kiến thức cơ bản Lý 12 kèm bài tập minh họa

kiến thức cơ bản lý 12 kèm bài tập minh họa

Lý thuy ết v ềdao độn g ều hoà Để giải câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết dao động điều hoà học sinh phải nắm vấn đề: khái niệm dao động, đại lượng đặc trưng dao động điều hoà; đại lượng dao động điều hoà; Tổng hợp dao động lý thuyết loại dao động (dao động tắt dần, dao động cưỡng dao động trì) I.1 CÁC KHÁI NI ỆM V Ề DAO ĐỘN G Dao động: - Dao động chuyển động có giới hạn không gian , lặp lặp lại xung quanh vị trí cân Dao động tuần hoàn: - Dao động tuần hòa dao động mà trạng thái dao động lặp lặp lại sau khỏang thời gian nhau: a/ Chu kì: T(s) - C1: Là khỏang thời gian ngắn mà trạng thái dao động (vị trí, vận tốc gia tốc) lặp lại - C2: Là thời gian thực dao động T = t/N vHỏi: Phân biệt trạng thái vị trí b/ Tần số: f (Hz) - Là số dao động thực đơn vị thời gian (f = N/t) Dao động điều hòa: + Cách 1: Dao động điều hòa dao động mô tả phương trình dạng sin (hoặc cos) có dạng X = Acos(ωt+ φ) Trong đó: A, ω, φ số + Cách 2: Dao động điều hòa dao động mà phương trình nghiệm phương trình vi phân x''+ ω2x = + Cách 3: Dao động điều hòa chuyển động tác dụng lực kéo có biểu thức F = - k.x (trong k số) + Cách 4: Dao động điều hòa hình chiếu chuyển động tròn xuống trục nằm mặt phẳng quỹ đạo • Trong chu kì T=2πω (ω tần số góc) - Đồ thị dao động hoà đường hình sin: II CÁC ĐẠI L ƯỢNG ĐẶC TR ƯNG C ỦA DAO ĐỘNG ĐI ỀU HÒA :x = A cos( ωt+ φ) Biên độ A (cm, dm,mm, m ) + Ý nghĩa: Là li độ cực đại + Công thức: A = xmax =A=lqd2=ST4 + Đặc điểm: A>0 Phụ thuộc vào cách kích thích dao động 2.Tần số góc ω (rad/s) (tần số) + Ý nghĩa : Đặc trưng cho khả thực dao động nhanh hay chậm (ví dụ 4Hz 2Hz) + Công thức: ω = 2πf = 2πω (Con lắc lò xo ω=km−−√: , lắc đơn:ω=gl−−√ ) + Đặc điểm: ω>0 Pha dao động: ( ω t+ φ) _ rad + Ý nghĩa: Pha dao động (ωt+ φ) thời điểm t: Xác định trạng thái dao động thời điểm Pha ban đầu φ (Pha thời điểm t = 0): Xác định trạng thái thời điểm ban đầu + Đặc điểm: - Giới hạn: -π < φ ≤π (phụ thuộc vào điều kiện ban đầu) -Có hai dao động x1 = A1 cos(ωt+φ1) x2 = A2 cos(ωt+φ2) => Δφ = φ2 - φ1 (Độ lệch pha hai dao động) • Δφ = 2kπ (số chẵn lần π): hai dao động pha x1A1=x2A2 • Δφ = π+2kπ (số lẻ lần π): hai dao động ngược pha x1A1=−x2A2 • Δφ = π/2+2kπ x21A21+x22A22=1 : Hai dao động vuông pha (sin2φ +cos2φ = 1 ) • -π < Δφ < π: Δφ>0(tức j2> j1): sớm pha Δφ |v|max = ωA ): Tốc độ lớn (Vận tốc cực đại cực tiểu) + Tại vị trí biên: vận tốc không (Tốc độ nhỏ nhất) Gia tốc dao động ều hòa: - Biểu thức theo thời gian: a = - ω2 A cos(ωt+ φ) = ω2 A cos(ωt+φ+π) (Trong ω2A biên độ, φ+π pha gia tốc ) - So sánh + với li độ : Gia tốc biến thiên điều hòa tần số, ngược