Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 37 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
37
Dung lượng
1,67 MB
Nội dung
Ơn chng dao đng điu hịa.doc ơn chng sóng c.doc Ơn Sóng đin t sóng ánh sáng.doc ơn chng dịng đin xoay chiu.doc ơn chng lng t ánh sáng.doc ôn chng lng t ánh sáng ht nhn nguyên t.doc On tap cac dang bai tap vat ly theo chuyen de Ôn tập chương I Đại cương dao động điều hòa Dao động chuyển động qua lại quanh vị trí cân ( vị trí hợp lực tác dụng lên vật (thường vị trí vật đứng yên)) Vd: dao động lắc lò xo, lắc đơn Dao động tuần hồn: Dao động tuần hồn khơng tuần hoàn Nếu sau khoảng thời gian (gọi chu kì) vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ dao động vật tuần hồn Trong chu kì, vật thực dao động toàn phần Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hòa Phương trình dao động điều hịa Một chất điểm M c/đ đường tròn theo chiều dương với tốc độ góc ω Gọi P hình chiếu M lên trục Ox (trùng với đường kính đường trịn , O trùng tâm đường tròn) Khi M chuyển động tròn → P dao động qua lại quanh tâm O trục Ox, với phương trình xác định vị trí chuyển động P: x = A.cos(ωt + φ) với x = OP: li độ vật ( dương hay âm 0) ( -A ≤ x ≤ A) A: biên độ dao động điều hịa (ln dương) ( A = bán kính đường trịn) ω: tốc độ góc hay tần số góc (ln dương) (rad/s) φ : pha ban đầu ( - π ≤ φ ≤ π) ωt + φ: pha dao động thời điểm t Page Chu kì Tần số Tần số góc dao động điều hịa Chu kì dao động khoảng thời gian Tần số: số dao động toàn Tần số góc (tốc độ góc) ngắn nhất, vật trở lại vị trí cũ theo phần thực giây Đơn vị : rad/s hướng cũ Đơn vị: s Đơn vị: Hz T = 2π/ω = t/N 2 f = N/t 2 f N số dao động thực t/gian t T 2 T Chú ý: * Các đại lượng T, f, ω dao động phụ thuộc vào cấu tạo hệ (đặc tính hệ) * T, f , ω : dương Chú ý: * pha dao động đại lượng xác định vị trí chiều chuyển động vật thời điểm t (trạng thái dao động thời điểm t) Pha ban đầu xác định vị trí xuất phát chiều chuyển động thời điểm đầu * Tại biên dương: x = A, biên âm x = -A, VTCB: x = * Một chất điểm P dao động điều hòa đoạn thẳng xem hình chiếu điểm M chuyển động trịn đường trịn với đường kính đoạn thẳng * Quỹ đạo dao động điều hịa đoạn thẳng * Đồ thị dao động điều hịa đường hình sin * Chất điểm M chuyển động trịn với tốc độ khơng đổi ωA, chất điểm P vận tốc biến thiên từ đến ωA * Tại ví trí x = ± A/ động cơng suất lực đàn hồi ví trí cực đại * Sau khoảng thời gian Δt, vật từ vị trí x1 đến x2 : _ Δt = n (chu kì) : x1 = x2 _ Δt = (n + ½ )(chu kì): x1 = - x2 _ nu t = ẳ (chu kỡ) hoc ắ(chu kì) 5/4 (chu kì) ….: A2 x12 x2 → Dao động điều hòa dao động li độ vật (kí hiệu x ) hàm cosin hay hàm sin theo thời gian Vận tốc Gia tốc dao động điều hòa Vận tốc v x, A sin t A cos t 2 * Ở biên: v = * Ở vị trí cân bằng: Tốc độ = [độ lớn vận tốc]max = v max= ωA Gia tốc a v ' A cos t x Liên hệ v2 A2 x2 Gia tốc : * Gia tốc ln có chiều hướng vào tâm quỹ đạo, * Ở biên: [Độ lớn gia tốc]max = ω2A * Ở VTCB: a = * Gia tốc ngược pha với li độ nhanh pha vận tốc góc π/2 * Gia tốc đổi chiều vtcb * Vận tốc sớm pha li độ góc π/2 * Khi từ biên VTCB → c/đ nhanh dần * Khi từ VTCB đến biên → c/đ chậm dần * Vận tốc đổi chiều vị trí biên A2 a 4 v2 2 x2 v2 1 A2 vmax a2 v2 1 amax vmax Ch/ý: Vận tốc gia tốc đại lượng biến thiên điều hòa theo thời gian (cũng với tần số góc ω, tần số f, chu kì T) Chúng âm ,hoặc dương Học sinh cần phân biệt vận tốc trung bình tốc độ trung bình x x2 x1 Vận tốc trung bình: vtb t t s Tốc độ trung bình : vtb t Giá trị Độ lớn Li độ Max Min +A -A (biên +) (biên -) Max +A (biên) Min (vtcb) Vận tốc Max +ωA (vật qua vtcb,theo chiều +) Max +ωA ( vtcb) Min -ωA (vật qua vtcb,theo chiều -) Min (biên) Tốc độ Max +ωA (vtcb) Min (Biên) Gia tốc Max Min +ω2A - ω2 A (Biên -) (Biên +) Max +ωA (vtcb) Min (Biên) Max +ω2A (Biên ) Min (vtcb) Page Chú ý: H/s cần phân biệt lực kéo lực đàn hồi lò xo Khi lò xo nằm ngang lực kéo có độ lớn độ lớn lực đàn hồi lị xo Khi lị xo khơng nằm ngang, lực kéo khơng lực đàn hồi lị xo Lực kéo có chiều hướng VTCB, cịn lực đàn hồi có chiều hướng vị trí lị xo không biến dạng Lực kéo sinh công dương vật từ biên vtcb Và ngược lại, lực kéo sinh công âm vật từ vtcb biên II Khảo sát lắc lò xo Hệ lắc lò xo gồm ( lò xo có hệ số đàn hồi k, vật nặng có khối lượng m ) Vị trí cân bằng: Vị trí hợp lực tác dụng lên vật nặng Khảo sát dao động lắc mặt động lực học Lực kéo ( lực kéo có độ Gia tốc k 2 m Tần số góc: , Chu kì: T 2 lớn tỉ lệ với li độ, có chiều ln m k hướng VTCB lực gây k gia tốc cho vật dao động Lực Tần số: f kéo đổi chiều vtcb 2 2 m F = -kx = m.a = -mω x Trong hệ lắc lò xo: đại lượng ω, T, f ( biến thiên điều hịa theo thời khơng đổi phụ thuộc đặc tính hệ (hay cấu k gian, với chu kì T, tần số f, a m x x tạo hệ ) CHúng phụ thuộc vào k m tần số góc ω) Khi lò xo treo thẳng đứng: f 2 2 k m 2 lo 2 m k g ,T 2 2 , k g m l g lo mg ) k * Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l0 (l0 chiều dài tự nhiên) * Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l0 – A * Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l0 + A lCB = (lMin + lMax)/2 FñhM k(l A) u * Lực đàn hồi: Fñh k(l x) Fñhm k(l A) neá l A F neá l A u đhm * Khi đề nói, nâng vật lên đến vị trí lị xo khơng biến dạng thả nhẹ A = Δl0 Khi lị xo treo nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang: mg.sin * Độ dãn lò xo vị trí cân bằng: l k với Δl0 : độ biến dạng lị xo vị trí cân ( l k m lo 2 m g.sin ,T 2 2 , f k g.sin l0 2 2 k m 2 g.sin l o Khảo sát dao động lắc mặt lượng Động lắc lò xo cos 2 t 2 mv2 Wd W 2 Thế lắc lò xo cos 2 t 2 Wt kx2 W 2 Cơ lắc lò xo 1 W = Wđ + Wt = Wđ(max) = Wt(max) = kA2 = m. A2 2 Ghép nối tiếp Độ cứng k12 = k1 + k2 