Phương pháp giải toán Vật lý 12 - Phần II potx

1 Mục lục Trang Mục lục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Chương 3- SÓNG CƠ 6 A- HIỆN TƯỢNG SÓNG - GIAO THOA SÓNG 6 3.1 Hiện tượng sóng: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1.1 Quan sát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1.2 Định nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1.3 Giải thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1.4 Phân loại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2 Những đại lượng đặc trưng của sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2.1 Vận tốc truyền sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2.2 Chu kỳ của sóng (T ), tần số (f) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.3 Bước sóng (λ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.4 Biên độ sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3 Phương trình truyền sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3.1 Phương trình truyền sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3.2 Tính tuần hoà n của sóng theo không gian và thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.3.3 Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.4 Hiện tượng giao thoa sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.4.1 Thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.4.2 Định nghĩa độ lệch pha. Giải thích hiện tượng giao thoa sóng . . . . . . . . . . . . . . 9 B- DẠNG BÀI TẬP 10 Chủ đề 1. Viết biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Chủ đề 2. Dựa vào độ lệch pha ∆ϕ và điều kiện giới hạn của tần số, bước sóng, vận tốc để tìm tần số, bước sóng, vận tốc? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Chủ đề 3. Viết phương trình sóng tại một điểm trên miền giao thoa? Xác định số điểm dao động cực đại và cực tiểu ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 A. Nếu u S 1 = u S 2 = a. cos(ω.t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.Phương trình sóng tại điểm M cách S 1 và S 2 một khoảng d 1 và d 2 . . . . . . . . . . . . . . 11 2. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn S 1 S 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn S 1 D được giới hạn bởi hình chử nhật S 1 S 2 DC . . . 11 4. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn DC được gi ới hạn bởi hình chử nhật S 1 S 2 DC . . . . 11 B. Nếu u S 1 = a. cos(ωt + ϕ 1 ) và u S 2 = a. cos(ω.t + ϕ 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.Phương trình sóng tại điểm M cách S 1 và S 2 một khoảng d 1 và d 2 . . . . . . . . . . . . . . 11 Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 2. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn S 1 S 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn S 1 D được giới hạn bởi hình chử nhật S 1 S 2 DC . . . 12 4. Số điểm cực đại và cực ti ểu trên đoạn DC được gi ới hạn bởi hình chử nhật S 1 S 2 DC . . . . 12 C- SÓNG DỪNG- SÓNG ÂM 14 3.5 Sóng dừng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.5.1 Thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.5.2 Giải thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.5.3 Điều kiện để có sóng dừng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.6 Sóng âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.6.1 Dao động âm và sóng âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.6.2 Môi trường truyền âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.6.3 Những đặc trưng sinh lí của âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.7 Hiệu ứng Đốp-ple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.7.1 Định nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.7.2 Giải thích hiện tượng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 a.Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 b.Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 D- DẠNG BÀI TẬP 17 Chủ đề 1. Viết phương trình sóng dừng tại một điểm ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Chương 4- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 18 A- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU- ĐỊNH LUẬT OHM 18 4.1 Dòng điện xoay chiều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.1.1 Suất điện động xoay chiều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.1.2 Điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.1.3 Cường độ dòng điện hiệu dụng, điện áp hiệu dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.1.4 Lý do sử dụng giá trị hiệu điện thế và cường độ dòng điện hiệu dụng . . . . . . . . . . 