pha với li độ + Với vận tốc: Gia tốc biến thiên điều hòa tần số, sớm pha π/2 so vớivận tốc (vuông pha với vận tốc) - Biểu thức: + liên hệ với li độ: a = -ω2x + liên hệ với vận tốc a2amax2+v2v2max=1v2ω2.A2+a2ω4.A2=1 - Đồ thị gia tốc theo thời gian đường sinh sin; theo li độ đoạn thẳng; theo vận tốc elíp - Mô tả định tính biến thiên gia tốc: + Chiều vec tơ gia tốc hướng vị trí cân + Khi chuyển động từ biên vị trí cân chuyển động nhanh dần + Tại vị trí cân (x =0=>a = 0) gia tốc không + Tại vị trí biên gia tốc có độ lớn cực đại (|x|= A => |a|max = ω2A) ¨Chú ý: Dao động điều hòa không chuyển động thẳng biến đổi (vì a số) L ực gây dao động điều hoà - Biểu thức: F= - k.x = m.a So sánh : Biến thiên giống hệt gia tốc + với li độ : Lực biến thiên điều hòa, tần số, ngược pha với x ĐẠI C ƯƠNG DAO ĐỘNG ĐI ỀU HOÀ Trong nội dung chủ đề I em cần phải biết dạng tập, câu hỏi trắc nghiệm đại lượng biến thiên điều hoà Đây chủ để quan trọng liên quan tới chuyên đề Dao động điều hoà; Sóng cơ; Dòng điện xoay chiều; Dao động điện từ Với loại bản: Lập phương trình; Mối quan hệ đại lượng; toán khoảng thời gian Dạng 1: Ph ương trình dao động ều hoà Tính ω A - Tìm chu kì T: Tìm khoảng thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ - Tìm tần số f: Tìm số dao động giây, Hoặc tìm gián tiếp thông qua biểu thức liên hệ: f = 1/T = ω/2 - Tìm tần số góc ω: Tùy theo kiện toán mà tính khác nhau: 2.Tìm pha ban đầu φ: Phương pháp tìm chung: Dựa vào điều kiện ban đầu Khi v > ⇔ - 1) gây s phân hạch mới, sinh s2 nơtrôn, s3, s4 nơtrôn Kết số phân hạch xảy liên tiếp tăng lên nhanh Đó phản ứng hạt nhân dây chuyền; s gọi hệ số nhân nơtrôn + Với s < hệ thống gọi hạn, phản ứng dây chuyền không xảy Để xảy phản ứng dây chuyền phải có điều kiện: s > ta cần có khối lượng tối thiểu m > mth (khối lượng tới hạn), ví dụ 235 U làm giàu mth= 15 kg) Phản ứng nhiệt hạch a Định nghĩa: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng b Đặc điểm phản ứng nhiệt hạch Là phản ứng toả lượng Tuy phản ứng nhiệt hạch toả lượng phản ứng phân hạch tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch toả lượng nhiều c Điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch Các phản ứng kết hợp khó xảy hạt nhân tích điện dương nên đẩy Muốn chúng tiến lại gần kết hợp chúng phải có động lớn đê thang lực Cu lông Muốn có động lớn phải có nhiệt độ cao Vì nên gọi phản ứng nhiệt hạch d Hai lí khiến người quan tâm đến lượng nhiệt hạch - Năng lượng nhiệt hạch nguồn lượng vô tận cho người, nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch Đơteri, Triti có nhiều nước sông, nước biển - Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch “sạch” phản ứng phân hạch có xạ hay cặn bã phóng xạ Thuyết tương đối hẹp - Khối lượng tương đối tính: m=m01−v2c2√ Trong m0 khối lượng nghỉ - Năng lượng toàn phần:E = m.c2 = m0.c2 + K Động hạt K = (m- m0).c2 VII.3 BÀI T ẬP V ỀC ẤU T ẠO NGUYÊN T Ử 1.C ấu t ạo h ạt nhân: a Với hạt nhân : + Z prôtôn, + (A - Z) nơtron b Trong N hạt nhân có : + Np = N.Z = N = nnguyên tử NAZ + Nn = N.