Chu kì 1 2 2 T12 T1 T2 Tần số f f12 f22 1 k12 k1 k2 T12 T12 T22 1 2 2 f12 f1 f2 12 Một lò 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 = … CHú ý: Chiều dài lò xo tỉ lệ nghịch với độ cứng lò xo Ghép lắc lò xo: Loại Ghép song song: * Động biến thiên tuần hồn theo thời gian (với tần số góc 2ω, với tần số 2f, với chu kì T/2) Chúng không âm * Nếu bỏ qua ma sát, Cơ lắc bảo toàn ( độ lớn ko đổi), có độ lớn tỉ lệ (thuận) với biên độ A Page Chú ý Chiều dài lò xo tỉ lệ thuận với Ví dụ: chiều dài lị xo l0 vật qua vị trí x Wt, cắt ngắn nửa vật qua vị trí x Wt/2 Bài toán va chạm: a) Va chạm theo phương ngang: * Va chạm mềm ( sau va chạm hai vật dính vào ) V * Va chạm đàn hồi: VM 2m.v0 M m m.v0 M m mM vm v0 M m b) Va chạm theo phương thẳng đứng: v0 gh m.v0 M m mM vm v0 M m * Va chạm mềm ( sau va chạm hai vật dính vào ) * Va chạm đàn hồi: VM 2m.v0 M m V II Con lắc đơn Hệ lắc lị xo gồm: Dây treo (ko dãn) có chiều dài l vật nặng có khối lượng m, hệ nằm trọng trường có gia tốc rơi tự g Vị trí cân bằng: Vị trí dây treo có phương thẵng đứng vật nặng vị trí thấp (vị trí O) Khảo sát dao động lắc mặt động lực học lượng s Lực kéo P t Pt = - mg.sinα Nếu α nhỏ→ Pt mg mg l ( Con lắc đơn dđđh vật dao động với biên độ góc nhỏ (α0 < 100) Tần số góc g l Chu kì 2 l T 2 = t/N (N số dao động thực thời gian t) g Tần số g f = N/t 2 2 l P/t li độ dài: s = s0.cos(ωt + φ) p/t li độ góc: α = α0 cos(ωt + φ) Phương trình Mối liên hệ : s = α.l , s0 = α0.l dao động Xét biên độ góc nhỏ(chú ý đổi radian) Lực căng dây Tcmax = TVTCB = mg(3-2cos ) Tcbiên = Tmin = mgcosα0 TC mg(1 ) 2 Tcmax = TVTCB = mg(1+ ) Tcbiên = Tmin Vận tốc v2 2gl (cos cos ) Nếu α nhỏ: ( cos Chú ý: 2 2 0 = mg 1 vvtcb= vmax= gl (1 cons ) vbiên = , sin α ≈ α) , ta phải đổi sang radian: v gl TC mg(3cos 2cos ) Page Xét biên độ góc lớn Động năng: Thế Wd mv2 Nếu góc lớn: Wt mgl (1 cos ) W = W đ + Wt Cơ năng: Nếu góc nhỏ : Wt Nếu bỏ qua ma sát, bảo tồn (độ lớn ko đổi) Nếu góc lớn: Wt mgl (1 cos ) Ứng dụng: Chú ý 2 mgl m s 2 Nếu α nhỏ : Wt Xác định gia tốc rơi tự vị trí: g 2 mgl o m s0 2 4 2l T2 * Các đại lượng T, f, ω dao động phụ thuộc vào cấu tạo hệ (đặc tính hệ), chúng phụ thuộc l g * Các đại lượng biến thiên điều hòa với chu kì T, tần số f tốc độ góc ω là: li độ, gia tốc, lực kéo * Các đại lượng biến thiên tuần hồn với chu kì T/2, tần số 2f, tốc độ góc 2ω là: Động năng, * Các đại lượng bảo toàn (khi bỏ qua ma sát): năng, ω , T, f * Khi từ biên VTCB → c/đ nhanh dần * Khi từ VTCB đến biên → c/đ chậm dần Các cách làm thay đổi chu kì lắc đơn Bài tốn chạy sai đồng hồ lắc ( xem đồng hồ lắc lắc đơn) l1 g ΔT = T2 – T1 Gọi T1 chu kì lắc đơn chưa thay đổi: T1 2 T2 chu kì lắc đơn bị thay đổi Chu kì lắc đơn bị thay đổi Khi đem lắc từ nơi sang nơi khác ( gia tốc g thay đổi) T (t2 t1 ) T1 l1 = l2 = l T h T1 R l2 , với l1 l0 1 t1 , l2 l 1 t2 g α: hệ số nở dài (K-1) T1 2 l , g1 T2 2 l GM , với g2 = gh = g2 R h T1 2 l g1 với g1 = gmđ = T2 2 l g2 GM R2 với g2 = g1 + Δg T g T1 g1 Thay đổi độ cao, giả sử T1 chu kì lắc mắt đất, T2 chu kì lắc độ cao h (so với m.đất) T2 2 Page Chịu tác dụng nhiệt độ Thời gian chạy sai giây Khi chiều dài lắc thay đổi đoạn nhỏ T1 2 l1 g T2 2 l2 g T l T1 l1 với l2 = l1 + Δl Chú ý: a) ΔT = : đồng hồ chạy đúng, ΔT > (T2 > T1): chu kì tăng, đồng hồ chạy chậm, ΔT = (T2 < T1): chu kì giảm, đồng hồ chạy nhanh b) Dựa vào biểu thức ta có nhận xét: đồng hồ chạy chậm :tăng nhiệt độ lắc, đưa lắc lên độ cao h, đưa lắc đến vị trí có gia tốc trọng trường nhỏ vị trí đầu tăng chiều dài lắc đồng hồ chạy nhanh khi: ngược lại ý c) Gọi T T’ chu kì đồng hồ chạy chạy sai Khi đồng hồ chạy t đồng hồ chạy sai t’ Ta có mối liên hệ sau: t.T = t’.T’ IV Bài toán lắc trùng phùng Cho hai lắc có chu kì T1 T2 Sau khoảng thời gian Δt (ngắn nhất) hai lắc lặp lại trạng thái dao động ( chúng trùng phùng) Ta có biểu thức sau: Δt = N1.T1 = N2.T2 Δt = Bội số chung nhỏ (T1 T2) V Bài toán lắc chịu thêm tác dụng ngoại lực: T 2 l gh/ d 2 l Ph/ d m với Phd P F P Ph / d P F Phd P F P Phd P F F F P F a) Nếu ngoại lực lực điện: F q.E ( với q điện tích vật nặng khối lượng m) q F E , q F E b) Nếu ngoại lực lực quán tính Fqt ma c) Nếu ngoại lực lực đẩy Ac-si-met: (luôn hướng lên) : FA DVg V DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC Dao động tự do: dao động vật không phụ thuộc yếu tố bên ngồi Dao động điều hịa Khi khơng có lực ma sát tác dụng vào lắc Con lắc dao động với biên độ không đổi tần số riêng (kí hiệu f0) Gọi tần số riêng phụ thuộc vào đặc tính hệ dao động k m , đv lắc đơn: f0 2 g l Dao động tắt dần Trong trình dao động lắc, hệ chịu tác dụng lực cản ma sát (của mơi trường) lắc dao động tắt dần Biên độ lượng lắc (cơ năng) giảm dần theo Cơ lắc chuyển hóa thành nhiệt Ứng dụng: thiết bị giảm xóc, cửa tự khép…Chú ý: Chu kì khơng đổi Dao động trì Để giữ cho biên độ dao động lắc không đổi mà khơng làm thay đổi chu kì riêng hệ, người ta dùng thiết bị nhằm cung cấp cho phần lượng bị tiêu hao ma sát Dao động lắc trì chư gọi dao động trì Vd: dao động đồng hồ lắc Dao động tắt dần Muốn cho hệ dao động không tắt ta tác dụng vào hệ ngoại lực tuần hồn (thơng thường ngoại lực có biểu thức F = F0.cos(Ωt)) Đặc điểm: * Dao động cưỡng điều hịa (đồ thị có dạng sin) * Tần số góc dao động cưỡng tần số góc Ω ngoại lực 2 Page Đv lắc lò xo: f0 * Biên độ dao động cưỡng tỉ lệ thuận với biên độ F0 ngoại lực phụ thuộc vào tần số góc Ω ngoại lực lực cản môi trường → Biên độ dao động cưỡng ko đổi Vd: dao động xe buýt tạm dừng bến (mà ko tắt máy) Hiện tượng cộng hưởng: a) Định nghĩa: Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến gía trị cực đại tần số f lực cưỡng tần số riêng f0 hệ dao động