19 4.2 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có điện trở thuần . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.1 Tác dụng của điện trở . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.2 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.3 Giản đồ Frexnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.4 Định luật Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có tụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3.1 Tác dụng của tụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3.2 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3.3 Giản đồ Frexnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.4 Định luật Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ cuộn cảm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4.1 Tác dụng của cuộn cảm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4.2 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4.3 Giản đồ Frexnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4.4 Định luật Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.5 Định luật Ohm cho mạch điện RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.5.1 Mối quan hệ giữa điện áp u và cường độ dòng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ThS Trần Anh Trung 2 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 4.5.2 Giản đồ Frexnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.5.3 Định luật Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.5.4 Hiện tượng cộng hưởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.6 Công suất của dòng điện xoay chiều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.6.1 Công suất tức thời . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.6.2 Công suất của dòng điện xoay chiều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.6.3 Ý nghĩa của hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 B- DẠNG BÀI TẬP 25 Chủ đề 1. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch khi biết biểu thức hiệu điện thế và ngược lại? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Chủ đề 2. Xác định độ lệch pha giữa hai hiệu điện thế tức thời u 1 và u 2 của ha i đoạn mạch khác nhau trên cùng một dòng điện xoay chiều không phân nhánh? Cách vận dụng? . . . . . . . . 26 Chủ đề 3 .Đoạn mạch RLC, cho biết U, R: tìm hệ thức L, C, ω để: cường độ dòng điện qua đoạn mạch cực đại, hiệu điện thế và cường độ dòng điện cùng pha, công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt cực đại. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Chủ đề 4.Cho mạchRLC: Biết U, ω, tìm L, hayC, hay R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.Tìm L hay C để công suất tiêu thụ trên đoạ n mạch cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.Tìm R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Chủ đề 5.Đ oạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để U L (hay U C ) đạt giá trị cực đại? . 30 1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.Tìm C để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Chủ đề 6.Đ oạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để U RL (hay U RC ) đạt giá trị cực đại? 31 1.Tìm L để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RL đạt cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.Tìm C để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn RC đạt cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Chủ đề 7.Đ oạn mạch RLC: Cho biết U, R, L, C: tìm ω để U R (U L hay U C ) đạt giá trị cực đại? . . 32 1.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu điện trở cực đại . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đạ i . . . . . . . . . . . . . . 32 3.Tìm f ( hay ω) để hiệu thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Chủ đề 8.Xác đị nh khoảng thời gian đèn neon sáng và tắt trong một chu kì T? . . . . . . . . . . . 