(A - Z) = nnguyên tử NA(A - Z) Độ h ụt kh ối N ăng l ượng liên k ết a Đối với hạt nhân ∆m = Z.mp + (A - Z).mn - mhạt nhân (u, kg MeV/c2) Wlk = Wlk.c2 = (Z.mp + (A - Z).mn - m)c2 b Đối với N hạt nhân: ∆m = N ∆m1hạt Wlk N hạt= N Wlk c Năng lượng liên kết riêng = lượng tách e (Đơn vị MeV, J) w =wlkr=WlkA (MeV/nu) VII.4 PH ẢN ỨN G H ẠT NHÂN ĐỘN G N ĂNG VÀ V ẬN T ỐC Bài tập phản ứng hạt nhân, tính động vận tốc hạt sản phẩm phản ứng hạt nhân dạng tập quan trọng số thuộc tập hạt nhân nguyên tử Trong học sinh phải nắm nguyên tắc đồng thời ghi nhớ công thức động hạt sản phẩm phản ứng phóng xạ Các định lu ật b ảo toàn ph ản ứng h ạt nhân: phản ứng hạt nhân: Xz1A1+YZ2A2→Cz3A3+DZ4A4 a Định luật bảo toàn số nuclon (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 b Định luật bảo toàn điện tích: Có thể gọi định luật bảo toàn số hiêu nguyên tử với Z1 + Z2 = Z3 + Z4 c Định luật bảo toàn véc tơ động lượng : px→+py→=pc→+pD−→ d Định luật bảo toàn lượng toàn phần ETPX + EtpY = EtpC + E tpD => KX +mx.c2 + KY + my.c2 = KC +mC.c2 + KD + mD.c2 Chúng ta định luật bảo toàn khối lượng, N ăng l ượng to ả ho ặc thu vào a Của phản ứng: Nếu đề cho hạt nhân X1, X2, X3, X4 kiện: Khối lượng tương ứng hạt nhân m1, m2, m3, m4 Độ hụt khối Δm1, Δm2, Δm3, Δm4 Năng lượng liên kết Wlk1; Wlk2; Wlk3; Wlk4 Năng lượng liên kết riêng ε1, ε2, ε3, ε4 Động hạt K1; K2; K3; K4 Tùy theo kiện, lượng phản ứng hạt nhân tính theo cách khác nhau: Nếu ΔE > phản ứng tỏa lượng Nếu ΔE < phản ứng thu lượng b Của nhiều phản ứng: + Tổng lượng tỏa cung cấp ∑ΔE = Nsố phản ứng ΔEmỗi phản ứng + Năng lượng chuyển hoá thành dạng lượng khác: Hiệu suất sử dụng H = Edạng khácEhạt nhân.100% V ận t ốc, động l ượng, động c h ạt tr ước sau phản ứng a Phươ ng pháp chung đễ xác định động vận tốc hạt sau phản ứng + Mối quan hệ động lượng động năng,vận tốc: p = mv, K = m.v 2/2; p2 = 2m.K + Định luật bảo toàn lượng toàn phần Kx +KY +ΔE = KC +KD Ví dụ động hạt: b Các tr ường h ợp đặc biệt: + Trường hợp hạt nhân đứng yên tự phân rã: ⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪∆E=Kc+KDpc→+pD−→=0⇒⎧⎩⎨vc→=−mDmC.vD−→KCKD=mDmC⇒Kc=mDmC+mD.∆E; KD=mcmD+mC.