b) Điều kiện cộng hưởng: (hệ phải dao động cưỡng f = f0 ) c) Giải thích: Khi tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động → tốc độ cung cấp lượng = tốc độ tiêu hao lượng ma sát → Biên độ dao động tăng dần đạt tới giá trị cực đại d) Ứng dụng: * Trong xây dựng phải tính tốn đến tần số riêng vật phải khác so với tần số lực tác dụng lên vật nhằm tránh cộng hưởng gây gãy đổ, sập * Ứng dụng tượng cộng hưởng để chế tạo hộp đàn violon, ghita… nhằm khếch đại âm Một số công thức cần ý: a) Bài tốn dao động tắt dần lắc lị xo: Khi hệ lắc dao động chịu tác dụng lực cản Fc mơi trường có giá trị khơng đổi (Xét tốn có hệ số ma sát nhỏ, công thức gần đúng) Lý thuyết: Con lắc dao động tắt dần trục Ox ( biên độ lượng giảm dần theo thời gian) Khi vật dịch chuyển từ trái sang phải vật nhận O2 làm vtcb, vật dịch chuyển từ phải sang trái vật nhận O1 làm vtcb (O vị trí lị xo không biến dạng) → Lực ma sát: Fms = μmg → Vị trí vật có vận tốc cực đại ( vị trí cách vị trí lị xo không biến dạng đoạn x0) : F mg x0 OO1 OO2 ms k k F mg → Độ giảm biên độ sau chu kì: A 4.x0 ms k k 2F mg → Độ giảm biên độ sau nửa chu kì: A ' C k k kA2 → Quãng đường từ lúc bắt đầu dao động đến lúc dừng lại : s 2FC A A → Thời gian Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: → Số dao động vật thực được: N AkT A 2 (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hồn với chu kỳ T ) mg g → Vận tốc cực đại dao động đạt vị trí x0 : v A x0 mg K → Vị trí vật có vận tốc cực đại ( vị trí cách vị trí lị xo khơng biến dạng đoạn x0) : x0 Page t N T → Quãng đường vật chu kì thứ n : sn An 8x0 → Định luật bảo toàn lượng: Amasát = Wsau – Wđầu → với An = (An-1 – 4xo) - μmg.s = Wsau – Wđầu b) Bài toán dao động tắt dần lắc đơn Cứ sau chu kì biên độ lắc đơn giảm 4Fc /k Bài toán cộng hưởng: T0 = T = s/v V Tổng hợp dao động: Vector quay: Một vật dao động điều hịa với phương trình x = A.cos(ωt + φ ), xem vector quay OM , vẽ thời điểm ban đầu hình vẽ, với:_ biên độ A = OM , _ Gốc gốc tọa độ trục Ox _ Hợp với trục Ox góc pha ban đầu Bài toán: Một vật thực hai dao động điều hòa phương, tần số : x1 = A1cos(ωt + φ1) x2 = A2cos(ωt + φ2) → Độ lệch pha hai dao động: Δφ = φ2 - φ1 * Nếu φ2 > φ1 : dao động sớm (nhanh) pha dao động góc * Nếu φ2 < φ1 : dao động trễ (chậm) pha dao động góc * Nếu Δφ = 2kπ (với k = 0,±1,±2,…) → Hai dao động pha * Nếu Δφ = (2k + 1)π (với k = 0,±1,±2,…) → Hai dao động ngược pha 1 * Nếu k k (với k = 0,±1,±2,…) → Hai dao động vuông pha 2 → Dao động tổng hợp có dạng: x = x1 + x2 = A.cos(ωt + φ ) , với : A sin1 A2 sin2 2 A A1 A2 A1 A2 cos(2 1 ) tan A1 cos1 A2 cos2 → Chú ý: A1 A2 A A1 A2 Nếu hai dao động pha: A = Amax = A1 + A2 Nếu hai dao động ngược pha: A = Amin = A1 A2 Nếu hai dao động vuông pha: A A12 A2 Page VIP: Khi làm tập tổng hợp dao động thực theo cách: _ Cách 1: dùng vector quay _ Cách 2: dùng máy tính Casio – VN 750 CHương : SĨNG CƠ I Sóng truyền sóng Sóng cơ: Sóng dao động lan truyền môi trường Chú ý: Khi sóng lan truyền, (pha dao động, trạng thái dao động, lượng) lan truyền theo sóng phần tử vật chất không lan truyền mà dao động VTCB cố định Sóng truyền theo phương khác với tốc độ Không lan truyền chân khơng Phân loại sóng: Sóng ngang Sóng dọc * Sóng ngang sóng mà phần tử vật chất * Sóng dọc sóng mà phần tử vật chất môi môi trường dao động theo phương vng góc với trường dao động dọc theo phương truyền sóng phương truyền sóng * Mơi trường truyền: Trong chất rắn bề mắt * Môi trường truyền: Trong chất rắn, chất lỏng chất chất lỏng khí * Ví dụ: Sóng mặt nước * Ví dụ sóng lan truyền dọc theo trục lị xo Chu kì sóng Tần số sóng Bước sóng Tốc độ truyền sóng Năng lượng sóng Quãng đường sóng truyền ( giả sử sóng truyền từ M đến N) Biên độ A sóng biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua * Chu kì T sóng chu kì dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua * Tần số: f = 1/T v * Bước sóng λ quãng đường sóng truyền chu kì v.T f Đ.nghĩa khác: _ Khoảng cách hai đỉnh sóng (hay hai đáy sóng) liên tiếp _ Khoảng cách hai điểm liên tiếp dao động pha _ (áp dụng cho sóng dừng )2 lần khoảng cách hai bụng (hoặc nút) sóng liên tiếp * Tốc độ truyền sóng v tốc độ lan truyền dao động môi trường * Chú ý: * Đối với môi trường, tốc độ truyền sóng có giá trị xác định * vCR > vCL > vCK * Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào tính chất mơi trường [bản chất môi trường (k/lượng riêng môi trường), áp suất mơi trường (tính đàn hồi mơi trường) nhiệt độ môi trường] * Tốc độ lan truyền sóng ≠ tốc độ dao động phần tủ mơi trường Năng lượng sóng lượng dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua (Mở rộng W = ½ k.A2) Chú ý: Khi kích thích lần: _ Trong trình truyền sóng mặt phẳng , lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng _ Trong q trình truyền sóng khơng gian, lượng sóng giảm tỉ lệ với bình phương qng đường truyền sóng SMN = v.Δt = (λ/T).Δt Page Biên độ sóng Các đặc trưng sóng hình sin Hình dạng sóng hình sin II Các loại mạch điện xoay chiều đơn giản Mạch điện xoay chiều có Điện áp hai đầu đoạn mạch: u U cos t điện trở u U →Dòng điện xoay chiều qua mạch: i cost R R ( điện áp dòng điện x/chiều pha với nhau, mạch chứa R) Đại lượng đặc trưng cho tính cản U Biểu thức định luật Ơm: I trở dịng điện mạch: R Giản đồ: R (c.độ hiệu dụng thương số điện áp hiệu dụng điện trỏ mạch) Điện áp hai đầu đoạn mạch: u U cos t → Điện tích tụ: q Cu CU cos t dq CU cos t dt 2 (Điện áp trễ pha dịng điện s/chiều góc π/2 ( hay dịng điện x/chiều sớm pha điện áp góc π/2)khi mạch chứa tụ điện) Đại lượng đặc trưng cho tính cản trở U Biểu thức định luật Ơm: I dòng điện mạch Dung kháng: ZC 1 T (c.