Luyện thi THPT Quốc gia Vật lý

CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ Chủ đề 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. Phương pháp tính thời gian chuyển động của vật dao động điều hòa: 4. Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB 7. Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng 8. Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng. 9. Bài toán điều kiện biên độ. 10. Con lắc lò xo trong hệ quy chiếu phi quán tính. 11. Kích thích dao động bằng va chạm.

TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ Chủ đề ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA x  A cos  t   Phương trình dao động: Vận tốc tức thời: v  Asin  t +   - Biểu thức : - Ở vị trí biên, x   A vận tốc - Ở vị trí cân x = vận tốc có độ lớn cực đại : vmax =ωA Gia tốc tức thời: - Biểu thức : a = - 2Acos(t + ) = - ω2.x - Vật VTCB: x = 0; vMax = A; aMin = v Hệ thức độc lập: A2  x  ( )  - a ln hướng vị trí cân - Vật biên: x = ±A; vMin = 0; aMax = 2A ; v   A2  x ; A  a2 4  v2 2  x  A cos  t        Liên hệ li độ, vận tốc, gia tốc  v  A sin  t     A cos  t     2   a  2 A cos  t     2 A cos  t       - Vận tốc nhanh pha li độ góc π/2 - Gia tốc nhanh pha vận tốc góc π/2 - Gia tốc nhanh pha vận tốc góc π Năng lượng dao động - Cơ : W = Wđ + Wt = mw A = kA 2 2  2 2  Wđ  mv  m A sin (t   )  Wsin (t   ) vs:   Wt  m x  m A2 cos (t   )  Wco s2 (t   )  2 - Dao động điều hồ có tần số góc , tần số f, chu kỳ T → động biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 - Tại vị trí có Wđ = n.Wt → x   A n 1 Khoảng thời gian ngắn vật dao động điều hòa từ vị trí có li độ x1 đến x2: BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP * Phương pháp tính thời gian chuyển động vật dao động điều hòa: M1 M2 - Xác định vị trí vật chuyển động tròn đường tròn ứng với vật dao  động điều hòa có li độ x1, x2 x2 -A x1 O - Tính góc qt α A  - Tính thời gian chuyển động : t     T  2 M'2 M'1 T/4 T/12 -A T/6 O  A A A 2 T/8 T/8 A T/6 T/12 * Đường thẳng thời gian: Thời gian ngắn liên quan đến vận tốc, gia tốc, lực - Khoảng thời gian chu kì tốc độ - vmax - v1 + Lớn |v1| 4t2 t1 + Nhỏ |v1| 4t1 - Khoảng thời gian chu kì gia tốc t2 - amax - a1 a1 t1 + Nhỏ |a1| 4t1 t2 - Fmax - F1 + Nhỏ |F1| 4t1 amax t1 t2 + Lớn |F1| 4t2 vmax t1 t2 + Lớn |a1| 4t2 - Khoảng thời gian chu kì lực hồi phục v1 F1 t1 Fmax t1 t2 t2 Bài tốn qng đường: - Qng đường chu kỳ ln 4A; 1/2 chu kỳ ln 2A - Qng đường l/4 chu kỳ A vật từ VTCB đến vị trí biên ngược lại a Qng đường vật từ thời điểm t1 đến t2 - Phân tích: t2 – t1 = nT + tdư (n N; ≤ tdư < T) - Qng đường s = s1 + sdư với s1 = n.4A - Tính sdư :  x  Acos(t1   )  x  Acos(t2   ) + Xác định:  (v1 v2 cần xác định dấu)  v1   Asin(t1   ) v2   Asin(t2   ) + Biểu diễn vị trí trục thời gian tính qng đường dư * Lưu ý : Với đề trắc nghiệm thường liên quan tới trường hợp đặc biệt sau: + Bất kể vật xuất phát từ đâu, qng đường nửa chu kì ln 2A + Nếu vật xuất phát từ vị trí cân biên, ¼ chu kì, qng đường ln A BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP  nguyen â  s  q.2A  t  t1 + Lập tỉ số :  q   bá n nguyê n 0,5T  s   2.q A    xt1   * Lưu ý 2: Có thể dùng phương pháp“ rào’’ để loại trừ phương án + Qng đường ’trung bình’ vào cỡ ; s  t  t1 2A 0,5T + Độ chênh lệch với giá trị thực vào cỡ: A  smax  smin