Cẩm nang ôn tập vật lý 12 ôn thi tốt nghiệp PTTH và luyện thi đại học

Cho một thấu kính hội tụ dạng hình tròn có đường kính rìa AB, tiêu cự f = 25cm. Trước thấu kính và trên trục chính đặt một nguồn sáng điểm S, sau thấu kính đặt một màn M vuông góc với trục chính. Biết nguồn S cách màn M khoảng L = 65cm không đổi. Khi di chuyển thấu kính từ nguồn tới màn, người ta không thấy vị trí nào của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn mà chỉ thấy trên màn có một vùng sáng hình tròn. Xác định khoảng cách từ quang tâm thấu kính đến nguồn để vùng sáng trên màn có đường kính nhỏ nhất

Đồng hành cùng mùa thi

SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO LÂM ĐỒNG Trường THPT Phan Bội Châu

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

MỤC LỤC

Vấn đề 1: CƠ HỌC VẬT RẮN 4

Vấn đề 2: DAO ĐỘNG CƠ HỌC 5

I CON LẮC LÒ XO 5

II CON LẮC ĐƠN 11

III TỔNG HỢP DAO ĐỘNG 13

IV DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, CỘNG HƯỞNG 14

Vấn đề 3: SÓNG CƠ HỌC 15

I HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SÓNG 15

II SÓNG DỪNG 17

III SÓNG ÂM 18

IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG ÂM 18

Vấn đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 19

I DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 19

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SÓNG ĐIỆN TỪ 20

Vấn đề 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 21

I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 21

II DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 21

III BÀI TOÁN CỰC TRỊ 23

IV BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN) 25

V SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 26

Vấn đề 6: SÓNG ÁNH SÁNG 27

I GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC 27

II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP) 28

IV SÓNG ĐIỆN TỪ 29

Vấn đề 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 30

I THUYẾT LƯỢNG TỬ 30

II MẪU NGUYÊN TỬ BOHR 31

III HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG 32

IV LASER 32

Vấn đề 8: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 33

Vấn đề 9: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 34

I HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 34

II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 34

III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 35

IV PHÓNG XẠ: 35

Vấn đề 10: VẬT LÍ VŨ TRỤ 37

I CÁC HẠT SƠ CẤP 37

II MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI 37

III CÁC SAO THIÊN HÀ 39

IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) 40

PHỤ LỤC 41

1 Các thao tác cộng số phức dưới dạng mũ được thực hiện dễ dàng với máy tính CASIO fx – 570MS 41

2 Thử lại bài toán cụ thể với hai phương pháp trên 41

3 Hướng dẫn nâng cấp máy tính CASIO ƒx-500MS thành ƒx-570MS 42

LỜI NÓI ĐẦU

CHUẨN BỊ KIẾN THỨC THI TNTHPT & LTĐH

( Cẩm nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH )

Cẩm nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH được viết trên cơ sở dựa vào tinh thần thay sách giáo khoa các cấp và đổi mới phương pháp dạy học;

đổi mới phương pháp dạy học vật lí Đặc biệt là dựa trên cơ sở kiểm tra đánh

giá kiến thức học sinh bằng hình thức trắc nghiệm khách quan trong các kì

thi TNTHPT và tuyển sinh vào các trường ĐH, CĐ, …

Cuốn Cẩm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH được thiết kế đi kèm với cuốn giáo khoa Vật Lí 12 (chương trình chuẩn và chương trình nâng

cao), với mục đích giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải nhanh một số bài tập

thường xuất hiện trong các đề thi đại học; cao đẳng trong những năm gần

đây

Để sử dụng tốt có hiệu quả học sinh phải trang bị các kiến thức toán liên quan: Hệ thức lượng trong tam giác, công thức lượng giác, giải phương

trình lượng giác, các công thức đạo hàm, phép toán véc tơ, các phép toán lũy

thừa, các phép toán logarít, …

Thêm một điều nữa là học sinh phải đọc kĩ và nhớ được các chú ý; dù

rất nhỏ nhưng nó có thể giúp giải các bài toán phức tạp một cách nhanh

chóng và hiệu quả Dù cố gắng rất nhiều nhưng chắc chắn còn nhiều thiếu

sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chân thành từ phía bạn đọc

và các em học sinh

Xin chân thành cảm ơn!