độ hiệu dụng thương số ZC C 2 fC 2 C điện áp hiệu dụng dung Ý nghĩa dung kháng kháng mạch) * làm cho i sớm pha u góc π/2 * Khi f tăng (hoặc T giảm) Công thức mở rộng: → ZC giảm → I tăng →dòng điện x/ch u i 2 qua mạch dễ dàng C 1 U0 I * Khi f giảm (hoặc T tăng) C → ZC tăng → I giảm →dịng điện x/ch qua mạch khó →Dòng điện xoay chiều qua mạch: Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm Giản đồ: Điện áp xoay chiều hai đầu mạch: u U cos t → Dòng điện xoay chiều qua mạch: i = I0.cos (ωt + φ – π/2 ) (Điện áp sớm pha dịng điện s/chiều góc π/2 ( hay dòng điện x/chiều trễ pha điện áp góc π/2) mạch chứa cuộn cảm ) Đại lượng đặc trưng cho tính cản trở U Biểu thức định luật Ơm: I dịng điện mạch Cảm kháng: ZL 2 L (c.độ hiệu dụng thương số ZL L 2 fL T điện áp hiệu dụng cảm Ý nghĩa cảm kháng: kháng mạch) * làm cho i trễ pha u góc π/2 * Khi f tăng (hoặc T giảm) Công thức mở rộng: → ZC tăng → I giảm →dòng điện x/ch u i 2 qua mạch khó L 1 * Khi f giảm (hoặc T tăng) U0 I L → ZC giảm → I tăng →dòng điện x/ch qua mạch dễ dàng Giản đồ: i Page Mạch điện xoay chiều có tụ điện Chú ý: i u R u L uC , R Z L ZC Bài : Mạch có R,L,C mắc nối tiếp Định luật điện áp tức thời: mạch điện xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp điện áp tức thời hai đầu mạch tổng đại số điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch u = uR + uL + uC Mạch có R,L,C mắc nối tiếp Điện áp tức thời hai đầu mạch u = U0.cos(ωt + φu ) Dòng điện xoay chiều qua mạch i = I0.cos(ωt + φi ) Tổng trở mạch Độ lệch pha d.đ.x.c đ/áp tức thời hai đầu mạch với với U0 = U I0 = I Z R2 ( ZL ZC )2 u i Với tan ZL ZC U L UC R UR Chú ý: ZL > ZC (hoặc UL > UC) → φ > → u i → u sớm pha i góc φ ( mạch có tính cảm kháng) ZL < ZC (hoặc UL < UC) → φ < → u i → u trễ pha i góc Biểu diễn giản đồ Fresnen U U 0R (U0L U 0C )2 U U R (U L UC )2 I U Z mở rộng: I U UR UL U C Z R ZL ZC Nhận thấy: * uL ngược pha với uC (uL sớm pha uC góc π) * uR ln vng pha với uL , uC , uLC * i pha với uR lại vuông pha với với uL , uC , uLC Cộng hưởng điện Khi xảy cộng hưởng điện, ta được: ZL = ZC (hoặc UL = UC) → Z = R tanφ = 0, cosφ = → φ = LC Điện áp hai đầu mạch u pha với i uR (hay u lại vuông pha với uL uC) U Cường độ hiệu dụng mạch đạt giá trị lớn nhất: I I max R U2 Công suất tiêu thụ mạch đạt giá trị lớn nhất: P Pmax UI RI R Biểu thức định luật Ôm ((mạch có tính dung kháng) u = uR + uL + uC Page * Hệ thức liên hệ điện áp tức thời mạch * Hệ thức liên hệ điện áp cực đại mạch * Hệ thức liên hệ điện áp hiệu dụng mạch Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều (cơng suất trung bình): Chú ý: CƠng suất tức thời UI cos R.I p ui U cos t+ I cost UI cos UI cos 2t pmax UI cos UI R UR ( ≤ cosφ ≤ 1) Z U Chú ý: Đối với mạch chứa tụ điện, chứa cuộn cảm thuần: cosφ = → công suất P = Đối với mạch chứa R, có RLC (nhưng xảy cộng hưởng) cosφ = Hệ số công suất (cosφ): cos Điện tiêu thụ đoạn mạch: W = P.t = UIt cosφ = R.I2t Bài tốn liên quan đến dịng điện chiều xoay chiều _ Khi mắc đồng thời nguồn chiều xoay chiều ( u = a + b cos(ωt + φ) vào mạch nối tiếp chứa tụ b P R.I xc dòng điện xoay chiều qua: I x / c 2 R Z L ZC _ Khi mắc đồng thời nguồn chiều xoay chiều ( u = a + b cos(ωt + φ) vào mạch nối tiếp khơng chứa tụ a b dòng điện chiều dòng điện xoay chiều qua: I x / c , I1c Do đó, dịng R R2 Z Z L 2 điện hiệu dụng qua mạch là: I I1c I xc C P R.I xc R.I12c Bài : Truyền tải điện Máy biến áp Bài toán truyền tải điện xa * Công suất từ nguồn phát: Pphát = Uphát.I ( với I d/điện hiệu dụng đường dây) Pphat * CÔng suất hao phí đường dây tỏa nhiệt: Php Rday I Rday ( r: điện trở đường dây tải điện) U phat * Độ giảm đường dây tải điện: U Rday I Rday Pphat U phat cos → Cách làm giảm hao phí: C1 : giảm điện trở r ( ko kinh tế, tốn kém) C2 : tăng điện áp nơi phát (sử dụng máy biến áp) Chú ý: * Khi truyền tải điện năng, người ta sử dụng hai dẫn * Khi tăng điện áp lên n lần, hao phí giảm n2 lần * Trong sản xuất để tránh lãng phí, nhà nước quy ước cosφ > 0,85 II Máy biến áp: Cấu tạo: Cuộn thứ nối với nguồn phát điện, gọi cuộn sơ cấp (gồm N1 vòng) Cuộn thứ hai nối với tải ( thiết bị tiêu thụ điện), gọi cuộn thứ cấp (gồm N2 vòng) Page Nguyên tắc hoạt động : Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Đặt điện áp xoay chiều vào có tần số vào hai đầu cuộn sơ cấp để tạo dòng điện xoay chiều → Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây từ thông biến thiên hai cuộn dây (từ thông qua hai cuộn sơ cấp thứ cấp nhau) Lúc hai đầu cuộn thứ cấp xuất sđđ cảm ứng biến thiên với tần số f Chú ý: Điện áp hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp khác tần số chúng giống Mối liên hệ điện áp dòng điện hiệu dụng vào số vòng dây: Chú ý: Máy tăng áp → U2 > U1 (hoặc N2 > N1 ) Máy hạ áp → U2 < U1 (hoặc N2 < N1 ) → điện áp hiệu dụng tỉ lệ thuận với số vòng, dòng diện hiệu dụng tỉ lệ nghịch với số vịng T.h.1: Nếu cuộn sơ cấp khơng có điện trở N1 U1 I cos2 P U I cos H 2 a) Máy biến áp lí tưởng: P U I1 N2 U2 I1 b) Nếu cuộn thứ cấp nối với RLC thì: N1 U1 N2 U2 H P2 RI P U I1 I2 U2 R Z L ZC c) Nếu cuộn thứ cấp có nhiều đầu ra: N U N2 U U I2 N1 U N1 U R2 R3 điện trở nối vào cuộn thứ cấp 3) Psơ cấp = Pthứ cấp U1I1 = U2I2cosφ2 + U3I3cosφ3 ( R2 điện trở nối vào cuộn thứ cấp 2, I3 U3 R3 Nếu cuộn sơ cấp có điện trở : N U Cơng thức nhưng: L1 N2 U2 Chú ý: Bài tốn liên quan đến thay đổi vịng dây: Quấn thêm n vịng thì: N’ = N + n Giảm vịng dây hay nối tắt n vịng : N’ = N – n Quấn ngược n vịng thì: N’ = N – 2n Page Ứng dụng: Truyền tải điện năng, tạo dòng điện hiệu dụng lớn để nung chảy kim loại, hàn điện Bài: Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều pha a) Cấu tạo : gồm phận Phần cảm (Rơto) phần quay: vành trịn (trên gắn nam châm (gồm p cặp cực)) quay xung trục quay với tốc độ n vòng/s Phần ứng ( Stato) phần cố định: gồm cuộn dây giống nhau, cố định vành tròn b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Khi Rôto quay, từ thông qua cuộn dây Stato biến thiên tuần hoàn với tần số: f = p.n Khi cuộn dây suất sđđ cảm ứng xoay chiều có tần số f Các cuộn dây mắc nối tiếp với cho suất điện động cuộn dây ln chiều, cộng lại với pn Chú ý: n có đơn vị vịng/phút → f 60 ( Trong tốn máy phát điện pha có m cuộn dây số cặp cực p = m/3) c) Suất điện động xoay chiều Từ thông biến thiên qua vòng dây: Φ = Bscos(ωt + φ) d NBS sin t Suất điện động xoay chiều: e N dt Máy phát điện xoay chiều pha a) Cấu tạo: gồm cuộn dây giống gắn cố định nam châm quay với tốc độ góc ω b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Máy phát điện ba pha tạo ba sđđ x/chiều hình sin tần số, biên độ lệch pha 2π/3 c) Dòng điện ba pha: Dòng điện xoay chiều máy phát điện x/chiều ba pha phát dòng ba pha Đó hệ ba dịng điện xoay chiều hình sin tần số lệch pha 2π/3 đơi một, tải mắc đối xứng ba dịng điện có biên độ d) Ưu việt dòng điện ba pha: Truyền tải điện xa tiết kiệm dây dẫn so với dòng pha Cung cấp điện cho động ba pha T.h.2: Bài : Động không đồng ba pha Nguyên tắc hoạt động động không đồng bộ: Đặt khung dây (có thể quay tự quanh trục đối xứng Δ khung) vào từ trường quay (được tạo cách cho nam châm hình chữ U quay quanh trục Δ với tốc độ góc ω) khung dây quay nhanh dần chiều với nam châm đạt tới tốc độ góc ω0 ( ω0 < ω) ĐỘng hoạt động theo nguyên tắc đgl động ko đồng Động điện: xem cuộn dây (L,r) ĐỘ LỆCH PHA Z ZC U UC tan L L R UR R UR P = cos Z U UI Z ZC U UC sin L L Z U Thường dùng công thức có dấu , Lưu ý cơng thức không cho biết dấu Kết hợp với công thức định luật ôm : I UR UL UC U UMN R ZL ZC Z ZMN + Lưu ý: * Xét đoạn mạch áp dụng cơng thức cho đoạn mạch 2 u u * Nếu điện áp đoạn mạch 1, vuông pha với điện áp đoạn mạch thì: U U 01 02 2 2 u i i u * Vì i ln vng pha uC uL nên: c 1 L 1 2 I U 0C I U 02L * Vì uR ln vng pha uC uL nên: * Vì uC ln ngược pha với uL nên: u2 uR c 1 U 02R U 02C u uL C ZL ZC uR u2 L 1 U 02R U 02L Độ lệch pha hai đoạn mạch mạch điện: 1 2 ,khi đó: c h c’ b’ a Page b a2 b2 c2 h b '.c ' 1 2 b c 2h b a.b ', c a.c ' * Nếu (hai điện áp đồng pha) 1 2 tan 1 tan 2 Lúc ta cộng biên độ điện áp thành phần: U U1 U Z Z1 Z * Nếu , ta dùng công thức: tan 1.tan 2 1 2 Lúc ta dùng cơng thức: U U12 U tan 1 tan * Nếu ta dùng công thức : tan dùng giản đồ véc tơ tan 1 tan Một số hệ thức lượng tam giác vuông ΔVABC Một số toán cực trị cần ý: Xét riêng cho mạch RLC Thay đổi R Thay đổi L Thay đổi C B.t.1: Thay đổi R để B.t.1.a: Thay đổi L để công B.t.1: Thay đổi C để công công suất max suất max suất max Z L ZC ZC Z L R Z L ZC Pmax U2 U2 2R Z L ZC Pmax U2 R Pmax B.t.1.b : Thay đổi L để URL max Khi đó: ZL ZC ZC R 2 U RL (max) C ZC Z R 2 Pmax B.t.1.b : Thay đổi C để URC max Khi đó: ZC U R U2 R Thay đổi ω B.t.1.a: Thay đổi ω để công suất max Z L ZC U2 R B.t.1.b Thay đổi ω để UL max UC max Z L Z L 4R2 Đặt x L R2 C U R y L R2 C U RC (max) Z L Z L 4R 2 UL max : ZC = x UC max : ZL = x U Z L Z C R y B.t.1.c Thay đổi ω để UR, I max: Cộng hưởng U L (max) U C (max) U2 U2 R R1 R2 U2 R1 R2 P B.t.2: Cho C = C1 C = C2 thì I, P, UR, UL Tìm C để đại lượng max Z C Z L Z C1 Z C U2 Pmax R ( Cộng hưởng ) B.t.2: Cho ω = ω1 ω = ω2 P cosφ I UR Tìm ω để đại lượng max 12 Pmax U2 R ( Cộng hưởng ) Pmax B.t.2: Cho L = L1 L = L2 I, P, UR, UC Tìm L để đại lượng max Z L Z C Z L1 Z L 2 U Pmax R ( Cộng hưởng ) Page B.t.2: Cho R = R1 R = R2 cơng suất Tìm R để cơng suất max R Z L Z C R1 R2 B.t.3: Cho L = L1 L = L2 UL Tìm L để UL max 1 1 Z L Z L1 Z L B.t.3: Cho C = C1 C = C2 UC Tìm C để UC max 1 1 Z C Z C1 Z C U R ZC R Z L Z C R Z C U R2 Z L R Z C Z L R Z L U L (max) U B.t.3.a: Cho ω = ω1 ω = ω2 UL Tìm ω để UL max 1 1 2 2 1 2 U C(max) UL URL UR B.t.3.b: Cho ω = ω1 ω = ω2 UC Tìm ω để UC max 12 22 UR URC UC U 2 U L U U RC 2 U C U U RL 1 2 2 UR U U RC 1 2 2 UR U U RL uRC u uRL u Xét mạch RLrC: Tìm R để cơng suất tồn mạch, dịng điện max: R r Z L ZC Tìm R để cơng suất R đạt cực đại: R r Z L ZC Tìm R để công suất cuộn dây cực đại: R =0 Lúc I max Chú ý: 1) Khi R2 = nL/C R2 = nZLZC U R n.U LU C n.u LuC 2) Khi R2 = r2 = L/C suy uAM uMB 3) Đồ thị tam giác: P,I,cosφ,UR max Dung kháng L, C, ω, f ZL = ZC Page Cam kháng CHương: Lượng tử ánh sáng ******* Hiện tượng quang điện(ngoài) Hiện tượng quang điện Định nghĩa Điều kiện xảy (Định luật giới hạn quang điện) Hiện tượng quang điện (ngoài) Hiện tượng quang điện Hiện tượng ánh sáng làm bật electron Hiện tượng tạo thành electron dẫn lỗ khỏi bề mặt kim loại tượng trống số chất bán dẫn tác dụng quang điện (gọi tắt tượng xạ thích hợp Các chất gọi chất quang điện) Thông thường sử dụng kim quang dẫn loại kiềm Thông thường sử dụng ánh sáng vùng Thơng thường sử dụng ánh sáng có bước nhìn thấy (có thể sử dụng ánh sáng bước sóng nhỏ tia tím sóng nhỏ vùng được) Ánh sáng kích thích (ánh sáng chiếu vào) phải có bước sóng λkt nhỏ giới hạn quang điện λ0 kim loại ( hay giới hạn quang dẫn λ0 bán dẫn ) λkt ≤ λ0 ε ≥ A (A: cơng thốt, ε lượng photon) Chú ý: để gây tượng quang điện khó gây tượng quang điện (thông thường giới hạn quang điện nhỏ giới hạn quang dẫn) Giải thích: Nếu có ánh sáng thích hợp chiếu vào kim loại kim loại hấp thụ lượng phơton chuyển hồn tồn cho electron Nếu lượng phơton đủ lớn cơng ( cơng cần thiết để bứt electron khỏi bề mặt kim loại) xảy tượng quang điện (ngồi) +Bảng giá trị giới hạn quang điện Chất kim loại o(m) Chất kim loại Ứng dụng: * Quang điện trở bán dẫn có điện trở thay đổi Khi chiếu a.sáng