t  t   A  sin  cos  1  A 2       0,4A + Qng đường : s  0,4A  s  s  0,4A b Số lần vật qua vị trí có li độ x* : N = n.2 + Ndư c Qng đường lớn nhỏ vật khoảng thời gian < t < T/2 - Trong khoảng thời gian vật qng đường -A dài vận tốc lớn ngược lại M O Smax=2MO N J A smin - Vật có vận tốc lớn qua VTCB, nhỏ qua vị trí biên nên khoảng thời gian ∆t < T/2 qng đường lớn vật gần VTCB nhỏ gần vị trí biên - Thời gian vật từ M đến O : t MO  t * Cách Sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển đường tròn - Tính góc qt  = t - Qng đường lớn vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin → S Max  2A sin  - Qng đường nhỏ vật từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos → S Min  A(1  cos  ) Lưu ý: Trong trường hợp t > T/2 + Tách t  n T T  t ' n  N * ;0  t '  2 d Tốc độ trung bình lớn nhỏ khoảng thời gian t: vtbMax  S S Max vtbMin  Min với SMax; SMin tính t t 10 Vận tốc trung bình tốc độ trung bình a Vận tốc trung bình: v tb  x x  x1  t t  t1 BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP b Tốc độ trung bình: TĐTB  s với s qng đường từ thời điểm t1 đến t2 t 11 Các bước lập phương trình dao động dao động điều hồ: * Tính  * Tính A  x  Acos(t0   ) * Tính  dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0)   A,  v    A sin(  t   )  0 Lưu ý: v0 φ ln trái dấu 12 Các bước giải tốn tính thời điểm vật qua vị trí biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n * Giải phương trình lượng giác lấy nghiệm t (Với t >  phạm vi giá trị k ) * Liệt kê n nghiệm (thường n nhỏ) * Thời điểm thứ n giá trị lớn thứ n Lưu ý: + Đề thường cho giá trị n nhỏ, n lớn tìm quy luật để suy nghiệm thứ n + Có thể giải tốn cách sử dụng mối liên hệ dao động điều hồ chuyển động tròn 13 Các bước giải tốn tìm li độ, vận tốc thời điểm t + t  x  x0 - Thời điểm t vật có :  ; t vềdấ u v  v0  v0 biế - Sử dụng vòng tròn lượng giác : + Sau khoảng thời gian ∆t ứng với góc qt   .t + Vẽ hình để xác định trạng thái dao động thời điểm t + ∆t 14 Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a  Acos(t + ) với a = const - Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu  ; x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ Toạ độ vị trí cân x = a, toạ độ vị trí biên x = a  A - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” - Hệ thức độc lập: a = - 2x0 ; v A2  x02  ( )  * x = a  Acos2(t + ) (ta hạ bậc) - Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2 Chủ đề CON LẮC LỊ XO Tần số góc:   k 2 m  ; chu kỳ: T  ; tần số: f    2  m  k T 2 2 k m Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản vật dao động giới hạn đàn hồi Cơ năng: W  1 m A2  kA2 2 BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP Cắt, ghép lò xo a Cắt lò xo: Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l cắt thành lò xo có độ cứng k1, k2, … chiều dài tương ứng l1, l2, … có: kl = k1l1 = k2l2 = … b Ghép lò xo: * Nối tiếp 1 = + +  treo vật khối lượng thì: T2 = T12 + T22 k k1 k * Song song: k = k1 + k2 + …  treo vật khối lượng thì: 1 = + + T T1 T2 c Giữ cố định điểm lò xo q trình dao động: Khi lắc dao động, lúc vật qua vị trí có li độ x, lò xo có chiều dài l, giữ cố định điểm lò xo Khi đó, lò xo bị chia thành hai phần có chiều dài tương ứng l1 l2 Do lò xo dãn  k1l1  k2l  kl  ta có:  x1 x2 x l  l  l  Theo định luật bảo tồn