∆E + Trường hợp phản ứng hạt nhân X đến bắn phá hạt nhânY ∆E+Kx=KC+KDpx→= pc→+pD−→ VII.5 BÀI T ẬP V Ề PHÓNG X Ạ Các tập phóng xạ thường đề cập tới lượng chất tức khối lượng, số hạt số mol, bên cạnh tập phóng xạ đề cập gián tiếp đến độ phóng xạ Bài t ập v ề l ượng ch ất - Xét phản ứng phóng xạ sau: XZA→YZ'A'+tia phóng xạ làm tập phóng xạ có nguyên tắc chung học sinh phải đọc xem lượng chất ban đầu m0; N0 ; lượng chất lại (mt,Nt ); lượng chất phân rã ( ΔN; Δm); lượng chất tạo (m', N') Chỉ cần đọc rõ tuân theo quy tắc tất đại lượng đưa m0; N0 toán giải Để đưa m0; N0 ta dùng công thức sau: a L ượng chất lại: + Khối lượng chất lại: mt=m02tT=m0.e−λ.t + Số hạt lại: Nt=N02tT=N0.e−λ.t b L ượng ch ất phân rã: + Khối lượng chất phân rã:∆N = N0−Nt=N0(1−12tT)=N0.(1−e−λ.t) + Số hạt bị phân rã: m' = ∆m.AA' = (N0−Nt).AA'=N0(1−12tT).AA'=N0.(1−e−λ.t).AA' c L ượng ch ất t ạo ra: Sử dụng cân phương trình Xét phương trình phản ứng: XZA→YZ'A'+tia phóng xạ + số hạt Y tạo = số hạt phân rã: N' = ∆N = N0−Nt=N0(1−12tT)=N0.(1−e−λ.t) + A(g ) X phân rã tạo A'(g) Y nên: khối lượng chât Y tạo Y' : ∆N = N0−Nt=N0(1−12tT)=N0.(1−e−λ.t) Chú ý chúng để đồng nhât đại lượng ta phải đổi đại lượng tức số hạt phải đối khối lượng ngược lại Khi ta áp dụng công thức sau: N=n.Na=mA.Na Ví dụ: Độ phóng x ạ: - Kiến thức độ phóng xạ kiến thức giảm tải nhiên số tập ta đưa độ phóng xạ giải đơn giản Vì độ phóng xạ định nghĩa số hạt bị phân rã đơn vị thời gian nên: + Nếu xét khoảng thời gian nhỏ số hạt bị phân rã đơn vị thời gian Δt 0,4% [...]... là sóng cơ do đó khi trả lời các bài tập về sóng âm trước hết học sinh cần phải tư duy xem là một bài sóng cơ thông thường hay là một bài đặc trưng riêng của sóng âm Vì bài tập về sóng âm vẫn có những bài tập về đại cương sóng; giao thoa sóng bên cạnh các bài tập về cắc đại lượng đặc trưng của âm (chủ yếu tập trung vào cường độ âm và mức cường độ âm) và nguồn nhạc âm (xác định tần số của âm cơ bản và... về sóng cơ học sinh cần phải có cái nhìn cơ bản nhất về sóng, quá trình truyền sóng cơ và nhận ra điểm giống nhau và khác nhau giữa sóng cơ và dao động cơ các em đã học ở chuyên đề dao động cơ Trong phần đại cương về sóng học sinh cần hiểu rõ về các đại lượng của sóng: tần số, tốc độ truyền sóng, bước sóng A LÝ THUY ẾT V Ề ĐẠI C ƯƠNG V Ề SÓNG 1 Định nghĩa và đặc đỉểm của sóng cơ học - Sóng cơ học là... bằng: 2 Dạng bài tính lực căng dây ở li độ góc α bất kì Lưu ý: Khi qua vị trí cân bằng: α = 0 ⇒ cosα = 1 Nếu α0 nhỏ thì có thể viết: 4 Dạng bài liên quan đến năng lượng dao động Tính động năng, thế năng (Chọn mốc thế năng khi vật ở vị trí cân bằng) Cơ năng: E = Eđ + Et = mgl(1 — cosα0) = Eđmax = Etmax Do α0 nhỏ nên cơ năng có thể viết: T ỔNG H ỢP DAO ĐỘNG Bài tập tổng hợp dao động là bài tập cơ bản để triển... chúng ta cần nắm rõ một số kiến thức trọng tâm: Điều kiện, lý thuyết giao thoa sóng, sau đó chúng ta nghiên cứu cụ thể phần giao thoa cùng pha (còn các trường hợp khác cách xử lý tương