33 C - MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU- MÁY BIẾN ÁP - SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 34 4.1 Máy phát điện xoay chiều một pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1.1 Nguyên tắc hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1.2 Nguyên tắc cấu tạo: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2 Máy phát điện xoay chiều ba pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.1 Nguyên tắc hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.2 Định nghĩa dòng điện ba pha: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.3 Động cơ không đồng bộ ba pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.3.1 Nguyên tắc hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.3.2 Cách tao ra từ trường quay bằng dòng điện ba pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.3.3 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.4 Máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.4.1 Cấu tạo của máy biến thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.4.2 Nguyên tắc hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 ThS Trần Anh Trung 3 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 4.4.3 Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.4.4 Truyền tải điện năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 D - DẠNG BÀI TẬP 40 Chủ đề 1.Xác đị nh từ thông- suất điện động cảm ứng ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Chủ đề 2.Máy phát điện xoay chiều một pha: xác định tần số, điện áp hi ệu dụng ở hai đầu máy . 40 Chủ đề 3.Máy phát điện xoay chiều ba pha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Chủ đề 4.Máy biến áp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Chủ đề 5.Truyền tải điện năng- hiệu suất của quá trình truyền tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Chương 5- DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ- SÓNG ĐIỆN TỪ 44 5.1 Dao động điện từ trong mạch LC. Sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.1.1 Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.1.2 Hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch dao động LC . . . . . . . . . . . . . 45 5.1.3 Sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC . . . . . . . . . . . . 45 5.2 Điện trường. Sóng điện từ. Các tính chất của sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5.2.1 Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 5.2.2 Sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2.3 Các tính chấ t của sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.3 Sự truyền sóng vô tuyến điện. Nguyên lí phát và thu sóng vô tuyến điện . . . . . . . . . . . . 47 5.3.1 Mạch dao động hở. Anten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.3.2 Nguyên tắc truyền sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.3.3 Sự truyền sóng vô tuyến . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.3.4 Nguyên lí phát và thu sóng vô tuyến điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 B - DẠNG BÀI TẬP 49 Chủ đề 1. Xác định chu kì và tần số của mạch dao động LC ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Chủ đề 2. Dao động điện tự do trong mạch LC: viết biểu thức q(t)? Suy ra cường độ dòng điện i(t)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Chủ đề 3. Cách áp dụng định luật bảo toàn năng lượng trong mạch dao động LC . . . . . . . . . 50 1.Biết Q 0 ( hay U 0 ) tìm biên độ I 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.Biết Q 0 ( hay U 0 )và q ( hay u), tìm i lúc đó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Chủ đề 3. Mạch LC ở lố i vào của máy thu vô tuyến có tụ xoay biến thiên C max ÷C min : tìm dải bước sóng hay dải tần số mà máy thu được? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Chương 6- HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG- GIAO THOA ÁNH SÁNG 52 A. LÝ THUYẾT 52 6.1 Tán sắc ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6.1.1 Thí nghiệm Newton về hiện tượng tán sắc ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6.1.2 Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6.1.3 TỔng hỢp ánh sáng trẮng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.2 HiỆn tƯỢng nhiỄu xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.2.1 Định nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.2.2 Giải thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.3 Hiện tượng giao thoa ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 ThS Trần Anh Trung 4 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 6.3.1 Thí nghiệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6.3.2 Giải thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6.3.3 