thích hợp điện trở giảm → dẫn điện tốt, khơng chiếu ánh sáng điện trở tăng→ dẫn điện Được chế tạo dựa hiệu ứng quang điện * Pin quang điện quang biến đổi thành điện ( hiệu suất thấp 10%) → phận máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi…ơ tơ, máy bay chạy pin quang điện.dd Quang biến đổi thành điện Suất điện động pin thường có giá trị từ 0,5 V đến 0,8 V * Chất quang dẫn: Chất quang dẫn chất bán dẫn, dẫn điện không bị chiếu sáng dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp o(m) Chất bán dẫn Ge Si PbS CdS o(m) Olympus.210686@gmail.com Page Bạc 0,26 Natri 0,50 1,88 Đồng 0,30 Kali 0,55 1,11 Kẽm 0,35 Xesi 0,66 4,14 Nhôm 0,36 Canxi 0,75 0,90 Thuyết lượng tử ánh sáng + lưỡng tính sóng hạt ánh sáng a) Ánh sáng tạo thành hạt gọi phơton b) Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, phôton giống nhau, phôton mang lượng bằng: ε = hf = hc/λ ( lượng tử ánh sáng) c) Phôton tồn trạng thái chuyển động dọc theo tia sáng, phơton đứng n Phơton bay với tốc độ ánh sáng ( chân không tốc độ phôton = 3.108 m/s) Chú ý: tốc độ ánh sáng xạ mơi trường khác khác cịn tần số khơng đổi d) Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phơton e) Ánh sáng vừa có tính chất sóng ( liên quan đến h.tượng giao thoa, nhiễu xạ, khúc xạ, phản xạ , tán sắc) vừa có tính chất hạt ( liên quan đến h.t quang điện trong, h.t quang điện (ngồi), quang-phát quang, tính chất đâm xun) f) Bước sóng lớn, lượng nhỏ ánh sáng có tính chất sóng Bước sóng nhỏ, lượng lớn ánh sáng có tính hạt Hiện tượng quang - phát quang a) Định nghĩa: Một số chất có khả hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác Đây tượng phát quang Chất có khả phát quang gọi chất phát quang → Thời gian phát quang: tính từ lúc tắt ánh sáng kích thích (ánh sáng chiếu đến) ánh sáng chất phát quang phát bị tắt → Ví dụ: đèn đom đóm, Khi chiếu ánh sáng tử ngoại vào flurexêin phát ánh sáng lục ( hóa phát quang) đèn ống phát ánh sáng trắng (điện phát quang), số sơn phát quang ( quang phát quang) đường , áo, bảng giao thông, đèn hiệu… b) Phân loại: Huỳnh quang Lân quang * Do chất lỏng khí phát quang * Do chất rắn phát quang * Thời gian phát quang ngắn ( < 10-8 s) * Thời gian phát quang dài ( > 10-8 s) → Đặc điểm: λkt < λhq Mẫu nguyên tử Bo: ( Chỉ áp dụng với mẫu nguyên tử Hidro ) a) Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng ngun tử khơng xạ Trạng thái dừng có mức lượng thấp nhât gọi trạng thái bản, trạng thái dừng có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng → Chú ý: * Các trạng thái kích thích có lượng cao ứng với bán kính quỹ đạo electro lớn trạng thái bền vững Bán kính quỹ đạo thứ n : rn = n2.r0 (r0 = 5,3.10-11 (m) : bán kính Bo (lúc electron quỹ đạo K (n = 1)) kq ( dựa theo lực Cu-lông lực hướng tâm) mrn * Trạng thái dừng trạng thái đứng yên nguyên tử Trạng thái dừng n Tên quỹ đạo dừng K L M N O P Bán kính: rn = n r0 r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 Năng lượng trạng thái dừng 13,6 13,6 13,6 13,6 13,6 13,6 - - - - - - 13,6 Hidro: En = - (eV ) n * Vận tốc electron quỹ đạo n là: v b) Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử Khi ngun phát phơton chuyển từ trạng thái dừng có En mức lượng cao (En) trạng thái dừng có mức lượng thấp hấp thụ xạ (Em) hfmn Khi nguyên hấp thụ phôton chuyển từ trạng thái dừng có hfnm mức lượng thấp (Em) lên trạng thái dừng có mức lượng cao Em (En) Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với nhảy electron từ quỹ đạo dừng có bán kính rm sang quỹ đạo dừng có bán kính rn ngược lại Năng lượng phôton bị nguyên tử phát ( hay hấp thụ ) có giá trị : ε = h.fnm = hc/λnm = En - Em Olympus.210686@gmail.com Page c) Quang phổ phát xạ hấp thụ ngun tử hidrơ -Ngun tử hiđrơ có trạng thái dừng khác EK, EL, EM, Khi electron chuyển động quỹ đạo dừng K, L, M, -Khi electron chuyển từ mức lượng cao (Ecao) xuống mức lượng thấp (Ethấp) phát phơtơn có lượng xác định: hf = Ecao – Ethấp c -Mỗi phơtơn có tần số f ứng với sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng = , tức vạch quang phổ f có màu (hay vị trí) định Điều lí giải quang phổ phát xạ hiđrô quang phổ vạch -Ngược lại nguyên tử hiđrô mức lượng Ethấp mà nằm chùm ánh sáng trắng, có tất phơtơn có lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, nguyên tử hấp thụ phơtơn có lượng phù hợp = Ecao – Ethấp để chuyển lên mức lượng Ecao Như vậy, sóng ánh sáng đơn sắc bị hấp thụ, làm cho quang phổ liên tục xuất vạch tối Do quang phổ hấp thụ nguyên tử hiđrô quang phổ vạch Kết luận: _ Quang phổ Hidro quang phổ vạch (hấp thụ phát xạ) Trong quang phổ Hidro có vạch nằm vùng ánh sáng nhìn thấy: đỏ lam chàm tím _ Nếu chất hấp thụ ánh sáng có bước sóng (hay có tần số nào) phát bước sóng (hay tần số ấy) Sơ lược Laze a) Laze nguồn sáng phát chùm sáng cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng b) Đặc điểm: Có tính đơn sắc, tính định hướng (là chùm sáng song song), tính kết hợp cao (cùng tần số, pha) cường độ lớn Hiệu suất tia laze nhỏ c) Nguyên lý hoạt động: dựa tượng phát xạ cảm ứng ( kiến thức nâng cao: ngồi cịn có ứng dụng tạo đảo lộn mật độ buồng cộng hưởng) d) Cấu tạo laze: laze rubi (hồng ngọc) phát ánh sáng đỏ có cường độ tới 106 W/cm2 laze khí, laze rắn, laze bán dẫn( dùng làm bút bảng) e) Ứng dụng: _Y học: làm dao mổ phẫu thuật, sử dụng tác dụng nhiệt chữa bệnh ngồi da _ Thơng tin liên lạc: liên lạc vô tuyến, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ truyền hình cáp quang _ Cơng nghiệp: khoan, cắt, tôi…kim loại, vật liệu composit cách xác _ Trắc địa: đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng _ Dùng làm mắt đọc đĩa CD, bút bảng, đồ BÀI TOÁN CÔNG THỨC LIÊN