mơi trường, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ và khối lượng riêng của mơi trường đĩ

3 Đặc trưng sinh lí của âm:

a Nhạc âm: Nhạc âm là những âm cĩ tần số hồn tồn xác định; nghe êm tai như tiếng đàn, tiếng hát, …

Trang 11

b Tạp âm: Tạp âm là những âm khơng cĩ tần số nhất định; nghe khĩ

chịu như tiếng máy nổ, tiếng chân đi, …

c Độ cao của âm: Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc

vào đặc trưng vật lí của âm là tần số Âm cao cĩ tần số lớn, âm trầm cĩ

tần số nhỏ

d Âm sắc: Âm sắc là đặc trưng sinh lí phân biệt hai âm cĩ cùng độ cao,

nĩ phụ thuộc vào biên độ và tần số của âm.

e Độ to: Độ to là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí là mức cường độ âm và tần số

Ngưỡng nghe: Âm cĩ cường độ bé nhất mà tai người nghe được, thay đổi theo tần số của âm

Ngưỡng đau: Âm cĩ cường độ lớn đến mức tai người cĩ cảm giác đau ( I> 10W/m 2 ứng với L= 130dB với mọi tần số).Miền nghe được là giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

Chú ý: Quá trình truyền sĩng là quá trình truyền pha dao động, các phần tử vật chất dao động tại chỗ.

Chương 4: DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ

I DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1 Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động: q=Q0 cos( ω ϕt+ ) ( )C

2 Sự biến thiên cường độ dịng điện trong mạch dao động: i dq q'

cos( ) ( ) cos( );

1Hoặc cos( ); với

Q q

6 Năng lượng dao động điện từ: E E = C + EL

a Năng lượng điện trường: 1 2 1 02cos (2 ) cos (2 )

C

Q q

Trang 12

Chú ý:

2

2 2 00 2 0

1 W

C

Q 2

1 2

1 C

q 2

1

0 2

q = ± 0 trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên đường

trịn, các vị trí này cách đều nhau bởi các cung

2

π

Cĩ nghĩa là, sau hai lần liên tiếp W = Wđ t , pha dao động đã biến thiên được

một lượng là

4

T4

2

π : Pha dao động biến thiên được 2

π sau thời gian một chu kì T

Tĩm lại, cứ sau thời gian T4 năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SĨNG ĐIỆN TỪ

1 Bước sĩng: c cT v; c; : Chiết suất của môi trườngn

2 Điện từ trường: Điện trường và từ trường cĩ thể chuyển hĩa cho nhau, liên hệ

mật thiết với nhau Chúng là hai mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường

3 Giả thuyết Maxwell:

a Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xốy

b Giả thuyết 2: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy

c Dịng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy Điện trường này tương đương như một dịng điện gọi là dịng điện dịch

4 Sĩng điện từ: Sĩng điện từ là quá trình truyền đi trong kh/ gian của điện từ trường biến thiên tuần hồn theo thời gian.

a Tính chất:

Sĩng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn (v c ≈ )

Sĩng điện từ mang năng lượng

Sĩng điện từ truyền được trong mơi trường vật chất và trong chân khơng

Sĩng điện từ tuân theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, …

Sĩng điện từ là sĩng ngang

Sĩng điện từ truyền trong các mơi trường vật chất khác nhau cĩ vận tốc khác nhau

b Phân loại và đặc tính của sĩng điện từ:

Sĩng dài 3 - 300 KHz 10 - 10 m5 3 Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ

Sĩng trung 0,3 - 3 MHz 10 - 10 m3 2 Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm

tầng điện li phản xạSĩng ngắn 3 - 30 MHz 10 - 10 m2 Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản

xạ nhiều lầnSĩng cực

ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10 m-2 Cĩ năng lượng rất lớn, khơng bị tầng điện li hấp

thụ, truyền theo đường thẳng

Trang 13

5 Mạch chọn sóng:

a Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn: λ = 2 πc LC c; = 3.10 (m/s) 8

b Một số đặc tính riêng của mạch dao động: π π

ππ

SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ DAO ĐỘNG CƠ

Chương 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Từ thông: Φ=NBScos( ω ϕt+ ) =Φ 0 cos( ω ϕt+ ) (Wb)

2 Suất điện động tức thời: e d '

3 Hiệu điện thế tức thời: u U = 0cos( ω ϕ t + u)

II DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Cường độ dòng điện tức thời: i=I0cos( ω ϕt+ i) (A)

Chú ý: Nếu dòng điện xoay chiều dao động với tần số f thì trong 1s đổi chiều 2 f lần.

Nam châm điện được tạo ra bằng dòng điện xoay chiều dao động với tần số f thì nó rung với tần số f ' 2 = f Hoặc từ trường của nó biến thiên tuần hoàn với tần số f ' 2 = f

4 Các phần tử tiêu thụ điện

a Điện trở: R ( ) Ω

Trang 14

Định luật Ohm: U R =IR U; 0R =I R0 uR cùng pha với i: ϕ = 0

b Độ lệch pha (u so với i):

: u sớm pha hơn i tan : u cùng pha với i

: u trễ pha hơn i

 uur uuur uuur uuur

6 Liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng trong đoạn mạch thuần RLC nối tiếp:

III BÀI TỐN CỰC TRỊ

1 Hiện tượng cộng hưởng:

Điều kiện cộng hưởng 2 1

0

L C

u i

LC

ωϕ

Trang 15

Suy ra

2 2

L

C M

R Z Z

Z

U R Z U

C

L M

R Z Z

Z

U R Z U

R

5 Liên quan độ lệch pha:

a Trường hợp 1: 1 2 tan tan1 2 1

IV BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN)

1 Mạch điện đơn giản:

Trang 16

a Nếu UNB cùng pha với i suy ra chỉ chứa R0

b Nếu UNB sớm pha với i gĩc

2

π suy ra chỉ chứa L0

c Nếu UNB trễ pha với i gĩc

2

π suy ra chỉ chứa C0

2 Mạch điện phức tạp:

a Mạch 1

Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa L0

Nếu UAN và UNB tạo với nhau gĩc

2

π suy ra chỉ chứa R0

Vậy chứa (R0, L0)

b Mạch 2

Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa C0

Nếu UAN và UNB tạo với nhau gĩc

2

π suy ra chỉ chứa R0

Vậy chứa (R0, C0)

V SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

1 Dịng điện xoay chiều một pha, máy phát điện xoay chiều một pha:

a Suất điện động tức thời: e d '

f np np f

=



 =

 ; p: số cặp cực từ

Chú ý: Một máy phát điện cĩ 1 cặp cực từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ n = 50 vòng/s; cĩ 10 cặp cực

từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ n = 5 vòng/s Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì tốc độ quay giảm đi bấy nhiêu lần.

2 Dịng điện xoay chiều ba pha, máy phát điện xoay chiều ba pha:

Dịng điện: Dịng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dịng điện xoay chiều, được tạo ra bỡi ba suất điện động xoay chiều cĩ cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đơi một một gĩc 23π

Trang 17

Các biểu thức suất điện động:

ωπωπω

32

a Số vân sáng: N s= 2n+ 1 ( n: lấy phần nguyên) b Số vân tối: N s = 2n+ 1

7 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:

a Đặt bản mặt song song trên một đường truyền của tia sáng:

Trước khi có bản mặt song song; vân sáng trung tâm là: δ = S O S O2 − 1 = 0

Khi có bản mặt song song có chiết suất n, bề dày e:

Đường đi từ S1 đến M: d1' = + − d1 ( n 1) e

Đường đi từ S2 đến M: d2' = d2

Trang 18

Hiệu quang trình: e d2 d1' d2 d1 ( n 1) ; e d2 d1 ax

D

Khi cĩ bản mặt song song (cĩ chiết suất n, bề dày e)

vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song một đoạn: x (n 1)eD

Chú ý: Vân sáng trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của nguồn.