Bước sóng á nh sáng và màu sắc ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3.4 Đo bước sóng bằng phương pháp giao thoa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3.5 Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.4 Máy quang phổ. Các loại q uang phổ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.4.1 Máy quang phổ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.4.2 Quang phổ liên tục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.4.3 Quang phổ vạch phát xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.4.4 Quang phổ vạch hấp thụ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.4.5 Hiện tượng đảo sắc các vạch quang phổ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.4.6 Phép phân tích quang phổ và tiện lợi của phép phân tích quang phổ . . . . . . . . . . 59 6.5 Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. Tia X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.5.1 Thí nghiệm phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.5.2 Tia hồng ngoại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.5.3 Tia tử ngoại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.6 Tia Ronghen ( Tia X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.6.1 Ống Ronghen ( Tia X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.6.2 Bản chất, tính chất và ứng dụng của tia Ronghen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.6.3 Giải thích cơ chế phát ra tia Ronghen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 6.6.4 Tác dụng quang điện của tia Ronghen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.6.5 Công thức về tia Ronghen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.7 Thuyết điện từ ánh sáng. Thang sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.7.1 Thuyết điện từ ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.7.2 Thang sóng điện từ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 B - DẠNG BÀI TẬP 64 Chủ đề 1. Xác định khoảng vân - tọa độ vân sáng và vân tối trên miền giao thoa . . . . . . . . . 64 Chủ đề 2. Xác định tính chất sáng (tối) và tìm bậc giao thoa ứng với mỗi điểm trên màn? . . . . 64 Chủ đề 3. Tìm số vân sáng và vân tối quan sát được trên miền giao thoa . . . . . . . . . . . . . . 65 Chủ đề 4. Trường hợp nguồn phát hai ánh sáng đơn sắc. Tìm vị trí trên màn ở đó có sự trùng nhau của hai vân sáng thuộc hai hệ đơn sắc? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Chủ đề 5. Trường hợp g iao thoa ánh sáng trắng: tìm độ rộng qua ng phổ, xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) tại một điểm (x M ) ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1.Xác định độ rộng quang phổ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.Xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) tại một điểm (x M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.Xác định khoảng chồng chập của hai quang phổ liên tiếp trên miền giao thoa? . . . . . . . 67 Chủ đề 6. Thí nghiệm giao thoa với ánh sáng thực hiện trong môi trường có chiếc suất n > 1. Tìm khoảng vân mới i  ? Hệ vân thay đổi thế nào? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Chủ đề 7. Thí nghiệm Young: đặt bản mặt song song (e,n) trước khe S 1 ( hoặc S 2 ). Tìm chiều và độ dịch chuyển của hệ vân trung tâm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 ThS Trần Anh Trung 5 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Chương 3 SÓNG CƠ A. HIỆN TƯỢNG SÓNG- GIAO THOA SÓNG 3.1 Hiện tượng sóng: 3.1.1 Quan sát Ném hòn đá xuống nước, trên mặt nước xuất hiện hình ảnh sóng tròn đồng tâm lan tỏa 3.1.2 Định nghĩa Sóng là sự lan truyền các dao động cơ học trong môi trường vật chất theo thời gian. 3.1.3 Giải thích Sóng lan truyền được nhờ các phần tử môi trường dao động l iên kết với nhau bằng lực liên kết đàn hồi. Phần tử ở xa tâm, dao động trể pha hơn. 3.1.4 Phân loại a. Sóng ngang: Là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ truyền được trong môi trường chất rắn. Ví dụ: sóng trên dây đàn hồi, sóng trên tấm kim loại mỏng. Chú ý: trong vật rắn, sóng cơ học truyền được nhờ lực đàn hồi xuất hiện gây ra biến dạng lệch. b. Sóng dọc: Là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được cả trong môi trường rắn, lỏng, khí. Chú ý: trong môi trường khí, lỏng, sóng cơ học truyền được nhờ lực đàn hồi xuất hiện gây ra biến dạng nén, dẻo. Sóng cơ học không lan truyền được trong chân không. 