QUAN HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN LIÊN QUAN ĐẾN TẾ BÀO QUANG ĐIỆN Lý thuyết: Chiếu anh sáng thích hợp vào Katot tế bào quang điện, làm bật electron NĂNG LƯỢNG PHÔTÔN: hf hc (J) h = 6,625 10-34 J.s : số Plank ; c = 3.108 m/s ,f : bước sóng ,tần số ánh sáng kích thích CƠNG THỐT CỦA KIM LOẠI LÀM KATƠT : A h c o với λ0 : giới hạn quang điện ĐIỀU KIỆN ĐỂ XẢY RA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN: ĐIỀU KIỆN ĐỂ XẢY RA HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG: o ε ≥ A k thich ph.quang q n e t t ( n: số hạt electron bật khỏi Katôt ) Olympus.210686@gmail.com Page I DÒNG QUANG ĐIỆN BÃO HÒA (khi electron bật khỏi katơt, dịch chuyển phía anơt tạo thành dòng điện): NĂNG LƯỢNG NGUỒN SÁNG: E N 0 N hf N hc E N hf N hc N0 (N0: số phôtôn nguồn phát ) t t t t n HIỆU SUẤT CỦA HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN: H LT ( n: số electron bật khỏi Katôt, N: số N phôton đập vào Katôt) Học sinh cần hiểu sau: Nguồn sáng phát N0 hạt phôton, đập Katôt có N hạt phơton Sau phơton đập vào Katơt ( thỏa mãn đ/k quang điện) có n hạt electron bật Hiệu suất nguồn phát: Hphát = N/N0 ( đề khơng nói Hphát = lúc N = N0 CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN PHÁT: P BÀI TOÁN MỞ RỘNG: Lý thuyết: Chiếu ánh sáng thích hợp vào bề mặt kim loại làm Katot, làm electron bật khỏi Katot T.h.1 : Nếu hiệu điện Anot Katot = UAK = Uhãm < , dịng electron khơng anot, khơng có dịng quang điện hc hc hc Wd ( katot ) eU h 0 0 T.h.2: Nếu hiệu điện Anot Katot = UAK > 0, xuất dịng quang điện chuyển động nhanh dần từ Katot Anot hc hc hc Wd ( katot ) Wd ( anot ) eU AK 0 0 BÀI TOÁN BÀI TOÁN QUANG PHỔ CỦA HIDRO 8.1 Áp dụng hai tiên đề Bo, ta ý đến hệ thức: Khi nguyên tử chuyển từ quỹ đạo m sang quỹ hc Em En ( Em En lượng trạng thái dừng có quỹ đạo m n) đạo n thì: mn hf mn mn Em – En > 0: ngun tử phát phơton có lượng εmn Em – En < 0: nguyên tử hấp thụ phơton có lượng mn Bài toán mở rộng: Khi nguyên tử chuyển quỹ đạo m , n, a ta có hệ thức liên hệ sau: 1 εmn = εma + εan , fmn = fma + fan , mn ma an làm giống cộng vector 8.2 Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử Hidro: rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K) 13, (eV ) Với n N* (1eV = 1,6.10-19J) 8.3 * Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: En = n2 BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ỐNG CU-LIT-GIƠ Lý thuyết: Chiếu electron đến đập vào Anot ống Cu-li-giơ, làm anot bật xạ có bước sóng hc eU AK Page min Olympus.210686@gmail.com Chương: Lượng Tử Ánh Sáng + Hạt Nhân Nguyên Tử CHương: Hạt nhân nguyên tử ********* A Cấu tạo hạt nhân số đại lượng liên quan đến hạt nhân nguyên tử Z X Trong Tên hạt nhân X ( hạt nhân ln mang điện tích dương = +Ze) Số khối A ( cho biết số nuclôn hạt nhân) Nguyên tử số Z ( cho ta biết số prơton hạt nhân, ngồi Z cịn cho ta biết vị trí bảng tuần hồn ) Số nơtron N = (A – Z) Lực hạt nhân Bản chất lực tương tác mạnh (Lực hạt nhân lực tương tác nuclơn, bán kính tương tác khoảng 10 15 m ) Bán kính hạt nhân 15 R 1,2.10 A3 (m) Bán kính hạt nhân cỡ Fecmi nguyên tử: Vận tốc chuyển động kq v rn = n2.r0 electron quỹ mrn đạo quanh hạt nhân Đơn vị khối lượng u MeV/c2 kg , ng.tử 1u = 931,5MeV/c2 = (1/12) khối lượng nguyên tử 12C 1u = 1,66055.10 -27 kg Đơn vị lượng MeV J , 1MeV = 1,6.10-13J Đồng vị Các hạt nhân Z khác A, đồng vị ngun tố có tính chất hóa học Đồng vị bền : thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị Đồng vị phóng xạ ( khơng bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo Độ hụt khối Năng lượng liên kết Δm = Z.mp + (A - Z).mn – m(hạt nhân X) ý : Δm > [Z.mp + (A - Z).mn] : tổng khối lượng nuclôn cấu tạo nên hạt nhân X Wlk = Δm.c = [Z.mp + (A - Z).mn – m(hạt nhân X) ].c2 Bản chất: Sở dĩ ta gọi lượng lượng liên kết muốn phá vỡ hạt nhân X ta phải cung cấp lượng lượng mà hệ hạt tỏa hạt nhân tạo thành Năng lượng liên kết riêng Wlkr Wlk (đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân) A Một số ý chung: 1 * Hạt nhân cấu tạo từ hai loại hạt prôton ( p )(mang điện tích dương) nơtron ( n )(không mang điện) Nơtron nặng proton * Độ hụt khối dương, nghĩa tổng khối lượng nuclôn cấu tạo lên hạt nhân lớn khối lượng hạt nhân * Khi tính khối lượng hạt nhân, ta có cơng thức sau: m(hạt nhân) = m(nguyên tử) – Z.me m(hạt nhân) = [Z.mp + (A - Z).mn] – Δm * Năng lượng liên kết = lượng tỏa hợp nuclôn riêng rẽ thành hạt nhân = lượng thu vào tách hạt nhân thành nuclôn riêng rẽ * Năng lượng hạt nhân : E = m.c2 * Các hạt nhân trung bình (số khối từ 50 đến 80 ) thường bền vững nhất, hạt nhân nằm hai đầu B.T.hoàn thường bền vững Phản ứng hạt nhân: trình dẫn đến biến đổi hạt nhân (biến đổi số Z) A A A a) Phương trình phản ứng : Z1 A Z B Z X A4 Y Z A,B hạt nhân trước phản ứng, Olympus.210686@gmail.com X,Y phản ứng sau phản ứng b) Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = ( mtrước – msau).c2 = (Δmsau - Δmtrước ).c2 = Wlk(sau) – Wlk(trước Chú ý: (Δmproton = Δmnotron = 0) P.Ư.H.N tỏa lượng P.Ư.H.N thu lượng W>0→ → → → W msau (các hạt sau p.ứng bền vững hạt nhân trước p.ứng) Δmsau > Δmtrước Wlk(sau) > Wlk(trước) Wlkr (sau) > Wlkr (trước) mtrước < msau (các hạt sau p.ứng bền vững hạt trước p.