II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP)

1 Mắt nhìn thấy ánh sáng cĩ bước sĩng λ: với 0,76

3 Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân sáng bậc k2của bức xạ λ2: k1 1 λ =k2 2 λ

4 Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân tối bậc k2của bức xạ λ2: 1 1 ( 2 1 ) 2

Ống chuẩn trực là tạo ra chùm tia song song

Lăng kính để phân tích song song thành những thành phần đơn sắc song song khác nhau

Buồng ảnh là kính ảnh đặt tại tiêu điểm ảnh của thấu kính L2 để quan sát quang phổ

c Nguyên tắc hoạt động:

Chùm tia qua ống chuẩn trực là chùm tia song song đến lăng kính

Qua lăng kính chùm sáng bị phân tích thành các thành phần đơn sắc song song

Các chùm tia đơn sắc qua buồng ảnh được hội tụ trên kính ảnh

Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc thành phần hĩa học của nguồn phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt của nguồn phát

Ở nhiệt độ 500 C0 , các vật bắt đầu phát ra ánh sáng màu đỏ; ở nhiệt độ 2500K đến 3000K các vật phát ra quang phổ liên tục cĩ màu biến thiên từ đỏ đến tím Nhiệt độ của bề Mặt Trời khoảng 6000K, ánh sáng của Mặt Trời là ánh sáng trắng

Trang 19

3 Quang phổ vạch phát xạ:

a Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là loại quang phổ gồm những vạch màu đơn sắc nằm trên một nền tối

b Các chất khí hay hơi cĩ áp suất thấp bị kích thích phát ra.

Chiếu vào khe của máy quang phổ một ánh sáng trắng ta nhận được một quang phổ liên tục

Đặt một đèn hơi Natri trên đường truyền tia sáng trước khi đến khe của máy quang phổ, trên nền quang phổ xuất hiện các vạch tối

ở đúng vị trí các vạch vàng trong quang phổ vạch phát xạ của Natri.

d Điều kiện: Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục

e Hiện tượng đảo sắc: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi cĩ khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nĩ cũng cĩ khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đĩ

Chú ý: Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Đất là quang phổ hấp thụ, Bề mặt của Mặt Trời phát ra quang phổ liên tục.

BẢNG TĨM TĂT

IV SĨNG ĐIỆN TỪ

c f

λ =

Vùng đỏ λ : 0, 640 µm÷ 0, 760 µm

1 Tia hồng ngoại:

a Định nghĩa: Tia hồng ngoại là những bức xạ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng lớn hơn bước sĩng cùa ánh sáng đỏ (λ > 0,76 m µ )

b Nguồn phát sinh:

Các vật bị nung nĩng dưới 500 C0 phát ra tia hồng ngoại

Cĩ 50% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng hồng ngoại

Nguồn phát tia hồng ngoại là các đèn dây tĩc bằng Vonfram nĩng sáng cĩ cơng suất từ 250 W − 1000 W

gồm một dãy sáng

có màu biến đổi liên tục

gồm các vạch màu riêng rẽ nằm trên nền tối

gồm các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục

ĐK

phát

sinh

do các chật rắn, lỏng, khí cĩ áp suất

cao (cĩ tỉ khối lớn)

bị nun nóg phát ra

do chất khí hoặc hơi ở áp suất thấp phát ság phát ra chùm as trắng bay ngang qua khí hoặc hơi bị nun nóng ở t0 <

+ Không phụ thuộc thành phần cấu tạo

mà chỉ phụ thuộc nhiệt độ của nguồn

sáng

+ t0 càng cao miền phát sáng càng mở

rộng về phía as có bước sóng ngắn

+ Các nuyên tố khác nhau thì cho quang phổ vạch khác nhau về: số lượng, vị trí, màu sắc, độ ság các vạch

+ Mỗi ngtố cho qpvạch phát xạ riêng đặc trưng cho ngtố

+ HT đảo sắc :Khi bỏ nguồn ság trắg thì các vạch tối trở thành các vạch màu

+ Nguyên tố phát ra as đơn sắc nào thì có khả năng hấp thụ as đó

+ Mỗi ngtố cho qpvạch hấp thụ riêng đặc trưng cho ngtố

Ứng

dụng

xác định t0 của nguồn sáng xđ các thành phần cấu tạo của

nguồn phát sáng

xđ các thành phần cấu tạo của nguồn phát sáng

Trang 20

Các vật bị nung nóng trên 3000 C0 phát ra tia tử ngoại

Có 9% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng tử ngoại

Nguồn phát tia tử ngoại là các đèn hơi thủy ngân phát ra tia tử ngoại

Gây ra một số phản ứng quang hóa, quang hợp

Gây hiệu ứng quang điện

Tác dụng sinh học: hủy hoại tế bào, giết chết vi khuẩn, …

Bị thủy tinh, nước hấp thụ rất mạnh Thạch anh gần như trong suốt đối với các tia tử ngoại

d Ứng dụng: Chụp ảnh; phát hiện các vết nứt, xước trên bề mặt sản phẩm; khử trùng; chữa bệnh còi xương

3 Tia Röentgen( Tia X):

a Định nghĩa: Tia Röentgen là những bức xạ điện từ có bước sóng từ 10 m− 12 đến 10 m− 8 (tia Röentgen cứng, tia Röentgen mềm)

b Cách tạo ra tia Rơnghen: Khi chùm tia catốt đập vào tấm kim loại có nguyên tử lượng phát ra

Gây ra hiện tượng quang điện

Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào, diệt tế bào, diệt vi khuẩn, …

d Ứng dụng: Dò khuyết tật bên trong các sản phẩm, chụp điện, chiếu điện, chữa bệnh ung thư nông, đo liều lượng tia Röentgen, …

Chương 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

I THUYẾT LƯỢNG TỬ

1 Nội dung thuyết lượng tử:

Các nguyên tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ ánh sáng thành từng phần riêng biệt đứt quãng; mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng: ε hf hc; h 6,625.10 34Js: Haèng soá Planck

Chùm ánh sáng là chùm các hạt (photon); mỗi photon mang năng lượng hoàn toàn xác định bằng lượng tử năng lượng (lượng

tử ánh sáng)

Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số photon có trong chùm sáng

2 Các định luật quang điện:

a Định luật 1 quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ánh sáng kích thích (λ) phải nhỏ hơn bằng giới hạn quang điện (λ0) của kim loại đó: λ λ ≤ 0

b Định luật 2 quang điện: Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích: I qñ~I askt

c Định luật 3 quang điện: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích: 0 0

Trang 21

a Giới hạn quang điện: 0 ; 1 1,6.10 19

Chú ý: Phương trình Einstein giải thích định luật 1; định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2.

4 Điều kiện để triệt tiêu hồn tồn dịng quang điện: Iqđ = ⇔ 0 W0đM = eU Uh; h < 0

5 Dịng quang điện bão hịa:

e

I n e n

e e

bh = ⇒ = ( với ne : số electron bứt ra trong 1 s)

6 Cơng suất bức xạ của nguồn: ε ε

P n n

P= p ⇒ p = ( với np: số photon đập vào trong 1s)

7 Hiệu suất lượng tử: λ

P e

c h I n

ε

λε

a Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái cĩ năng lượng hồn tồn xác định gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái

dừng nguyên tử khơng bức xạ năng lượng.

b Tiên đề 2: Nguyên tử ở thái thái cĩ mức năng lượng Em cao hơn khi

c Hệ quả: Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo cĩ bán kính hồn tồn xác định

gọi là quỹ đạo dừng: rn = n r2 0; với r0 = 0,53 A0

Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrơ, trạng thái dừng là trạng thái cĩ mức năng lượng thấp nhất (ứng với quỹ đạo K), các trạng thái

cĩ mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích (thời gian tồn tại 10 s− 8 )

Nguyên tử (electron) chỉ hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng đúng bằng hiệu năng lượng giữa hai mức.

