Hướng dẫn ôn tập môn vật lý lớp 12 - có đáp án pdf

Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai HƯỚNG DẪN ÔN THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2011, MƠN VẬT LÝ 12 A MỤC TIÊU Lí thuyết: - Nêu tượng; khái niệm, ý nghĩa vật lí khái niệm; thuyết - Phát biểu định luật vật lí; viết cơng thức tính đại lượng, nêu tên đơn vị đo đại lượng có mặt cơng thức - Vận dụng kiến thức học để giải thích tượng vật lí, giải tập định tính đơn giản - Kỹ trả lời câu hỏi trắc nghiệm khách quan Bài tập: - Nắm phương pháp có kĩ giải loại tập dạng trắc nghiệm chương trình - Vận dụng nội dung kiến thức học để giải tập sách giáo khoa, sách tập tập tương tự - Kỹ giải tập dạng câu hỏi trắc nghiệm khách quan B NỘI DUNG (Năm 2009) Nội dung ôn tập bám sát theo chuẩn kiến thức, kỹ chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí cấp THPT, đặc biệt lớp 12 theo chương trình chuẩn nâng cao Thí sinh phải biết vận dụng kiến thức thuộc nội dung nêu để trả lời câu hỏi trắc nghiệm khách quan I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [32 câu] Chủ đề Nội dung kiến thức Dao động  Dao động điều hồ  Con lắc lị xo  Con lắc đơn  Năng lượng lắc lò xo lắc đơn  Dao động tắt dần, dao động trì, dao động cưỡng  Hiện tượng cộng hưởng  Tổng hợp hai dao động điều hoà phương, tần số Phương pháp giản đồ Fre-nen  Thực hành: Chu kì dao động lắc đơn Sóng     Sóng Sự truyền sóng Phương trình sóng Sóng âm Giao thoa sóng Phản xạ sóng Sóng dừng Số câu  Đại cương dòng điện xoay chiều  Đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C có R, L, C mắc nối tiếp Cộng hưởng điện Dòng điện  Cơng suất dịng điện xoay chiều Hệ số cơng suất xoay chiều  Máy biến áp Truyền tải điện  Máy phát điện xoay chiều  Động không đồng ba pha  Thực hành: Khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp Dao động  Dao động điện từ Mạch dao động LC Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai sóng điện từ Sóng sáng  Điện từ trường  Sóng điện từ  Truyền thơng (thơng tin liên lạc) sóng điện từ    ánh        Lượng tử ánh  sáng    Tán sắc ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng Bước sóng màu sắc ánh sáng Các loại quang phổ Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X Thang sóng điện từ Thực hành: Xác định bước sóng ánh sáng Hiện tượng quang điện Định luật giới hạn quang điện Thuyết lượng tử ánh sáng Lưỡng tính sóng  hạt ánh sáng Hiện tượng quang điện Quang điện trở Pin quang điện Hiện tượng quang  phát quang Sơ lược laze Mẫu nguyên tử Bo quang phổ vạch nguyên tử hiđrô  Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Khối lượng hạt nhân Độ hụt khối Lực hạt Hạt nhân nhân nguyên tử  Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng  Hệ thức khối lượng lượng     Phóng xạ Phản ứng hạt nhân Phản ứng phân hạch Phản ứng nhiệt hạch Từ vi mô đến  Các hạt sơ cấp vĩ mô  Hệ Mặt Trời Các thiên hà Tổng 32 II PHẦN RIÊNG [8 câu] A Theo chương trình Chuẩn [8 câu] (Dành riêng cho thí sinh học theo chương trình chuẩn) Chủ đề Dao động Sóng sóng âm Dịng điện xoay chiều Dao động sóng điện từ Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Hạt nhân nguyên tử Từ vi mô đến vĩ mô Số câu 4 Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai Tổng B Theo chương trình Nâng cao [8 câu] (Dành riêng cho thí sinh học theo chương trình nâng cao) Chủ đề Số câu Động lực học vật rắn Dao động Sóng Dao động sóng điện từ Dịng điện xoay chiều Sóng ánh sáng Lượng tử ánh sáng Sơ lược thuyết tương đối hẹp Hạt nhân nguyên tử Từ vi mô đến vĩ mô Tổng C CƠ BẢN KIẾN THỨC ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH 1.1 Toạ độ góc z Khi vật rắn quay quanh trục cố định (hình 1) : - Mỗi điểm vật vạch đường trịn nằm mặt phẳng vng góc với trục quay, có bán