Tai lieu luyen thi dai hoc cap toc vat ly 12

Tài liệu cần thiết cho các em chủn bị thì đại học môn vật lý, Tài liệu luyện thi cấp tốc cho các em, để các em có thể tiết kiệm thời gian đạt kết quả tốt nhất, tài liệu tóm tắt các công thức cơ bản và lý thuyết cơ bản

Tµi liÖu ¤n cÊp tèc lý thuyÕt VẬT LÝ 12 LuyÖn thi THPT Quèc gia CHƯƠNG 1: DAO ĐỘNG CƠ HỌC I ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Các khái niệm - Dao động chuyển động qua lại đoạn đường xác định, quanh vị trở cân - Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian - Chu kỳ dao động thời gian vật thực dao động toàn phần gọi Ký hiệu T, đơn vị giây (s) - Tần số dao động số dao động toàn phần mà vật thực giây Ký hiệu f, f  , đơn vị héc (Hz) T Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian nhân với số Phương trình dao động: x  Acost     - Chu kỳ: T  - Tần số: f  x: li độ dao động A: biên độ dao động ( A  xmax ) : tần số góc t+: pha dao động : pha ban đầu (pha dao động t=0) 2    T 2 Phương trình vận tốc: (s) (Hz) v  x'  A sint    - x = (VTCB) vận tốc có độ lớn cực đại: vmax  A - x =  A (biên) v  Phương trình gia tốc: a  v '   A cos t      x (a ngược pha với li độ x) - x =  A gia tốc có độ lớn cực đại: amax   A a   A + x = - A: a   A + x = A: - x = a  Chú ý: Quan hệ pha x, v, a biểu diễn hình bên Hệ thức độc lập thời gian x, v a x x2 a2 Ta có: cos t     (*); sin t     2 (**); cos2 t     (***)  A A  A + Cộng vế với (*) (**) ta được: x2 x2  1 A2  A2 A x  hay v2 (đồ thị x – v đường elip) 2 + Cộng vế với (**) (***) ta được: x2 a2  1  A2  A2 + a   x hay max v  A v  2 (đồ thị a – x đoạn thẳng) a2 2 (đồ thị v – a đường elip) Thời gian ngắn để vật từ x1 đến x2 (**) Độc chiêu: II CON LẮC LÒ Tần số góc:  XO  k g  ; m l l độ biến dạng lò xo vật cân bằng; k: độ cứng lò xo (N/m); l0 : chiều dài tự nhiên lò xo + Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l  mg g  k  Chu kỳ tần số  2 m l  2  2 T   k g   1 k g  f     T 2 m 2 l  Lực hồi phục + Hợp lực tác dụng lên vật gọi lực hồi phục (lực kéo về) Lực hồi phục (lực kéo về): Fhp   kx + Lực kéo hướng VTCB (cùng chiều với gia tốc a) có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ x độ lớn: Fhp  k x Fhp max  kA  Fhp  Năng lượng dao động CLLX (Chọn gốc VTCB) - Động năng: Wđ  mv (Động biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ 1/2 chu kỳ dao động điều hoà (T’=T/2), tần số f’=2f - Thế năng: Wt  kx (Thế biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ 1/2 chu kỳ dao động điều hoà (T’=T/2), tần số f’=2f  == Khoảng thời gian lần Wđ=Wt liên tiếp T/4 - Cơ (năng lượng dao động): 2 W  Wđ  Wt  kA2  m A2 Cơ CLLX dao động điều hòa bảo toàn W  t  + Vị trí vật Wđ  nWt : + Vận tốc vật lúc Wđ  nWt : x A n 1 v  A n n 1 III CON LẮC ĐƠN Tần số góc:  Chu kì, tần số: g l  2 l  2 T   g   1 g   f  T  2 l  (g gia tốc rơi tự do, l chiều dài dây treo lắc Lực hồi phục Fhp  m s Năng lượng dao động CLĐ dao động điều hòa (0 nhỏ: 0kt  Ứng dụng: loại tượng phát quang có nhiều ứng dụng khoa học, kĩ thuật đời sống sử dụng đèn ống để thắp sáng, đèn hình dao động ký điện tử, tivi, máy tính, sử dụng sơn phát quang quét lên biển báo giao thông Sơ lược Laze a Sự phát xạ cảm ứng - Nếu nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phôtôn có lượng   hf , bắt gặp phôtôn có lượng  ' hf bay lướt qua nó, lặp tức nguyên tử phát photon  có lượng bay phương với phôtôn  ' - Sóng điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn pha dao động mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động sóng điện từ ứng với phôtôn  ' b Laze đặc điểm - Laze nguồn phát chùm sáng cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng - Đặc điểm: - Tính đơn sắc cao - Là chùm sáng kết hợp - Có tính định hướng cao - Có cường độ lớn c Các loại laze - Laze khí, laze He – Ne, laze CO2 - Laze rắn, laze rubi - Laze bán dẫn, laze Ga – Al – As Laze bán dẫn loại Laze sử dụng phổ biến d Một vài ứng dụng laze - Thông tin liên lạc: sử dụng vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin cáp quang … - Y học: dao mổ phẫu thuật mắt, chữa bệnh da, … - Dùng đầu đọc đĩa CD, bút trỏ bảng, … - Dùng để khoan, cắt, tôi, … xác vật liệu công nghiệp CHƯƠNG 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI Cấu tạo hạt nhân Nuclon - Hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclon - Có hai loại nuclon: + Proton (kí hiệu p) có khối lượng mp  1,67262kg mang điện tích nguyên tố dương e Proton hạt nhân nguyên tử hiđrô + Nơtron (kí hiệu n), có khối lượng mn  1, 67493kg không mang điện - Số proton hạt nhân số thứ tự Z nguyên tử bảng hệ thống tuần hoàn Men-đê-lê-ép - Tổng số nuclon hạt nhân gọi số khối A: A Z  N - Người ta dùng kí hiệu hóa học để đặt tên cho hạt nhân: Ví dụ: 24 12 A Z X ; A X XA Mg , 24 Mg , Mg 24 - Kích thước hạt nhân: coi hạt nhân nguyên tử cầu bán kính R, phụ thuộc số khối A theo công thức gần đúng: 15 R  1, 2.10 A  m Đồng vị - Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân có số proton Z (có vị trở bảng tuần hoàn), khác số notron N, số khối A khác - Ví dụ: + Hiđrô có ba đồng vị: 11 H (hiđrô thường), 12 H (hiđrô nặng – đơtri - 12 D ) 3 H (hiđrô siêu nặng – triti - T ) Đơtri kết hợp với oxi tạo thành nước nặng D2O nguyên liệu công nghệ nguyên tử 235 238 238 U 92 U , đồng vị 92 U chiếm 99,3% + Urani có hai đồng vị: 92 urani thiên nhiên 14 + Cacbon có ba đồng vị 12C , 13C C , đồng vị 12C , 13C đồng vị bền chiếm khoảng 99% cacbon thiên nhiên Đơn vị khối lượng nguyên tử (đ.v.C) 1u  1, 66055.1027  kg  + Đơn vị bon (u): 1u  931,5 MeV / c + Đơn vị theo lượng: Năng lượng liên kết a Lực hạt nhân - Lực tương tác (lực hút) nuclon hạt nhân, gọi lực hạt nhân - Lực hạt nhân lực tĩnh điện, không phụ thuộc vào điện tích nuclon Lực hạt nhân lực tương tác mạnh có cường độ lớn (mạnh lực tự nhiên biết: lực điện từ, lực hấp dẫn) - Bán kính tác dụng tầm 1015 m (bằng kích thước hạt nhân) b Độ hụt khối Năng lượng liên kết  Độ hụt khối hạt nhân A Z X m  Zm p  Nmn  mX (mp, mn m khối lượng proton, notron hạt nhân A Z X)  Năng lượng liên kết Wlk  m.c  (MeV)  Năng lượng liên kết riêng: lượng liên kết tính cho nuclon, kí hiệu  Wlk A (MeV/nuclon) Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững - Đối với hạt nhân có số khối 50 đến 70 lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn II PHÓNG XẠ Hiện tượng phóng xạ - 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 - Hiện tượng phóng xạ nguyên nhân bên gây không chịu tác động yếu tố bên nhiệt độ, áp suất, … - Quy ước hạt nhân phóng xạ gọi hạt nhân mẹ hạt nhân sản phẩm phân rã hạt nhân Các tia phóng xạ - Tia phóng xạ không nhìn thấy có tác dụng như: kích thích số phản ứng hóa học, ion hóa không khí, làm đen kính ảnh, phá hủy tế bào, xuyên thấu vật chất máng, … - Có ba loại phóng xạ có chất