2 Năng lượng ở trạng thái dừng:

0 2

LaimanK

MNO

LP

EnE

m > E

n

Trang 22

a Dãy Lynam: Các electron chuyển từ trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về trạng thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại)

b Dãy Balmer: Các electron chuyển từ trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về trạng thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy)

c Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về trạng thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại)

Chú ý: Bước sĩng càng ngắn năng lượng càng lớn

Chú íù : + Khi làm bài tập thì đơn vị của các đại lượng phải dùng trong hệ đơn vị SI.

+ Các đơn vị khác thường sử dụng trong dạng bài tập này là :

*Micrô met (m m): 1m m= 10 m− 6 *Hằng số Plăng : h = 6,625 10−34J s

*Nanô met (nm) : 1nm = 10 m−9 *Tốc độ ánh sáng : c = 3 108 m

s .

*Picô met (pm) : 1pm = 10 m−12 *K/lượng của electron : m = 9,1.10−31kg

*Ăngstrong ( A0) : 1A0= 10 m−10 * Điện tích của electron e = − 1,6.10−19C

*Electron vôn (eV) : 1eV= 1,6 10 J−19

I là cường độ của chùm sáng tới môi trường

là hệ số hấp thụ của môi trường

d độ dài của đường truyền tia sáng

b Hấp thụ lọc lựa:

Vật trong suốt (vật khơng màu) là vật khơng hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

Vật cĩ màu đen là vật hấp thụ hồn tồn ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

Vật trong suốt cĩ màu là vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

2 Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng:

Các vật cĩ thể hấp thụ lọc lựa một số ánh sáng đơn sắc, như vậy các vật cũng cĩ thể phản xạ (tán sắc) một số ánh sáng đơn sắc

Hiện tượng đĩ được gọi là phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng

Chú ý: Yếu tố quyết định đến việc hấp thụ, phản xạ (tán sắc) ánh sáng đĩ là bước sĩng của ánh sáng.

IV LASER

1 Hiện tượng phát quang:

a Sự phát quang: Cĩ một số chất ở thể rắn, lỏng, khí khi hấp thụ một năng lượng dưới dạng nào đĩ thì cĩ khả năng phát ra một

bức xạ điện từ Nếu bức xạ đĩ cĩ bước sĩng nằm trong giới hạn của ánh sáng nhìn thấy thì được gọi là sự phát quang

Mỗi chất phát quang cĩ một quang phổ đặc trưng riêng cho nĩ

Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất cịn được duy trì trong một khoảng thời gian nào đĩ

Thời gian phát quang là khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang cĩ thể

kéo dài từ 10 s− 10 đến vài ngày

Hiện tượng phát quang là hiện tượng khi vật hấp thụ ánh sáng kích thích cĩ bước sĩng này để phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng

khác

b Các dạng phát quang:

Huỳnh quang là sự phát quang cĩ thời gian ngắn dưới 10 s− 8 , thường xảy ra với chất lỏng và khí

Lân quang là sự phát quang cĩ thời gian dài trên 10 s− 8 , thường xảy ra với chất rắn

Chú ý: Thực tế trong khoảng 10− 8s t ≤ ≤ 10− 6s khơng xác định được lân quang hay huỳnh quang.

c Định luật Xtốc về sự phát quang: Ánh sáng phát quang cĩ bước sĩng nhỏ hơn bước sĩng ánh sáng kích thích:

λaspq< λaskt ⇔ εaspq> εaskt

2 Laser:

a Đặc điểm:

Trang 23

Tia Laser có tính đơn sắc cao Độ sai lệch ∆ ≈f 10 − 15

Tia Laser là chùm sáng kết hợp, các photon trong chùm sáng có cùng tần số và cùng pha

Tia Laser là chùm sáng song song, có tính định hướng cao

Tia Laser có cường độ lớn I~ 10 W/cm 6 2

b Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser CO2, Laser bán dẫn, …

c Ứng dụng:

Trong thông tin liên lạc: cáp quang, vô tuyến định vị, …

Trong y học: làm dao mổ, chữa một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt, …

Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, …

Trong công nghiệp: khoan, cắt, tôi, … với độ chính xác cao

Chương 8: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP (Dành cho chương trình nâng cao)

1 Các tiên đề Einstein:

a Tiên đề I (nguyên lí tương đối): Các hiện tượng vật lí diễn ra như nhau trong các hệ quy chiếu quán tính.

b Tiên đề II (nguyên lí bất biến của vận tốc ánh sáng): Vận tốc ánh sáng trong chân không có cùng giá trị bằng c trong mọi hệ

quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vận tốc của nguồn sáng hay máy thu.

1

t

v c

1

m m

v c

=

− Động lượng tương đối:

0 2 2

1

m

v c

1

m

v c

3 Đối với photon:

Năng lượng của photon: hf hc m c2

εε

Trang 24

1,6.10 được tạo nên từ

1,67493.10 ( - ) nơtrôn

0 : không mang điện

p p A

Z

n p

N: số hạt nhân nguyên tử

;

A A A

2 Hệ thức Einstein: E mc = 2; 1 uc2 = 931,5 MeV ; 1 MeV = 1,6.10−13J

3 Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng:

a Năng lượng liên kết: ∆ =∆E mc2

b Năng lượng liên kết riêng: E: tính cho một nuclôn

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối

Thực chất của phĩng xạ β- là một hạt nơtrơn biến thành một hạt prơtơn, một hạt electrơn và một hạt nơtrinơ:

®

Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ β- là chùm các hạt electrơn (e-)

- Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu

như khơng tương tác với vật chất

+ Phĩng xạ β+ (+01e

): Z AX ® +01e + Z-A1Y

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối

Thực chất của phĩng xạ β+ là một hạt prơtơn biến thành một hạt nơtrơn, một hạt pơzitrơn và một hạt nơtrinơ:

* Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J

* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2

Trang 25

* Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C

* Khối lượng prơtơn: mp = 1,0073u

* Khối lượng nơtrơn: mn = 1,0087u

* Khối lượng electrơn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u

0 0

ln 2

2 ; với : hằng số phân rã

( ) 2

t t

T

t t

; ( ); 1 3,7.10 Bq

t t

a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ =N N0 −N =N0 (1 −e− λt)

b Khối lượng hạt nhân nguyên tử bị phân rã: ∆ = m m0− = m m0(1 − e− λt)

Chú ý: Số hạt nhân nguyên tử tạo thành bằng số hạt nhân nguyên tử phĩng xạ bị phân rã

có hai loại

là electron e n p e , bị lệch trong điện trường, từ trường nhiều hơn tia α

c Tia γ : Cĩ bước sĩng ngắn λ < 10 m− 11 , cĩ năng lượng rất lớn, khơng bị lệch trong điện trường, từ trường

2 Các định luật bảo tồn:

a Định luật bảo tồn điện tích: Z A+Z B =Z C+Z D

b Định luật bảo tồn số nuclon: A A+A B=A C+A D

c Định luật bảo tồn năng lượng: (E A+E đA) + (E B+E đB) = (E C+E đC) + (E D +E đD)

d Định luật bảo tồn động lượng: uurp A+uurp B=uurp C+uurp D

p = mE

4 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: M0 =m A+m B

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: M=m C+m D

a Phản ứng tỏa năng lượng: M0 >M

Năng lượng tỏa ra là: 2

Trang 26

1 Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt cơ bản) là các hạt nhỏ hơn hạt nhân