kính r khoảng cách từ điểm đến trục quay, có tâm O trục quay - Mọi điểm vật quay góc khoảng P0 thời gian Trên hình 1, vị trí vật thời điểm xác định góc φ φ r O mặt phẳng động P gắn với vật mặt phẳng cố định P0 (hai mặt phẳng chứa trục quay Az) Góc φ gọi toạ độ góc vật Góc φ đo rađian, kí hiệu rad Khi vật rắn quay, biến thiên φ theo thời gian t thể quy luật P chuyển động quay vật A 1.2 Tốc độ góc Tốc độ góc đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh chậm chuyển Hình động quay vật rắn Ở thời điểm t, toạ độ góc vật φ Ở thời điểm t + Δt, toạ độ góc vật φ + Δφ Như vậy, khoảng thời gian Δt, góc quay vật Δφ Tốc độ góc trung bình ωtb vật rắn khoảng thời gian Δt :  (1.1)  tb  t  Tốc độ góc tức thời ω thời điểm t (gọi tắt tốc độ góc) xác định giới hạn tỉ số t cho Δt dần tới Như :  hay    ' (t ) (1.2)   lim t   t Đơn vị tốc độ góc rad/s 1.3 Gia tốc góc Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai Tại thời điểm t, vật có tốc độ góc ω Tại thời điểm t + Δt, vật có tốc độ góc ω + Δω Như vậy, khoảng thời gian Δt, tốc độ góc vật biến thiên lượng Δω Gia tốc góc trung bình γtb vật rắn khoảng thời gian Δt :  (1.3)  tb  t  Gia tốc góc tức thời γ thời điểm t (gọi tắt gia tốc góc) xác định giới hạn tỉ số t cho Δt dần tới Như :  hay    ' (t ) (1.4)   lim t 0 t Đơn vị gia tốc góc rad/s2 1.4 Các phương trình động học chuyển động quay a) Trường hợp tốc độ góc vật rắn khơng đổi theo thời gian (ω = số, γ = 0) chuyển động quay vật rắn chuyển động quay Chọn gốc thời gian t = lúc mặt phẳng P lệch với mặt phẳng P0 góc φ0, từ (1) ta có : (1.5) φ = φ0 + ωt b) Trường hợp gia tốc góc vật rắn không đổi theo thời gian (γ = số) chuyển động quay vật rắn chuyển động quay biến đổi Các phương trình chuyển động quay biến đổi vật rắn quanh trục cố định :     t (1.6) (1.7)      t  t 2 (1.8)    02  2 (   ) φ0 toạ độ góc thời điểm ban đầu t = ω0 tốc độ góc thời điểm ban đầu t = φ toạ độ góc thời điểm t ω tốc độ góc thời điểm t γ gia tốc góc (γ = số) Nếu vật rắn quay theo chiều định tốc độ góc tăng dần theo thời gian chuyển động quay nhanh dần Nếu vật rắn quay theo chiều định tốc độ góc giảm dần theo thời gian chuyển động quay chậm dần 1.5 Vận tốc gia tốc điểm vật quay Tốc độ dài v điểm vật rắn liên hệ với tốc độ góc ω vật rắn bán kính quỹ đạo r điểm theo cơng thức : v  r (1.9)  Nếu vật rắn quay điểm vật chuyển động trịn Khi vectơ vận tốc v điểm thay đổi hướng mà không thay đổi độ lớn, điểm vật có gia tốc hướng tâm  a n với độ lớn xác định công thức : v2 an    2r (1.10) r Nếu vật rắn quay khơng điểm vật chuyển động trịn khơng Khi vectơ vận tốc   v điểm thay đổi hướng độ lớn, điểm vật có gia tốc a (hình 2) gồm hai thành phần :    + Thành phần a n vng góc với v , đặc trưng cho thay đổi hướng v , thành phần gia tốc hướng tâm, có độ lớn xác định công thức :  v v2   an   r (1.11) at a r  M   lớn + Thành phần at có phương v , đặc trưng cho thay đổi độ r an  O v , thành phần gọi gia tốc tiếp tuyến, có độ lớn xác định công thức : Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hình Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai v (1.12)  r t  Vectơ gia tốc a điểm chuyển động trịn khơng vật :    a  a n  at (1.13) at  a  a n  at2 Về độ lớn : (1.14)  Vectơ gia tốc a điểm vật rắn hợp với bán kính OM góc α, với : a  (1.15) tan   t  an  PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH 2.1 Mối liên hệ gia tốc góc momen lực a) Momen lực trục quay cố định  Momen M lực F trục quay Δ có độ lớn : M  Fd (2.1)   d tay địn lực F (khoảng cách từ trục quay Δ đến giá lực F ) Chọn chiều quay vật làm chiều dương, ta có quy ước :  M > F có tác dụng làm vật quay theo chiều dương  M < F có tác dụng làm vật quay theo chiều ngược chiều dương b) Mối liên hệ gia tốc góc