3.2 Những đại lượng đặc trưng của sóng 3.2.1 Vận tốc truyền sóng Là vận tốc truyền pha dao động của môi trường mà ta xét. Vận tốc truyền sóng là một đặc trưng quan trọng của sóng, vận tốc truyền phụ thuộc vào môi trường truyền sóng. V = dx dt (3.1) Ví dụ: Vận tốc truyền âm trong không khí v = 331m/s; vận tốc truyền âm trong nước v = 1435m/s. ThS Trần Anh Trung 6 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 3.2.2 Chu kỳ của sóng (T ), tần số (f) Chu kì sóng là chu kì dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua, bằng chu kì của nguồn sóng. Tần số của sóng là đại l ượng nghịch đảo của chu kì sóng: f = 1 T (3.2) 3.2.3 Bước sóng (λ) Bước sóng là đoạn đường sóng đi được trong một chu kì λ = V.T = V f (3.3) Hay: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha liên tiếp trên cùng một phương truyền sóng. Chú ý: Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha: d = k.λ k ∈ Z (3.4) Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động ngược pha: d =  k + 1 2  .λ k ∈ Z (3.5) 3.2.4 Biên độ sóng Khi sóng truyền qua một điểm thì làm cho phần tử vật chất tại điểm đó cũng dao động . Biên độ dao động càng lớn thì sóng càng mạnh. Biên độ là đặc trưng sóng tại điểm ta xét: + Khi sóng lan truyền càng xa nguồn, biên độ càng giảm; + Khi sóng truyền tới, một phần tử vật chấ t tại đó dao độ ng. Vậy quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Chú ý: Quá trình truyền sóng cũng chính là quá trình truyền pha. Theo hình vẽ ta thấy: pha của dao động đã truyền từ nguồn dao động A tới B tới C và tới D rồi tới E. . . sau những khoảng thời gian T 4 . Sau một thời gian là chu kì dao động, pha dao động truyền từ A đến E, do đó, trên hình vẽ ta thấy A và E dao động cùng pha. Khoảng cách giữa chúng là một bước sóng λ. 3.3 Phương trình truyền sóng 3.3.1 Phương trình truyền sóng Ta xét sóng truyền theo một đường thẳng Ox, bỏ qua mất mát năng lượng. Giả sử dao động sóng tại O có dạng: u O = a cos ωt. Thời gian sóng truyền từ O đến M (O M = x) là: t 0 = x v .Vậy: u M (t) = u O (t − x v ) Phương trình sóng tại M có dạng: u M (t) = a cos  ω(t − x v )  ThS Trần Anh Trung 7 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 hay: u M (t, x) = a cos  ωt − 2πx λ  (3.6) Vậy: sóng tại M luôn trể pha là 2π λ x so với sóng tại O. Biểu thức (3.6) cho chúng ta thấy, quá trình truyền sóng là quá trình truyền theo không gian (x) và thời gian (t). 3.3.2 Tính tuần hoàn của sóng theo không gian và thời gian a. Tính tuần hoàn theo thời gian: OM = x 0 , cho chúng ta thấy sự dao động của một điểm M nhất định, từ (3.6) u M (t, x 0 ) = a cos  ωt − 2πx 0 λ  điều kiện t ≥ d v (3.7) Chu kì truyền sóng theo thời gian: T = 2π ω (3.8) b.Tính tuần hoà n theo không gian: t = t 0 = const, cho ta biết sự dao động của toàn bộ sợi dây cao su ở thời điểm t 0 nhất định ( dạng của môi trường), từ (3.6 ) u M (t 0 , x) = a cos  ωt 0 − 2πx λ  điều kiện x ≤ v.t 0 (3.9) Ta có: u M (t 0 , x) = a cos  ωt 0 −2π − 2πx λ  = a cos  ωt 0 − 2π λ  x + λ   Vậy: Chu kì theo không gian là bước sóng λ. 3.3.3 Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng a.Độ lệch pha của hai sóng tại một điểm ở hai thời điểm khác nhau: ∆ϕ = ω(t 2 − t 1 ) = ω∆t (3.10 ) b.Độ lệch pha của sóng tại hai điểm cách nhau đoạn d: ∆ϕ = 2π λ (x 2 − x 1 ) = 2π λ d (3.11 ) 3.4 Hiện tượng giao thoa sóng 3.4.1 Thí nghiệm Gắn hai quả cầu nhỏ S 1 và S 2 trên một nhánh hình chử U có cần gắn vào một âm thoa ( có tần số f) sau đó cho chạm nhẹ vào mặt nước. Khi cho âm thoa rung, hai quả cầu S 1 và S 2 dao động, kết quả trên mặt nước xuất hiện: + Có những điểm dao động với biên độ cực đại, chúng tạo thành các đường liên tục có dạng là Hypecbo l. + Có những điểm dao động với biên độ cực tiểu, chúng tạo thành các đường liên tục có dạng là Hypecbo l xen kẻ với các đường dao động cực đại. ThS Trần Anh Trung 8 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 3.4.2 Định nghĩa độ lệch pha. Giải thích hiện tượng gi ao thoa sóng a. Độ lệch pha Là đại lượng đặc trưng cho sự khác nhau về trạng thái giữa hai dao động cùng chu kì và được xác định bằng hiệu số: ∆ϕ = ϕ 2 −ϕ 1 b. Giải th ích hiện tượng giao thoa Xét một điểm M trên miền giao thoa (MS 1 = d 1 ; MS 2 = d 2 ). Giả sử phương trình dao động tại S 1 và S 2 đều có dạng u = a cos ωt. Sóng từ S 1 về