2 Các đặc trương của hạt sơ cấp:

a Khối lượng nghỉ m0: Phơtơn ε , nơtrinơ ν , gravitơn cĩ khối lượng nghỉ bằng khơng

b Điện tích: Các hạt sơ cấp cĩ thể cĩ điện tích bằng điện tích nguyên tố Q = 1, cũng cĩ thể khơng mang điện Q được gọi là số lượng tử điện tích

c Spin s: Mỗi hạt sơ cấp khi đứng yên cũng cĩ momen động lượng riêng và momen từ riêng Các momen này được đặc trưng bằng số lượng tử spin Prơtơn, nơtrơn cĩ 1

2

s = , phơtơn cĩ s = 1, piơn cĩ s = 0

d Thời gian sống trung bình T: Trong các hạt sơ cấp cĩ 4 hạt khơng phân rã (proton, electron, photon, notrino) gọi là các hạt nhân bền Cịn các hạt khác gọi là hạt khơng bền và phân rã thành các hạt khác Notron cĩ T = 932 s, các hạt khơng bền cĩ thời gian ngắn từ 10 s−24 đến 10 s−6

3 Phản hạt: Các hạt sơ cấp thường tạo thành một cặp; mỗi cặp gồm hai hạt cĩ khối lượng nghỉ và spin như nhau nhưng cĩ điện tích trái dấu nhau Trong quá trình tương tác cĩ thể sinh cặp hoặc hủy cặp

4 Phân loại hạt sơ cấp:

a Photon (lượng tử ánh sáng):

b Lepton: Gồm các hạt nhẹ như electron, muyon (µ µ+, −), các hạt tau (τ τ+, −), …

c Mêzơn: Gồm các hạt cĩ khối lượng trung bình, được chia thành mêzơn π và mêzơn K

Barion: Gồm các hạt nặng cĩ khối lượng lớn, được chia thành nuclon và hipêrơn

Tập hợp các mêzơn và bariơn được gọi là hađrơn

5 Tương tác của các hạt sơ cấp:

a Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vơ cùng, lực tương tác nhỏ

b Tương tác điện từ: Bán kính lớn vơ hạn, lực tương tác mạnh hơn tương tác hấp dẫn cỡ 1038 lần

c Tương tác yếu: Bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10 m−18 , lực tương tác yếu hơn tương tác hấp dẫn cỡ 1011 lần

d Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10 m−15 , lực tương tác yếu hơn tương tác hấp dẫn cỡ 102 lần Tương tác giữa các hađrơn

6 Hạt quark:

a Hạt quark: Tất cả các hạt hađrơn được tạo nên từ các hạt rất nhỏ

b Các loại quark: Cĩ 6 loại quark là u, d, s, c, b, t và phản quark tương ứng Điện tích các quark là ; 2e

e

c Các baraiơn: Tổ hợp của 3 quark tạo nên các baraiơn

II MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI

1 Hệ Mặt Trời: Gồm 9 hành tinh lớn, tiểu hành tinh, các sao chổi

Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh, Diêm Vương tinh

Để đo đơn vị giữa các hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: 1 đvtv = 150 trKm

Các hành tinh đều quay quanh mặt trời theo chiều thuận trong cùng một phẳng, Mặt Trời và các hành tinh tự quay quanh nĩ và đều quay theo chiều thận trừ Kim tinh

2 Mặt Trời:

a Cấu trúc của Mặt Trời: Gồm quang cầu và khí quyển

Quang cầu: Khối khí hình cầu nĩng sáng, nhìn từ Trái Đất cĩ bán kính gĩc 16 phút, bán kính của khối cầu khoảng 7.10 Km5 , khối lượng riêng trung bình của các vật chất trong quang cầu là 1400kg/m3, nhiệt độ hiệu dụng 6000K

Khí quyển: Bao quanh Mặt Trời cĩ khí quyển Mặt Trời: Chủ yếu là Hiđrơ, Heli Khí quyển được chia ra hai lớp cĩ tính chất vật lí khác nhau: Sắc cầu và nhật hoa

Sắc cầu là lớp khí nằm sát mặt quang cầu cĩ độ dày trên 10000km và cĩ nhiệt độ khoảng 4500K

Phía trên sắc cầu là nhật hoa: Các phân tử vật chất tồn tại ở trạng thái ion hĩa mạnh (trạng thái plasma), nhiệt độ khoảng

1 triệu độ Nhật hoa cĩ hình dạng thay đổi theo thời gian

b Năng lượng Mặt Trời: Năng lượng Mặt Trời được duy trì là nhờ trong lịng nĩ đang diễn ra các phản ứng nhiệt hạch

Hằng số Mặt Trời H = 1360W/m2 là lượng năng lượng bức xạ của Mặt trời truyền vuơng gĩc tới một đơn vị diện tích cách nĩ một đơn vị thiên văn trong một đơn vị thời gian

Trang 27

Công suất bức xạ năng lượng Mặt Trời là P = 3,9.1026W

c Sự hoạt động của Mặt Trời:

Quang cầu sáng không đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm những hạt sáng biến đổi trên nền tối do sự đối lưu mà tạo thành: vết đen, bùng sáng, tai lửa:

Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vào khoảng 4000K.

Bùng sáng thường xuất hiện khi có vết đen, bùng sáng phóng ra tia X và dòng hạt tích điện gọi là gió Mặt Trời.

Tai lửa là những lưỡi phun lửa cao trên sắc cầu.

Năm Mặt Trời có nhiều vết đen nhất xuất hiện được gọi là Năm Mặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có ít vết đen nhất xuất hiện được gọi là Năm Mặt Trời tĩnh Chu kì hoạt động của Mặt Trời có trị số trung bình là 11 năm

Sự hoạt động của Mặt Trời có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất Tia X và dòng hạt tích điện từ bùng sáng truyền đến Trái Đất gây ra nhiều tác động:

Làm nhiễu hoặc mất thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến ngắn.

Làm cho từ trường Trái Đất biến thiên, gây ra bão từ: bão từ xuất hiện sau khoảng 20 giờ kể từ khi bùng sáng xuất hiện trên sắc cầu

Sự hoạt động của Mặt Trời còn có ảnh hưởng đến trạng thái thời tiết trên Trái Đất, đến quá trình phát triển của các sinh vật, …

3 Trái Đất:

a Cấu tạo: Trái Đất có dạng hình phỏng cầu, bán kính xích đạo bằng 6378km, bán kính ở hai cực bằng 6357km, khối lượng riêng trung bình 5520kg/m3

Lõi Trái Đất: bán kính 3000km; chủ yếu là sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 4000 C0

Vỏ Trái Đất: dày khoảng 35km; chủ yếu là granit; khối lượng riêng 3300kg/m3

b Từ trường của Trái Đất: Trục từ của nam châm nghiêng so với trục địa cực một góc 11 50 và thay đổi theo thời gian

c Mặt Trăng – vệ tinh của Trái Đất: Mặt Trăng cách Trái Đất 384000km; có bán kính 1738km; có khối lượng

22

7,35.10 kg; gia tốc trọng trường 1,63m/s2; quay quanh Trái Đất với chu kì 27,32ngày; Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với chu kì bằng chu kì quay của Trái Đất quanh trục; quay cùng chiều với chiều quay quanh trái Đất, nên Mặt Trăng luôn hướng một nửa nhất định vào Trái Đất; nhiệt độ lúc giữa trưa 100 C0 , lúc nửa đêm − 150 C0 Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất như thủy triều, …

