phương pháp làm trắc nghiệm vật lý 12

Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ ===== ===== Vấn đề 1: Các cơng thức dao động điều hịa **************** Phương trình dao động: x = Acos( t + ) Vận tốc tức thời: v = - Asin( t + ) = A cos( t ) chiều với chiều chuyển động (vật c huyển động theo chiều dương v > 0, theo chiều âm v < 0) Gia tốc tức thời: a = - 2Acos( t + ) = A cos( t ) a ln hướng vị trí cân Vật VTCB: x = 0; v Max = A; a Min = Vật biên: x = ±A; v Min = 0; a Max = 2A Ở VTCB: + v max=A : giá trị vận tốc cực đại + v min= - A : giá trị vận tốc cực tiểu Ở VTB: + Biên dương: a = - A 2: giá trị gia tốc cực tiểu + Biên âm: amax = A 2: giá trị gia tốc cực đại v Hệ thức độc lập với thời gian: A2 a=6 Cơ năng: Với W Wđ m Wt 2 Wt a2 x A2 mv m A2sin ( t ) Wsin ( t ) 2 1 m x2 m A2cos ( t ) Wco s ( t 2 Wđ v2 v x ( ) ; A2 ) Dao động điều hồ có tần số góc , tần số f, chu kỳ T động biến thiên với tần số góc , tần số 2f, chu kỳ T/2 Động trung bình thời gian nT/2 ( n N*, T chu kỳ dao động) là: W m A 2 Vấn đề 2: Thời gian dao động điều h òa ************ Khoảng thời gian ngắn để vật từ vị trí có li độ x đến x2 M1 M2 Cách 1: t 1 , 2 với x2 -A ( co s * co s O x1 ) M'2 M'1 A x1 A x2 A Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang * Cách 2: Dùng giản đồ (vòng trịn lượng giác) để xác định góc quay khoảng thời gian t , suy T 2 Các bước giải tốn tìm số lần vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, W t, Wđ, F) từ thời điểm t đến t2 * Giải phương trình lượng giác nghiệm * Từ t1 < t ≤ t2 Phạm vi giá trị k (Với k Z) * Tổng số giá trị k l số lần vật qua vị trí Lưu ý: + Có thể giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ c/động trịn + Trong chu kỳ (mỗi dao động) vật qua vị trí bi ên lần cịn vị trí khác lần Vấn đề 3: Quãng đường vật dao động điều h òa ************ Chiều dài quỹ đạo: l A Chú ý: Khi dao động xung quanh VTCB vật dao động nhanh Khi dao động xung quanh VTCB vật dao động nhanh * Quãng đường chu kỳ l 4A; 1/2 chu kỳ 2A * Quãng đường l/4 chu kỳ A vật từ VTCB đến vị trí bi ên ngược lại * Quãng đường lớn mà vật dao động điều hòa T là: A (chuyển động gần VTCB lúc vật CĐ nhanh nhất) * Quãng đường nhỏ mà vật dao động điều hòa T là: ( 2 ) A (chuyển động gần biên lúc vật CĐ chậm nhất) Quãng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 (t = t2 – t1) Dùng vòng tròn lượng giác để giải: Phân tích: t = nT + p.T (n N; p ) cách lấy: Ví dụ: ( t T phần nguyên n + thập phân p 0,5 ) Ứng với n.T quãng đường là: S1 = n.4A Ứng với thời gian t ta xác định góc quay φ Từ đó, dựa vào vòng tròn để xác định quãng đường: S2 Vậy quãng đường khoảng thời gian t l à: S = S1 + S2 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang Vấn đề 4: Quan hệ pha đại lượng dđđh + v a&F x Cùng pha(a F) F F = ma ( a ) amax v sớm pha x /2 hay x trễ pha v /2 a F sớm pha v /2 hay v trễ pha a F /2 a, F x ngược pha hay lệch pha Vuông pha(x,v a,v) v vmax Fmax Nhận xét: F a tỷ lệ thuận a amax x xmax amax xmax Nhận xét: Hai đại lượng có giá trị trái dấu v vmax Ngược pha(a x) x a = - 2x ( a ) Nhận xét: Độ lớn đại lượng tăng độ lớn đại giảm ngược lại Vấn đề 5: Dao động điều hịa có phương trình đặc biệt Dạng 1: x = a Acos( t + ) với a = const Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu (t=0) x toạ độ, x = Acos( t + ) li độ Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí bi ên x = a A Vận tốc v = x’ = x 0’, gia tốc a = v’ = x” = x 0” v Hệ thức độc lập: a = - 2x0 ; A2 x0 ( ) Dạng 2: x = a Acos2( t + ) (ta hạ bậc) Biên độ A/2; tần số góc , pha ban đầu BÀI 2: CON LẮC LÒ XO Vấn đề 1: CON LẮC LÒ XO DAO ĐỘNG THEO PHƯƠNG NGANG **************** Chiều dài tự nhiên l0 C B O VT Biên VTCB VT Biên O’ lmin lCB lmax A A Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang * Cấu tạo: gồm lò xo có độ cứng k, lắc có khối l ượng m * Tần số góc, chu kì, tần số dao động: = f = /T = k m k=m m k ;T=2 ;f= k m * Lực tác dụng: gồm trọng lực P, phản lực N lực đàn hồi F Trong P N cân Fhợp lực = Fđàn hồi = Fkéo = ma = -kx = -k Acos( t + ) Fmax = kA = m A: Con lắc vị trí biên Fmin = 0: Con lắc vị trí cân * Chiều dài: O’C = chiều dài nhỏ l Con lắc biên C O’B = chiều dài lớn l max Con lắc biên B O’O = Chiều dài tự nhiên l0 = Chiều dài lắc vị trí cân lCB = lmin + A = l max – A = (lmin + lmax)/2 Khi lắc điểm M Chiều dài lắc = O’M = l = l CB + x Vấn đề 2: CON LẮC LÒ XO DAO ĐỘNG THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG TH 1: A < l Fđh max = k.( l + A) Fđh = k.( l - A) TH 2: A = l TH 3: A > l Fđh max = k.( l + A) Fđh max = k.( l + A) Fđh = Fđh = O” Chiều dài ban đầu l0 O” O’ O” O’ Chiều dài l F0 Độ biến dạng x Độ biến dạng ban đầu l M A A A O li độ x O’ O A O A A P0 P0 = F0 mg = k l mg g l= = k O’ B2 O’ O Lị xo dãn, khơng nén l > l0 B1 B2 O’ O Lò xo có dãn, có biến dạng, khơng nén l l0 B1 B2 O B1 Lị xo có dãn, có biến dạng, có nén l > l ; l = l 0; l < l Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang * Các chiều dài: O: Mốc tính li độ x x = OM O’: Mốc tính độ biến dạng x x = O’M = l + x xmax = l + A: vị trí thấp xmin = l – A: vị trí cao nhất(TH1); xmin = 0: vị trí cao nhất(TH2); xmin = 0: vị trí điểm O’(TH3) xVTCB = l O”: Mốc tính chiều dài lị xo: lCB = l0 + l = lmax- A = lmin + A = (l max + lmin)/2 A = (lmax - lmin)/2 l(vị trí bất kì) = lCB + x l với = g ; T = ;f= g l g l * Lực kéo về(lực hồi phục) F v lực đàn hồi F’ + Lực kéo về: tỉ lệ với x, gây gia tốc a, h ướng VTCB(hướng O): F = - kx = ma Fmax = k.A: vị trí biên P1 hay P2 Fmin = 0: VTCB O + Lực đàn hồi: tỉ lệ với độ biến dạng x, hướng vị trí lị xo khơng biến dạng O’: F = k x Fmax = k.( l + A): vị trí thấp P Fmin = k.( l – A): vị trí cao P 2(TH1) Fmin = 0: vị trí cao P 2(TH2) Fmin = 0: vị trí O’(TH3) Chú ý: Tương quan hướng lực kéo lực đàn hồi: + Luôn hướng đoạn OP + Luôn ngược hướng đoạn OP 2(TH1 TH2) + Ngược hướng đoạn OO’ hướng đoạn O’P2(TH3) Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang Vấn đề 3: Con lắc lò xo đặt nằm mặt phẳng nghiêng **************** Vấn đề 4: Cắt lò xo ghép lò xo **************** Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lị xo có độ cứng k 1, k2, … chiều dài tương ứng