khác tia anpha   , tia bêta    tia gama    tương ứng với phân rã anpha, phân rã bêta phân rã gama  Tia  - Bản chất chùm hạt nhân nguyên tử hêli He - Hạt  phóng với tốc độ khoảng 2.107m/s Tia  ion hóa mạnh không khí nên lượng bị nhanh tối đa 8cm không khí không xuyên qua bìa dày 1mm  Tia  - tia  phóng với tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng Tia  làm ion hóa không khí yếu tia  tia  quãng đường dài tới vài mét không khí xuyên qua lớp nhôm dày cỡ milimet - Có hai loại tia : + Loại phổ biến   Đó electron (kí hiệu 1 e hay e ) + Loại   Đó pozitron, hay electron dương (kí hiệu 1 e hay e + ) có khối lượng electron, mang điện tích nguyên tố dương  Tia  - Bản chất tia  sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10-11m) Tia  có khả xuyên thấu lớn nhiều so với tia   - Phóng xạ  phóng xạ kèm với phóng xạ   Quy tắc dịch chuyển phóng xạ + Phóng xạ  ( 24 He ): ZA X  42 He  ZA42 Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn có số khối giảm đơn vị + Phóng xạ - ( - 01e ): ZA X  01 e  ZA1 Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến ô bảng tuần hoàn có số khối Thực chất phóng xạ - hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrôn hạt nơtrinô: n  p  e   Lưu ý: hạt nơtrinô () không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng không tương tác với vật chất + Phóng xạ + ( +01e ): ZA X  01 e  ZA1 Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hoàn có số khối Thực chất phóng xạ + hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinô: p  n  e   + Phóng xạ  (hạt phôtôn) Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E1 chuyển xuống mức lượng E2 đồng thời phóng phôtôn có lượng   hf  hc  E1  E  Lưu ý: Trong phóng xạ  biến đổi hạt nhân, phóng xạ  thường kèm theo phóng xạ   Định luật phóng xạ a Định luật phóng xạ - Sau khoảng thời gian T, lượng chất phóng xạ (khối lượng, số hạt nhân) giảm nửa T gọi chu kỳ bán rã Phương trình phóng xạ: X  Y  Z (tia phóng xạ) Gọi N , m0 số hạt khối lượng ban đầu chất phóng xạ X; N , m số hạt khối lượng lại X thời điểm t  Số hạt nhân X lại N  N0  t T  t T  N0 e t (8.6)  Khối lượng X lại m  m0  m0 e t (8.7)  số phóng xạ:  ln T (8.8) Trong trình phóng xạ, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ b Độ phóng xạ - Độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) đại lượng đặc trưng cho phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, xác định số hạt nhân phân rã giây H  N  H Trong đó:  t T H  N H0 độ phóng xạ ban đầu Đơn vị độ phóng xạ becơren, kí hiệu Bq Trong thực tế ta dùng đơn vị khác curi, kí hiệu Ci: 1Ci  3, 7.1010 Bq , xấp xĩ độ phóng xạ 1g Radi Đồng vị phóng xạ ứng dụng a Đồng vị phóng xạ - Ngoài đồng vị phóng xạ có sẵn thiên nhiên (gọi đồng vị phóng xạ tự nhiên), người ta chế tạo nhiều đồng vị phóng xạ gọi đồng vị phóng xạ nhân tạo - Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã  ,  - Các đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học có tính chất hóa học đồng vị bền nguyên tố b Ứng dụng đồng vị phóng xạ - Trong y học: người ta dùng phương pháp nguyên tử đánh dấu, để biết xác nhu cầu với nguyên tố khác thể thời kỳ phát triển tình trạng bệnh lí phận khác thể, thừa thiếu nguyên tố - Trong khảo cổ học: Xác định tuổi mẫu cỗ vật gốc sinh vật khai quật III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân a Thí nghiệm Rơ-dơ-pho - Năm 1909, nhà bác