4 Các hành tinh khác Sao chổi:

a Các đặc trưng cơ bản của các hành tinh

Thiên thể Khoảng

cách đến Mặt Trời (đvtv)

Bán kính (km)

Khối lượng (so với Trái Đất)

Khối lượng riêng (103kg/m3

Chu kì tự quay

Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời

Số vệ tinh đã biết

b Sao chổi: Sao chổi chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp; có kích thước và khối lượng rất nhỏ Được cấu tạo từ các chất dễ bốc hơi như tinh thể băng, amoniac, mêtan, …

Ngoài ra có những sao chổi thuộc thiên thể bền vững

III CÁC SAO THIÊN HÀ

Trang 28

c Các loại sao đặc biệt: Đa số các sao tồn tại trong trạng thái ổn định; cĩ kích thước, nhiệt độ, … khơng đổi trong một thời gian dài

Ngồi ra; người ta đã phát hiện thấy cĩ một số sao đặc biệt như sao biến quang, sao mới, sao nơtron, …

Sao biến quang cĩ độ sáng thay đổi, cĩ hai loại:

•Sao biến quang do che khuất là một hệ sao đơi (gồm sao chính và sao vệ tinh), độ sáng tổng hợp mà ta thu được sẽ biến thiên cĩ chu kì.

•Sao biến quang do nén dãn cĩ độ sáng thay đổi thực sự theo một chu kì xác định.

Sao mới cĩ độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần rồi sau đĩ từ từ giảm Lí thuyết cho rằng sao mới là một pha đột biến trong quá trình biến hĩa của một hệ sao

Punxa, sao nơtron ngồi sự bức xạ năng lượng cịn cĩ phần bức xạ năng lượng thành xung sĩng vơ tuyến

•Sao nơtron được cấu tạo bỡi các hạt nơtron với mật độ cực kì lớn 10 g/cm14 3.

•Punxa (pulsar) là lõi sao nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ gĩc 640 vòng/s và phát ra sĩng vơ tuyến Bức

xạ thu được trên Trái Đất cĩ dạng từng xung sáng giống như áng sáng ngọn hải đăng mà tàu biển nhận được.

2 Thiên hà: Các sao tồn tại trong Vũ trụ thành những hệ tương đối độc lập với nhau Mỗi hệ thống như vậy gồm hàng trăm tỉ sao

gọi là thiên hà.

a Các loại thiên hà:

•Thiên hà xoắn ốc cĩ hình dạng dẹt như các đĩa, cĩ những cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí.

•Thiên hà elip cĩ hình elip, chứa ít khí và cĩ khối lượng trải ra trên một dải rộng Cĩ một loại thiên hà elip là nguồn phát sĩng vơ tuyến điện rất mạnh.

•Thiên hà khơng định hình trơng như những đám mây (thiên hà Ma gien-lăng).

b Thiên Hà của chúng ta:

•Thiên Hà của chúng ta là thiên hà xoắn ốc, cĩ đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng và cĩ khối lượng bằng khoảng

150 tỉ khối lượng Mặt Trời Nĩ là hệ phẳng giống như một cái đĩa dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ ngơi

sao

•Hệ Mặt Trời nằm trong một cánh tay xoắn ở rìa Thiên Hà, cách trung tâm khoảng 30 nghìn năm ánh sáng Giữa các sao cĩ bụi và khí

•Phần trung tâm Thiên Hà cĩ dạng hình cầu dẹt gọi là vùng lồi trung tâm được tạo bỡi các sao già, khí và bụi

•Ngay ở trung tâm Thiên Hà cĩ một nguồn phát xạ hồng ngoại và cũng là nguồn phát sĩng vơ tuyến điện (tương đương với

độ sáng chừng 20 triệu ngơi sao như Mặt Trời và phĩng ra một luồng giĩ mạnh)

•Từ Trái Đất, chúng ta chỉ nhìn được hình chiếu của thiên Hà trên vịm trời gọi là dải Ngân Hà nằm theo hướng Đơng Bắc – Tây Nam trên nền trời sao.

c Nhĩm thiên hà Siêu nhĩm thiên hà:

Vũ trụ cĩ hàng trăm tỉ thiên hà, các thiên hà thường cách nhau khoảng mười lần kích thước Thiên Hà của chúng ta Các thiên hà cĩ xu hướng hợp lại với nhau thành từng nhĩm từ vài chục đến vài nghìn thiên hà

Thiên Hà của chúng ta và các thiên hà lân lận thuộc về Nhĩm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm một thể

tích khơng gian cĩ đường kính gần một triệu năm ánh sáng Nhĩm này bị chi phối chủ yếu bỡi ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà của chúng ta; Thiên hà Tam giác, các thành viên cịn lại là Nhĩm các thiên hà elip và các thiên hà khơng định hình tí hon

Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng là Nhĩm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng trên bầu trời trong chịm sao Trinh Nữ

Các nhĩm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhĩm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhĩm thiên hà địa phương cĩ tâm nằm trong ở

Nhĩm Trinh Nữ và chứa tất cả các nhĩm bao quanh nĩ, trong đĩ cĩ nhĩm thiên hà địa phương của chúng ta

IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG)

1 Định luật Hubble (Hớp-bơn): Tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách giữa thiên hà và chúng ta:

H ; 1 năm ánh sáng=9,46.1012Km

2 Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang):

Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị” Để tính tuổi và bán kính vũ trụ, ta chọn “điểm kì dị” làm mốc (gọi là điểm zêrơ Big Bang)

Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng khơng áp dụng được Vật lí học hiện đại dựa vào vật lí hạt

sơ cấp để dự đốn các hiện tượng xảy ra bắt đầu từ thời điểm tp = 10−43s sau Vụ nổ lớn gọi là thời điểm Planck

Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ là 10 m−35 , nhiệt độ là 10 K32 và mật độ là 10 kg/cm91 3 Các trị số cực lớn cực nhỏ này gọi là trị số Planck Từ thời điểm này Vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của Vũ trụ giảm dần Tại thời điểm Planck, Vũ trụ bị tràn ngập bỡi các hạt cĩ năng lượng cao như electron, notrino và quark, năng lượng ít nhất bằng 10 GeV15

Trang 29

Tại thời điểm t = 10−6s, chuyển động các quark và phản quark đã đủ chậm để các lực tương tác mạnh gom chúng lại và gắn kết chúng lại thành các prôtôn và nơtrôn, năng lượng trung bình của các hạt trong vũ trụ lúc này chỉ còn 1GeV

Tại thời điểm t = 3 phuùt, các hạt nhân Heli được tạo thành Trước đó, prôtôn và nơtrôn đã kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân đơteri 12H Khi đó, đã xuất hiện các hạt nhân đơteri 21H , triti 13H , heli 24He bền Các hạt nhân hiđrô và hêli chiếm 98%

khối lượng các sao và các thiên hà, khối lượng các hạt nhân nặng hơn chỉ chiếm 2% Ở mọi thiên thể, có 1

4 khối lượng là hêli

và có 3

4 khối lượng là hiđrô Điều đó c/tỏ, mọi thiên thể, mọi thiên hà có cùng chung nguồn gốc.

Tại thời điểm t = 300000 naêm, các loại hạt nhân khác đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác điện

từ Các lực điện từ gắn các electron với các hạt nhân, tạo thành các nguyên tử H và He

Tại thời điểm t = 10 9 naêm, các nguyên tử đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác hấp dẫn Các lực hấp dẫn thu gom các nguyên tử lại, tạo thành các thiên hà và ngăn cản các thiên hà tiếp tục nở ra Trong các thiên hà, lực hấp dẫn nén các đám nguyên tử lại tạo thành các sao Chỉ có khoảng cách giữa các thiên hà tiếp tục tăng lên

Tại thời điểm t = 14.10 9 naêm, vũ trụ ở trạng thái như hiện nay với nhiệt độ trung bình T = 2,7 K

PHẦN 2

*HƯỚNG DẪN PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TỰ LUẬN

* ĐỀ KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM THEO CHƯƠNG

Ch ương1 động lực học vật rắn (Dành cho chương trỡnh nõng cao)Dạng 1 Tìm các đại lượng trong chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Trang 30

Chú ý: Nếu vật rắn quay không đều thì a a r uur ur = +n at trong đó a uurn ⊥ v r đặc trưng sự thay đổi về hướng của v r; a v ur rtP đặc trưng

sự thay đổi về độ lớn của v r

ω

II Bài Tập.

Bài 6 Một cánh quạt của máy phát điện chạy bằng sức gió có đường kính 8 m, quay đều với tốc độ 45 vòng/phút Tính tốc độ

dài tại một điểm nằm ở vành của cánh quạt Đ/s: 188,4 m/s.

Bài 7 Tại thời điểm t = 0, một bánh xe đạp bắt đầu quay quanh một trục với gia tốc góc không đổi Sau 5 s nó quay được một

góc bằng 25 rad Tính tốc độ góc và gia tốc góc của bánh xe tại thời điểm t = 5 s Đ/s: 10 rad/s; 2 rad/s 2

Bài 1 Một cánh quạt dài 30cm, quay với tốc độ góc không đổi là ω= 95 rad/s Tốc độ dài tại một điểm ở vành cánh quạt bằng:

ω = C ω = v R D R

v

ω =Bài 3 Bánh đà của một động cơ từ lúc khởi động đến lúc đạt tốc độ góc 140 rad/s phải mất 2s Biết động cơ quay nhanh dần đều Góc quay của bánh đà trong thời gian trên là:

A 140 rad B 70 rad C 35 rad D 35π rad

Bài 4 Một bánh xe quay nhanh dần đều quanh trục Lúc t = 0 bánh xe có tốc độ góc 5 rad/s Sau 5 s tốc độ góc của nó tăng lên đến 7 rad/s Gia tốc góc của bánh xe là:

A 0,2 rad/s2 B 0,4 rad/s2 C 2,4 rad/s2 D 0,8 rad/s2

Bài 5 Rôto của một động cơ quay đều, cứ mỗi phút quay được 3000 vòng Trong 20s, rôto quay được một góc bằng bao nhiêu?

Đ/s: 6280 rad.

Dạng 2 phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

1 Phương pháp.

- Mômen của lực đối với một trục quay: M = F.d ( d là khoảng cách từ trục quay đến giá của lực, gọi là cánh tay đòn )

- Mối liên hệ giữa gia tốc góc và mômen lực: M= ( m r2 ) γ + Tổng quát: i ( i ).i2

Bài 1 Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 50cm, khối lượng m = 1kg Tính mômen quán tính của đĩa đối với trục vuông góc

với mặt đĩa tại tâm O của đĩa Đ/s: 0,125 kg.m 2

Bài 2 Một ròng rọc có bán kính 20 cm, có mômen quán tính 0,04 kg.m2 đối với trục của nó Ròng rọc chịu tác dụng bởi một lực không đổi 1,2 N tiếp tuyến với vành Lúc đầu ròng rọc đứng yên Tính tốc độ góc của ròng rọc sau khi quay được 5 s Bỏ qua

mọi lực cản Đ/s: 30 rad/s.

Bài 3 Hai chất điểm có khối lượng 1kg và 2kg được gắn ở hai đầu

của một thanh nhẹ có chiều dài 1m Mômen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh có giá trị:

A 1,5 kg.m2 B 0,75 kg.m2 C 0,5 kg.m2 D 1.75 kg.m2 (ĐS: 20s )

Dạng 3 mômen động lượng định luật bảo toàn mômen động lượng

1 Phương pháp.

*) Mômen động lượng:

Trang 31

- Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn

quay quanh một trục cố định.

Ta có: M I. M I.d

dt

ω γ

⇒ = (1) Phương trình đúng cho cả trường hợp mômen quán tính của vật hay hệ vật thay đổi

- Mômen động lượng: Đại lượng L = I.ω gọi là mômen động lượng của vật rắn quay quanh một trục cố định Đơn vị: kg.m2/s

*) Định luật bảo toàn mômen động lượng:

M dL 0 L Const

dt

= = ⇒ =

- Nếu I = Const thì vật không quay hoặc quay đều quanh trục đang xét

- Nếu I thay đổi thì I ω = Const ⇔ L1= L2 ⇔ I1 ω1= I2 ω2

A tăng lên B giảm đi

C lúc đầu tăng, sau đó giảm dần đến 0 D lúc đầu giảm, sau đó bằng 0

Bài 4 Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 50cm, khối lượng m = 1kg quay đều với tốc độ góc ω = 6 rad s / quanh một trục thẳng đứng đi qua tâm của đĩa Tính mômen động lượng của đĩa đối với trục quay đó

A tăng 3 lần B giảm 4 lần C tăng 9 lần D giảm 2 lần.

Bài 4 Hai bánh xe A và B có cùng động năng quay, tốc độ góc ωA = 3 ωB Tỉ số mômen quán tính B

Bài 5 Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 50cm, khối lượng 1kg quay đều với tốc độ góc ω = 6 rad s / quanh một trục

vuông góc với đĩa và đi qua tâm của đĩa Tính động năng của đĩa Đ/s: 2,25 J.

Bài 6 Một ròng rọc có mômen quán tính đối với trục quay cố định là 10 kg.m2, quay đều với tốc độ 60 vòng/phút Tính động

năng quay của ròng rọc Đ/s: 197 J.

Trang 32

I.Phương pháp.

+ Nếu đầu bài cho phương trình dao động của một vật dưới dạng cơ bản :

.sin( ),

x A = ω t + ϕ thì ta chỉ cần đưa ra các đại lượng cần tìm như : A, x, ω,ϕ,…

+ Nếu đầu bài cho phương trình dao động của một vật dưới dạng không cơ bản thì ta phải áp dụng các phép biến đổi lượng giác hoặc phép đổi biến số ( hoặc cả hai) để đưa phương trình đó về dạng cơ bản rồi tiến hành làm như trường hợp trên

Trang 33

x A cos = ω t + ϕ hoặcx A = sin( ω t + ϕ );v = − A sin( ω ω t + ϕ )hoặcv A cos = ω ( ω t + ϕ )

2

a = − A ω cos ω t + ϕ hoặca = − A sin( ω2 ω t + ϕ ) và Fph = − k x

+ Nếu đã xác định được li độ x, ta có thể xác định gia tốc, lực phục hồi theo biểu thức như sau :a = − ω2 x

và Fph = − k x = − m ω2 x

+ Chú ý : - Khi v f 0; a f 0; Fph f o : Vận tốc, gia tốc, lực phục hồi cùng chiều với chiều dương trục toạ độ

- Khi v p 0; a p 0; Fph p 0 : Vận tốc , gia tốc, lực phục hồi ngược chiều với chiều dương trục toạ độ

a) Thay t= 5(s) vào phương trình của x, v ta có : 5.sin(2 .5 ) 5.sin( ) 2,5( )

Dấu “ – “ chứng tỏ Lực phục hồi ngược chiều với chiều dương trục toạ độ

b) Khi pha dao động là 1200 thay vào ta có :

- Li độ của vật sau khi dao động được 5(s) là : x = 4 cos (4 .5) 4 π = (cm)

- Vận tốc của vật sau khi dao động được 5(s) là : v x = = −' 4 .4.sin(4 .5) 0 π π =

Bài 3 Phương trình của một vật dao động điều hoà có dạng : x = 6.sin(100 π t + π )

Các đơn vị được sử dụng là centimet và giây

a) Xác định biên độ, tần số, vận tốc góc, chu kỳ của dao động

b) Tính li độ và vận tốc của dao động khi pha dao động là -300

Bài 4 Một vật dao động điều hoà theo phương trình : 4.sin(10 )

4

(cm)

a) Tìm chiều dài của quỹ đạo, chu kỳ, tần số

b) Vào thời điểm t = 0 , vật đang ở đâu và đang di chuyển theo chiều nào? Vận tốc bằng bao nhiêu?