tự) Các bài tập trắc nghiệm về giao thoa sóng chủ yếu dựa vào 3 kiến thức được sắp xếp theo thứ tự: Điều kiện cực đại cực tiểu; hình ảnh vân giao thoa; phương trình và biên độ của giao thoa sóng A LÝ THUY ẾT GIAO THOA 1... dần theo thời gian b Nguyên nhân Do lực ma sát của môi trường lên cơ hệ Lực này thực hiện công âm làm cơ năng của con lắc giảm dần Ma sát càng lớn dao động sẽ ngừng lại (tắt) càng nhanh c Chú ý khi làm bài tập - Liên hệ giữa độ giảm cơ năng và độ giảm biên độ: chúng ta sẽ dùng công thức này đế giải các bài xuôi ngược cho nhanh - Các bài toán khác đòi hỏi hiểu rõ chuyển động: có thể căn cứ vào hình... Fhl−→= 0⃗ BÀI T ẬP V Ề CON L ẮC ĐƠN Khi biên độ góc của con lắc đơn biên độ nhỏ (α0 < 10° ), dao động của con lắc đơn được coi gần đúng là dao động điều hòa Phương trình dao động có thể viết theo cung s = S 0.cos(ωt + φ) hoặc theo góc α = α0cos(ωt + φ) với s = lα và S0 = lα0 Bài tập về con lắc đơn bên cạnh bài tập tương tự như đại cương dao động điều hoà thì bài tập về con lắc đơn thường tập trung... viết: T ỔNG H ỢP DAO ĐỘNG Bài tập tổng hợp dao động là bài tập cơ bản để triển khai bài tập liên quan tới 2 dao động điều hoà như bài toán khoảng cách giữa hai chất điểm; điều kiện gặp nhau Bên cạnh đó bài tập tổng hợp vẫn có thể liên quan tới bài toán của phần đại cương dao động điều hoà là lập phương trình; các đại lượng; bài toán khoảng thời gian I Ph ương pháp Frexnen trong vi ệc t ổng h ợp dao động... khi làm bài toán ngược liên quan đi tìm pha - Dựng vecto với những bài toán Bài toán 1: Bài toán cực trị của tổng hợp dao động Bài toán 2: Li độ của hai dao động thành phần và dao động tổng hợp tại cùng một thời điểm (Dùng vecto quay, hình chiều của vecto tại thời điểm t xuống trục ox là li độ tại thời điểm đó) III/ BÀI TOÁN V Ề 2 DAO ĐỘNG: XÁC ĐỊNH KHO ẢNG CÁCH VÀ ĐI ỀU KI ỆN G ẶP NHAU 1 Bài toán... Δx = x1- x2 = D0 cos (ωt+φ) (Làm như bài toán về tổng hợp dao động) Khoảng cách là d=∣∣∆x∣∣ - (sử lí tương tự như tổng hợp dao động) 2 BÀI TOÁN G ẶP NHAU C ỦA 2 DAO ĐỘNG : x = x 1 + Nếu hai dao động cùng tần số: • Lập biểu thức: d = x1- x2 = D0 cos (ωt+φ) 2 • Gặp nhau tức là d = 0 CÁC LO ẠI DAO ĐỘN G Đây là phần kiến thức các em học sinh dễ bị hổng nhất Vì kiến thức về dao động tự do, dao động tắt... động duỳ trì và dao động cưỡng bức là kiến thức đa phần được khái thác dưới dạng các câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết, còn các các bài tập trắc nghiệm về dao động tắt dần thường bị học sinh coi là khó Tuy nhiên để có thể giải quyết các câu hỏi trắc nghiệm về các loại dao động: Dao động tắt dần; dao động duy trì; dao động cưỡng bức thì các em cần nắm chắc được các kiến thức sau: 1 Dao động t ự do Dao động