momen lực  - Trường hợp vật rắn cầu nhỏ có khối F lượng m gắn vào đầu nhẹ dài r Vật r quay mặt phẳng nhẵn nằm ngang xung quanh O trục Δ thẳng đứng qua đầu tác  dụng lực F (hình 1) Δ Phương trình động lực học vật rắn : Hình1 M  (mr ) (2.2)  M momen lực F trục quay Δ, γ gia tốc góc vật rắn m - Trường hợp vật rắn gồm nhiều chất điểm khối lượng mi, mj, … cách trục quay Δ khoảng ri, rj, … khác Phương trình động lực học vật rắn :   M    mi ri  (2.3)  i  2.2 Momen qn tính Δ Trong phương trình (2.3), đại lượng  mi ri đặc trưng cho mức quán i tính vật quay gọi momen quán tính, kí hiệu I Momen quán tính I trục đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật rắn chuyển động quay quanh trục I   mi ri i (2.4) l Hình Δ Momen qn tính có đơn vị kg.m Momen quán tính vật rắn không phụ thuộc khối lượng vật rắn mà phụ thuộc vào phân bố khối lượng xa hay gần trục quay Momen quán tính số vật rắn : R Hình + Thanh đồng chất có khối lượng m có tiết diện nhỏ so với chiều dài l nó, trục quay Δ qua trung điểm vng góc với (hình 2) : (2.5) I  ml 12 Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai + Vành tròn đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ qua tâm vành trịn vng góc với mặt phẳng vành trịn (hình 3) : Δ (2.6) I  mR + Đĩa tròn mỏng đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ R qua tâm đĩa trịn vng góc với mặt đĩa (hình 4) : (2.7) mR 2 + Quả cầu đặc đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ qua tâm cầu (hình 5) : I Hình Δ R (2.8) mR 2.3 Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục : (2.9) M  I I : momen quán tính vật rắn trục quay Δ Hình M : momen lực tác dụng vào vật rắn trục quay Δ γ : gia tốc góc vật rắn chuyển động quay quanh trục Δ MOMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG 3.1 Momen động lượng Momen động lượng L vật rắn chuyển động quay quanh trục : L  I (3.1) I momen quán tính vật rắn trục quay ω tốc độ góc vật rắn chuyển động quay quanh trục Đơn vị momen động lượng kg.m2/s 3.2 Dạng khác phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục viết dạng khác : L (3.2) M  t M momen lực tác dụng vào vật rắn L  I momen động lượng vật rắn trục quay L độ biến thiên momen động lượng vật rắn thời gian t 3.3 Định luật bảo toàn momen động lượng Nếu tổng momen lực tác dụng lên vật rắn (hay hệ vật) trục không tổng momen động lượng vật (hay hệ vật) trục bảo tồn M   L =Iω = số (3.3) + Trường hợp I khơng đổi ω khơng đổi : vật rắn (hay hệ vật) đứng yên quay + Trường hợp I thay đổi ω thay đổi : vật rắn (hay hệ vật) có I giảm ω tăng, có I tăng ω giảm (Iω = số hay I1ω1 = I2ω2) ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH 4.1 Động vật rắn quay quanh trục cố định Động Wđ vật rắn quay quanh trục cố định : (4.1) Wđ  I 2 I momen qn tính vật rắn trục quay ω tốc độ góc vật rắn chuyển động quay quanh trục Động Wđ vật rắn quay quanh trục cố định viết dạng : L2 Wđ  (4.2) 2I L momen động lượng vật rắn trục quay I Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai I momen quán tính vật rắn trục quay Động vật rắn có đơn vị jun, kí hiệu J 4.2 Định lí biến thiên động vật rắn quay quanh trục cố định Độ biến thiên động vật tổng công ngoại lực tác dụng vào vật ΔWđ = I  I12  A (4.3) 2 I momen quán tính vật rắn trục quay 1 tốc độ góc lúc đầu vật rắn  tốc độ góc lúc sau vật rắn A tổng công ngoại lực tác dụng vào vật rắn ΔWđ độ biến thiên động vật rắn Sự tương tự đại lượng góc đại lượng dài chuyển động quay chuyển động thẳng Chuyển động quay Chuyển động thẳng (trục quay cố định, chiều quay không đổi) (chiều chuyển động khơng đổi) (rad) (m) Toạ độ góc  Toạ độ x (rad/s) (m/s) Tốc độ v Tốc độ góc  (Rad/s2) (m/s2) Gia tốc a Gia tốc góc  (Nm) (N) Lực F Mômen lực M 2) Khối lượng m (Kgm (kg) Mơmen qn tính I Động lượng P = mv (kgm /s) (kgm/s) Mômen động lượng L = I 2 Động Wđ  mv Động quay Wđ  I  (J) (J) 2 Chuyển động quay đều: Chuyển động thẳng đều:  = const;  = 0;  = 0 + t v = cónt; a = 0; x = x0 + at Chuyển động quay biến đổi đều: Chuyển động thẳng biến đổi đều:  = const a = const  = 0 + t v = v0 + at 1     t   t x = x0 + v0t + at 2   02  2 (  0 ) 2 v  v  2a ( x  x ) Phương trình động lực học M  I dL Dạng khác M  dt Định luật bảo tồn mơmen động lượng I11  I 22 hay  Li  const Phương trình động lực học F a m dp Dạng khác F  dt Định luật bảo toàn động lượng  pi   mi vi  const Định lý động Định lý động 2 1 Wđ  I 1  I 2  A (công ngoại lực) Wđ  I 12  I 2  A (công ngoại lực) 2 2 Cơng thức liên hệ đại lượng góc đại lượng dài s = r; v =r; at = r; an = 2r Lưu ý: Cũng v, a, F, P đại lượng ; ; M; L đại lượng véctơ Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ Phương trình dao động: x = Acos(t + ) = Asin(t +  +  ) A: biên độ dao động = li độ cực đại xmax A,  số dương;  âm hay dương tuỳ thuộc điều kiện ban đầu * Các trường hợp đặc biệt  t = 0, x = A t = 0, x = - A =0 t = 0, x = (VTCB) , v < t = 0, x = (VTCB) , v >  = t = 0, x = A/2, t = 0, x = A/2,  = v0 t = 0, x = A/2, t = 0, x = A/2, 2 = v0  t = 0, x = A /2, t = 0, x = A /2, = v0 3 t = 0, x = - A /2, v > t = 0, x = - A /2, v < =  t = 0, x = A /2, t = 0, x = A /2, = v0 5 t = 0, x = - A /2, v < t = 0, x = - A /2, v > = Vận tốc =  == -   2 = = -  3 = = -  5 =6  tức thời: v = -Asin(t + ) = Acos(t +  + )  v chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương v>0, theo chiều âm v l) + Chiều dài lị xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin=l0+l–A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): Giãn lMax=l0+l+A Nén A -A  lCB = (lMin + lMax)/2 l x + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): - Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l đến x2 = A, Lưu ý: Trong dao động (một chu kỳ) lị xo nén Hình vẽ thể thời gian lò xo nén lần giãn lần giãn chu kỳ (Ox hướng xuống) Lực kéo hay lực hồi phục F = -kx = -m2x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Luôn hướng VTCB * Biến thiên điều hoà tần số với li độ Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lị xo khơng biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) Thầy Phan Hồ Nghĩa, Website: DayHocVatLi.Net * eMail: nghiaphan@DayHocVatLi.Net …… Trang Hướng dẫn Ôn thi Tốt Nghiệp THPT năm 2011 THPT Chuyên Hùng Vương, PleiKu, Gia Lai * Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lị xo khơng biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l  FMin = k(l - A) = FKMin * Nếu A ≥ l  FMin = (lúc vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng) Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l) (lúc vật vị trí cao nhất) Một lị xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lị xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài tương ứng l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = … Ghép lò xo: 1 * Nối tiếp     treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 k k1 k2 1 * Song song: k = k1 + k2 + …  treo vật khối lượng thì:    T T1 T2 Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 T2, vào vật khối lượng m1+m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 Thì ta có: T32  T12  T22 T42  T12  T22 Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) lắc khác (T  T0) Hai lắc gọi trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo chiều TT0 Thời gian hai lần trùng phùng   T  T0 Nếu T > T0   = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0   = nT = (n+1)T0 với n  N* III CON LẮC ĐƠN 2 l g  g ; chu kỳ: T   2 ; tần số: f    Tần số góc:    g l T 2 2 l Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản 0