Dạng 3 Cắt ghép lò xo

Trang 34

I Phương pháp.

Bài toán : Một lò xo có chiều dài tự nhiên l0 , độ cứng là k0 , được cắt ra thành hai lò xo có chiều dài và độ cứng tương ứng là :

l1, k1 và l2, k2 Ghép hai lò xo đó với nhau Tìm độ cứng của hệ lò xo đã được ghép

a) Hai lò xo mắc nối tiếp b) Hai lò xo măc song song

Bài 2 Hai lò xo L1,L2 có cùng chiều dài tự nhiên khi treo một vật có khối lượng m=200g bằng lò xo L1 thì nó dao động với chu

kỳ T1 = 0,3(s); khi treo vật m đó bằng lò xo L2 thì nó dao động với chu kỳ

T = T T+ thì phải tăng hay giảm khối lượng m bao nhiêu?

2 Nối hai lò xo với nhau bằng cả hai đầu để được một lò xo có cùng độ dài rồi treo vật m ở trên thì chu kỳ dao động là bằng bao nhiêu? Muốn chu kỳ dao động của vật là 0,3(s) thì phải tăng hay giảm khối lượng vật m bao nhiêu?

Bài 3 Một lò xo OA=l0=40cm, độ cứng k0 = 100(N/m) M là một điểm treo trên lò xo với OM = l0/4

1 Treo vào đầu A một vật có khối lượng m = 1kg làm nó dãn ra, các điểm A và M đến vị trí A’ và M’ Tính OA’ và OM’ Lấy g =

10 (m/s2)

2 Cắt lò xo tại M thành hai lò xo Tính độ cứng tương ứng của mỗi đoạn lò xo

3 Cần phải treo vật m ở câu 1 vào điểm nào để nó dao động với chu kỳ T = 2

10

π s.

Bài 4 Khi gắn quả nặng m1 vào lò xo , nó dao động với chu kỳ T1 = 1,2s Khi gắn quả nặng m2 vào lò xo , nó dao động với chu kỳ

T2 = 1,6s Hỏi sau khi gắn đồng thời cả hai vật nặng m1 và m2 vào lò xo thì chúng dao động với chu kỳ bằng bao nhiêu?

Dạng 4 viết phương trình dao động điều hoà

Phương trình dao động có dạng : x A cos = ( ω t + ϕ )hoặcx A = sin( ω t + ϕ )

1 Tìm biên độ dao động A: Dựa vào một trong các biểu thức sau:

+ Từ (1) ta cũng có thể tìm được ω nếu biết các đại lượng còn lại

Chú ý: -Trong thời gian t vật thực hiện n dao động, chu kỳ của dao động là : t

T n

=

- ω > 0 ; đơn vị : Rad/s

3 Tìm pha ban đầu ϕ: Dựa vào điều kiện ban đầu ( t = 0 )

Giá trị của pha ban đầu (ϕ) phải thoả mãn 2 phương trình : 0

0

.sin

Trang 35

a) t = 0 , vật qua VTCB theo chiều dương

b) t = 0 , vật cách VTCB 5cm, theo chiều dương

c) t = 0 , vật cách VTCB 2,5cm, đang chuyển động theo chiều dương

⇒ = Vậy 10.sin(2 )

4

(cm)

Bài 3 Một vật có khối lượng m = 100g được treo vào đầu dưới của một lò xo có độ cứng k = 100(N/m) Đầu trên của lò xo gắn

vào một điểm cố định Ban đầu vật được giữ sao cho lò xo không bị biến dạng Buông tay không vận tốc ban đầu cho vật dao động Viết phương trình daô động của vật Lấy g = 10 (m/s2); 2

10

π ≈ Lời Giải

Phương trình dao động có dạng : x A = sin( ω t + ϕ ) ⇒ 100 10

0,1

k m

⇒ = − Vậy sin(10 )

2

(cm)

Bài 4 Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox Lúc vật qua vị trí có li độ x = − 2(cm) thì có vận tốc v = − π 2(cm/s)

và gia tốc a = 2 π2(cm/s2) Chọn gốc toạ độ ở vị trí trên Viết phương trình dao động của vật dưới dạng hàm số cosin Lời Giải

Phương trình có dạng : x = A.cos(ω .t + ϕ)

Phương trình vận tốc : v = - A.ω sin( ω t + ϕ )

Trang 36

Phương trình gia tốc : a= - A.ω2 cos ( ω t + ϕ )

Khi t = 0 ; thay các giá trị x, v, a vào 3 phương trình đó ta có :

Lấy a chia cho x ta được : ω π = ( rad s / )

Lấy v chia cho a ta được : 3

4 rad

π

ϕ= − ⇒ =ϕ (vì cos ϕ < 0 ) ⇒ = A 2 cm Vậy : 3

a) Tính chiều dài của lò xo tạo vị trí cân bằng Lấy g = 10 (m/s2)

b) Kéo quả cầu xuống dưới, cách vị trí cân bằng một đoạn 6cm rồi buông nhẹ ra cho nó dao động Tìm chu kỳ dao động, tần số Lấy π ≈2 10

c) Viết phương trình dao động của quả cầu chọn gốc thời gian là lúc buông vật; gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống

Bài 6 Một quả cầu khối lượng m = 500g được treo vào lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 40cm

a) Tìm chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng, biết rằng lò xo trên khi treo vật m0 = 100g, lò xo dãn thêm 1cm Lấy

g = 10 (m/s2) Tính độ cứng của lò xo

b) Kéo quả cầu xuống dưới cách vị trí cân bằng 8cm rồi buông nhẹ cho dao động Viết phương trình dao động

(Chọn gốc thời gian là lúc thả vật, chiều dương hướng xuống)

Bài 7 Vật có khối lượng m treo vào lò xo có độ cứng k = 5000(N/m) Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng

một đoạn 3cm rồi truyền vận tốc 200cm/s theo phương thẳng đứng thì vật dao động với chu kỳ

25

T= π s.

a) Tính khối lượng m của vật

b) Viết phương trình chuyển động của vật Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí có li độ x = -2,5cm theo chiều dương

Bài 8: Cho con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng vật nặng có khối lượng m = 400g, lò xo có độ cứng k, cơ

năng toàn phần E = 25mJ Tại thời điểm t = 0, kéo vật xuống dưới VTCB để lò xo dãn 2,6cm đồng thời truyền cho vật vận tốc 25cm/s hướng lên ngược chiều dương Ox (g = 10m/s2) Viết phương trình dao động?