M: tại M: u 1 = a. cos  ωt − 2π λ d 1  Sóng từ S 2 về M: tại M: u 2 = a. cos  ωt − 2π λ d 2  Độ lệch pha của hai sóng là: Độ lệch pha của hai sóng là: ∆ϕ = 2π λ (d 2 − d 1 ) = 2π λ δ với hiệu đường đi của sóng δ = d 2 −d 1 (3.12 ) Biên độ sóng: A =  2a 2 (1 + cos ∆ϕ) (3.13 ) Để M dao động với biên độ cực đại khi hai sóng tới M phải dao động cùng pha: ∆ϕ = 2kπ. Vậy, từ (3.12) ta được: δ = d 2 −d 1 = kλ (3.14 ) Vậy: tập hợp những điểm M da o động với biên độ cực đại là họ đường cong Hypebol, nhận hai điểm S 1 và S 2 làm hai tiêu điểm ( kể cả đường trung trực của S 1 S 2 . Để M dao động với biên độ cực tiểu khi hai sóng tới M phải dao động ngược pha: ∆ϕ = (2k + 1)π. Vậy, từ (3.12) ta được: δ = d 2 − d 1 =  k + 1 2  λ (3.15 ) Vậy: tập hợ p những điểm M dao độ ng với biên độ cực tiểu là họ đường cong Hypebol, nhận hai điểm S 1 và S 2 làm hai tiêu điểm xen kẻ với họ đường cong cực đại. c. Định nghĩa giao thoa Giao thoa là sự gặp nhau hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chổ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hay g iảm bớt. d. Ý nghĩa của hiện tượng giao thoa Bất kì một quá trình nào gây ra hiện tượng giao thoa đều được xem là quá trình sóng. ThS Trần Anh Trung 9 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 B. DẠNG BÀI TẬP Chủ đề 1.Viết biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng? Phương trình sóng tại nguồn O có dạng: u O = a. cos(ωt + ϕ 0 ) (3.1) Phương trình sóng tại M cách O một đoạn x: u M = a. cos  ωt + ϕ 0 − 2π λ x  (3.2) Chú ý: Nếu biết phương trình sóng tại M, viết phương trình sóng tại O: sóng tại O nhanh pha 2π λ x so với sóng tại M u O = a. cos  ωt + ϕ M + 2π λ x  (3.3) Bài 1: Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng có dạng: u = 2 cos(2πt−0, 02π.x+ π 6 )(cm). Trong đó t(s), x(m). Xác định vậ n tốc truyền sóng ? Bài 2: Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng có dạng: u = 2 cos(2πt−0, 02π.x+ π 6 )(cm). Trong đó t(s), x(m). Viết phương trình sóng tại nguồn O ? Bài 3: Sóng cơ học lan truyền trên mặt nước với biên độ không đổi a = 4cm, tần số là 25Hz, vận tốc là 0,5m/s. Tại thời điểm ban đầu sóng tại nguồn O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương. a. Viết phương trình sóng tại một điểm M cách nguồn O là 0,5m? b. Xác định độ lệch của phần tử vật chất tại điểm M sau khoảng thời gian 0,5(s)? Bài 4: Một sóng cơ học lan truyền trên mặt nước với phương trình u = a. cos(10πt + π 2 )(cm). Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng mà tại đó dao động của các phần tử một trường lệch pha nhau là π 3 (rad) là 5cm. Hãy tính vận tốc truyền sóng ? Chủ đề 2.Dựa vào độ lệch pha ∆ϕ và điều kiện giới hạn của tần số, bước sóng, vận tốc để tìm tần số, bước sóng, vận tốc? Độ lệch pha của sóng tại hai điểm cách nhau d trên cùng một phương truyền sóng: ∆ϕ = 2π λ d (3.4) Nếu hai điểm dao động cùng pha: ∆ϕ = 2kπ λ = d k (3.5) Bài 1: Một mũi nhọn S vừa chạm nhẹ vào mặt nước và dao động với tần số f = 20Hz. Người ta thấy 2 điểm A và B cùng trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng 10cm luôn dao động ngược pha với nhau. Tính vận tốc truyền sóng ? Biết rằng 0, 8m/s ≤ v ≤ 1m/s Bài 2: Một sợi dây đàn hồi rất dài, đầu A dao động điều hòa với tần số 22Hz ≤ f ≤ 26Hz theo phương vuông góc với sợi dậy, vận tốc truyền sóng trên dây là 4m/s. Điểm M cách A 28cm luôn dao động lệch pha với A một góc ∆ϕ = (2k + 1) π 2 (k ∈ Z). Hãy xác định bước sóng ? Bài 3: ( Đề thi đại học năm 2005) Mộ t sợi dây đàn hồi rất mảnh, rất dài, có đầu O dao động với tần số f thay đổi được trong khoảng từ 40Hz đến 53Hz, theo phương vuô ng góc với sợi dây. Sóng tạo thành trên dây có vận tốc không đổi v= 5m/s. a. Khi f = 40Hz.Xác định tần số và bước sóng. b. Tìm f để diểm M cách O một đoạn 20cm luôn dao động cùng pha với O. Câu 4: Tại đầu O của chất lỏng người ta gây ra dao động với tần số 2Hz, biên độ 2 cm, vận tốc truyền sóng ThS Trần Anh Trung 10 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế [...]... (3.10) TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 D DẠNG BÀI TẬP Chủ đề 1.Viết phương trình sóng dừng tại một điểm ? Gọi l là chiều dài của sợi dây AC, một điểm M cách đầu C một đoạn x, đầu A dao động với tần số f, vận tốc truyền sóng dừng trên dây là V Phương trình sóng dừng tại điểm M cách đầu C một đoạn x: 1 Nếu vật cản là điểm cố định: phương trình sóng dừng tại điểm cách vật cản một... sắc nhất định Như vậy: đặc trưng vật lý thứ ba là đồ thị của âm c Độ to của âm: Độ to của âm là đặc trưng sinh lý của âm Nó phụ thuộc trước hết vào cường độ âm Cường độ âm: là lượng năng lượng được sóng âm truyền qua trong một đơn vị thời gian qua ThS Trần Anh Trung 15 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm.( đơn vị W/m2 )... λ λ (3.1) 2 Nếu vật cản là điểm tự do: phương trình sóng dừng tại điểm cách vật cản một đoạn x có dạng: u = 2.a cos 2π 2π x cos ωt − l λ λ (3.2) π 2π Bài 1: Phương trình sóng dừng trên dây có dạng: u = 4 sin x cos 50πt − (cm) Trong đó x tính đơn 3 3 vị (m), t tính đơn vị (s) Xác định vận tốc truyền sóng dừng trên dây ? ThS Trần Anh Trung 17 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241... 4cm; S2 M2 = 3, 5cm Bài 4: Trong thí nghiệm về sóng, người ta tạo nên mặt nước hai nguồn dao động với phương trình uS1 = ThS Trần Anh Trung 12 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 uS2 = 5 cos 10πt(cm) Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 20cm/s Coi biên độ sóng là không đổi a Viết phương trình sóng tại điểm M cách S1 là 72cm và cách S2 là 8,2cm Nhận xét về dao động tại điểm này... ta được số điểm cực đại và cực tiểu thỏa mãn phương trình: S1 C − S2 C S1 D − S2 D ≤k≤ λ λ S1 C − S2 C 1 S1 D − S2 D 1 − ≤k≤ − λ 2 λ 2 (3.14) 1 .Phương trình sóng tại điểm M cách S1 và S2 một khoảng d1 và d2 : uM = 2.a cos ThS Trần Anh Trung π ϕ1 − ϕ2 π ϕ1 + ϕ2 (d1 − d2 ) + cos ωt − (d1 + d2 ) + λ 2 λ 2 11 (3.15) TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 M dao động cực đại: δ = d1... điện ? ThS Trần Anh Trung 25 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 π 1 Bài 6.(Đề thi ĐH-2009)Đặt điện áp xoay chiều có dạng u = U0 cos(100πt + )(V ), độ tự cảm L = H 3 2π √ Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100 2(V ) thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2A Xác định biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm ? √ √ π Câu 7.(Đề thi ĐH-2010)Tại thời điểm t, điện áp u =... C1 ? 2 ThS Trần Anh Trung 27 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Bài 11 Cho mạch điện RLC trong đó tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạn mạch một 10−4 10−4 điện áp xoay chiều có tần số góc 100π(rad/s) Khi C = C1 = F hay C = C2 = F thì mạch có π 3π 1 cùng hệ số công suất cos ϕ = √ Hãy tính R, L? 2 Bài 12 Cho mach điện gồm ba phần tử điện L, R, C ghép nối tiếp... chỉ giá trị hiệu dụng của cường độ và hiệu điện thế ThS Trần Anh Trung 19 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 4.2 4.2.1 DĐ: 0983.885241 Định luật Ohm cho mạch điện chỉ có điện trở thuần Tác dụng của điện trở Khi có dòng điện xoay chiều i = I0 cos(ωt) chạy qua điện trở R trong khoảng thời gian t thì theo định luật Jun- Lenxo, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là: Q= 4.2.2 1 2 I Rt = RI 2 t 2 0... = ThS Trần Anh Trung 24 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 B DẠNG BÀI TẬP Chủ đề 1.Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch khi biết biểu thức hiệu điện thế và ngược lại ? Nếu u = U0 cos ωt thì i = I0 cos(ωt − ϕ) Nếu i = I0 cos ωt thì u = U0 cos(ωt + ϕ) (4.1) Công suất của đoạn mạch: (4.2) P = U I cos ϕ = R.I 2 Chú ý: nếu mạch mất đi một phần tử điện thì điện trở tương... sóng λ và tần số f ThS Trần Anh Trung 14 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 3.6 3.6.1 DĐ: 0983.885241 Sóng âm Dao động âm và sóng âm a Dao động âm: Tai con người chỉ cảm thụ được những dao động có tần số trong khoảng từ 10Hz − 20000Hz Những dao động trong miền tần số đó được gọi là dao động âm b Sóng âm: Những sóng dọc truyền trong môi trường vật chất đàn hồi có miền tần số nói trên gọi là . 1435m/s. ThS Trần Anh Trung 6 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 3.2.2 Chu kỳ của sóng (T ), tần số (f) Chu kì sóng là chu kì dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền. sóng. ThS Trần Anh Trung 9 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 B. DẠNG BÀI TẬP Chủ đề 1.Viết biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng? Phương trình sóng tại nguồn. sóng, người ta tạo nên mặt nước hai nguồn dao độ ng với phương trình u S 1 = ThS Trần Anh Trung 12 TTBDKT- LTĐH- Số 8 Lê Lợi- Huế Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 u S 2 = 5. cos 10πt(cm). Vận tốc truyền