Tài liệu tổng hợp lý thuyết vật lý ôn thi THPTQG 2015

Mục lục CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Dao động điều hòa Con lắc lò xo Con lắc đơn Tổng hợp dao động Hiện tượng cộng hưởng Phân biệt dao động cưỡng dao động trì B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Các dạng toán dao động điều hòa Dạng 1: Bài toán viết phương trình dao động Dạng 2: Xác định thời gian ngắn vật từ vị trí x1 đến vị trí x2 10 Dạng 3: Cho phương trình, tìm quãng đường vật sau thời gian Δt từ t1 đến t2 11 Dạng 4: Tính tốc độ trung bình vận tốc trung bình 12 Dạng 5: Tính quãng đường lớn nhỏ vật khoảng thời gian 12 Các dạng tập lắc lò xo 12 Dạng 6: Xác định lực đàn hồi, phục hồi 12 Dạng 7: Tính chiều dài lò xo 13 Dạng 8: Chu kỳ, độ cứng cắt, ghép lò xo nối tiếp song 13 Dạng 9: Tính chu kỳ gắn thêm vật 13 Dạng 10: Bài toán dao động tắt dần lắc lò xo 13 Dạng 11: Điều kiện biên độ để lắc lò xo dao động điều hòa 14 Các dạng tập lắc đơn 15 Dạng 12: Vận tốc lực căng dây: 15 Dạng 13: Thay đổi chu kỳ khí thay đổi chiều dài dây treo cách nối cắt bớt 15 Dạng 14: Thay đổi chu kỳ lắc đơn theo 15 Dạng 15:Sự thay đổi chu kỳ lắc đơn ngoại lực: 16 Dạng 16: Con lắc trùng phùng 17 Dạng 17: Con lắc vướng đinh 17 Dạng 18: Dao động tắt dần lắc đơn 18 Các dạng tập tổng hợp dao động 18 Dạng 19: Tổng hợp dao động phương tần số 18 Dạng 20: Tìm dao động thành phần 18 CHƯƠNG 2: SÓNG CƠ 18 A LÝ THUYẾT 18 Sóng học: 18 Giao thoa sóng 19 Sóng dừng 20 Sóng âm 20 B CÁC DẠNG TỐN CƠ BẢN CHƯƠNG SĨNG CƠ: 21 Các dạng tập phần phương trình sóng 21 Dạng 1: xác định đại lượng đặc trưng sóng 21 Dạng 2: Viết phương trình sóng, tìm độ lệch pha 22 Các dạng tập giao thoa sóng 22 Dạng 3: Viết phương trình giao thoa sóng điểm 22 Dạng 4: Tìm số cực đại, cực tiểu đoạn AB (S1S2) 22 Dạng 5: Tìm số điểm dao động pha, ngược pha với nguồn đoạn CD (xét hai nguồn pha) 23 Dạng 6: Với tốn tìm số đường dao động cực đại không dao động (cực tiểu) hai điểm M, N cách hai nguồn d1M, d2M, d1N, d2N 23 Dạng 7: Tìm (MA)max, để M cực đại, cực tiểu 23 Các dạng tập sóng dừng: 23 Dạng 8: Vận dụng điều kiện có sóng dừng sợi dây để làm tốn có liên quan 23 Dạng 9: Viết phương trình sóng dừng sợi dây AB (với đầu A cố định dao động nhỏ nút sóng) 23 Các dạng tập sóng âm 24 Dạng 10: Bài toán liên quan đến mức cường độ âm cường độ âm: 24 Dạng 11: Bài toán liên quan đến tần số nhạc cụ phát ra: 24 CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 25 A LÝ THUYẾT 25 Cách tạo dòng điện xoay chiều 25 Một số ý 25 Dòng điện xoay chiều đoạn mạch R,L,C 26 Công suất tiêu thụ đoạn mạch RLC 27 Máy phát điện xoay chiều pha 27 Máy phát điện xoay chiều ba pha 28 Máy biến áp 28 Cơng suất hao phí q trình truyền tải điện năng: 29 Động không đồng ba pha 29 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN: 30 Dạng 1:Viết biểu thức u i 30 Dạng 2: Xác định công suất mạch 30 Dạng 3: Máy biến truyền tải điện 30 Dạng 4: Đoạn mạch RLC có R thay đổi 31 Dạng 5: Đoạn mạch RLC có L thay đổi 31 Dạng 6: Đoạn mạch RLC có C thay đổi 32 Dạng 7: Đoạn mạch RLC mà tần số góc  thay đổi 33 Dạng 8: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch mắc nối tiếp: AM gồm ba phần tử R1, L1, C1 nối tiếp MB gồm ba phần tử R2, L2, C2 nối tiếp tức UAB = UAM + UMB 33 Dạng 9: Hai đoạn mạch R1L1C1 R2L2C2 u i có pha lệch  33 CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 34 A LÝ THUYẾT 34 Kiến thức chung 34 Dao động điện từ 35 Sự tương tự dao động điện dao động 36 Sóng điện từ 36 Sơ đồ khối máy phát thu vô tuyến đơn giản: 36 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 37 Dạng 1: Tìm tần số, chu kỳ mạch dao động 37 Dạng 2: Bài toán tụ điện xoay 37 Dạng 3:Cách cấp lượng ban đầu cho mạch dao động 37 Dạng 4: Tính tần số chu kỳ ghép tụ điện 37 Dạng 5: Tính bước sóng xác định đại lượng L,C biết λ f, T 38 Dạng 6: Xác định L C λ f thay đổi 38 Dạng 7: Tìm lượng mạch dao động 38 CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG 39 A LÝ THUYẾT 39 Hiện tượng tán sắc ánh sáng 39 Hiện tượng giao thoa ánh sáng 40 Các loại quang phổ 40 Tia hồng ngoại , tia tử ngoại tia X 41 Thang sóng điện từ: 42 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 42 Các toán tán sắc ánh sáng 42 Các toán giao thoa ánh sáng 43 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương Dạng 1: Giao thoa ánh sáng đơn sắc 43 Dạng 2: Giao thoa hai xạ trở lên 44 Dạng 3: Hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38m    0,76m) 45 Dạng 4: Sự xê dịch hệ vân giao thoa 45 CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 45 A LÝ THUYẾT 45 Hiện tượng quang điện 45 Thuyết lượng tử ánh sáng 46 Công thức vận dụng tượng quang điện 46 Hiện tượng quang điện (quang dẫn) 46 Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô 47 Sơ lược laze: 47 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 48 Các dạng toán liên quan đến tượng quang điện 48 Dạng 1: Các toán liên quang đến thuyết lượng tử định quang điện 48 Dạng 2: Các toán liên quan đến Pbx, Ibh, H, R 48 Dạng 3: Các toán ống Culítgiơ phát tia Rơnghen (tia X) 48 Các dạng toán liên quan quang phổ hidro: 49 Dạng 3: Tìm bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: 49 Dạng 4: Năng lượng electron nguyên tử hiđrô 49 Dạng 5: Sự phát xạ λ chuyển mức lượng (hình vẽ) 49 Dạng Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm 49 CHƯƠNG VII VẬT LÝ HẠT NHÂN 50 A LÝ THUYẾT 50 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: 50 Đơn vị hay dùng chương hạt nhân 50 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết 51 Phản ứng hạt nhân 51 Sự phóng xạ 52 Định luật phóng xạ 53 Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch: 54 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 54 Các dạng tập cấu tạo hạt nhân 54 Dạng 1: Xác định độ hụt khối tạo thành hạt nhân 54 Dạng 2: Xác định lượng liên kết lượng liên kết riêng 54 Các dạng tập phản ứng hạt nhân 54 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương Dạng 3: Hồn thành phương trình phản ứng 54 Dạng 4: Tìm lượng phản ứng hạt nhân 55 Dạng 5: Bài toàn hạt nhân vỡ thành nhiều mảnh 55 Các dạng tập phản tượng phóng xạ 55 Dạng 6:Bài tốn vận dụng định luật phóng xạ 55 Dạng 7: Các tốn liên quan đến độ phóng xạ 56 Dạng 8: Bài tốn tìm tuổi mẫu vật tìm thời gian 56 Chương VIII LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ 56 I Định nghĩa phép tính sai số 56 Các khái niệm 56 Phân loại sai số 56 II Phương pháp xác định sai số phép đo trực tiếp 57 Phương pháp chung xác định giá trị trung bình sai số ngẫu nhiên 57 Cách xác định sai số dụng cụ 57 III Phương pháp xác định sai số gián tiếp 58 Phương pháp chung 58 Cách xác định cụ thể 58 IV Cách viết kết 59 Các chữ số có nghĩa 59 Quy tắc làm tròn số 59 Cách viết kết 60 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương LỜI NĨI ĐẦU Các em học sinh thân mến! Nhằm đáp ứng nhu cầu cần tài liệu lý thuyết để tham khảo lý thuyết, cơng thức tính cách giải nhanh tập vật lý q trình học mơn vật lý, ôn thi quốc gia môn vật lý năm 2015 sưu tầm từ nguồn khác tổng hợp lại thành tập tài liệu: “LÝ THUYẾT VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 12” Tài liệu biên soạn theo chương trình vật lý 12 kết hợp với kiến thức nâng cao chương trình sách giáo khoa nâng cao 12 Trong chương ngồi lý thuyết cịn kèm theo số phương pháp giải số dạng tập thường gặp với mục đích giúp em học sinh có nhìn khái qt chương trình vật lý 12 Ngoài tài liệu bổ sung thêm kiến thức phần lý thuyết thực nghiệm mà em học sinh học lớp 10 Tơi mong tập tài liệu giúp ích cho em học sinh q trình học mơn vật lý tự tin học đợt kiểm tra, kỳ thi Trong q trình biên soạn khơng tránh sai lầm thiếu sót ngồi ý muốn Mọi thắc mắc ý kiến đóng góp để tài liệu hoàn thiện theo địa sau: Email: vly2011@gmail.com ĐT: 01224491154 Blog: www.violet.vn/kquangvu Xin chân thành cảm ơn chúc em đạt kết tốt trình học tập Sưu tầm, hiệu chỉnh biên soạn Kiều Quang Vũ Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Dao động điều hịa - Phương trình dao động: x  A.cos(t   ) x  A.sin(.t   ) - Vận tốc tức thời dao động điều hoà: v  x '   A..sin(t   ) - Gia tốc tức thời dao động điều hoà: a  v '  x ''   A. cos(.t   )   x ( a ln hướng VTCB) Trong đó: + A biên độ dao động > Chiều dài quỹ đạo L =2A + ω tốc độ góc, đơn vị (rad/s) > +φ pha ban đầu (là pha thời điểm t = 0), đơn vị (rad) + x li độ dao động thời điểm t + (ωt + φ) pha dao động thời điểm t 2 T - v dao động sớm pha x π/2, a dao động sớm pha v π/2, a dao động ngược pha với x * Vật VTCB : x = 0, vmax =  A  , a = Vật biên x =  A, v = 0, amax =  A - Trong dao động điều hòa, a = -  x nên chuyển động từ O đến biên hay từ biên O chuyển động biến đổi - x , v, a dao động điều hòa với tần số góc  , tần số f, chu kỳ T với   2 f   - Lực gây dao động: F = ma = -m  2x ( F hướng VTCB, gọi lực phục hồi), Fmax = m  2A - Hệ thức độc lập: v2 v2 a2 x2 v2 2 x + = A ; + = A ;  2 1    A  A Con lắc lị xo * Tần số, chu kì, tần số góc k m - Tần số góc   - Chu kỳ T = 2π√ 𝑚 𝑘 lo  k  - Tần số f =  T 2 2 m * Độ biến dạng lò xo: - Treo thẳng đứng vật VTCB lcb  k H lo m mg g = : độ biến dạng k 2 O x lò xo VTCB Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương  Chu kỳ theo độ biến dạng: T  2 lcb g - Lị xo đặt mặt phẳng nghiêng góc  so với phương ngang: lcb   Chu kỳ theo độ biến dạng: T  2 mg sin  k lcb g sin  * Năng lượng lắc lòa xo: α mv m A2  sin (t  0 ) - Động :Wđ = 2 m x kx m A2 W  cos (t  0 ) - Thế năng: Wt  = 2 Wt Wđ - Cơ lắc lò xo: mv kx mvmax kA2 m A2 W = Wđ + Wt = + = = = 2 2 T/8 T/4 T T/2 + Các đơn vị: x(m); A(m); v(m/s); Wđ(J); Wt(J); W(J) + Động biến đổi điều hịa với tần số góc ω’=2ω, f’ = 2f, T’ = T/2 + Tỉ số động năng, năng, năng: 2 Wt x2 vmax  v Wđ A2  x v Wt x vmax  v ,     3,   Wđ A2  x v2 W A2 vmax W A2 vmax t + Động trung bình thời gian nT/2 (nN*, T chu kỳ dao động) là: W  m A2 Con lắc đơn * Tần số góc, chu kỳ, tần số: - Tần số góc:   - Chu kỳ T  2  g l  2 t l = (N số dao động vật thực g N thời gian Δt) -S0 1 g O - Tần số f = = T 2 l * Điều kiện để lắc đơn: dao động điều hòa bỏ qua ma sát,  o , So nhỏ s S0 s * Lực phục hồi : F = -mg.sin  =-mg  =mg =m  s l + Với lắc đơn lực phục hồi tỉ lệ thuận với khối lượng + Với lắc lò xo lực phục hồi không phụ thuộc khối lượng * Phương trình: + Li độ dài: s = Socos(ωt + φ0) Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương + Li độ góc: α = α0cos(ωt + φ0) (với s = αl, So = α0 l ) "Phương trình thường dùng" + Vận tốc: v = s' = -ωSosin(ωt + φ0) = -ωα0 l sin(ωt + φ0) Chú ý: s So đóng vai trò x A - Gia tốc tiếp tuyến: a = s'' = - ω2Socos(ωt + φ0) = - ω2α0l cos(ωt + φ0) * Hệ thức độc lập: v2 v2 2 2 a = -  s = -   l ; s   So     o2 gl  * Năng lượng lắc đơn: - Góc α0 > 100 mv + Động năng: Wđ = = mgl(cosα – cosα0) + Thế năng: Wt = mgl(1 – cosα) mv  mgl (1  cos ) + Cơ năng: W = Wđ + Wt = - Góc α0 > 100 mgl ( o   ) + Động năng: Wđ = m ( So2  s ) = 2 mgl m 2l 2 mgS 2 + Thế năng: Wt = m S = = = 2 2l 2 2 mgl o m l  o mgSo + Cơ năng: W = m So2 = = = 2 2l Tổng hợp dao động Tổng hợp dao động hiểu cách đơn giản thay nhiều dao động x1 = A1Cos(ωt + φ1), x2 = A2Cos(ωt + φ2), ….bằng dao động x = ACos(ωt + φ)có tính chất hồn tồn giống với dao động thành phần Để tổng hợp dao động ta có nhiều cách sử dụng phép biến đổi lượng giác, giản đồ vecto, số phức Sau công thức thường dùng việc tổng hợp dao động giản đồ vecto + Biên độ tổng hợp: A2  A12  A22  A1 A2 cos(2  1 ) + Pha ban đầu φ: tanφ = A1 sin 1  A2 sin 2 A1 cos 1  A2 cos 2 * Lưu ý: + Biên độ tổng hợp phải thỏa mản điều kiện: |A1 - A2| ≤ A ≤ A1 + A2 + Nếu Δφ = φ2 - φ1 = 2kπ (x1, x2 pha)  Amax = A1 + A2 + Nếu Δφ = φ2 - φ1 = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha)  Amin = A1 -A Hiện tượng cộng hưởng * Điều kiện xảy : f = f0 hay T = T0 hay ω = ω0 Với + f , T , ω: tần số, chu kỳ, tần số góc hệ dao động Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương + fo , To, ω0: tần số, chu kỳ, tần số góc ngoại lực cưỡng * Một số tượng công hưởng thực tế: + Con lắc treo toa tàu : Tch = + Người bộ: Tch = l (ℓ: chiều dài ray, v vận tốc tàu) v l (ℓ: chiều dài bước chân, v vận tốc người) v Phân biệt dao động cưỡng dao động trì a Dao động cưỡng với dao động trì • Giống nhau: - Đều xảy tác dụng ngoại lực - Dao động cưỡng cộng hưởng có tần số tần số riêng vật • Khác nhau: * Dao động cưỡng - Ngoại lực bất kỳ, độc lập với vật - Sau giai đoạn chuyển tiếp dao động cưỡng có tần số tần số f ngoại lực - Biên độ hệ phụ thuộc vào biên độ F0 |f – f0| (f0 tần số dao động riêng) * Dao động trì - Lực điều khiển dao động qua cấu - Dao động với tần số tần số dao động riêng f0 vật - Biên độ không thay đổi b Cộng hưởng với dao động trì • Giống nhau: Cả hai điều chỉnh để tần số ngoại lực với tần số dao động tự hệ • Khác nhau: * Cộng hưởng - Ngoại lực độc lập bên - Năng lượng hệ nhận chu kì dao động công ngoại lực truyền cho lớn lượng mà hệ tiêu hao ma sát chu kì * Dao động trì - Ngoại lực điều khiển dao động qua cấu - Năng lượng hệ nhận chu kì dao động cơng ngoại lực truyền cho lượngmà hệ tiêu hao ma sát chu kì B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Các dạng toán dao động điều hịa Dạng 1: Bài tốn viết phương trình dao động x = Acos(ωt + φ) * Tìm ω cần lưu ý số vấn đề sau: 2 + Công thức liên hệ:   2 f  T 𝑘 𝑔 𝑚 Δ𝑙 + Cơng thức tính tần số góc lắc lò xo: ω = √ = √ Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương Thuyết lượng tử ánh sáng a.Giả thuyết Plăng_1900.(dùng giải thích hấp thụ xạ vật, đặc biệt vật nóng sáng): Phần lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn hc toàn xác định   hf  Trong đó:  h = 6,625.10-34 Js số Plăng; c = 3.108m/s vận tốc ánh sáng chân không f,  tần số, bước sóng ánh sáng (của xạ) b Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng (1905) + AS tạo thành hạt gọi phôtôn + Với as đơn sắc có tần số f, phơtơn đếu giống nhau, phôtôn mang lượng bằng:  = hf = 𝒉𝒄  + Trong chân không Phôtôn bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng + Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ as chúng phát hay hấp thụ phôtôn Lưu ý: Khi as truyền lượng tử as không bị thay đổi, khơng phụ thuộc k/c tới nguồn sáng Khơng có phơtơn đứng n, phơtơn tồn chuyển động Công thức vận dụng tượng quang điện ngồi Trong đó: A = hc cơng kim loại λ0 0 giới hạn quang điện kim loại v0Max vận tốc ban đầu electron quang điện thoát khỏi kim loại f,  tần số, bước sóng ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại Hiện tượng quang điện (quang dẫn) Là tượng ánh sáng giải phóng êlectron liên kết thành êlectron dẫn lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện a Quang trở pin quang điện - Quang điện trở điện trở làm chất quang dẫn Điện trở thay đổi từ vài mêgm không chiếu sáng xuống đến vài chục ôm chiếu sáng - Pin quang điện (còn gọi pin mặt trời) nguồn điện chạy lượng as Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện Pin hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn b Sự phát quang - Sự phát quang số chất có khả hấp thụ as có bước sóng để phát as có bước sóng khác - Đặc điểm phát quang: cịn kéo dài thời gian sau tắt as kích thích - Huỳnh quang: Là phát quang chất lỏng chất khí, có đặc điểm as phát quang tắt nhanh sau tắt as kích thích Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng as kích thích: hq > kt Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 46 - Lân quang: Là phát quang chất rắn, có đặc điểm as phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt as kích thích Ứng dụng: chế tạo loại sơn biển báo giao thông, tượng phát sáng Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô a Tiên đề trạng thái dừng Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng nguyên tử không xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlectrôn chuyển động quanh hạt nhân quĩ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quĩ Ecao Nhận phôtôn Phát phôtôn đạo dừng b Tiên đề xạ hấp thụ lượng Ethấp nguyên tử + Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng Ecao sang trạng thái dừng có mức lượng Ethấp (với Ecao > Ethấp) nguyên tử phát phơtơn có lượng hiệu Ecao - Ethấp:  = hf = 𝒉𝒄 𝝀 = Ecao - Ethấp + Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng thấp Ethấp mà hấp thu phơtơn có lượng hf hiệu Ecao - Ethấp chuyển lên trạng thái dừng có lượng Ecao lớn Chú ý: Ngun tử ln có xu hướng chuyển từ mức lượng cao mức lượng thấp Sơ lược laze: - Laze phiên âm LASER, nghĩa máy khuyếch đại as phát xạ cảm ứng - Laze nguồn sáng phát chùm sáng có cường độ lớn dựa ứng dụng hện tượng phát xạ cảm ứng - Đặc điểm tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp cao cường độ lớn - Tùy vào vật liệu phát xạ người ta chế tạo laze khí, laze rắn laze bán dẫn Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) Al2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ tia laze as đỏ hồng ngọc ion crôm phát chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái * Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng: - Ánh sáng vừa có t/c sóng, vừa có t/c hạt as có lưỡng tính sóng hạt - Khi bước sóng as ngắn (thì lượng phơtơn lớn), t/c hạt đậm nét thể Tính đâm xuyên, td quang điện, td iơn hóa, td phát quang Ngược lại bước sóng as dài (thì lượng phơtơn nhỏ), t/c sóng đậm nét thể việc dễ quan sát thấy tượng giao thoa, tượng tán sắc as Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 47 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Các dạng toán liên quan đến tượng quang điện Dạng 1: Các toán liên quang đến thuyết lượng tử định quang điện - Tìm bước sóng photon: λ = hc  = hc A  mvomax hc 1,9875×10−19 1.24 = = 𝐴[Đ𝑉:𝐽] 𝐴[Đ𝑉:𝑒𝑉] A + Lưu ý: A[ĐV:J] nghĩa A tính theo đơn vị J, A[ĐV:eV] nghĩa A tính theo đơn vị eV hc 1,9875×10−19 1.24 - Tìm cơng thốt: A = = (J)= (eV) 𝜆[Đ𝑉:𝜇𝑚] 𝜆[Đ𝑉:𝜇𝑚] 0 - Tìm giới hạn quan điện: λ0 [μm] = - Khối lượng tương đối tính phơtơn: m =  𝒄 𝟐 = 𝒉 𝒄 - Động lượng phôtôn: p = mc = h/ - Vận tốc quang electron: v = 2Wd = me 2(  A) me Dạng 2: Các toán liên quan đến Pbx, Ibh, H, R - Công suất chiếu sáng đèn: Pbx = N =N.hc/ Trong N số phơtơn tới bề mặt KL phát nguồn giây - Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh = n.e Trong n số electrơn quang điện đến anơt giây, e = 1,6.10-19C I  I hc n - Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): H  e = bh = bh eP eP n Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy chiếu đồng thời nhiều xạ tính đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện hãm Uh, điện cực đại VMax, … tính ứng với xạ có Min (hoặc fMax) Dạng 3: Các tốn ống Culítgiơ phát tia Rơnghen (tia X) e E K A - Cường độ dòng điện ống Rơnghen: i = n.e Với n số electron tới đập đối catốt giây Tia X - Định lí động năng: Giả sử e thoát khỏi Katot với vận tốc đầu = 0, đến A e có vận tốc v, lúc đó: mv Wđ = = eUAK Với UAK hiệu điện đặt vào AK để tăng tốc electron Chú ý eV = 1,6.10-19J ; MeV = 106eV - Định luật bảo toàn lượng dùng trường hợp tìm nhiệt lượng tỏa sau: Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 48 Năng lượng e đập vào A có hai tác dụng: làm nguyên tử A bị kích thích phát hc tia X có lượng   hf  , hai chuyển thành nhiệt lượng Q làm nóng A  Wđ =  + Q = hf + Q = hc  +Q - Động Wđ e có giá trị xác định, Q nhỏ lượng hf tia X hc hc lớn, Q = h.fmax = lúc : Wđ = h.fmax = (Dùng tìm tần số cực đại min min bước sóng cực tiểu tia X) Với fmax , min tần số lớn bước sóng nhỏ tia X phát Các dạng toán liên quan quang phổ hidro: Dạng 3: Tìm bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử hiđrô: rn = n2r0 Với r0 =5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K); n = 1, 2, 3, 4, 5, Dạng 4: Năng lượng electron nguyên tử hiđrô 13,6 (eV) Với n  N* n2 Dạng 5: Sự phát xạ λ chuyển mức lượng (hình En = - vẽ) Lưu ý: Vạch dài NM e chuyển từ N  M Vạch ngắn M e chuyển từ   M - Công thức liên hệ bước sóngcủa vạch quang phổ 1 nguyên từ hiđrô:   13 12 23 - Công thức liên hệ tần số vạch quang phổ nguyên từ hiđrô: f13 = f12 +f23 Dạng Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm F = qvBsin ; F = maht = mv R - Bán kính quỹ đạo electron chuyển động với vận tốc v từ trường B: mv R= , α = (v,B) e Bsinα Xét electron vừa rời khỏi catốt v = v0Max mv  Khi v  B  sin    R  eB  Lực tĩnh điện đóng vai trị lực hường tâm: e2 v2 e2 vK rM 32.r0 k  m  m.v  k    3 r r r vM rK r0 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 49 CHƯƠNG VII VẬT LÝ HẠT NHÂN A LÝ THUYẾT Cấu tạo hạt nhân nguyên tử: - Cấu tạo: + Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prơtơn (mang điện tích ngun tố dương), nơtron (trung hoà điện), gọi chung nuclơn + Hạt nhân ngun tố có ngun tử số Z chứa Z prơton N nơtron; A = Z + N đc gọi số khối + Các nuclôn liên kết với lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; loại lực truyền tương tác nuclôn hạt nhân (lực tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân (cỡ 10-15m) - Bán kính hạn nhân tăng chậm theo số khối A: r = r0.A1/3 Với r0 = 1,2 Fecmi; Fecmi = 10-15m - Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có số prơton Z khác số nơtron N gọi đồng vị Đơn vị hay dùng chương hạt nhân - Đơn vị khối lượng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị 12 khối lượng nguyên tử đồng vị 12C , cụ thể: Mev 1u = 1,66055.10-27kg;1u = 931,5 c2 1uc2 = 931,5MeV - u xấp xỉ khối lượng nuclơn, nên hạt nhân có số khối A có khối lượng xấp xỉ A(u) - Đơn vị lượng:1 eV = 1,6.10-19J  MeV = 106.1,6.10-19J = 1,6.10-13J - Một số đơn vị n/tử thường gặp: mP = 1,67262.10-27 kg mn = 1.67493.10-27 kg me = 9,1.10-31 kg = 1,007276 u = 1,008665 u = 0,0005486 u; - Các ước bội : G  109 M  106 k  103 m  10-3   10-6 n  10-9 p  10-12 Các biểu thức liên hệ số mol (n), thể tích (V) khí, khối lượng (m), khối lượng mol hay phân tử gam (M): n m M n N NA n V (l ) 22, N  n NA N m NA M N V NA 22, m=Nm m NM NA NA: số Avôgađrô, NA=6,022.1023 hạt/mol; N: số hạt; V(l): thể tích khí điều kiện chuẩn tính lít Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 50 Hệ thức Anhxtanh, độ hụt khối, lượng liên kết - Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0, chuyển động với vận tốc v, có lượng tính theo cơng thức: E = m0c2 + Wđ Trong Wđ = m0v2/2 = ( - 1)m0c2 động hạt nhân v 1 c - Một vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ, chuyển động với vận tốc v, khối lượng vật tăng lên thành m với m = mo v2 1 c - Ta viết hệ thức Anhxtanh: E = mc2  Wđ = E – E0 ; Với E0 = m0c2 lượng nghỉ vật - Độ hụt khối: m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx Với mp khối lượng proton, mn khối lượng hạt nhân, mX: khối lượng hạt nhân Z số proton, A khối hạt nhân Khối lượng hạt nhân nhỏ tổng khối lượng nuclôn tạo thành hạt nhân - Năng lượng liên kết: ΔE = Δmc2 = 931.5×Δm[ĐV:u] Sự tạo thành hạt nhân toả lượng tương ứng ΔE, gọi lượng liên kết hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành nuclơn cần tốn lượng ΔE) - Năng lượng liên kết riêng :Wlkr = ΔE/A (là lượng liên kết tính cho nuclơn) Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững Phản ứng hạt nhân a Định nghĩa: - Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân - Phản ứng hạt nhân chia làm hai loại: + Phản ứng hạt nhân tự phát: trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác A  C + D Trong A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (, , ) + Phản ứng hạt nhân kích thích: q trình hạt nhân tương tác với thành hạt nhân khác: A + B  C + D - Phương trình phản ứng: ZA X1  ZA X  ZA X  ZA X 4 Trong số hạt hạt sơ cấp nuclôn, electrôn, phôtôn - Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1  X2 + X3; X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt   b Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: - Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương 51 - Bảo tồn động lượng: p1  p2  p3  p4 hay m1 v1  m2 v2  m4 v3  m4 v4 - Bảo toàn lượng: K X + K X + ΔE = K X + K X  ΔE = K X + K X - (K X + K X ) Trong đó: + E lượng phản ứng hạt nhân 1 + K X  mx vx2 = 𝑚 𝑋 𝑃2 động chuyển động hạt X 𝑋 2 * Lưu ý: + Khơng có định luật bảo tồn khối lượng + Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p2 = 2mX KX X - Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c2 Trong đó: M  mX  mX tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng M  mX  mX tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng *Lưu ý: + Nếu M0 > M phản ứng toả lượng E dạng động hạt X3, X4 phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững + Nếu M0 < M phản ứng thu lượng E dạng động hạt X1, X2 phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững - Trong phản ứng hạt nhân ZA X1  ZA X  ZA X  ZA X 4 * Gọi hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng lượng liên kết riêng tương ứng 1, 2, 3, 4 - Năng lượng liên kết tương ứng E1, E2, E3, E4 ; Độ hụt khối tương ứng m1, m2, m3, m4 thì: - Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = A33 +A44 - A11 - A22 E = E3 + E4 – E1 – E2 E = (m3 + m4 - m1 - m2)c2 ΔE = K X + K X - (K X + K X ) E = (M0 - M)c 2 - Năng lượng tỏa ra: Qtoa  N He n N E  He A E 2 Sự phóng xạ a Định nghĩa - Hiện tượng phóng xạ tượng hạt nhân tự phân rã thành hạt nhân có số khối nhỏ kèm theo tia phóng xạ b Các loại phóng xạ * Phóng xạ  ( 24 He ): ZA X  24 He  A4Y Z 2 - So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 52 - Là hạt nhân Hêli ( 24 H e ), mang điện tích dương (+2e) nên bị lệch âm bay qua tụ điện - Chuyển động với tốc độ cỡ 2.107m/s, qng đường khơng khí cỡ 8cm, vật rắn cỡ vài mm ==> khả đâm xun kém, có khả iơn hóa chất khí * Phóng xạ - ( 01e ): ZA X  1 e  Z A1Y - So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hồn có số khối - Thực chất phóng xạ - hạt nơtrơn biến thành hạt prôtôn, hạt electrôn hạt nơtrinô: n  p  e  v - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ - hạt electrơn ( 1 e ), mang điện tích âm (-1e) nên bị lệch phía dương tụ - Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng khơng tương tác với vật chất - Phóng với vận tốc gần vận tốc as - Iơn hóa chất khí yếu tia  - Khả đâm xuyên mạnh, vài mét không khí vài mm kim loại * Phóng xạ + ( 01e ): ZA X  1 e  Z A1Y - So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối - Thực chất phóng xạ + hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinô: p  n  e  v - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ + hạt pơzitrơn (e+), mang điện tích dương (+e) nên lệch phía âm tụ điện (lệch nhiều tia  đối xứng với tia -) - Phóng với vận tốc gần vận tốc as - Iơn hóa chất khí yếu tia  - Khả đâm xuyên mạnh, vài mét khơng khí vài mm kim loại - Phóng xạ gamma  (hạt phơtơn) - Có chất sóng điện từ có bước sóng rắt ngắn (< 0,01nm) Là chùm phơtơn có lượng cao - Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng cao E1 chuyển xuống mức hc  E1  E2 lượng thấp E2 đồng thời phóng phơtơn có lượng:   hf   - Là xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch điện trường từ trường - Có t/c tia Rơnghen, có khả đâm xuyên lớn, vài mét bê tơng vài centimét chì nguy hiểm - Trong phóng xạ  khơng có biến đổi hạt nhân  phóng xạ  thường kèm theo phóng xạ   Định luật phóng xạ - Số nguyên tử (hạt nhân) chất phóng xạ lại sau thời gian t: t  N N  N T  N e t  k0 Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 53 - Ứng dụng đồng vị phóng xạ: phương pháp nguyên tử đánh dấu, khảo cổ định tuổi cổ vật dựa vào lượng cacbon 14 Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch: a Phản ứng phân hạch: - P.ư phân hạch: hạt nhân nặng hấp thụ nơtron vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo vài nơtrôn Năng lượng tỏa phản ứng cỡ 210 MeV Sự phân hạch 1g 235U giải phóng lượng 8,5.1010J tương đương với lượng 8,5 than dầu tỏa cháy hết - P.ư dây truyền: Gọi k hệ số nhân nơtrôn, số nơtrơn cịn lại sau p.ư h.n đến kích thích h.n khác Khi k  xảy p.ư phân hạch dây chuyền: + Khi k < 1, p.ư phân hạch dây chuyền tắt nhanh + Khi k = 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự trì lượng phát không đổi theo thời gian + Khi k > 1, p.ư phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh gây bùng nổ - Khối lượng tới hạn: khối lượng tối thiểu chất phân hạch để p.ư phân hạch dây chuyền trì Với 235U khối lượng tới hạn cỡ 15 kg, với 239Pu vào cỡ kg b Phản ứng nhiệt hạch (p.ư tổng hợp nhiệt hạt nhân): - Hai hay nhiều hạt nhân nhẹ, kết hợp với thành hạt nhân nặng Phản ứng xảy nhiệt độ cao, nên gọi phản ứng nhiệt hạch Con người thực phản ứng dạng khơng kiểm sốt (bom H) - Điều kiện để p.ư kết hợp h.n xảy ra: + Phải đưa hỗn hợp nhiên liệu sang trạng thái plasma cách đưa nhiệt độ lên tới 108 độ + Mật độ h.n plasma phải đủ lớn + Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao phải đủ lớn B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Các dạng tập cấu tạo hạt nhân Dạng 1: Xác định độ hụt khối tạo thành hạt nhân Áp dụng công thức: Δm = Z.mp + (A - Z).mn – Mhn Dạng 2: Xác định lượng liên kết lượng liên kết riêng - Năng lượng liên kết: ΔE = Δm.c2 = 931,5.Δm (MeV) - Năng lượng liên kết riêng: Wlkr = ΔE/A Các dạng tập phản ứng hạt nhân Dạng 3: Hồn thành phương trình phản ứng - Áp dụng định luật bảo tồn điện tích bảo tồn số khối Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương 54 + Bảo tồn điện tích: Ztrước = Zsau + Bảo tồn số khối: Atrước = Asau Dạng 4: Tìm lượng phản ứng hạt nhân Áp dụng công thức: E = A3Wlkr3 +A4Wlkr4 - A1Wlkr1 - A2Wlkr2 E = E3 + E4 – E1 – E2 E = (m3 + m4 - m1 - m2)c2 ΔE = K X + K X - (K X + K X ) E = (M0 - M)c2 Dạng 5: Bài toàn hạt nhân vỡ thành nhiều mảnh - Vẽ giải đồ vecto mô tả vecto động lượng hạt trước sau vỡ - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ptruoc  psau + Có thể tiến hành bình phương vế suy mối liện hệ động lượng Lưu ý dùng công thức p2 = 2mX K X để tìm mối liên hệ động X + Hoặc từ giản đồ suy mối liện hệ động lượng - Vận dụng công thức: ΔE = K X + K X - (K X + K X ) tìm kết toán Các dạng tập phản tượng phóng xạ Dạng 6:Bài tốn vận dụng định luật phóng xạ Các tốn liên quan đến định luật phóng xạ ta vận dụng cơng thức sau đây: t  N T + Số hạt nhân lại: N  N  N e t  t0 2T + Số hạt nguyên tử phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt ( e- e+) tạo thành: ΔN = N0 - N = N0 (1 - e-λt ) - t + Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: m = m T = m e-λt = m0 t T + Khối lượng chất phóng xạ sau thời gian t: Δm = m0 - m = m0 (1 - e ) -λt + Phần trăm (độ giảm) chất phóng xạ bị phân rã: + Phần trăm chất phóng xạ lại: m m0   e  t t  m  T  e  t m0 + Mối liên hệ khối lượng số hạt nhân: N = m NA A + Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: ΔN AN A m1 = A1 = (1- e-λt ) = m0 (1- e-λt ) NA NA A Trong đó: - Với NA = 6,0221.1023mol-1 số Avơgađrơ Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 55 - A số khối nguyên tử - N0, m0 số nguyên tử (hạt nhân), khối lượng chất phóng xạ ban đầu ln - T chu kỳ bán rã T  khoảng thời gian nửa số hạt nhân phân rã  ln2 0,693 = số phóng xạ, đặc trưng cho chất phóng xạ xét T T -  T không phụ thuộc vào tác động bên (như nhiệt độ, áp suất ) mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ Trong đó: A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avôgađrô Lưu ý: Trường hợp phóng xạ +, - A = A1  m1 = m Bảng quy luật phân rã t= T 2T 3T 4T 5T 6T - λ= Số hạt lại N0/2 N0/4 Số hạt phân rã N0/2 3N0/4 N0/8 15N0/16 31N0/32 63N0/64 Tỉ lệ % phân rã 50% 75% 87.5% 93.75% 96.875% Tỉ lê rã lại N0/8 N0/16 15 N0/32 31 N0/64 63 Dạng 7: Các toán liên quan đến độ phóng xạ - Vận dụng cơng thức: H  H  t T  H e t  H0 t T H = λN H0 = λN0 Dạng 8: Bài toán tìm tuổi mẫu vật tìm thời gian N0 H ln - Thông thường áp dụng công thức: t  N T  H T ln ln ln Chương VIII LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ I Định nghĩa phép tính sai số Các khái niệm a Phép đo trực tiếp: Đo đại lượng vật lí có nghĩa so sánh với đại lượng loại mà ta chọn làm đơn vị b Phép đo gián tiếp: Trường hợp giá trị đại lượng cần đo tính từ giá trị phép đo trực tiếp khác thông qua biểu thức tốn học, phép đo phép đo gián tiếp Phân loại sai số Khi đo đại lượng vật lí, dù đo trực tiếp hay gián tiếp, ta mắc phải sai số Người ta chia thành hai loại sai số sau: a Sai số hệ thống: Sai số hệ thống xuất sai sót dụng cụ đo phương pháp lí thuyết chưa hồn chỉnh, chưa tính đến yếu tố ảnh hưởng đến kết đo Sai số hệ thống thường làm cho kết đo lệch phía so với giá trị thực đại lượng cần đo Sai số hệ thống có Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 56 thể loại trừ cách kiểm tra, điều chỉnh lại dụng cụ đo, hồn chỉnh phương pháp lí thuyết đo, đưa vào số hiệu chỉnh b Sai số ngẫu nhiên: Sai số ngẫu nhiên sinh nhiều nguyên nhân, ví dụ hạn chế giác quan người làm thí nghiệm, thay đổi ngẫu nhiên không lường trước yếu tố gây ảnh hưởng đến kết đo Sai số ngẫu nhiên làm cho kết đo lệch hai phía so với giá trị thực đại lượng cần đo Sai số ngẫu nhiên loại trừ Trong phép đo cần phải đánh giá sai số ngẫu nhiên II Phương pháp xác định sai số phép đo trực tiếp Phương pháp chung xác định giá trị trung bình sai số ngẫu nhiên Giả sử đại lượng cần đo A đo n lần Kết đo A1, A2, A3,… n A  A   An - Giá trị trung bình đại lượng A n lần đo: A   n A i 1 i n - Sai số tuyệt đối lần đo: ΔAi = |𝐴̅ -Ai| - Để đánh giá sai số phép đo đại lượng A, người ta dùng sai số toàn phương trung bình: n   A  i 1 i nn  1 Sai số toàn phương trung bình  dùng với phép đo địi hỏi độ xác cao số lần đo n lớn (n >10) - Kết đo đại lượng A viết: A  A   - Khoảng tin cậy: [( A -  ),( A   )] * Nếu đo đại lượng A từ đến 10 lần, ta dùng sai số tuyệt đối trung bình số học A (sai n số ngẫu nhiên): A =  A  i i 1 n  Kết đo lúc viết dạng: A = A  A - Sai số tỉ đối:  = A 100 0 A  Kết đo viết sau: A  A   0 (7) * Như vậy, cách viết kết phép đo trực tiếp sau: - Tính giá trị trung bình A - Tính sai số A - Viết kết Cách xác định sai số dụng cụ ● Mỗi dụng cụ có độ xác định Nếu dùng dụng cụ để đo đại lượng vật lí đương nhiên sai số nhận khơng thể vượt q độ xác dụng cụ Nói cách khác, sai số phép đo nhỏ sai số dụng cụ ● Tuy nhiên lí đó, phép đo tiến hành lần độ nhạy dụng cụ đo không cao, kết lần đo riêng lẻ trùng Trong trường hợp đó, Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 57 ta phải dựa vào độ nhạy dụng cụ để xác định sai số Sai số A thường lấy nửa giá trị độ chia nhỏ dụng cụ ● Khi đo đại lượng điện dụng cụ thị kim, sai số xác định theo cấp xác dụng cụ ● Khi đo đại lượng điện đồng hồ đo số, cần phải lựa chọn thang đo thích hợp - Nếu số hiển thị mặt đồng hồ ổn định (con số cuối bên phải khơng bị thay đổi) sai số phép đo lấy giá trị tích cấp xác số hiển thị Ví dụ: Vơn kế số đo U = 218 V, cấp xác 1.0% rdg (kí hiệu quốc tế cho dụng cụ đo số) lấy sai số dụng cụ là: ΔU = 1%.218 = 2.18V - Nếu số cuối không hiển thị ổn định (nhảy số), sai số phép đo phải kể thêm sai số ngẫu nhiên đo Ví dụ: đọc giá trị hiển thị điện áp đồng hồ nêu trên, số cuối không ổn định (nhảy số): 215 V, 216 V, 217 V, 218 V, 219 V (số hàng đơn vị không ổn định) Trong trường hợp lấy giá trị trung bình U = 217 V Sai số phép đo cần phải kể thêm sai số ngẫu nhiên trình đo ΔUn = V Do vậy: U = 217,0 ± 2,2 ± = 217,0 ± 4,2 V Chú ý: - Nhiều loại đồng hồ số có độ cao, sai số phép đo cần ý tới thành phần sai số ngẫu nhiên - Trường hợp tổng quát, sai số phép đo gồm hai thành phần: sai số ngẫu nhiên với cách tính sai số hệ thống (do dụng cụ đo) III Phương pháp xác định sai số gián tiếp Phương pháp chung Giả sử đại lượng cần đo A phụ thuộc vào đại lượng x, y, z theo hàm số A  f ( x, y, z ) Trong x, y, z đại lượng đo trực tiếp có giá trị x = x  x y = y  y z = z  z Giá trị trung bình A xác định cách thay giá trị x, y, z vào hàm trên, nghĩa A = f ( x , y , z ) Cách xác định cụ thể - Sai số A tính phương pháp vi phân theo hai cách sau: * Cách Cách sử dụng thuận tiện hàm f ( x, y, z) tổng hay hiệu (không thể lấy logarit dễ dàng) Cách gồm bước sau: + Tính vi phân tồn phần hàm A  f ( x, y, x) , sau gộp số hạng có chứa vi phân biến số Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 58 + Lấy giá trị tuyệt đối biểu thức đứng trước dấu vi phân d thay dấu vi phân d dấu  Ta thu A + Tính sai số tỉ đối (nếu cần) Trong đó: v0  39,2  0,2m / s ,   30  , t  2,0  0,2s , g  9,8m / s Ví dụ: Một vật ném xiên góc  có độ cao h  v0 sin t  gt Ta có: + Giá trị trung bình: h  39,2.sin 300.2  9,8 22  19,6m + Lấy vi phân toàn phần: dh  v0 sin  dt  v0 cos d  sin t.dv0  g.t.dt  dh  v0 sin  gt .dt  v0 t cos.d  sin.t.dv0 + Lấy trị tuyệt đối, đổi d thành Δ: h = v sin - gt t  v t.cos   sin  t v0 2  sin 300.2 0,2  1,38m 360 + Sử dụng quy ước viết kết ta có: h  19,6  1,4m Δh = 39,2.sin 300  9.8.2 0,2  39,2.2.cos 300 * Cách Sử dụng thuận tiện hàm f ( x, y, z) dạng tích, thương, lũy thừa Cách cho phép tính sai số tỉ đối, gồm bước: + Lấy logarit số e hàm A  f ( x, y, z) + Tính vi phân tồn phần hàm ln A = ln f ( x, y, z) , sau gộp số hạng có chưa vi phân biến số + Lấy giá trị tuyệt đối biểu thức đứng trước dấu vi phân d chuyển dấu d thành  ta có  = A A + Tính A = A  Ví dụ: Gia tốc trọng trường xác định biểu thức: g = 4 l đây: l  500  1mm , T2 T  1,45  0,05s , g = 9,78  0,20m / s Giải: + Lấy logarit số e hai vế: ln(g) = ln ( 4π2 l ) – ln(T2) dg dg dT d (4 l ) d (T ) d (4 ) 4 dl + Lấy đạo hàm hai vế: = = -2   2 2 T 4 l 4 l g g 4 l T + Đổi dấu đạo hàm d sang Δ có: l T g  l 2T  2 =  g = g    l T T  g  l IV Cách viết kết Các chữ số có nghĩa Tất chữ số từ trái sang phải, kể từ số khác không chữ số có nghĩa Ví dụ: 0,014030 có chữ số có nghĩa Quy tắc làm trịn số - Nếu chữ số hàng bỏ có giá trị  chữ số bên trái giữ nguyên Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương 59 Ví dụ: 0,0731  0,07 - Nếu chữ số hàng bỏ có giá trị  chữ số bên trái tăng thêm đơn vị Ví dụ: 2,83745  2,84 Cách viết kết - Sai số tuyệt đối A sai số trung bình làm tròn theo quy tắc - Khi viết kết quả, giá trị trung bình làm trịn đến chữ số hàng với chữ số có nghĩa sai số tuyệt đối Ví dụ: Khơng thể viết m  2,83745  0,0731g mà phải viết m  2,84  0,07 g * Chú ý viết kết cuối cùng, sai số toàn phần tổng sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống: TP   NN   HT Ví dụ: Khi dùng thước kẹp để đo đường kính sợi dây nhỏ, giả sử ta đo lần, sai số ngẫu nhiên tính d  0,05mm Thước kẹp có độ xác   0,02mm sai số tồn phần TP  0,05  0,02  0,07mm * Nếu sai số ngẫu nhiên nhỏ sai số hệ thống ta bỏ qua sai số ngẫu nhiên (vì khơng thể đo kết xác cấp xác dụng cụ đo) Trong trường hợp phép đo thực lần sai số tồn phần lấy sai số hệ thống (do dụng cụ đo) Creat: Kiều Quang Vũ – Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Công Phương 60 ... lý trình học môn vật lý, ôn thi quốc gia môn vật lý năm 2015 sưu tầm từ nguồn khác tổng hợp lại thành tập tài liệu: “LÝ THUYẾT VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 12” Tài liệu biên soạn... chương trình vật lý 12 Ngồi tài liệu bổ sung thêm kiến thức phần lý thuyết thực nghiệm mà em học sinh học lớp 10 Tơi mong tập tài liệu giúp ích cho em học sinh q trình học mơn vật lý tự tin học... Giáo viên lý Trường THPT Nguyễn Cơng Phương LỜI NĨI ĐẦU Các em học sinh thân mến! Nhằm đáp ứng nhu cầu cần tài liệu lý thuyết để tham khảo lý thuyết, cơng thức tính cách giải nhanh tập vật lý trình