lượng: 2 kA  k1 x1  k2 A22 2 Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: l = g  = l0 mg  T  2 k g * Độ biến dạng lò xo vật VTCB với lắc lò xo -A nằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: l0  l0 mg sin   T  2 k g sin  lcb  l0  l0  A l l * Chiều dài lò xo:   A  max lmax  l0  l0  A nén l -A l giãn O O giãn A x Hình a (A < l) A x Hình b (A > l) Thời gian lò xo nén, giãn chu kì: - Thời gian lò xo nén chu kì thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l0 đến x2 = - A quay lại x1 = -l0 - Thời gian lò xo giãn chu kì thời gian ngắn để vật từ vị trí x1 = -l0 đến x2 = A quay lại x1 = -l0 Lực kéo hay lực hồi phục F = -kx = -m2x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật * Ln hướng VTCB BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP 2  F   v  * Biến thiên điều hồ tần số ngược pha với li độ →  kv       Fkvmax   vmax  Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo khơng biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) * Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo khơng biến dạng) * Với lắc lò xo thẳng đứng đặt mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl0 + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl0 - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l0 + A) = FKmax (lúc vật vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l0  FMin = k(l0 - A) = FKMin * Nếu A ≥ l0  FMin = (lúc vật qua vị trí lò xo khơng biến dạng) Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l0) (lúc vật vị trí cao nhất) Đo chu kỳ phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) lắc khác (T  T0) Hai lắc gọi trùng phùng chúng đồng thời qua vị trí xác định theo chiều Thời gian hai lần trùng phùng   TT0 T  T0 Nếu T > T0   = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0   = nT = (n+1)T0 với n  N* Bài tốn điều kiện biên độ a Để m1 ln nằm n m2 q trình dao động thì: a1  a2   x N1  P1  m1a1    N1min  m1 g  m1 A   AMax  g   ( m1  m2 ) g k b m1 dao động điều hòa Để m2 ln nằm n mặt sàn q trình m1 dao động m1 vị trí cao nhất, vật m2 đè lên sàn N2  P2  Fđh2  N2min  m2g  k  A  l    kA  kl  m2g  A  m  m  g k c Biên độ dao động để m1 khơng trượt khỏi m2 ĐK khơng trượt: Fqmax  Fmsnmax  m1amax   m1g   A   g  A  g 2 d Tìm điều kiện biên độ A để vật dao động điều hòa? - Lực căng sợi dây có độ lớn lực đàn hồi - Điều kiện để vật dao động điều hòa: + Lực đàn hồi cực đại ≤ lực căng dây cực đại BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP Fdh max  Tmax + Trong q trình vật dao động, dây khơng bị trùng, ln căng  Tmin  Fdh  10 Con lắc lò xo hệ quy chiếu phi qn tính a Con lắc lò xo thang máy * Gia tốc a hướng lên P '  P  Fq  Fdh  P '  m  g  a   Δl0 '  m g  a  + Khi thang máy chưa chuyển động (hoặc chuyển động đều) : l0  k mg k + Khi thang máy chuyển động với gia tốc a hướng lên, vị trí cân hạ thấp xuống so với lúc thang máy chưa chuyển động đoạn :   Δl0' - Δl0 * Gia tốc a hướng xuống P '  P  Fq  Fdh  P '  m  g  a   Δl0 '  + Khi thang máy chưa chuyển động (hoặc chuyển động đều) : l0  m g  a  k mg k + Khi thang máy chuyển động với gia tốc a hướng lên, vị trí cân nâng lên so với lúc thang máy chưa chuyển động đoạn :   Δl0 - Δl0 ' b Con lắc lò xo ơtơ chuyển động đường nằm ngang với gia tốc a Fq a    tan    P g   F  P  mg  l  mg  dh cos