l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = … Ghép lò xo: * Nối tiếp 1 treo vật khối lượng thì: k k1 k2 T = T1 + T22 * Song song: k = k + k2 + … thì: 12 12 12 T T1 treo vật khối lượng T2 Vấn đề 5: Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng **************** Để xác định chu kỳ T lắc l ò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) lắc khác (T T0) Hai lắc gọi trùng phùng chúng đ ồng thời qua vị trí xác định theo chiều TT0 Thời gian hai lần trùng phùng T T0 Nếu T > T Nếu T < T = (n+1)T = nT = nT = (n+1)T với n N* Vấn đề 6: Bài toán gặp hai lắc Cách 1: * Cho x1 = x2, đáp án t vào test (mọi trường hợp ) Cách 2: * Cho x = x2 giải phương lượng giác tìm t Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang Cách 3: Tìm x = x – x1 ta suy phương trình x Khi vật gặp thi x = giá trị t (chỉ áp dụng cho trường hợp ) Cách 4: Dùng vòng tròn lượng giác nhận định Vấn đề 7: Con lắc lò xo chịu tác dụng ngoại lực F không đổi (hướng độ lớn) Nhận định: * , T, f lắc lị xo khơng phụ thuộc vào lực F * Vị trí cân lò xo bị dịch đoạn x0 F theo hướng F k Phương pháp: Áp dụng bảo toàn vận tốc Chiều dài tự nhiên l0 F VT Biên O O/ C VTCB VTCB O’ B VT Biên xo BÀI 3: CON LẮC ĐƠN ===== ===== Vấn đề 1: Các công thức lắc đơn **************** g l Tần số góc: tần số: f T ; chu kỳ: T l g ; g l Điều kiện dao động điều ho à: Bỏ qua ma sát, lực cản nhỏ ΔmC + ΔmD : Phản ứng thu lượng nă g lư ôï g cung caá : Wthu = (ΔmA + ΔmB – ΔmC – ΔmD).c2 n n p Wthu = WlkA + WlkB WlkC WlkD Wthu = A1WlkrA + A2WlkrB A3WlkrC A4WlkrD ΔmA + ΔmB < ΔmC + ΔmD : Phản ứng tỏa lượng nă g lư ợ g tỏa ra: Wtỏa = (ΔmC + ΔmD – ΔmA – ΔmB).c2 n n Wtỏa = WlkC + WlkD WlkA WlkB Wtỏa = A3WlkrC + A4WlkrD A1WlkrA A2WlkrB * Nếu đề cho động hạt sinh ra: WđA + WđB > WđC + WdD: Phản ứng thu lượng nă g lư ợ g cung cấ : Wthu = (WđA + WđB - WđC - WdD) n n p WđA + WđB < WđC + WdD: Phản ứng tỏa lượng nă g lư ợ g tỏa ra: Wtỏa = (WđC + WđD - WđA - WdB) n n II PHÓNG XẠ: Khái niệm: loại phản ứng hạt nhân tự phát tượng hạt nhân khơng bền vững tự phát phân rã, phóng xạ gọi tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Quá trình phân rã phóng xạ q trình dẫn đến biến đổi hạt nhân CHÚ Ý: + Tia phóng xạ khơng nhìn thấy có tác dụng lý hố ion hố mơi trường, làm đen kính ảnh, gây phản ứng hoá học + Quy ước gọi hạt nhân ban đầu l hạt nhân mẹ, hạt nhân hình thành sau hạt nhân + Hiện tượng phóng xạ hồn tồn ngun nhân bên h ạt nhân gây ra.không phụ thuộc vào yếu tố lý hố bên ngồi (ngun tử phóng 55 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang xạ nằm hợp chất khác có nhiệt độ, áp suất khác xảy phóng xạ loại) Phương trình phóng xạ: A1 Z1 X A2 Z2 Y A3 Z3 Z Trong đó: A A A + Z X hạt nhân mẹ ; + Z Y hạt nhân ; + Z Z tia phóng xạ Các loại phóng xạ: A A a) Phóng xạ : Z X He Z 2Y Tia : - Bản chất tia : Tia dòng hạt nhân 24 He ,mang + đơn vi điện tích(+2e) - Đặc điểm tia : Tốc độ chậm (cỡ 20000Km/s),đi không xa (v ài cm không khí vài m chất rắn); bị lệch điện từ trường b) Phóng xạ : 3 Tia : -Bản chất tia : Tia dòng hạt electron, mang – đơn vi điện tích(-1e) -Đặc điểm tia : Tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, xa h ơn tia (vài m khơng khí,vài mm kim lo ại) c) Phóng xạ : Tia : - Bản chất tia : Tia dịng hạt pozitron, mang + 1đ.v.