ứng) Δmsau < Δmtrước Wlk(sau) < Wlk(trước) Wlkr (sau) < Wlkr (trước) c) Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: * Bảo toàn số khối (A1 + A2 = A3 + A4 ) * Bảo tồn điện tích ( Z1 + Z2 = Z3 + Z4) * Bảo toàn động lượng : Pt P s * Bảo toàn lượng toàn phần : K1 + K2 + (năng lượng phản ứng W) = K3 + K4 Động lượng : p = m.v Động năng: K = ½ m.v2 Liên hệ động lượng động P 2mWd Chú ý: Đơn vị sử dụng công thức trên: m(kg) hay W d P2 2m v(m/s) Xét toán: Bắn hat nhân A vào hat nhân B đứng yên , sau phản ứng tạo hai hạt nhân C D Đ/l bảo toàn động lượng: pA pC pD Đ/l bảo toàn lượng: KA + W = KC + KD pC pD pA 2 pD pC pA 2pC.pA.cos (2mDKD )2 (2mCKC )2 (2mAKA)2 4mC KCmAKA cos Xét toán: Hạt nhân A đứng yên tự vỡ thành hai mảnh B C Nghĩa sau nổ hai mảnh văng theo hai hướng ngược đường thẳng Đ/l bảo toàn động lượng: pB pC Đ/l bảo toàn lượng: W = KB + KC Ta ln có: pB pC 2mB K B 2mC K C mB K C vC mC K B vB d) Phân loại phản ứng hạt nhân: _ Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (như phóng xạ, hay cịn gọi phản ứng hạt nhân tự phát) _ Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác e) Chú ý: Phóng xạ, phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng Olympus.210686@gmail.com Phản ứng phân hạch Phản ứng nhiệt hạch Phản ứng phân hạch Phản ứng nhiệt hạch Định nghĩa PƯPH phản ứng hạt PƯNH phản ứng hai hạt nhân nhẹ tổng hợp lại nhân nặng hấp thụ nơtron thành hạt nhân nặng hơn, xảy nhiệt độ P.t.p.ư vỡ thành hai hạt nhân có số khối cao (hàng trăm triệu độ) trung bình kèm theo vài nơtron Vd: Một số phản ứng tổng hợp Heli phát H H He n 17,5MeV A 1 n 235U Z1 X A2 Y k n 92 Z ( k = 1,2,3) * PƯPH tỏa lượng khoảng 200MeV * 1g U235 tỏa lượng cỡ 8,5 than đá dầu * Muốn phản ứng xảy ra: nhiệt độ phải cao, mật độ hạt nhân đủ lớn, thời gian trì lượng đủ lớn * Tuy phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng lớn hơn.Nhưng lượng tỏa lớn gấp 10 lần PƯPH * Năng lượng nhiệt hạch nguồn gốc lượng sao, mặt trời * PƯNH không kiểm soát được: Boom Hidro Ứng dụng * Phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì muốn xảy k ≥ * PƯNH có kiểm sốt: chưa thực khó tạo * Khi k < phản ứng dây nhiệt độ cao (Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới chuyền tắt nhanh 100 triệu độ, Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” * Trong lò phản ứng hạt nhân người khoảng khơng gian nhỏ) ta trì hệ số nhân notron k = 1, Nhưng nguồn lượng tương lai có ưu điều khiển Bo điểm không gây ô nhiễm môi trường(Về mặt sinh thái, phản Cađimi ứng nhiệt hạch so với phản ứng phân hạch khơng * Chế tạo Boom ngun tử (khi có xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường), k > 1) nguyên liệu dồi dào(Nhiên liệu nhiệt hạch vô tận thiên nhiên: đơteri, triti nhiều nước sơng biển) E Khối lượng lượng: Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 => m = c => khối lượng đo đơn vị lượng chia cho c2: eV/c2 hay MeV/c2 -Theo Anhxtanh, vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với tốc độ v, khối lượng tăng lên thành m với: m = m m0 gọi khối lượng nghỉ m gọi khối lượng động Năng lượng tỏa 1 v2 c2 - Năng lượng toàn phần E = m.c2 , lượng nghỉ: E0 = m0.c2, động hạt: Wđ = E – E0 (chú ý: số sách động kí hiệu chữ K) Phóng xạ: a) Định nghĩa: Phóng xạ tượng hạt nhân khơng bền tự phát phân rã phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Phóng xạ q trình phản ứng hạt nhân tỏa lượng.Nó trường hợp riêng phản ứng hạt nhân b) Đặc điểm: Q trình phóng xạ hạt nhân hồn tồn ngun nhân bên hạt nhân gây → có tính tự phát , hồn tồn khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi ( nhiệt độ, áp suất…) → không điều khiển được, q trình phóng xạ q trình ngẫu nhiên Olympus.210686@gmail.com c) Các loại tia phóng xạ Tia α Tia phóng ( hạt nhân He ) xạ P.trình Tính chất A Z X 2 A 4Y Z 2 So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi B.T.Hồn * Chuyển động cỡ 20.000km/s * Làm iơn hóa kh.khí * Bị lệch đ.trường t.trường * Trong kh.khí vài cm, ch.rắn vài μm Tia Bêta (β) Tia β(là hạt electron 1 e) Tia β+ (là hạt pôzitron A Z Tia γ 1 e) 0 A 0 X 1e Z AY 0 X 1e Z AY 0 Z So với hạt nhân mẹ, hạt So với hạt nhân mẹ, nhân tiến ô hạt nhân lùi B.T.Hồn B.T.Hồn * Tốc độ gần tốc độ ánh sáng * Làm iơn hóa yếu tia α * Tia β bị lệch đ.trường t.trường * Trong kh.khí vài mét, ch.rắn vài milimet *Là loại tia phóng xạ kèm với tia α, β-,β+ * Mang đầy đủ tính chất sóng - hạt * Cũng làm ion hóa m.trường (nhưng yếu nhất) * Không bị đ.trường t.trường * Trong bêtong vài met * Trong chì vài cm d) Định luật phóng xạ: t Gọi N0 số hạt p.xạ thời điểm đầu Vậy số hạt p.xạ lại sau thời gian t là: N N0 e t N0 T ln 0, 693 Với λ : số p.xạ (đặc trưng cho chất p.xạ) T T T: chu kì bán rã ( Cứ sau khoảng thời gian T nửa số hạt p.xạ bị (chúng bị phân rã biến đổi thành hạt khác)) Chú ý: * Sau thời gian t = T, số hạt cịn lại = ½ N0 = 50% số hạt ban đầu, số hạt bị phân rã = ½ N0 = 50% số hạt ban đầu * Sau thời gian t = 2T, số hạt lại = ¼ N0 = 25% số hạt ban đầu, số hạt bị phân rã = ¾ N0 = 75% số hạt ban đầu * Sau thời gian t = 3T, số hạt lại = N0 = 12,5% số hạt ban đầu, số hạt bị phân rã = ¾ N0 = 87,5% số hạt ban đầu * Sau thời gian t = 4T, số hạt lại = N0 = 6,25% số hạt ban đầu, số hạt bị phân rã = ¾ N0 = 93,75% số hạt 16 ban đầu ……… A * Giữa N m ta có quan hệ sau: hay mcon = (khối lượng hạt nhân mẹ bị mất)x Con Ame e) Ứng dụng: phương pháp nguyên tử đánh dấu y học xác định tuổi (niên đại) cổ vật sinh học (khảo sát tỉ lệ C14/C12) Olympus.210686@gmail.com ... xo khơng biến dạng Lực kéo sinh công dương vật từ biên vtcb Và ngược lại, lực kéo sinh công âm vật từ vtcb biên II Khảo sát lắc lò xo Hệ lắc lò xo gồm ( lị xo có hệ số đàn hồi k, vật nặng có khối... độ lượng giảm dần theo thời gian) Khi vật dịch chuyển từ trái sang phải vật nhận O2 làm vtcb, vật dịch chuyển từ phải sang trái vật nhận O1 làm vtcb (O vị trí lị xo khơng biến dạng) → Lực ma sát:... động, trạng thái dao động, lượng) lan truyền theo sóng phần tử vật chất không lan truyền mà dao động VTCB cố định Sóng truyền theo phương khác với tốc độ Không lan truyền chân khơng Phân loại sóng: