Tóm tắt lí thuyết vật lí 12

Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 LỜI NÓI ĐẦU Hiện kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông kì thi tuyển sinh đại học – cao đẳng nhập lại thành kì thi QUỐC GIA , môn vật lí lựa chọn hình thức thi trắc nghiệm khách quan, với hình thức thi cấu trúc đề thi thường có 50 câu hỏi, đơn vị kiến thức rộng, vào tất phần chương trình, em học sinh không nên học tủ, học lệch mà cần học hiểu biết vận dụng toàn chương trình vào làm, phải tự bổ sung phần lí thuyết chưa nắm vững Tài liệu “Hệ thống lí thuyết Vật lý 12” với nội dung rõ ràng, ngắn gọn, có cập nhật thêm sơ đồ giải nhanh, thuận tiện cho việc ôn tập nhanh phục vụ trước kì thi QUỐC GIA hàng năm, nhằm giúp em có tư liệu ôn tập, củng cố kiến thức cần thiết để tự tin bước vào kì thi Qua nhiều năm giảng dạy, bồi dưỡng học sinh ôn thi tốt nghiệp, thi tuyển sinh vào trường đại học cao đẳng, nhận thấy: Trong thi thí sinh thường hay bị nhầm lẫn lí thuyết Điều em chưa quan tâm mức đến việc học lí thuyết, quan tâm giải tập, học sinh chưa có tài tiệu tham khảo phù hợp, học sinh chưa có phương pháp học lí thuyết hiệu Để đạt kết tốt kì thi làm thi sinh phải hoàn thiện đầy đủ, xác không câu hỏi dạng tập mà phải trả lời chuẩn câu hỏi dạng lí thuyết Muốn đạt em phải đầu tư thời gian để ôn luyện phù hợp, học phải hiểu chất vấn đề,từng nội dung kiến thức, có em không nhầm lẫn làm Mến tặng tài liệu đến học sinh vùng sâu, vùng xa tự ôn tập đạt hiệu cao Dù cố gắng nhiều, chắn không tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp, nguyện vọng từ em học sinh, quý thầy cô để tài liệu đầy đủ Hi vọng tài liệu “Hệ thống lí thuyết Vật lý 12” người bạn đồng hành, giúp em ôn luyện vững chắc, kịp thời để hoàn thiện kiến thức, kỹ làm đạt kết cao kì thi, tạo cho em tự tin bước vào kỳ thi QUỐC GIA năm Xin trân trọng cảm ơn ! Nguyễn Văn Bình - Đoàn Văn Lượng (Tài liệu gốc thầy Nguyễn Văn Bình gửi tặng, cập nhật thêm sơ đồ giải nhanh, xin thầy Bình lượng thứ cho chia sẻ miễn phí tài liệu này) Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 1 Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 MỤC LỤC LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Chương DAO ĐỘNG CƠ Chủ đề 1.1 Đại cương dao động điều hoà Chủ đề 1.2 Con lắc lò xo Chủ đề 1.3 Con lắc đơn Con lắc vật lí Chủ đề 1.4 Các loại dao động Cộng hưởng Chủ đề 1.5 Độ lệch pha Tổng hợp dao động Chương SÓNG CƠ Chủ đề 2.1 Đại cương sóng Chủ đề 2.2 Giao thoa sóng Nhiễu xạ sóng Chủ đề 2.3 Phản xạ sóng Sóng dừng Chủ đề 2.4 Sóng âm Hiệu ứng đôp-ple Chương DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Chủ đề 3.1 Đại cương dòng điện xoay chiều Chủ đề 3.2 Mạch R, L, C nối tiếp Cộng hưởng điện Chủ đề 3.3 Công suất dòng điện xoay chiều Chủ đề 3.4 Các loại máy điện Chương DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Chủ đề 4.1 Dao động điện từ Mạch dao động Chủ đề 4.2 Điện từ trường Sóng điện từ Chủ đề 4.3 Truyền thông sóng điện từ Chương SÓNG ÁNH SÁNG Chủ đề 5.1 Tán sắc ánh sáng Chủ đề 5.2 Giao thoa ánh sáng Nhiễu xạ Chủ đề 5.3 Quang phổ Các loại tia Chương LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Chủ đề 6.1 Hiện tượng quang điện Chủ đề 6.2 Mẫu nguyên tử Bo Quang phổ nguyên tử hiđrô Chủ đề 6.3 Hấp thụ, phản xạ lọc lựa Màu sắc vật Sự phát quang Laze Chương HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Chủ đề 7.1 Đại cương hạt nhân nguyên tử Chủ đề 7.2 Phóng xạ Chủ đề 7.3 Phản ứng hạt nhân Chủ đề 7.4 Hai loại phản ứng hạt nhân toả lượng Nhà máy điện hạt nhân Chủ đề 9.4 Động quay vật rắn Chương SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Chủ đề 10.1 Thuyết tương đối hẹp Chủ đề 10.2 Hệ thức Anh-xtanh khối lượng lượng ĐÓN ĐỌC: 1.TUYỆT ĐỈNH CÔNG PHÁ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 2015-2016 Tác giả: Đoàn Văn Lượng-ThS Nguyễn Thị Tường Vi ThS Nguyễn Văn Giáp Nhà sách Khang Việt phát hành Website: WWW.nhasachkhangviet.vn Sách có bán nhà sách toàn quốc Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 2 Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 DAO ĐỘNG CƠ Chương Chương gồm chủ đề: Chủ đề 1.1 Đại cương dao động điều hoà Chủ đề 1.2 Con lắc lò xo Chủ đề 1.3 Con lắc đơn Chủ đề 1.4 Các loại dao động Chủ đề 1.5 Độ lệch pha Tổng hợp dao động CHỦ ĐỀ 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DAO ĐỘNG 1.1 Dao động: Dao động chuyển động qua lại vật quanh vị trí cân 1.2 Dao động tuần hoàn: a) Định nghĩa: Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái dao động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian b) Chu kì tần số dao động: * Chu kì dao động: khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lặp lại cũ(hay khoảng thời gian ngắn để vật thực xong dao động toàn phần) Kí hiệu: T s * Tần số dao động: số lần dao động mà vật thực đơn vị thời gian Kí hiệu: f  Hz  t  f N (N số dao động toàn phần mà vật thực thời gian t) 1.3 Dao động điều hoà: Dao động điều hoà dao động mô tả định luật dạng cosin hay sin theo thời gian t: x  A.cos  t   Trong A,  ,  số * Mối quan hệ chu kì tần số dao động: T  DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 2.1 Phương trình dao động điều hoà x  A.cos  t   Trong đó:  x : li độ, độ dời vật xo với vị trí cân  cm; m  A: biên độ, độ dời cực đại vật so với vị trí cân  cm; m , phụ thuộc cách kích thích   : tần số góc, đại lượng trung gian cho phép xác định chu kì tần số dao động  rad   t   : pha dao động, đại lượng trung gian cho phép xác định trạng thái dao động(x,v,a) vật thời điểm t  rad    : pha ban đầu, đại lượng trung gian cho phép xác định trạng thái dao động vật thời điểm ban đầu  rad  ; phụ thuộc vào cách chọn gốc thời gian  Chú ý : A,  dương  : âm, dương 2.2 Chu kì tần số dao động điều hoà Dao động điều hoà dao động tuần hoàn hàm cos hàm tuần hoàn có chu kì T, tần số f a) Chu kì: T  2 /  b) Tần số: f   / 2 2.3 Vận tốc gia tốc dao động điều hoà a) Vận tốc: Vận tốc tức thời dao động điều hoà tính đạo hàm bậc li độ x theo thời gian t: v = x’ = - A sin  t    hay v  Asin  t   (cm/s; m/s) b) Gia tốc: Gia tốc tức thời dao độngđiều hoà tính đạo hàm bậc vận tốc theo thời gian đạo hàm bậc hai li độ x theo thời gian t: a = v’ = x’’ = - 2 A cos(t  ) (cm/s2; m/s2) a  2 Acos(t  ) LỰC TÁC DỤNG ( LỰC KÉO VỀ) Hợp lực F tác dụng vào vật dao động điều hoà trì dao động gọi lực kéo lực hồi phục Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 3 Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 a) Định nghĩa: Lực hồi phục lực tác dụng vào vật dao động điều hoà có xu hướng đưa vật trở vị trí cân F  ma  kx  m x b) Biểu thức: Hay: F  m2Acos(t  ) Từ biểu thức ta thấy: lực hồi phục hướng vị trí cân vật Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA F  k x  m2 x c) Độ lớn: Ta thấy: lực hồi phục có độ lớn tỉ lệ thuận với li độ + Lực hồi phục cực đại x =  A, lúc vật vị trí biên: Fmax  kA  m2 A + Lực hồi phục cực tiểu x = 0, lúc vật qua vị trí cân bằng: Fmin  Nhận xét: + Lực hồi phục thay đổi trình dao động + Lực hồi phục đổi chiều qua vị trí cân + Lực hồi phục biến thiên điều hoà theo thời gian pha với a, ngược pha với x MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Xét chất điểm M chuyển động tròn đường tròn tâm O, bán kính A hình vẽ + Tại thời điểm t = : vị trí chất điểm M0, xác định góc  M + + Tại thời điểm t : vị trí chất điểm M, xác định góc t   + Hình chiếu M xuống trục xx’ P, có toạ độ x: M0 t x = OP = OMcos t   x x’  Hay: x  A.cos  t   O x P Ta thấy: hình chiếu P chất điểm M dao động điều hoà quanh điểm O Kết luận: a) Khi chất điểm chuyển động (O, A) với tốc độ góc  , chuyển động hình chiếu chất điểm xuống trục qua tâm O, nằm mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hoà b) Ngược lại, dao động điều hoà bất kì, coi hình chiếu chuyển động tròn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo, đường tròn bán kính biên độ A, tốc độ góc  tần số góc dao động điều hoà c) Biểu diễn dao động điều hoà véctơ quay: Có thể biểu diễn dao động điều hoà có phương trình: x  A.cos  t   vectơ quay A y + + Gốc vectơ O A A + Độ dài: A ~ A  x O + ( A, Ox ) =  CÁC CÔNG THỨC ĐỘC LẬP VỚI THỜI GIAN x2 v2   ;  E : elip A 2 A v2 x2 v2 Hoặc: A  x  hay v2  2 (A2  x ) hay   A v max  b) Mối quan hệ li độ x gia tốc a : a   x a) Mối quan hệ li độ x vận tốc v :  Chú ý :  a.x < 0; x   A;A  Vì dao động x biến đổi  a biến đổi  chuyển động vật biến đổi không 2  v   a  c) Mối quan hệ vận tốc v gia tốc a :       ;  E : elip  A    A  Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 4 Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hay Hệ thống lí thuyết vật lí 12 2 v v a a  2  hay a  2 (v 2max  v ) hay   v max  v max v max a max v2 a Biên độ: A     ĐỘ LỆCH PHA TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Ta có: x  A.cos  t   = Acos(t  x )  v  Asin  t   = A cos(t    )  v max cos(t   v ) 2 a   Acos(t  ) =  A cos(t    )  a max c os(t  a )   x  v   a   Kết kuận: - Vận tốc v vuông pha với x a (v sớm pha x góc  /2; v trễ pha a góc  /2) - Li độ x ngược pha với gia tốc a (a sớm pha góc  so với x) ĐỒ THỊ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ 7.1.Tổng quan đồ thị: a) Đồ thị theo thời gian: - Đồ thị li độ(x), vận tốc(v), gia tốc(a) theo thời gian t: có dạng hình sin b) Đồ thị theo li độ x: - Đồ thị v theo x:  Đồ thị có dạng elip (E) - Đồ thị a theo x:  Đồ thị có dạng đoạn thẳng c) Đồ thị theo vận tốc v: - Đồ thị a theo v:  Đồ thị có dạng elip (E) 7.2 Đồ thị dao động điều hòa: x = Acos(ωt+φ) -Xét phương trình dao động điều hoà: x = Acos(ωt+φ), chọn gốc thời gian chiều dương trục toạ độ thích hợp để φ = Ta lập bảng giá trị sau để vẽ đồ thị hàm điều hoà x = Acos(ωt+φ) Bảng biến thiên 1: x = Acos(ωt) t ωt x A π 2ω π π ω -A π 3π 2ω 3π 2π ω A x A 2π -Từ đồ thị, ta có chu kì dao động điều hoà:T = 3   t  2π/ω A 2π 2 ω Và tần số: f = = =>    2 f ω T T 2π -Biên độ: Giá trị lớn trục tung ( Với O VTCB) 2 Bảng biến thiên 2: x = Acos t x T A t T/4 T/2 3T/4 T π 2π 2 3  t O T 2 x A -A A -A - Đồ thị dao động điều hòa đường hình sin T t T T T Đường biểu diễn li độ x = Acos(ωt + φ) với φ = =>Người ta gọi dao động điều hoà dao động hình sin Lưu ý: Trong đề trắc nghiệm cho đồ thị xác định phương trình, nên phần cách vẽ đồ thị HS tự tìm hiểu Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 5 Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hệ thống lí thuyết vật lí 12 7.3 Đồ thị so sánh pha dao động điều hòa: x; v; a - Vẽ đồ thị cho trường hợp  = t T/4 T/2 3T/4 T x A -A A v -A A a -A2 A2 -A2 A2 a Đồ thị ly độ dao động điều hoà: - Khi  = 0: x = Acos(t) = Acos( 2π x T t) A O v = -Asin( 2π T t) -Lưu ý gốc O v vật đổi chiều chuyển động ( ứng với vị trí biên x) biên v ứng với VTCB x c.Đồ thị gia tốc: a = -ω2Acost ( = 0) a = -A2cos( 2π T t) b Đồ thị vận tốc: T T 3T T t -A v A O t -A a A2 O t -A +Nhận xét: -Nếu dịch chuyển đồ thị v phía chiều dương trục Ot đoạn T/4 đồ thị v x pha Nghĩa là: v nhanh pha x góc π/2 hay thời gian T/4 -Nếu dịch chuyển đồ thị a phía chiều dương trục Ot đoạn T/4 đồ thị a v pha Nghĩa là: a nhanh pha v góc π/2 hay thời gian T/4 -Dễ thấy a x ngược pha ( trái dấu) 7.4 Đồ thị ly độ ,vận tốc gia tốc dao động điều hoà vẽ chung hệ tọa độ: a Ly độ: x = Acos(ωt+φ), b Vận tốc: v = x/ = -Aωsin(ωt+φ) = Aωcos(ωt+φ + π ) |v|max = Aω sin(ωt+φ) = => Tốc độ vật dao động điều hoà đạt giá trị cực đại vật qua vị trí cân c Gia tốc: a = v/ = [-Aωsin(ωt+φ)]/ = -Aω2cos(ωt+φ) = -ω2x  a = -Aω2cos(ωt+φ) = -ω2x |a|max = Aω2 cos(ωt+φ) = -1 =>Gia tốc vật dao động điều hoà có độ lớn đạt giá trị cực đại khi vật biên( |x| = A) x, v, a ω2 A ωA a(t) A T/2 O T t x(t) -A v(t) -ωA -ω2A T Đường biểu diễn x(t), v(t) a(t) vẽ hệ trục toạ độ, ứng với φ = Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 6 Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hệ thống lí thuyết vật lí 12 7.5: Đồ thị lượng dao động điều hoà a Sự bảo toàn năng: Dao động lắc đơn, lắc lò xo tác dụng lực ( trọng lực lực đàn hồi ) ma sát nên bảo toàn Vậy vật dao động bảo toàn b Biểu thức năng:  Xét lắc lò xo Tại thời điểm t vật có li độ Wt x= Acos(t+) lò xo năng: 2 1 Wt= kx2 = kA2cos2(t+) 2  Thay k = 2m ta được:Wt= m2A2cos2(t+) m A m2A2 O  Đồ thị Wt ứng với trường hợp  = hình bên c Biểu thức động năng:  Tại thời điểm t vật nặng m có vận tốc v = -Asin(t+) có động Wđ = T T t Wd 1/2 m2A2 2 2 mv = mA  sin (t+) 2 1/4 m2A2  Đồ thị Wđ ứng với trường hợp  = hình bên d Biểu thức năng:  Cơ vật thời điểm t: W = Wt + Wđ O 1 = m2A2cos2(t+) + mA22sin2(t+) 2 2 = m A [cos (t+) + sin2(t+)] 2 W= m A = const T/4 T/2 t Wt Wđ m2A2 m2A2 O W T T t  Đồ thị Wt, Wđ vẽ hệ trục toạ độ hình bên 7.6 Phương pháp xác định phương trình từ đồ thị ( Đọc đồ thị): a Xác định biên độ: Nếu VTCB x=0 thì: x = xmax =A (Từ số liệu đồ thị ta xác định A ) v = vmax =ωA (Từ số liệu đồ thị ta xác định vmax ) a = amax = ω2A (Từ số liệu đồ thị ta xác định amax ) b Xác định pha ban đầu : x0 v a ; cos v  ; cos a  A vmax amax Lưu ý: Với đồ thị x= Acos(t+) ; lúc t = đồ thị cắt trục tung x0 ( x = x0 : Có vị trí đặc biệt x0 ; x0 có giá trị đặc biệt  tương ứng trái dấu , dấu  ngược dấu với vận tốc v; riêng vị trí đặc biệt: x0= A=> = 0; x0= -A=> = π Vậy có 16 giá trị đặc biệt ) -Nếu hàm cos, dùng công thức : cos   c Xác định chu kì T ( Suy tần số f tần số góc ): Nhận dạng thời điểm trạng thái lặp lại, hay chu kì T khoảng thời gian hai điểm pha gần Rồi suy tần số f (hoặc tần số góc  ) - Dựa vào thời gian ghi đồ thị pha ban đầu, vẽ lại đường tròn Fresnel để xác định góc quét tương ứng với thời gian sau áp dụng công thức tìm :    t  Lưu ý: - Các đồ thị dao động điều hòa li độ (x), vận tốc (v) gia tốc (a) biến thiên điều hòa theo hàm số sin cos với chu kì T - Các đồ thị đồng biến thiên tuần hoàn theo hàm số sin cos với chu kì T/2 Giáo viên:Đoàn Văn Lượng 7 Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hệ thống lí thuyết vật lí 12 ⋇ Vận dụng giải tập đồ thị, quan sát đồ thị tìm đại lượng dựa quy luật sau: + Tìm biên độ dao động dựa vào trục giới hạn cắt điểm trục tung (tìm biên độ A, Aω Aω ) + Tìm chu kì dao động dựa vào lặp lại trục thời gian, dựa vào khoảng thời gian gần pha để vật nhận giátrị + Tại thời điểm t x = ?, v = ? , a = ? nhằm tìm pha ban đầu φ chu kì T Suy tần số góc ω + Dựa vào đường tròn vận dụng công thức dao động tìm đại lượng yếu tố cần tìm d.Lược đồ pha ban đầu  theo vị trí đặc biệt x0 V0 A A 2 A T 12 T 24 T A T 24 A T 12 Vận tốc: A 2 T 12 T 24 A 24 T A 12 O vmax Gia tốc:2 vmax amax amax 2 2 A x vmax amax vmax vmax  amax x vmax 2 amax 2 2 amax -ω2A x T 12 T 24 Giáo viên:Đoàn Văn Lượng T 24 T T 12 8 12 T 24 T 24 T 12 Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 CHỦ ĐỀ 1.2 CON LẮC LÒ XO Định nghĩa lắc lò xo: Con lắc lò xo hệ thống gồm lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể (lí tưởng) đầu cố định đầu gắn vật nặng có khối lượng m Phương trình động lực học vật dao động điều hoà CLLX: k m x ''   x  (*) Trong toán học phương trình (*) gọi phương trình vi phân bậc có nghiệm: x  A.cos  t   Tần số góc:  k m Chu kì tần số dao động: * Chu kì dao động: T  2 m k k 2 m  Chú ý : Trong công thức m (kg); k (N/m) Động năng, năng: a) Động năng: Wđ = mv 2 1 Wđ = m  A2sin2(  t +  ) = kA2 sin2(  t +  ) = W0 sin2(  t +  ) 2 W0 W  cos(2t  2) = W0( )= + cos(2  t +  +  ) 2 W0 W0 Wđ = cos(2  t +  ) 2 b) Thế năng: Wt = kx2 1 Wt = m  A2cos2(  t +  ) = kA2cos2(  t +  ) = W0cos2(  t +  ) 2 W W  cos(2t  2) = W 0( ) = + cos(2  t +  ) 2 Nhận xét: Động Thế ngược pha c) Cơ năng: Cơ tổng động 1 W = Wđ + Wt = m  A2 = kA2 = const 2 1 1 W = mv2 + kx2 = kA2 = m  A2 = m v 2max 2 2 W = Wđmax = Wtmax = const 2m 2 W = 2m  f2A2 = A T2 d) Các kết luận:  Con lắc lò xo dao động điều hoà với tần số f, chu kì T, tần số góc  động biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f, chu kì T’ = T/2, tần số góc  , =   Động biến thiên tuần hoàn biên độ, tần số lệch pha góc  ( hay ngược pha nhau) * Tần số dao động: Giáo viên:Đoàn Văn Lượng f  9 Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12  Trong qúa trình dao động điều hoà có biến đổi qua lại động năng, động giảm tăng ngược lại tổng chúng tức bảo toàn, không đổi theo thời gian tỉ lệ thuận với bình phương biên độ dao động T' T  Khoảng thời gian ngắn hai lần động t    Cơ vật = động qua vị trí cân = vị trí biên Ghép lò xo: Cho hai lò xo lí tưởng có độ cứng k1 k2 Gọi k độ cứng hệ hai lò xo kk 1 a) Ghép nối tiếp:  k   k1  k k k1 k Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA k  k1  k b) Ghép song song: k  k1  k c) Ghép có vật xen giữa: Cắt lò xo: Cho lò xo lí tưởng có chiều dài tự nhiên , độ cứng k0 Cắt lò xo thành n phần, có chiều dài , , , n Độ cứng tương ứng k1, k2,…, kn Ta có hệ thức sau: k0  k1  k 2   k n n 9.Viết phương trình dao động nhờ máy tính fx-570ES có x0 v0: + Tính tần số góc  (nếu chưa có) + Thao tác máy: SHIFT MODE (màn hình xuất Math) MODE (màn hình xuất CMPLX ) SHIFT MODE (chọn đơn vị đo góc rad), v nhập x0 - i (bấm ENG để nhập số ảo i) = (hiễn thị kết dạng a + bi)  SHIFT = (hiễn thị kết dạng A  ) +Phương trình dao động: x = A(cost + ) CHỦ ĐỀ 1.3 CON LẮC ĐƠN (CON LẮC TOÁN HỌC) I CON LẮC ĐƠN Định nghĩa lắc đơn: Con lắc đơn hệ thống gồm sợi dây không giãn khối lượng không đáng kể có chiều dài đầu gắn cố định, đầu lại treo vật nặng có khối lượng m kích thước không đáng kể coi chất điểm Phương trình động lực học (phương trình vi phân):   10 s ''   s  Phương trình dao động lắc đơn s  S0cos  t   - Phương trình theo cung:  l m   0 cos  t   - Phương trình theo góc: - Mối quan hệ S0  : S0 = 0 Tần số góc Chu kì tần số dao động lắc đơn g  * Tần số góc: * Chu kì dao động: T  2 C  l T g M O * Tần số dao động: f g 2 Năng lượng dao động điều hoà lắc đơn Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  10  s + Pt Pn P Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Chương Chương gồm chủ đề: Chủ đề 7.1 Đại cương hạt nhân nguyên tử Chủ đề 7.2 Phóng xạ Chủ đề 7.3 Phản ứng hạt nhân Chủ đề 7.4 Hai loại phản ứng hạt nhân toả lượng Nhà máy điện hạt nhân CHỦ ĐỀ 7.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu tạo nguyên tử: Gồm phần hạt nhân lớp vỏ electron Hạt nhân a) Cấu tạo: Gồm hai loại hạt proton(p) nơtron(n), gọi hạt nuclôn Hạt nuclôn Khối lượng Điện tích Proton (p) mp = 1,67262.10-27kg qp = + e = 1,6.10-19C Nơtron (n) mn = 1,67493.10-27kg qn = (trung hoà điện) b) Kí hiệu hạt nhân nguyên tử nguyên tố X: A A X , XA Z X c) Khối lượng hạt nhân: m hn  m nt  Z.m e d) Điện tích hạt nhân: tổng điện tích hạt proton hạt nhân q hn   Z.e e) Bán kính hạt nhân: coi hạt nhân có dạng hình cầu, bán kính R R  R A1/3  R A ; R0 = const, cỡ 10-15m(cỡ fecmi) Bán kính hạt nhân tỉ lệ thuận với bậc số khối f) Thể tích hạt nhân: Vhn  4 R  R A 3 Thể tích hạt nhân tỉ lệ thuận với số khối m g) Khối lượng riêng hạt nhân: hn  hn Vhn h) Lực hạt nhân: * Mặc dù hạt nhân cấu tạo từ hạt nuclôn, có hạt p mang điện tích dương  chúng đẩy  hạt nhân phá vỡ  thực tế hạt nhân bền vững  chứng tỏ hạt nuclôn phải có lực liên kết, gọi lực hạt nhân * ĐN: Lực hạt nhân lực liện kết hạt nuclôn * Đặc điểm: - Phải loại lực khác chất với lực hấp dẫn, lực điện lực từ - Không phụ thuộc vào điện tích - Là lực hút mạnh so với lực nói - Bán kính tác dụng lực hạt nhân: cỡ 10-15m(cỡ fecmi) Đồng vị - đồng khối a) Đồng vị: Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  71  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 * Định nghĩa: Đồng vị nguyên tố hoá học hạt nhân nguyên tử nguyên tố có số hạt prôtôn khác số hạt nơtrôn A2 A1 * Kí hiệu: ZX ; ZX * Một số đồng vị: + Hiđrô: gồm đồng vị 1 H : hiđrô thường, tạo nước thường H2O D : hiđrô nặng (Đơteri), tạo nước nặng D2O 1T : hiđrô siêu nặng (Triti) b) Đồng khối: Là hai hạt nhân có số khối (A) khác số proton Ví dụ: 23 He, 31T  Chú ý : Hai hạt nhân đồng khối không khối lượng, hạt nhân có chiều nơtron hạt nhân nặng Đơn vị khối lượng nguyên tử Đơn vị khối lượng nguyên tử tính theo khối lượng nguyên tử cácbon C12 Kí hiệu u 1u  m 126 C ; 1u  1,66055.10 27 kg 12 Còn sử dụng đơn vị: MeV/c2 1u = 931,5 MeV/c2 Độ hụt khối Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết riêng a) Độ hụt khối: Xét hạt nhân AZ X có khối lượng mX - Tổng khối lượng nghỉ hạt nuclôn riêng rẽ, chưa liên kết thành hạt nhân X: m0  Z.mp  N.mn  Z.mp   A  Z  mn - Khối lượng nghỉ hạt nhân X(do nulôn liên kết) mX - Độ hụt khối: m  m0  mX   Z.mp   A  Z  m n  m X  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA   b) Năng lượng liên kết: - Theo hệ thức Anh-xtanh: Năng lượng nghỉ ban đầu E0 = m0c2 - Năng lượng nghỉ hạt nhân E = mX.c2 W k  (m  m X )c gọi lượng liên kết - Năng lượng: - Năng lượng liên kết toả dạng: động hạt nhân lượng tia gamma - Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng mX thành hạt nuclôn riêng rẽ có khối lượng m0 > mX ta phải tốn lượng tối thiểu tương ứng E  (m0  m X )c để thắng lực hạt nhân c) Năng lượng liên kết riêng: - Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết trung bình tính cho hạt nuclôn W Wr  k A - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững CHỦ ĐỀ 7.2: PHÓNG XẠ Hiện tượng phóng xạ a) Định nghĩa: Hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác gọi tượng phóng xạ 210 206 Ví dụ: 84 Po  He  82 Pb b) Đặc điểm: - Hiện tượng phóng xạ phụ thuộc vào nguyên nhân bên hạt nhân - Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc vào tác nhân lý, hoá bên áp suất, nhiệt độ,… c) Phương trình phóng xạ: A  B  C Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  72  Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hệ thống lí thuyết vật lí 12 - Hạt nhân phóng xạ hạt nhân mẹ (A) - Hạt nhân sản phẩm hạt nhân (B) - Các tia phóng xạ (C) Định luật phóng xạ a) Nội dung: Trong trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ b) Biểu thức: N t N  N e  t N  k0 với k  + Theo số nguyên tử: T m0 2k Trong đó: N0, m0 số nguyên tử khối lượng chất phóng xạ thời điểm ban đầu t = N, m số nguyên tử khối lượng chất phóng xạ lại thời điểm t ln 0,693   số phóng xạ:   T T T chu kì bán rã: sau khoảng thời gian nửa số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác + Theo khối lượng chất phóng xạ: m  m e  t m  c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc N theo thời gian t: N  N e  t  đồ thị đường cong d.Nếu số chu kì nguyên, ta có bảng sau: t Tỉ số N/N0 hay (%) Bị phân rã (N0 – N) (%) Tỉ số (N0- N)/ N0 Tỉ số (N0N)/N Tỉ số N/(N0N) N0 N0  21 N N N = 20  N0 N0 N=  N0 N0 N=  16 N N N = 50  32 N N N = 60  64 N N N = 70  128 N0 N0 N =  256 1/2 => ( 50%) N0/2 ½ -> ( 50%) 1 1/4 => (25%) 3N0/4 ¾ -> (75%) 1/3 1/8 =>(12,5%) 7N0/8 7/8 -> (87,5%) 1/7 1/16 => (6,25%) 15N0/16 15/16 -> (93,75%) 15 1/15 1/32=> (3,125%) 31N0/32 31/32 -> (96,875%) 31 1/31 1/64 => (1,5625%) 63N0/64 63/64 -> (98,4375%) 63 1/63 1/128 =>(0,78125%) 127N0/128 127/128 -> (99,21875%) 127 1/127 1/256=>(0,390625%) 255N0/256 255/256 -> 255 1/255 - - - Còn lại N= N0 t =T t =2T t =3T t =4T t =5T t =6T t =7T t =8T t =9T t =10T t  T N= (99,609375%) Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  73  - Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  e (Hoặc) Nếu số chu kì nguyên, ta có bảng sau: Sau thời gian T 2T N m0 N m0 Số nguyên tử lại N; Khối lượng lại m ; ; Tỉ lệ % 50 25 Số nguyên tử bị phân rã N0 N ∆N= (N0 – N) = Số nguyên tử tạo thành Tỷ lệ % 50 75 Khối lượng bị phân rã ∆m m0 m Tỷ lệ % 50 75 Khối lượng tạo thành ∆m’ m0 A' m A' A A N m N ; m m' A' A' A A m Độ phóng xạ lại H0 H0 Tỉ lệ % 50 25 Số phân rã xảy H0 H Tỉ lệ % 50 75 Hệ thống lí thuyết vật lí 12 3T N m0 ; 12,5 N 4T N m0 16 ; 16 6,25 N 15 16 5T N m0 32 ; 32 3,125 N 31 32 6T N m0 64 ; 64 1,5625 N 63 64 87.5 m 87,5 m A' A 93,75 m 15 16 93,75 m A' 15 16 A 15 96,875 m 31 32 96,875 m A' 31 32 A 31 98,4375 m 63 64 98,4375 m A' 63 64 A 63 A' A H0 12,5 H 87,5 15 A' A H0 16 6,25 H 15 16 93,75 31 A' A H0 32 3,125 H 31 32 96,875 63 A' A H0 64 1,5625 H 63 64 98,4375 f Nếu thời gian số nguyên, bán nguyên chu kì ta áp dụng công thức: N N m N = t0  k0  N e t ; m = k0  m0 e t ; 2 2T 2k  2k   t N  N k  N (1  e ) m  m0 k  m0 (1  e t ) 2 k N H  A' A' m'  m0  m0 (1  e t ) H(t) = N (t )   k0  N e t  k0  H e t k A A 2 Độ phóng xạ a) Định nghĩa: Độ phóng xạ lượng chất phóng xạ đại lượng vật lí đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã/ giây H t b) Biểu thức: H  H e  t H  k0 ( k  : số chu kì bán rã thời gian t) T H  N ; H  N c) Đơn vị: Becơren, kí hiệu: Bq; 1Bq  phân rã/giây Ngoài dùng đơn vị Curi (Ci): 1Ci  3,7.1010 Bq Các loại tia phóng xạ 4.1 Tia anpha a) Thực chất : chùm hạt nhân hêli ( 42 He ), gọi hạt  b) Tính chất: - Bị lệch điện trường từ trường - Tốc độ bay khỏi nguồn cỡ 2.107m/s - Có khả ion hoá môi trường mạnh dần lượng Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  74  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 - Khả đâm xuyên yếu, tối đa 8cm không khí, không xuyên qua bìa dày mm 4.2 Tia bêta: Gồm hai loại tia     a) Thực chất:  Tia bêta cộng (   ): chùm hạt electron dương (hạt pôzitrôn: e  )  Tia bêta trừ (   ): chùm hạt electron âm (hạt electron : e  ) b) Tính chất: - Tia  phóng với tốc độ lớn, gần vận tốc ánh sáng chân không - Có khả ion hoá môi trường yếu tia  - Có khả đâm xuyên mạnh tia  , vài mét không khí xuyên qua nhôm dày cỡ mm - Bị lệch điện trường từ trường 4.3 Tia gamma a) Thực chất: Tia  có chất sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 0,01nm) Đây chùm phôtôn có lượng cao b) Tính chất: - Không mang điện nên không bị lệch điện trường, từ trường nên truyền thẳng - Có khả đâm xuyên mạnh, qua lớp chì dầy hàng chục cm nguy hiểm cho người Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Chú ý : + Tia   tia   đối xứng với qua tia  + Tia   bị lệch nhiều tia  khối lượng hạt  lớn nhiều hạt   Quy tắc dịch chuyển: Áp dụng định luật bảo toàn vào phóng xạ a) Phóng xạ  : A A4 * Quy tắc dịch chuyển: Z X2 He Z2Y 210 206 * Ví dụ: 84 Po  He  82 Pb * Nhận xét: Vị trí hạt nhân lùi ô so với vị trí hạt nhân mẹ bảng HTTH b) Phóng xạ   A  A * Quy tắc dịch chuyển: Z X e  Z1Y 30  30 * Ví dụ: 15 P  e  14 Si * Nhận xét: Vị trí hạt nhân lùi ô so với vị trí hạt nhân mẹ bảng HTTH * Thực chất trình: p  n  e    (  : hạt nơtrinô) c) Phóng xạ   : A  A * Quy tắc dịch chuyển: Z X1 e  Z1Y 210  210 * Ví dụ: 83 Bi 1 e  84 Po * Nhận xét: Vị trí hạt nhân tiến ô so với vị trí hạt nhân mẹ bảng HTTH * Thực chất: n  p  e   (  : phản hạt nơtrinô) d) Phóng xạ  : Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E2, chuyển xuống mức lượng E1, đồng thời phát phôtôn có tần số f, xác định bởi: hf  E  E1 + Phóng xạ  thường kèm theo với phóng xạ ,  + Trong phóng xạ  không làm biến đổi hạt nhân Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  75  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 CHỦ ĐỀ 7.3 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Định nghĩa : Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân Phân loại : gồm loại a) Loại 1: Phản ứng hạt nhân tự xảy Đó trình phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác Phương trình phản ứng: A  BC b) Loại 2: Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác Phương trình phản ứng: ABCD Ví dụ: phản ứng hạt nhân Rơ-dơ-pho thực năm 1919 14 17 He  N  O  H Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân A3 A1 A2 A4 Xét phản ứng hạt nhân sau: Z1 X1  Z2 X  Z3 X  Z X a) Định luật bảo toàn số khối(số hạt nuclôn): A1  A  A  A b) Định luật bảo toàn điện tích(Nguyên tử số Z): Z1  Z  Z3  Z c) Định luật bảo toàn động lượng: P1  P2  P3  P4 d) Định luật bảo toàn lượng toàn phần:  Trường hợp 1: Phản ứng không kèm theo tia gamma ( m  m )c  K  K  ( m  m )c  K  K  Trường hợp 2: Phản ứng có kèm theo tia gamma ( m  m )c  K  K  ( m  m ) c  K  K   hc Với   lượng phôtôn tia gamma   Chú ý : Trong phản ứng hạt nhân định luật bảo toàn: khối lượng, động năng, lượng ngỉ, số hạt nơtron, số hạt proton, nguyên tố Năng lượng phản ứng hạt nhân - Xét phản ứng hạt nhân A + B  C + D - Gọi mA, mB, mC, mD khối lượng nghỉ hạt nhân A, B, C D + Tổng khối lượng nghỉ hạt nhân trước phản ứng: m0 = mA + mB + Tổng khối lượng nghỉ hạt nhân sau phản ứng: m = mC + mD - Do độ hụt khối hạt nhân A, B, C, D khác nên khối lượng phản ứng hạt nhân không bảo toàn Xảy hai trường hợp: a) Trường hợp 1: m < m0 - Giả sử hạt A, B đứng yên Phản ứng toả lượng lượng bằng: E   mo  m  c2 - Năng lượng mà phản ứng toả thường dạng động hạt nhân C D lượng phôtôn  - Trường hợp này, hạt sinh có độ hụt khối lớn hạt ban đầu, nghĩa hạt sinh bền vững hạt ban đầu  gọi phản ứng toả lượng b) Trường hợp 2: m > m0 Trường hợp tổng lượng nghỉ hạt sau phản ứng lớn tổng lượng nghỉ hạt nhân ban đầu  Phản ứng tự xảy - Muốn phản ứng xảy ra, ta phải cung cấp cho hạt A B lượng W dạng động  gọi phản ứng thu lượng - Năng lượng cần cung cấp cho phản ứng là: W   m  m0  c  K C  K D Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  76  Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Các dạng tập công thức cần nhớ A3 A A a Phương trình phản ứng: Z11 A Z22 B Z3 C A1 Z1 Trường hợp phóng xạ: A3 Z3 A A4 Z4 C A4 Z4 Hệ thống lí thuyết vật lí 12 D A hạt nhân mẹ, C hạt nhân con, D hạt   D + Các định luật bảo toàn - Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 - Bảo toàn động lượng: p1 p2 - Bảo toàn lượng: K X1 p3 p4 hay m1 v1 K X2 E K X3 m v2 m v3 m v4 K X4 ; mx vx2 động chuyển động hạt X Trong đó: E lượng phản ứng hạt nhân; K X Lưu ý:- Không có định luật bảo toàn khối lượng - Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p X2 2m X K X - Khi tính vận tốc v hay động K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: p hay (mv) hay mK p1 , p2 => p p2 biết p1 (m1v1 ) m1 K1 (m2v2 ) m2 K Trường hợp đặc biệt: p1 p22 p1 p2cos p1 2m1m2v1v2cos m1m2 K1 K cos p1 , p φ Tương tự biết φ1 p12 p2  p Tương tự p1 p12 p p2 v = (p = 0)  p1 = p2 K1 K2 p φ p2 , p p22 p2 p v1 v2 m2 m1 A2 A1 Tương tự v1 = v2 = b Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c2 Trong đó: M mA mB tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng E0 = m0c2 M mX mX tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng E = mc2 Lưu ý: - Nếu M0> M phản ứng toả lượng |E| =|E0-E|dưới dạng động hạt C, D phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối lớn nên bền vững - Nếu M0< M phản ứng thu lượng E =|E0-E|dưới dạng động hạt A, B phôtôn  Các hạt sinh có độ hụt khối nhỏ nên bền vững + Trong phản ứng hạt nhân A1 Z1 A2 Z2 A A3 Z3 B C A4 Z4 D Các hạt nhân A, B, C, D 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 -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 c Quy tắc dịch chuyển phóng xạ A +Phóng xạ  ( 24 He ): ZA X He Z 2Y : So với +Phóng xạ  ( e ): - A Z X e A Z Y : So với A Z A Z X , hạt nhân X , hạt nhân A Z 2 Y lùi ô (BảngTH) số khối giảm A Z 1 Y tiến ô (BảngTH) có số khối Thực chất phóng xạ - hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrôn hạt nơtrinô: n p e v Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ - hạt electrôn (e-) - Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng không tương tác với vật chất Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  77  Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA +Phóng xạ  ( e ): + A Z X e Y :So với A Z A Z Hệ thống lí thuyết vật lí 12 X , hạt nhân A Z 1 Y lùi ô (BảngTH) có số khối Thực chất phóng xạ  hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinô: + p n e v Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ + hạt pôzitrôn (e+) + Phóng xạ  (hạt phôtôn): Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E chuyển xuống mức lượng E2 đồng thời phóng phôtôn có lượng: hf hc E1 E2 Lưu ý: Trong phóng xạ  biến đổi hạt nhân  phóng xạ  thường kèm theo phóng xạ   d Ứng dụng định luật bảo toàn để giải toán vật lý hạt nhân A1 Z1 Xét phản ứng: A2 Z2 X1 X2 A3 Z3 A4 Z4 X3 X4 E Gọi: * K X1 ; K X ; K X ; K X : Là động hạt nhân X1 ; X2 ; X3 ;X4 mx vx2 ; don vi : ( J ) Nếu hạt nhân đứng yên K = Với K X Trong đó: m: khối lượng hạt nhân Đơn vị kg , u v: vận tốc hạt nhân Đơn vị: m/s * p1 ; p2 ; p3 ; p4 : Là động lượng hạt nhân X1 ; X2 ;X3 ; X4VớipX = mX.vX đơn vị: kg.m/s - Mối quan hệ động lượng pX động KX hạt X là: p X2 (mX v X ) 2m X K X 2m X K X mX v X 2m X K X -Các định luật bảo toàn: p3 p4 hay m1 v1 m v2 + Bảo toàn động lượng: p1 p2 E K X K X (1) + Bảo toàn lượng: K X1 K X Trong đó: E lượng phản ứng hạt nhân m v3 m v4 - Nếu phản ứng tỏa lượng phương trình (1) lấy +ΔE - Nếu phản ứng thu lượng phương trình (1)lấy –ΔE Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng -Dạng tập tính góc hạt tạo thành Cho hạt X1 bắn phá hạt X2(đứng yên p2 = 0) sinh hạt X3 X4 theo phương trình:X1 + X2 = X3 + X4    Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p1  p3  p4 (1) Muốn tính góc hai hạt ta quy vectơ động lượng hạt áp dụng công thức:     ( a  b )  a  2ab cos( a ; b )  b 1.Muốn tính góc hạt X3 X4 ta bình phương hai vế (1)      => ( p1 )  ( p3  p4 ) => p12   p32  p3 p4 cos( p3 ; p4 )  p42 2.Muốn tính góc hạt X1 X3 : Từ ( )         => p1  p3  p4  ( p1  p3 )2  ( p4 )  p12  p1 p3 cos( p1 ; p3 )  p32  p42 Các số đơn vị thường sử dụng + Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1 + Đơn vị lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J + Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV/c2 + Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C; + Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u + Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u; + Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  78  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 CHỦ ĐỀ 7.4 HAI LOẠI PHẢN ỨNG TOẢ NĂNG LƯỢNG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA I HAI LOẠI PHẢN ỨNG TOẢ NĂNG LƯỢNG Phản ứng phân hạch 1.1 Sự phân hạch: Sự phân hạch hạt nhân(loại nặng) hấp thụ nơtrôn chậm vỡ thành hai hạt nhân trung bình A1 A2 235 236 Ví dụ: 92 U n  92 U Z1 X1  Z2 X  k ( n )  200MeV Đặc điểm: + Mỗi phản ứng tạo từ đến nơtrôn thứ cấp (TB: 2,5) + Mỗi phản ứng toả khoảng 200MeV + Các hạt nhân X1, X2 có số khối: A1, A2 từ 80 đến 160 1.2 Phản ứng dây chuyền điều kiện xảy ra: a) Phản ứng dây chuyền: Trong phản ứng phân hạch, phần số nơtrôn sinh bị mát nhiều nguyên nhân(thoát ngoài, bị hạt nhân tạp chất khác hấp thụ,…) sau phân hạch, lại trung bình k nơtrôn, mà k > k nơtrôn đập vào hạt nhân khác, lại gây k phân hạch khác, sinh k2 nơtrôn, k3, …nơtrôn Số phân hạch tăng nhanh thời gian ngắn: ta có phản ứng dây chuyền Gọi k hệ số nhân nơtrôn( số nơtrôn trung bình lại sau phân hạch) - Với k > 1: Hệ thống vượt hạn Phản ứng hạt nhân xảy không điều khiển Năng lượng toả có sức công phá dội nên ứng dụng để chế tạo bom nguyên tử - Với k = 1: Hệ thống tới hạn Phản ứng xảy điều khiển Năng lượng toả không đổi nên ứng dụng lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân - Với k < 1: Hệ thống hạn Phản ứng hạt nhân dây chuyền không xảy b) Điều kiện để xảy phản ứng dây chuyền: k  Khi khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải lớn giá trị tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn(mth) Ví dụ: Nhiên liệu U235 có mth  15 kg; Pu239 có mth  kg Phản ứng nhiệt hạch a) Định nghĩa: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng 2 Ví dụ: H  H  H  n  4MeV H  31 H  42 He  01 n  17,5MeV b) Điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch: Xảy nhiệt độ cao - Nhiệt độ cao khoảng hàng trăm triệu độ(cỡ 108K) nên gọi phản ứng nhiệt hạch - Ngoài điều kiện nhiệt độ cao, có điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra: + Mật độ hạt nhân n phải đủ lớn + Thời gian t trì nhiệt độ cao phải đủ dài  Tiêu chuẩn Lawson: n.t  1014 (s / cm3 ) c) Lí người quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch:  Nguồn lượng nhiệt hạch nguồn lượng vô tận, nhiên liệu có sẵn tự nhiên nước ao, hồ, biển,…  Ít gây ô nhiễm môi trường tạo tia phóng xạ  Toả lượng lớn So sánh phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch a) Giống nhau: Đều phản ứng toả lượng Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  79  Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA      Hệ thống lí thuyết vật lí 12 b) Khác nhau: Xét phản ứng: phản ứng phân hạch toả lượng lớn phản ứng nhiệt hạch Xét khối lượng nhiên liệu: phản ứng nhiệt hạch toả lượng lớn phản ứng phân hạch Hiện nay: phản ứng phân hạch điều khiển được, phản ứng nhiệt hạch chưa điều khiển Phản ứng nhiệt hạch “sạch” phản ứng phân hạch có xạ gây ô nhiễm II NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Cấu tạo Bộ phận nhà máy “Lò phản ứng hạt nhân” Trong lò gồm:  Thanh nhiên liệu: thường làm hợp kim chứa urani làm giàu  Chất làm chậm: nước nặng D2O; than chì, berili,…  Thanh điều khiển: chất hấp thụ nơtron không bị phân hạch như: Bo(B), Cadimi(Cd),… Hoạt động Điều chỉnh điều khiển để hệ số : k  ĐÓN ĐỌC: 1.TUYỆT ĐỈNH CÔNG PHÁ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 2015-2016 Tác giả: Đoàn Văn Lượng-ThS Nguyễn Thị Tường Vi ThS Nguyễn Văn Giáp TUYỆT KĨ GIẢI ĐỀ THI THPT QUỐC GIA MÔN VẬT LÍ Tác giả:Thạc sĩ Lê Thịnh - Đoàn Văn Lượng Nhà sách Khang Việt phát hành Website: WWW.nhasachkhangviet.vn Sách có bán nhà sách toàn quốc Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  80  Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 Chương 8: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Chương gồm chủ đề: Chủ đề 8.1 Thuyết tương đối hẹp Chủ đề 8.2 Hệ thức Anhxtanh khối lượng lượng CHỦ ĐỀ 8.1 THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Hạn chế học cổ điển Sự đời thuyết tương đối  Cơ học cổ điển (hay học Niu-tơn), cho rằng: thời gian xảy tượng, kích thước khối lượng vật có trị số hệ quy chiếu, dù vật đứng yên hay chuyển động  Khi nghiên cứu vật chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng học cổ điển không  Anh-xtanh xây dựng thuyết tương đối chung cho tất lĩnh vực vật lí: Thuyết tương đối gồm hai phần: - Thuyết tương đối hẹp(gọi tắt thuyết tương đối, đưa vào năm 1905): nghiên cứu hệ quy chiếu quán tính - Thuyết tương đối rộng: nghiên cứu hệ quy chiếu không quán tính trường hấp dẫn Các tiên đề Anh-xtanh a) Tiên đề I (Nguyên lí tương đối): Các định luật vật lí (cơ học, điện từ học, ) có dạng hệ quy chiếu quán tính Hay: Mọi tượng vật lí diễn hệ quy chiếu quán tính b) Tiên đề II ( Nguyên lí bất biến tốc độ ánh sáng): Tốc độ ánh sáng chân độ lớn c hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền vào tốc độ nguồn sáng hay máy thu: c  299729458m / s  300000km / s  Chú ý : giá trị tốc độ lớn hạt vật chất tự nhiên Hai hệ thuyết tương đối hẹp Gọi c tốc độ ánh sáng chân không, v tốc độ vật 1 v  Đặt   (  < 1);   (  > 1) 2 c   v   1   c Gọi K (hệ toạ độ Oxy) hệ quy chiếu đứng yên K’ (hệ toạ độ O’x’y’) hệ quy chiếu chuyển động a) Sự co độ dài: Gọi o chiều dài riêng, chiều dài đứng yên dọc theo trục Ox chiều dài thanh chuyển động dọc theo Ox với vận tốc v Khi chuyển động chiều dài giảm Hay:  o < 1 o    v2 c2 v2 c2 Kết luận: Khái niệm không gian tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu quán tính  Chú ý : Thanh không bị co theo phương vuông góc với phương chuyển động Vậy: độ dài bị co lại theo phương chuyển động, theo tỉ lệ  b) Sự chậm lại đồng hồ chuyển động: Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  81  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 - Có tượng xảy hệ quy chiếu K’, hệ K’ chuyển động với vận tốc v hệ K - Khoảng thời gian xảy tượng đo đồng hồ gắn với hệ K’ t - Khoảng thời gian xảy tượng đo đồng hồ gắn với hệ K t - Đồng hồ gắn với hệ K’ chạy chậm nên t < t  t  t t Hay: t  v2 