cos k cos  c Con lắc lò xo ơtơ chuyển động măt phẳng nghiêng - Gia tốc tơ trượt khơng ma sát mặt phẳng nghiêng : a  g.sin  - Gia tốc tơ trượt mặt phẳng nghiêng có ma sát: a  g sin    cos   d Hệ quy chiếu phi qn tính quay Gia tốc hướng tâm: a= v2  R.2 R 11 Kích thích dao động va chạm a Va chạm mềm: Vận tốc hệ sau va chạm: V = m.v0 + M.v m+ M b Va chạm đàn hồi xun tâm (giảm tải) - Áp dụng định luật bảo tồn động lượng: mv0  mv  MV (1) - Áp dụng định luật bảo tồn động năng: 1 mv02  mv  MV 2 2 (2) - Giải hệ (1) (2) ta được: V   M  m v0 2mv ; v mM mM 12 Kích thích dao động lực khơng đổi theo phương trùng với trục lò xo BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP Thời điểm t = vật vị trí cân a Ngoại lực tác dụng tức thời: Vật dao động điều hòa quanh vị trí cân ban đầu với A  l  F k b Ngoại lực tác dụng thời gian dài Vật có vị trí cân cách vị trí cân ban đầu đoạn l  F k c Ngoại lực tác dụng thời gian ∆t hữu hạn + Xác định li độ vật so với vị trí cân ban đầu thời điểm ngừng lực tác dụng + Xác định vận tốc vật thời điểm ngừng lực tác dụng v + Tìm biên độ dao động sau ngừng lực theo cơng thức : A'  x      2 13 Một lắc lò xo đặt mặt phẳng nằm ngang đầu cố định đầu gắn với vật m1 Ban đầu giữ vật m1 vị trí lò xo nén A, đặt vật nhỏ có khối lượng m2 biết m2 = n.m1 sát với m1 Bng nhẹ để hai vật bắt đầu chuyển động theo phương trục lò xo (bỏ qua ma sát) Ở thời điểm chiều dài lò xo đạt cực đại lần khoảng cách vật: s      1 n1  A Chủ đề CON LẮC ĐƠN Tần số góc:    g ; tần số: f    T 2 2 l g l Điều kiện dao động điều hồ: Bỏ qua ma sát, lực cản 0  F  E ; q <  F  E ) * Lực đẩy Ácsimét: FA = DgV ( F ln thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D khối lượng riêng chất lỏng hay chất khí; g gia tốc rơi tự do; V thể tích phần vật chìm chất lỏng hay chất khí b Chu kì lắc chịu tác dụng lực lạ: Đặ t P'  P  F gọi làtrọng lực hiệ u dụng  g'  g  → Chu kỳ dao động lắc đơn đó: T '  2 F gọi làgia tố c trọng trườ ng hiệ u dụng m l g' c Các trường hợp đặc biệt: l * F có phương ngang: T '  2 F g   m 2 BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP * F có phương thẳng đứng hướng xuống : T '  2 l g * F thẳng đứng, hướng lên: T '  2 l g F m F m Bài tốn thời gian nhanh, chậm đồng hồ Điện trường thẳng đứng : T Δl g t h cao hsâu d khongkhi qE        T 2l 2g R TD 2R TD 2D 2mg Điện trường nằm ngang: T Δl g t h cao hsâu d khongkhi  qE          T 2l 2g R TD 2R TD 2D  2mg  Trong đó: ☻ Δt: độ sai lệch đồng hồ ( >0 ứng với chạy châm, En BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 44 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP chuyển trạng thái dừng có mức lượng En thấp giải phóng lượng hc  mn  hfmn  mn  Em  En ngược lại Chú ý: Trong ngun tử Hiđrơ, trạng thái dừng trạng thái có mức lượng thấp (ứng với quỹ đạo K), trạng thái có mức lượng cao gọi trạng thái kích thích (thời gian tồn 10 8 s ) Ngun tử (electron) hấp thụ xạ lượng hiệu lượng hai mức Năng lượng trạng thái dừng: En   13,6 (eV ); E0  13,6 eV n2 Bước sóng xạ phát có chuyển mức lượng: Quang phổ ngun tử Hiđrơ: Các electron trạng thái kích thích tồn khoảng 108 s nên giải phóng lượng dạng phơtơn để trở trạng thái có mức lượng thấp hc   Em  En P O n=6 n=5 N n=4 M n=3 Pasen a Dãy Lynam: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức L H H H H n=2 