đ.tích.(pozitron phản hạt electron) - Đặc điểm tia : Giống tia d) Phóng xạ : Phóng xạ thường kèm theo với phóng xạ có trình hạt nhân chuyển mức l ượng , , Phóng xạ từ trạng thái kích thích trạng thái c bản.Riêng phóng xạ khơng làm biến đổi hạt nhân Tia : - Bản chất tia : xạ điện từ , X - Đặc điểm tia :Tốc độ ánh sáng, đâm xuyên mạnh(mạnh tia X nhiều) 56 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang Vấn đề 3: SỰ PHÓNG XẠ ĐỊNH LUẬT PHĨNG XẠ: a) Đặc tính q trình phóng xạ : - Có chất trình biến đổi hạt nhân - Có tính tự phát không điều khiển được,không chịu tác động bên ngồi - Là q trình ngẫu nhiên,thời điểm phân hủy không xác định đ ược b) Định luật phóng xạ : - Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kỳ bán rã, sau chu kỳ 1/2 số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác - Số lượng hạt nhân phóng xạ giảm theo h àm số mũ - Hay : (Khối lượng chất phóng xạ giảm theo h àm số mũ ) Từ định luật phóng xạ,ta suy hệ thức t ương ứng sau: Gọi No, mo số nguyên tử khối lượng ban đầu chất phóng xạ; N, m số nguyên tử khối lượng chất thời điểm t, ta có: Số hạt (N) Trong q trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian tuân theo định luật hàm số mũ N N0 t T N e t m m0 số hạt nhân phóng xạ MẸ thời điểm ban đầu o N (t ) : số hạt nhân phóng xạ MẸ cịn lại sau thời gian t o Khối lượng (m) Trong trình phân rã, khối lượng hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian tuân theo định luật hàm số mũ N0 : ln T Trong : , 693 T t T m0 e t khối lượng phóng xạ MẸ thời điểm ban đầu o m( t ) : khối lượng phóng xạ MẸ cịn lại sau thời gian t o m0 : gọi số phóng xạ đặc trưng cho loại chất phóng xạ PHÓNG XẠ NHÂN TẠO (ỨNG DỤNG) :người ta thường dùng hạt nhỏ (thường nơtron) bắn vào hạt nhân để tạo hạt nhân phóng xạ ngun tố bình thường.Sơ đồ phản ứng thơng thường A Z X n A Z X đồng vị phóng xạ ZA X A Z1 X trộn vào ZA X với tỉ lệ định A Z1 X phát tia phóng xạ , dùng làm nguyên tử đánh dấu,giúp A Z X 57 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang người khảo sát vận chuyển,phân bố ,tồn nguy ên tử X Phương pháp nguyên tử đánh dấu dùng nhiều y học,sinh học, 14 C dùng để định tuổi thực vật đ ã chết , nên người ta thường nói 14 C đồng hồ trái đất A CÔNG THỨC MỞ RỘNG: Công thức số mol: m A n N NA V 22, (1) Trong đó: N số hạt nhân tương ứng với khối lượng m A: số khối NA = 6,023.10 23 nguyên tử/mol Khối lượng chất phóng xạ bị phân rã thời gian t: m m0 m m0 t T m0 e t (2) Số hạt nhân chất phóng xạ bị phân rã thời gian t: N N0 N N0 t T m0 N A e A t (3) Phần trăm khối lượng số hạt chất phóng xạ c ịn lại: m % m0 t T 100 % e λt 100 % N % N0 t T 100 % e λt 100 % (4) Phần trăm (%) khối lượng của chất phóng xạ bị phân r ã: m % m0 t T 100% e t 100% (5) Phần trăm (%) số hạt nhân của chất phóng xạ bị phân r ã: N % N0 t T 100% e t 100% (6) Khối lượng chất tạo thành thời gian t: Số hạt nhân mẹ X bị phân rã ( N ) số hạt