Dạng 5 tìm chiều dài của lò xo trong quá trình dao động

Năng lượng trong dao động điều hoà

1 Chiều dài:

+ Nếu con lắc lò xo đặt nằm ngang : lmax = l0 + A; lmin = l0 - A

+ Nếu con lắc lò xo đặt thẳng đứng : lmax = + ∆ + l0 l A ; lmin = + ∆ − l0 l A

Bài 1 Một vật khối lượng m = 500g treo vào lò xo thì dao động với tần số f= 4(Hz).

a) Tìm độ cứng của lò xo, lấy π ≈2 10.

b) Biết lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 20cm và dao động với biên độ 4cm Tính chiều dài nhỏ nhất và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động Lấy g = 10(m/s2)

c) Thay vật m bằng m’ = 750g thì hệ dao động với tần số bao nhiêu?

Bài 2 Một quả cầu khối lượng m =1 kg treo vào một lò xo có độ cứng

k = 400(N/m) Quả cầu dao động điều hoà với cơ năng E = 0,5(J) ( theo phương thẳng đứng )

a) Tính chu kỳ và biên độ của dao động

m

Trang 37

b) Tính chiều dài cực tiểu và cực đại của lò xo trong quá trình dao động Biết l0 = 30cm

c Tính vận tốc của quả cầu ở thời điểm mà chiều dài của lò xo là 35cm Lấy g=10(m/s2)

Bài 3 Một quả cầu khối lượng m = 500g gắn vào một lò xo dao động điều hoà với biên độ 4cm độ cứng của lò xo là 100(N/m).

a) Tính cơ năng của quả cầu dao động

b) Tìm li độ và vận tốc của quả cầu tại một điểm, biết rằng nơi đó, động năng của quả cầu bằng thế năng

c) Tính vận tốc cực đại của quả cầu

Bài 4 Một vật có khối lượng m = 500g treo vào một lò xo có độ cứng k = 50(N/m) Người ta kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một

đoạn 2(cm) rồi truyền cho nó một vận tốc ban đầu v0 = 20(cm/s) dọc theo phương của lò xo

a) Tính năng lượng dao động

b) Tính biên độ dao động

c) Vận tốc lớn nhất mà vật có được trong quá trình dao động

Bài 5 Môt con lắc lò xo có khối lượng m = 50g dao động điều hoà theo phương trình : 10.sin(10 )

2

x= πt+π (cm)

a) Tìm biên độ, tần số góc, tần số, pha ban đầu của dao động

b) Tìm năng lượng và độ cứng của lò xo

Bài 6 Một con lắc lò xo dao động điều hoà biết vật có khối lượng m = 200g, tần số f = 2Hz Lấy 2

+ Bước 1: Xem lực cần tìm là lực gì? Ví dụ hình bên : F uuurdh

+ Bước 2: Xét vật ở thời điểm t, vật có li độ x, áp dụng định luật

2 Newton ở dạng vô hướng, rồi rút ra lực cần tìm

∆ (độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng) và A (biên độ dao động)

- Nếu ∆ l< A ⇒ F Mindh( ) = m g m − ω2∆ l khi x = −∆ l

- Nếu ∆ l > A ⇒ F Mindh( ) = m g m − ω2 A khi x = -A

c) Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của lực phục hồi và lưc đàn hồi của lò xo

Bài 2 Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ cố định, đầu dưới của lò xo treo một vật m = 100g Lò xo có

độ cứng k = 25(N/m) Kéo vật ra khỏi VTCB theo phương thẳng đứng và hướng xuống dưới một đoạn 2cm rồi truyền cho nó một vận tốc v0 = 10 3 π (cm/s) hướng lên Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống Lấy g = 10(m/s2)

π ≈

a) Viết phương trình dao động

b) Xác định thời điểm mà vật qua vị trí lò xo dãn 2cm lần đầu tiên

c) Tìm độ lớn lực phục hồi như ở câu b

Bài 3 Cho một con lắc lò xo được bố trí như hình vẽ Lò xo có độ cứng k=200(N/m); vật có khối lượng

Trang 38

a) Tính áp lực của m0 lên m khi lò xo không biến dạng

b) Để m0 nằm yên trên m thì biên độ dao động phải thoả mãn điều kiện gì? Suy ra giá trị của x0’ Lấy

g =10(m/s2)

Bài 4 Một lò xo có độ cứng k = 40(N/m) được đặt thẳng đứng , phía trên có vật khối lượng m = 400g.

Lò xo luôn giữ thẳng đứng

a) Tính độ biến dạng của lò xo khi vật cân bằng Lấy g = 10 (m/s2)

b) Từ VTCB ấn xuống dưới một đoạn x0 = 2cm rồi buông nhẹ Chứng tỏ vật m dao động điều hoà

c) Tính chu kỳ dao động

d) Tính lực tác dụng lớn nhất và nhỏ nhất mà lò xo nén lên sàn

Dạng 7 xác định thời điểm của vật trong quá trình dao động

Bài 1 Một vật dao động với phương trình : 10.sin(2 )

− + = (s)

Bài 2 Một vật dao động điều hoà với phương trình : 10.sin( )

2

x= πt−π (cm) Xác định thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x =

-5 2(cm) lần thứ ba theo chiều âm

Lời Giải

Thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x = -5 2(cm) theo chiều âm được xác định theo phương trình sau :

210.sin( ) 5 2 sin( ) sin( )

Trang 39

2

x= π = cm

, vật bắt đầu dao động từ vị trí biên dương Vật đi qua vị trí x = 5cm lần thứ nhất theo chiều

âm, qua vị trí này lần 2 theo chiều dương Ta có ngay vật qua vị trí x = 5cm lần thứ 2008 theo chiều dương, trong số 2008 lần vật qua vị trí x = 5cm thì có 1004 lần vật qua vị trí đó theo chiều dương Vậy thời điểm vật qua vị trí x = 5cm lần thứ 2008 là :

Bài 4 Một vật dao động điều hoà có biên độ bằng 4 (cm) và chu kỳ bằng 0,1 (s)

a) Viết phương trình dao động của vật khi chọn t = 0 là lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương

b) Tính khoảng thời gian ngắn nhất đẻ vật đi từ vị trí có li độ x1 = 2 (cm) đến vị trí x2 = 4 (cm)

Chọn t = 0 là lúc vật qua VTCB theo chiều dương, ta có :

x0 = A.sinϕ = 0, v0 = A.ω.cosϕ > 0 ⇒ ϕ = 0( rad ) Vậy x = 4.sin(20 ) π t (cm)

b) Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1 = 2 (cm) đến vị trí

x= πt+π = ⇒ πt+π = ⇒ =t s

( vì v > 0 )

+ Cách 3 :

Dựa vào mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều ;

và dao động điều hoà: Dựa vào hình vẽ ta có :

cosỏ = 2 1

πα

ỏ

ω

Trang 40

+ Khi vật chuyển động theo chiều dương, ta có : 100 (10 ) 1.100

2

v= πcos πt = π

1(10 )

⇔ = + (với k = 0, 1, 2, 3, ; t > 0 ) ứng với li độ của vật x = 10.sin(10 ) π t > 0

t= −15 51 +k (với k =1, 2, 3, ; t > 0 ) ứng với li độ của vật x = 10.sin(10 ) π t < 0

Do vật bắt đầu chuyển động từ VTCB theo chiều dương nên lần thứ hai vận tốc của vật có độ lớn bằng nửa vận tốc cực đại ở thời điểm, 1( )

- Vật chuyển động theo chiều dương, thời điểm của vật được xác định như sau:

t = s = s ( theo hệ thức ứng k = 0 )

2

3 ( ) 0,15( )20

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	5,06 MB

On tap thi HK II Vat Ly

CÁC SAO THIÊN HÀ 1 Các sao:

Phương pháp Phương trình phản ứng hạt nhân: 1 2 3