Di Linh, ngày 03 tháng 06 năm 2008

Nguyễn Hồng Thạch

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

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

b Cơng thức về chuyển động quay biến đổi đều

Vật quay nhanh dần đều

Vật quay chậm dần đều

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

Gia tốc tiếp tuyến att

: Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về độ lớn của véc tơ vận tốc tt

: Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về hướng của véc tơ vận tốc v; aht v

  

Chú ý: Vật quay đều: a

Vật biến đổi đều: a

a Mơ men lực đối với một trục: MF d

b Mơ men quán tính đối với một trục: 2

1

i

n i i

 Hình trụ rỗng hay vành tròn: Im R 2

I m l , l(m): là chiều dài thanh

c Định lí trục song song: II Gm d 2; trong đĩ d là khoảng cách từ trục bất kì đến trục đi qua G

d Mơ men động lượng đối với trục: LI.

5 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

1 Phương trình dao động: xAcos( t)

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

e Pha ban đầu: 

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

0

cos sin

 Chọn gốc thời gian t  là lúc vật qua vị trí cân bằng 0 0 x  theo chiều dương 0 0 v  : 0 0Pha ban đầu

 Chọn gốc thời gian t 0 0là lúc vật qua biên dươngx0 A: Pha ban đầu  0

 Chọn gốc thời gian t  là lúc vật qua biên âm0 0 x0   : Pha ban đầu A 

 Chọn gốc thời gian t 0 0là lúc vật qua vị trí 0

 Chọn gốc thời gian t 0 0là lúc vật qua vị trí 0 2

 Chọn gốc thời gian t 0 0là lúc vật qua vị trí 0 3

 Chọn gốc thời gian t  là lúc vật qua vị trí 0 0 0 3

Giá trị các hàm số lượng giác của các cung (góc ) đặc biệt (ta nên sử dụng đường tròn

lượng giác để ghi nhớ các giá trị đặc biệt)



3 4



2 3

pha ban đầu

ngược chiều dương

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

5 Phương trình độc lập với thời gian:

luôn hướng vào vị trí cân bằng

Chú ý: + Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau

7 Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình

a Thời gian: Giải phương trình x i Acos( t i) tìm t i



3 4

+ Chuyển động từ O đến D là chuyển động chậm dần (av0; av

), chuyển động từ D đến

O là chuyển động nhanh dần (av0; av

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

2 2

ss

x co

A x co

2Neáu thì 4

6

T

Sơ đồ thời gian

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

c Tốc độ trung bình: tb s

v t

T T

II CON LẮC ĐƠN

1 Phương trình li độ gĩc:  0cos( t)(rad)

2 Phương trình li độ dài: s s 0cos( t)

3 Phương trình vận tốc dài: v ds s v'; s0sin( t )

e Pha ban đầu: 

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

0

cos sin

: Vật qua vị trí cân bằng: Vật ở biên

M M

l F lực hồi phục luơn hướng vào vị trí cân bằng

8 Năng lượng trong dao động điều hịa: EE đE t

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

T T

Lực căng dây:  mg(3cos2 cos0)

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

a Theo độ cao (vị trí địa lí):

2 0

 Lực đẩy Ácsimét: F = DgV (F

luôn thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí

g là gia tốc rơi tự do

V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó

1 Phương trình li độ gĩc:  0cos( t)(rad)

2 Tần số gĩc, chu kì, tần số và pha dao động

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

1 1cos( 1) và 2 2cos( 2)

x A  t x A  t Dao động tổng hợp x x1x2Acos( t) cĩ biên

độ và pha được xác định:

a Biên độ: A A12A222A A1 2cos(12); điều kiện A1A2  AA1A2

b Pha ban đầu : tan 1 1 2 2

pha ban đầu là pha ban đầu của dđ th ành phần)

pha ban đầu là pha ban đầu của dđ có biên độ lớn hơn)

Hai dao động cùng pha 2 :

2 Phương pháp lượng giác:

a Cùng biên độ: x1 Acos( t1) và x2 Acos( t2) Dao động tổng hợp

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

Xét hai dao động điều hồ: x1A1cos( t1) và x2 A2cos( t2) Dao động tổng hợp

sinsin

sin

22

ms ms

24.''

24.2

'2

2 2

N T





+ Gọi S là quãng đường đi được kể từ lúc chuyển động cho đến khi dừng hẳn Cơ

năng ban đầu bằng tổng cơng của lực ma sát trên tồn bộ quãng đường đĩ, tức là:

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

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

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

4 Sự cộng hưởng cơ:

0

0 Điều kiện làm A A lực cản của môi trường

Vấn đề 3: SÓNG CƠ HỌC

I HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SÓNG

1 Phương trình dao động sóng: uacos t

Phương trình dao động sóng tại điểm M cách nguồn có toạ độ x :

2cos

Phương trình dao động sóng tại nguồn O: uacos t

Phương trình truyền sóng từ O đến M (dOM) với vận tốc

v mất khoảng thời gian OM

OM

d t v

   , phương trình sóng tại M có dạng: u M acos( t)

3 Giao thoa sóng: Hai sóng kết hợp ở nguồn phát có dạng uacos t

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

4 Số điểm cực đại, cực tiểu:

4.1 Hai nguồn dao động đồng pha: Dao động tại M cách nguồn là đồng pha:d1d2k 

a Số điểm cực đại trên đoạn O O1 2:

a Số vị trí đứng yên do hai nguồnO O1; 2 gây ra tại M:

4.4 Hai nguồn dao động ngược pha

a Số vị trí đứng yên do hai nguồnO O gây ra tại M: 1; 2

6.Tìm số đường hyperbol trong khoảng CA của hình giới hạn

+ Với bài tốn tìm số đường dao động cực đại và khơng dao động giữa hai điểm M, N

cách hai nguồn lần lượt là d 1M , d 2M , d 1N , d 2N

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

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

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

6 Lực căng của sợi dây: F c  v2; m; m(kg); (m)l

0 0

cường độ âm chuẩn

3 Độ to của âm:   I I Imin; Imin: Ở ngưỡng nghe

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

s s

s s

f tần số nguồn phát

f tần số nguồn phát

s

M

Máy thu lại gần

Nguồn thu lại gần

IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SĨNG ÂM

1 Sĩng âm, dao động âm:

Đặc trưng sinh lí Đặc trưng vật lí

b Sóng âm là các sóng cơ học dọc lan truyền trong các môi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng,

khí Không truyền được trong chân không

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

2 Vận tốc truyền âm:

Vận tốc truyền âm trong môi trường rắn lớn hơn môi trường lỏng, môi trường lỏng lớn hơn môi

trường khí

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

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

trường đó

3 Đặc trưng sinh lí của âm:

a Nhạc âm: Nhạc âm là những âm có tần số hoàn toàn xác định; nghe êm tai như tiếng đàn,

tiếng hát, …

b Tạp âm: Tạp âm là những âm không có tần số nhất định;

nghe khó chịu như tiếng máy nổ, tiếng chân đi, …

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

âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí của âm là tần số Âm

Ngưỡng đau: Âm có cường độ lớn đến mức tai người có cảm giác đau (I 10W/m2 ứng

với L130dB với mọi tần số)

Miền nghe được là giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

Chú ý: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động, các phần tử vật chất dao động

tại chỗ

Vấn đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

I DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1 Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động: q Q 0cos( t) ( )C

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

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

6 Năng lượng dao động điện từ: EE CE L

a Năng lượng điện trường:

2 2

T T

Mạch dao động LC lí tưởng thực hiện dao động điện từ Khoảng thời gian, giữa hai lần liên

tiếp, năng lượng điện trường trên tụ điện bằng năng lượng từ trường trong cuộn dây

Khi năng lượng điện trường trên tụ bằng năng lượng từ trường

trong cuộn cảm, ta cĩ:

W2

Q2

12

1C

q2

1

0

2 0 2

q  0 trên trục Oq, tương ứng với 4 vị

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

2



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

thiên được một lượng là

4

T4

 

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SĨNG ĐIỆN TỪ

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

2 Điện từ trường: Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa cho nhau, liên hệ mật thiết với nhau Chúng là hai mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường

3 Giả thuyết Maxwell:

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

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

c Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xoáy Điện trường này tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện dịch

4 Sóng điện từ: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian

a Tính chất:

Sóng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn (v ) c

Sóng điện từ mang năng lượng

Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và trong chân không

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

Sóng điện từ là sóng ngang

Sóng điện từ truyền trong các môi trường vật chất khác nhau có vận tốc khác nhau

b Phân loại và đặc tính của sóng điện từ:

li phản xạ

truyền theo đường thẳng

Vấn đề 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Từ thông:  NBScos( t) 0cos( t) (Wb)

2 Suất điện động tức thời: e d '

3 Hiệu điện thế tức thời: u U 0cos( t u)

II DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Cường độ dòng điện tức thời: iI0cos( t i) (A)

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

+ Nam châm điện được tạo ra bằng dịng điện xoay chiều dao động với tần số f thì nĩ rung với tần số f' 2 f Hoặc từ trường của nĩ biến thiên tuần

hồn với tần số f' 2 f

+ Cơng thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng

trong một chu kỳ: Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào

hai đầu bĩng đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1

C Z

b Độ lệch pha (u so với i):

: u sớm pha hơn i

: u trễ pha hơn i

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

Từ Z R2(Z LZ C)2 suy ra U  U R2(U LU C)2

Tương tự Z RL R2Z L2 suy ra U RL  U R2U L2

III BÀI TỐN CỰC TRỊ

1 Hiện tượng cộng hưởng:

Điều kiện cộng hưởng 2 1

0

u i

r Max

U r P



+ Khi RR1 hoặc RR2 thì P1P2 suy ra Z LZ C  R R1 2

3 Khi R, L không đổi; C thay đổi:

Hiệu điện thế

2 2

Cẩm Nang Vật Lí 12 ơn thi TNTHPT & LTĐH

RCM

U U



Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau

4 Khi R, C không đổi; L thay đổi:

Z  Z Z  L L

* Khi

42

RLM

U U

  thì IMax  URmax; PMax cịn ULC = 0

Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau

LM

U L U

CM

U L U





Chú ý: Dùng để trả lời các câu hỏi lí thuyết về sự tăng giảm

Công suất của dòng điện xoay chiều L,C,=const, R thay đổi R,C,=const, Lthay đổi R,L,=const, C thay đổi R,L,C,=const, f thay đổi

2

U

P =

1 : L C

R Khi Z Z L

2

U

P =

1 : L C

U

P =

1 :

2

L C

R Khi Z Z f

6 Liên quan độ lệch pha:

a Trường hợp 1: 1 2 tan tan1 2 1

IV BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN)

1 Mạch điện đơn giản:

a Nếu U NB cùng pha với i suy ra chỉ chứa R0

b Nếu U NB sớm pha với i góc

Nếu U cùng pha với i suy ra AB chỉ chứa C 0

Nếu U AN và U NB tạo với nhau góc

Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

V SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

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

a Suất điện động tức thời: e d '

np f

n  Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì tốc độ quay giảm đi bấy nhiêu lần

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

a Dòng điện: Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều, được tạo ra bỡi

ba suất điện động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một một góc 2

; Công suất: P3U I p pcos  3U I d dcos

3 Máy biến thế, truyền tải điện năng:

b Hao phí khi truyền tải:

Công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng:

U là điện áp ở nơi cung cấp

cos là hệ số công suất của dây tải điện

R l

S



 là điện trở tổng cộng của dây tải điện (lưu ý: dẫn điện bằng 2 dây)

Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = IR

Hiệu suất tải điện: H P  P 100%

P ; hiệu suất hao phí: H U c2 os2

U

PP