lượng ứng với quỹ đạo K (thuộc vùng tử ngoại) Banme b Dãy Balmer: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại n=1 K vùng nhìn thấy) Laiman c Dãy Paschen: Các electron chuyển từ trạng thái có mức lượng cao trạng thái có mức lượng ứng với quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại) Bước sóng dài ngắn nhất: Dãy Lyman Dãy Balme Dãy Pasen max  21  min  1 max  32  min   max  43  min   Mối liên hệ bước sóng tần số vạch quang phổ ngun từ hiđrơ: 13  12  23 f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ) Năng lượng ion hóa ngun tử - Là lượng cần thiết để tách electron khỏi ngun tử H (tức đưa electron từ quỹ đạo dừng xa vơ cùng) BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 45 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP - Năng lượng ion hóa : E n  E   E n  hc  n electron va chạm với ngun tử H : Khi electron có động Wđ0 đến va chạm với ngun tử H trạng thái có lượng thấp Em xảy trao đổi lượng, ngun tử H nhận lượng, chuyển lên trạng thái có lượng cao En Theo ĐLBT lượng: Wđ0 + Em = En + Wđ với Wđ động lại electron IV Laser Hiện tượng phát quang: a Sự phát quang: Có số chất thể rắn, lỏng, khí hấp thụ lượng dạng có khả phát xạ điện từ Nếu xạ có bước sóng nằm giới hạn ánh sáng nhìn thấy gọi phát quang - Mỗi chất phát quang có quang phổ đặc trưng riêng cho Đặc điểm - Sau ngừng kích thích, phát quang số chất trì khoảng thời gian + Thời gian phát quang khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang kéo dài từ 1010 s đến vài ngày + Hiện tượng phát quang tượng vật hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác b Các dạng phát quang: + Huỳnh quang phát quang có thời gian ngắn 108 s , thường xảy với chất lỏng khí + Lân quang phát quang có thời gian dài 108 s , thường xảy với chất rắn Chú ý: Thực tế khoảng 108 s  t  106 s khơng xác định lân quang hay huỳnh quang c Định luật Xtốc phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng kích thích: aspq  askt   aspq   askt Laser: a Đặc điểm: + Tia Laser có tính đơn sắc cao Độ sai lệch f  1015 f + Tia Laser chùm sáng kết hợp, photon chùm sáng có tần số pha + Tia Laser chùm sáng song song, có tính định hướng cao + Tia Laser có cường độ lớn I ~106 W/cm2 b Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser CO2 , Laser bán dẫn, … c Ứng dụng: + Trong cơng nghiệp: khoan, cắt, tơi, … với độ xác cao + Trong thơng tin liên lạc: cáp quang, vơ tuyến định vị, … BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 46 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP + Trong y học: làm dao mổ, chữa số bệnh ngồi da nhờ tác dụng nhiệt, … + Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, … BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 47 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP CHƯƠNG VIII : VẬT LÝ HẠT NHÂN I HẠT NHÂN NGUN TỬ Cấu tạo hạt nhân:  mp  1,67262.1027 kg  Z prô tô n 19  qp  1,6.10 C A n từ Z X tạo nê mn  1,67493.1027 kg  N  ( A Z ) nơtrô n   ng mang điệ n qp  : khô  mp  1,007276u Đơn vị khối lượng ngun tử ( u ): 1u  1,66055.1027 kg   mn  1,008665u Các cơng thức liên hệ:  n   Số mol:  n   m NA  ; A: khố i lượng mol(g/mol) hay sốkhố i (u) m  : khố i lượng  A NA  n nguyê n tử N N: sốhạt nhâ  N  mN A ;  23 N A N A  6,023.10 nguyê n tử /mol  A 15 Bán kính hạt nhân: R  1,2.10 A (m) II NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN  i lượng cá c nuclô n riê ng lẻ  m0  Zmp  ( A  Z)mn : khố Độ hụt khối:   m khốilượng hạt nhân   m  m0  m Hệ thức Einstein: E  mc2 ; 1uc2  931,5MeV ; 1MeV  1,6.1013 J Động hạt chuyển động tương đối tính: - Chuyển động tương đối tính : Chuyển động với tốc độ gần tốc độ ánh sáng (v = 0,4c; 0,5c…) - Khối lượng hạt chuyển động tương đối tính : m  m0  v 1    c - Động hạt chuyển động tương đối tính: Wđ  E  E0   m  m0  c2 Năng lượng liên kết, lượng liên kết riêng: a Năng lượng liên kết: Wlk  mc2   Z.mp   A  Z  mn  mX  c2 Wlk  Z.mp   A  Z  mn  mX  c  b Năng lượng liên kết riêng: Wlkr  A A Chú ý: + Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 48 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP + Hạt nhân có số khối khoảng từ 50 đến 80, lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn vào khoảng 8,8 MeV/nu III PHĨNG XẠ Định nghĩa : Hiện tượng hạt nhân khơng bền , tự phát phân rã phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác gọi tượng phóng xạ Đặc điểm : Hiện tượng phóng xạ hồn tồn ngun nhân bên hạt nhân gây nên, khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi : nhiệt độ , áp suất, điện từ trường… t   T N  N  N0e t ln  ; vớ i : hằ ng sốphâ n rã Định luật phóng xạ:  t t T ( s )   m  m T  m e t  t 0 với : m0, N0 khối lượng số hạt nhân chất phóng xạ ban đầu mt, Nt khối lượng số hạt nhân chất phóng xạ lại thời điểm t - a Số hạt nhân bị phân rã = số hạt nhân tạo thành: D N = N - N = N (1 - b Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t : - D m = m0 - m = m0 (1 - t T t T ) ) c Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: mc = D N Ac ; với NA = 6,022.10-23 NA Xác định chu kì bán rã thơng qua số phân rã phát khoảng thời gian ∆t  t   T  N02  N01  t     - Dễ thấy :  N1  N01   T        t2  N  N   2 T  02       Khoảng thời gian hai lần đo t Lần đo Lần đo N01 N02 Khoảng thời gian đo ∆t1 Số phân rã : ∆N1 t Khoảng thời gian đo ∆t2 Số phân rã : ∆N2 - Sau lập tỉ số theo đề tính tốn + Nếu đo hai khoảng thời gian nhau, ta có: ∆t1 = ∆t2 + Nếu có liều lượng sau lần đo: ∆N1 = ∆N2 Các tia phóng xạ: a Tia  : 24 làhạt 24He * Những tính chất tia α : + Bị lệch điện trường, từ trường + Phóng từ hạt nhân phóng xạ với tốc độ khoảng 2.107m/s + Có khả iơn hố mạnh ngun tử đường đi, lượng nhanh, tối đa 8cm khơng khí , khả đâm xun yếu, khơng xun qua bìa dày cỡ 1mm BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 49 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP  10  làpozitron ( 10e) : p  n  e + b Tia  : cóhai loại   ,   1  làelectron ( 1e) : n  p  e + * Những tính chất tia β : + Bị lệch điện trường, từ trường nhiều tia  + Phóng từ hạt nhân với tốc độ gần tốc độ ánh sang + Có khả iơn hố mơi trường, yếu tia α , tia β có khả qng đường dài khơng khí ( cỡ vài m ) khả đâm xun tia β mạnh tia α , xun qua nhơm dày vài mm * Lưu ý : Trong phóng xạ β có giải phóng hạt nơtrino phản nơtrino c Tia  : Bản chất sóng điện từ có bước sóng cực ngắn   1011 m * Những tính chất tia γ : + Khơng bị lệch điện trường, từ trường + Phóng với tốc độ tốc độ ánh sáng + Có khả iơn hố mơi trường khả đâm xun cực mạnh IV PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phương trình phản ứng: A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 ® A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 Trong số hạt hạt sơ cấp nuclơn, eletrơn, phơtơn Trường hợp đặc biệt phóng xạ: X1  X2 + X3 X1 hạt nhân mẹ, X2 hạt nhân con, X3 hạt   Các định luật bảo tồn 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 uur uur uur uur ur ur ur ur + Bảo tồn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1 v1 + m2 v2 = m4 v3 + m4 v4 + Bảo tồn lượng: WdX1 + WdX + D E = WdX + WdX  E   mX1  mX    mX  mX  c2     Năng lượng phản ứng hạt nhân:  E   mX  mX    mX1  mX  c2   E  WđX  WđX   WđX1  WđX  Nếu ∆E > : Phản ứng tỏa lượng; ∆E < : Phản ứng thu lượng Mối quan hệ động lượng pX động WđX hạt X: p X2 = 2mX WdX Phương pháp giải tốn VLHN có liên quan tới hướng chuyển động hạt:  E   mX1  mX    mX  mX  c2     * Bước 1: Tính lượng phản ứng hạt nhân  E   mX  mX    mX1  mX  c2   E  WđX  WđX   WđX1  WđX  BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 50 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP ur uur uur * Bước 2: Áp dụng định luật bảo tồn động lượng p = p1 + p2 + Chuyển véc tơ liên quan tới hướng chuyển động (theo đề bài) vế + Bình phương vế phương trình + Kết hợp hệ thức liên hệ động lượng động thay vào phương trình vừa bình phương * Bước : Giải hệ phương trình lập để tìm kết * Lưu ý : Nếu đề cho hạt có tốc độ vận tốc, nên lập tỉ số động hai hạt Hai loại phản ứng tỏa lượng : a) Phản ứng nhiệt hạch (giảm tải): + Hai hạt nhân nhẹ có (số khối A < 10), Hidro, heli… hợp lại thành hạt nhân nặng Vì tổng hợp hạt nhân xảy nhiệt độ cao nên phản ứng gọi phản ứng nhiệt hạch Ví dụ : 21H  31He  24 He  01n tỏa lượng khoảng 18MeV + Ngồi điều kiện nhiệt độ cao, phải thỏa mãn hai điều kiện để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy Đó : mật độ hạt nhân n phải đủ lớn, đồng thời thời gian t trì nhiệt độ cao (cỡ 108K) phải đủ dài Lo-sơn (Lawson) chứng minh điều kiện nt  1014 s / cm3 + Phản ứng nhiệt hạch lòng mặt trời ngơi nguồn gốc lượng chúng + Trên Trái Đất người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt Đó gọi nổ bom nhiệt hạch hay bom H Năng lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch lớn lượng tỏa phản ứng phân hạch nhiều Nhiên liệu nhiệt hạch coi vơ tận thiên nhiên b) Phản ứng phân hạch : + Một hạt nhân nặng hấp thụ notron chậm (notron nhiệt) vỡ thành hai mảnh nhẹ (có khối lượng cỡ) Phản ứng gọi phản ứng phân hạch + Đặc điểm : Sau phản ứng có notron phóng ra, phân hạch giải phóng lượng lớn Người ta gọi lượng hạt nhân + Phản ứng phân hạch dây chuyền : Các nơtron sinh sau phân của urani lại bị hấp thụ hạt nhân urani khác gần thế, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền Trên thực tế notron sinh nhiều ngun nhân khác nên khơng tiếp tục tham gia vào phản ứng phân hạch Thành thử, muốn phản ứng dây chuyền xảy ta phải xét tới số notron trung bình k lại sau lần phân hạch (hệ số notron) + Nếu k 1thì dòng notron tăng lên liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ ngun tử Đó phản ứng dây chuyền khơng điều khiển BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 51 TIẾN HỒNG NEVER GIVE UP Để giảm thiểu số notron bị nhằm đảm bảo k  , khối lượng nhiên liệu hạt nhân cần phải có giá trị tối thiểu, gọi khối lượng giới hạn mth BÂY GIỜ HOẶC KHƠNG BAO GIỜ FACEBOOK.COM/RFCDANANG or FACEBOOK.COM/GROUPS/RFCDANANG 52