1 c Kết luận: khái niệm thời gian tương đối, phụ thuộc vào cách chọn hệ quy chiếu quán tính Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA CHỦ ĐỀ 8.2.HỆ THỨC ANH-XTANH GIỮA KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG Khối lượng tương đối tính Gọi m0 khối lượng vật đứng yên(v=0), gọi khối lượng nghỉ vật m khối lượng vật chuyển động với vận tốc v, gọi khối lượng tương đối tính Khi vật chuyển động, khối lượng vật tăng nên m  m0  m  m0 m0 Hay: m v2 1 c Vậy: khối lượng có tính tương đối Trong học cổ điện: v  c  m  m0 Hệ thức lượng khối lượng a) Hệ thức Anh-xtanh lượng khối lượng: m0 E  mc2  m0c2  c2 v 1 c E: gọi lượng toàn phần Khi lượng thay đổi lượng E khối lượng thay đổi lượng m E  m.c2 ngược lại, ta có: b) Các trường hợp riêng:  Khi v = E  m0 c  gọi lượng nghỉ  v2    E  m0 c  m0 v 2 2c v 1 c  Khi chuyển động, lượng toàn phần gồm lượng nghỉ động c) Động vật: K = Wđ = E – E0 = (   1)E  (   1)m 0c v Khi v [...]... thể liên hệ với vòng tròn lượng giác: t  -A  3A  A 2 2 • B- • • C3/2- HDT 6 T 8 T 12 Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  A 2 O • CB T 12 T 8 T 8 T 6 T 6 T 4 T 4  17  • NB+ T 12  A 2 • NB-     0 T  T 2 3600 A 2 3A 2 • A • HD+ x • C3/2+ B+ T 6 T 8 T 12 Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 6.Sơ đồ tổng hợp giải nhanh nhiều đại lượng : Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC... thời gian u a 3 a 2 a 2a Hình bó sóng  2 O    12 8 6  4  3 3 8 5 12 T /12 Thời gian T/8 T/6 T/4 T/2 Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  25  Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 CHỦ ĐỀ 2.4 SÓNG ÂM HIỆU ỨNG ĐÔP – PLE (ban nâng cao) I SÓNG ÂM 1 Nguồn âm Cảm giác âm a) Nguồn âm: Nguồn âm là những vật dao động phát ra âm b) Cảm giác về âm: - Sóng... 11  c) Mối quan hệ giữa a và v: Giáo viên:Đoàn Văn Lượng Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 CHỦ ĐỀ 1.4 CÁC LOẠI DAO ĐỘNG 1 HỆ DAO ĐỘNG Hệ dao động gồm vật dao động và vật tác dụng lực kéo về lên vật dao động 2 CÁC LOẠI DAO ĐỘNG 2.1 Dao động tự do a) Định nghĩa: Dao động tự do là dao động mà chu kì (tần số) chỉ phụ thuộc vào các đặc... ĐỀ VẬT LÍ 2015-2016 Tác giả: Đoàn Văn Lượng-ThS Nguyễn Thị Tường Vi ThS Nguyễn Văn Giáp Nhà sách Khang Việt phát hành 2.TUYỆT KĨ GIẢI ĐỀ THI THPT QUỐC GIA MÔN VẬT LÍ Tác giả:Thạc sĩ Lê Thịnh - Đoàn Văn Lượng Nhà sách Khang Việt phát hành Website: WWW.nhasachkhangviet.vn Sách có bán tại các nhà sách trên toàn quốc Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  15  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí. ..   A 2 - Dao động tổng hợp: x = x1 + x2 = Acos( t   )  A : A = A 1 + A 2 * Biên độ dao động tổng hợp: A  A12  A 22  2A1 A 2 cos 2  1  Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  13  Email: doanvluong@gmail.com Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 Hay: A  A12  A22  2A1A2 cos   Biên độ dao động tổng hợp không phụ thuộc vào tần số(f) mà chỉ phụ thuộc vào A1, A2 và...  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 - Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường như: độ đàn hồi, mật độ vật chất, nhiệt độ, - Đối với một môi trường nhất định thì vận tốc có giá trị không đổi: v = const  v   f T 3.5 Năng lượng sóng (W): - Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng a) Sóng thẳng: sóng truyền theo một phương( ví dụ: sóng truyền trên sợi dây đàn hồi lí tưởng) W... định, biên độ không đổi - Giai đoạn ổn định kéo dài đến khi ngoại lực ngừng tác dụng Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  12  Email: doanvluong@gmail.com  Hệ thống lí thuyết vật lí 12 - Dao động trong giai đoạn này được gọi là dao động cưỡng bức * Lí thuyết và thực nghiệm chứng tỏ rằng: - Dao động cưỡng bức là điều hoà (có dạng sin) - Tần số góc của dao động cưỡng bức (  ) bằng tần số góc (  ) của ngoại... NGHIỆP THPT QUỐC GIA n    hay 2 2   n  1 Hệ thống lí thuyết vật lí 12  ( n là số bó sóng nguyên) 2 b) Hộp cộng hưởng: - Âm thanh do các nguồn âm trực tiếp phát ra thường có cường độ âm rất nhỏ Muốn âm to hơn, phải dùng nguồn âm đó kích thích cho một khối không khí chứa trong một vật rỗng dao động cộng hưởng để nó phát ra âm có cường độ lớn Vật rỗng này gọi là hộp cộng hưởng Ví dụ: Bầu đàn ghi... thì được gọi là dao động tắt dần chậm - Dao động tắt dần chậm coi gần đúng là dạng sin với tần số góc riêng 0 nhưng biên độ giảm dần về 0 + Con lắc lò xo dao động động tắt dần chậm: chu kì T  2 + Con lắc đơn dao động tắt dần chậm: m k chu kì T  2 g - Dao động tắt dần có thể coi là dao động tự do nếu coi môi trường tạo nên lực cản cũng thuộc về hệ dao động d) Dao động tắt dần có lợi và có hại:... diễn các đoạn cách NÚT ( hoặc cách BỤNG) dễ dàng suy ra đáp số! Giáo viên:Đoàn Văn Lượng  24  Email: doanvluong@gmail.com  Tài liệu ôn thi TỐT NGHIỆP THPT QUỐC GIA Hệ thống lí thuyết vật lí 12 λ/4 2a λ/8 a 2 a M M N λ/6 λ /12 a 3 B Hình vẽ với các khoảng cách từ NÚT sóng đến M có biên độ aM Hình vẽ với các khoảng cách từ BỤNG sóng đến M có biên độ aM NHẬN XÉT: (sóng dừng có biên độ BỤNG là 2a) + ... T 12 T 24 T A T 24 A T 12 Vn tc: A 2 T 12 T 24 A 24 T A 12 O vmax Gia tc:2 vmax amax amax 2 A x vmax amax vmax vmax amax x vmax 2 amax 2 amax -2A x T 12 T 24 Giỏo viờn:on Vn Lng T 24 T T 12 12... C3/2- HDT T T 12 Giỏo viờn:on Vn Lng A O CB T 12 T T T T T T 17 NB+ T 12 A NB- T T 3600 A 3A A HD+ x C3/2+ B+ T T T 12 Email: doanvluong@gmail.com H thng lớ thuyt vt lớ 12 6.S tng... Hỡnh bú súng O 12 3 12 T /12 Thi gian T/8 T/6 T/4 T/2 Giỏo viờn:on Vn Lng 25 Email: doanvluong@gmail.com Ti liu ụn thi TT NGHIP THPT QUC GIA H thng lớ thuyt vt lớ 12 CH 2.4 SểNG M HIU