nhân tạo thành ( N Y ) NY N N0 t T m0 N A e A t (1) Do độ hụt khối hạt nhân nên khối lượng chất phóng xạ X bị phân rã ( m ) khác với khối lượng chất Y ( mY ) tạo thành 58 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Khối lượng chất NY AY NA mY Hay AY N NA ΔN AY NA m0 e AX mY Ay e Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang mY tạo thành sau thời gian t λt mY Ay AX m0 e λt (2) λt Công thức tỉ số : Đề cho biết m m ; N N t 2T Hay m0 m t T N0 N ln 2x m0 m ln t x.T m0 m t ln T ln T ln N0 N Đề cho biết tỉ số số nguyên tử ban đầu số nguyên tử bị phân rã sau thời gian phóng xạ t N= N0(1- e t ) => N N0 =1- e t t ln T ln ΔN N0 VẤN ĐỀ 4: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH I PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch: hạt nhân nặng Urani ( 235U ) hấp thụ 92 nơtrôn chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình, với vài nơtrôn sinh 235 92 U n 236 92 U A1 Z1 X A2 Z2 X k01 n 200 MeV Phản ứng phân hạch dây chuyền: Nếu phân hạch tiếp diễn th ành dây chuyền ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn có lượng lớn tỏa Điều kiện để xảy phản ứng dây chuyền: xét số n ơtrơn trung bình k sinh sau phản ứng phân hạch ( k hệ số nhân nơtrôn) - Nếu k : phản ứng dây chuyền khơng thể xảy - Nếu k : phản ứng dây chuyền xảy v điều khiển - Nếu k : phản ứng dây chuyền xảy khơng điều khiển đ ược - Ngồi khối lượng 235U phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi l khối lượng tới 92 hạn mth Nhà máy điện hạt nhân (nguyên tử) Bộ phận nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng hạt nhân PWR II PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Phản ứng nhiệt hạch 59 Tài liệu luyện thi đại học 2015 Giáo viên : Th.S.Dương Anh Quang Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ th ành hạt nhân nặng H H H n 3,25 Mev Điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch - Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ - Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” khoảng không gian nhỏ Năng lượng nhiệt hạch - Tuy phản ứng nhiệt hạch tỏa l ượng phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch tỏa lượng lớn - Nhiên liệu nhiệt hạch vô tận thiên nhiên: đơteri, triti r ất nhiều nước sơng biển - Về mặt sinh thái, phản ứng n hiệt hạch so với phản ứng phân hạch khơng có xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường - Năng lượng nhiệt hạch nguồn gốc lượng hầu hết 60 ... lò xo: * Nối tiếp 1 treo vật khối lượng thì: k k1 k2 T = T1 + T22 * Song song: k = k + k2 + … thì: 12 12 12 T T1 treo vật khối lượng T2 Vấn đề 5: Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng ****************... đặc trưng vật lý âm Nhạc âm: âm có tần số xác định(th ường nhạc cụ phát ra) Tạp âm: âm khơng có tần số xác định * Những đặc trưng vật lý tiêu biểu nhạc âm: 1/ Tần số âm: đặc trưng vật lý quan trọng... số lần vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, W t, Wđ, F) từ thời điểm t đến t2 * Giải phương trình lượng giác nghiệm * Từ t1 < t ≤ t2 Phạm vi giá trị k (Với k Z) * Tổng số giá trị k l số lần vật qua