học Rơ-dơ-pho có phát minh tiếng, tạo biến đổi hạt nhân Ông dùng chùm hạt  phóng từ nguồn phóng xạ polini (210Po), bắn phá Nitơ có không khí: 17 He 14 N 8 O 1 H Kết Nitơ bị phân rã biến đổi thành ôxi hiđrô Quá trình dẫn đến biến đổi hạt nhân gọi phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân - Phản ứng hạt nhân thường chia làm hai loại: + Phản ứng tự phân rã (phóng xạ) hạt nhân không bền vững thành hạt khác + Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác (phản ứng hạt nhân nhân tạo) - Phản ứng hạt nhân viết dạng tổng quát sau: X1  X  X  X Trong X1, X2 hạt tương tác, X3 X4 hạt sản phẩm Trường hợp phóng xạ: A BC Trong A hạt nhân mẹ, B hạt nhân C hạt   - Phản ứng hạt nhân phổ biến phản ứng có hạt nhẹ X1 (gọi đạn) tương tác với hạt nhân X2 (gọi bia) sản phẩm hạt nhẹ X3 hạt nhân X4, hạt X3 X4 nuclon, phôtôn … b Phản ứng hạt nhân tạo nên đồng vị phóng xạ - Lần đầu tiên, năm 1934 hai ông bà Giô-li-ô Quy-ri tạo đồng vị phóng xạ nhân tạo 1530 P (phóng xạ   ) nhẹ dùng hạt  bắn phá nhôm: 27 30 He 13 Al 15 P 10 n 30 15 30 P 14 Si  01 e - Từ đến người ta tạo nhiều đồng vị phóng xạ nhờ phản ứng hạt nhân Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Phương trình phản ứng hạt nhân: A1 Z1 X  ZA22 X  ZA33 X  ZA44 X + Định luật bảo toàn số khối (số nuclon A): A1  A2  A3  A4 + Bảo toàn điện tích: Z1  Z  Z3  Z + Định luật bảo toàn động lượng:     P1  P2  P3  P4  Liên hệ động lượng P động W: P  2mW (*) W động hạt nhân + Định luật bảo toàn lượng toàn phần: m1  m2 c2  W1  W2  m3  m4 c2  W3  W4 Trong đó: m1  m2 c lượng nghỉ trước phản ứng W1 , W2 động X1 X2 m3  m4 c lượng nghỉ sau phản ứng W3 , W4 động X3 X4 Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân định luật bảo toàn: khối lượng, số proton số notron Năng lượng phản ứng hạt nhân Trong phản ứng (*) gọi tổng khối lượng hạt nhân ban đầu m0 tổng khối lượng hạt nhân sinh m Đặt : m  m0  m NẾU:  m0  m m  0  Phản ứng toả lượng Năng lượng tỏa phản ứng: W  m0  mc  W3  W4   W1  W2  W gọi lượng hạt nhân  m0  m m  0  Phản ứng thu lượng Wthu  m  m0 c Đối với phản ứng thu lượng lượng kích thích phản ứng lượng mà phản ứng thu vào: Wkt  Wthu IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Phản ứng phân hạch a Định nghĩa Phản ứng phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ notron chậm (hay notron nhiệt – có lượng 0,1eV) vỡ thành hai hạt nhân có số khối A vào loại trung bình (cùng cỡ - có A vào khoảng 80 đến 160) - Notron chậm dễ bị hấp thụ notron nhanh xảy phân hạch 238 U hấp thụ notron chậm không - Phản ứng phân hạch xảy theo nhiều cách vỡ khác có nghĩa sản phẩm phân hạch hạt nhân thời điểm khác khác Ví dụ phân hạch đồng vị tự nhiên urani 235 : 235  92 U  ZA11 X  ZA22 X  k 01n  200MeV , k số hạt notron trung bình sinh b Phản ứng phân hạch dây chuyền - Các notron sinh sau phân hạch urani lại bị hấp thụ hạt nhân urani khác gần đó, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Số phân hạch tăng lên nhanh thời gian ngắn, ta có phản ứng phân hạch dây chuyền - Trong thực tế notron sinh gây phân hạch, notron mát nhiều nguyên nhân khác : bị hấp thụ tạp chất nhiên liệu hạt nhân, bị 238U hấp thụ mà không gây phản ứng phân hạch bay thể tích khối urani, … Thành thử muốn có phản ứng dây chuyền phải xét đến số ntron trung bình k lại sau phân hạch gọi hệ số nhân notron + k  phản ứng dây chuyền không xảy + k  phản ứng dây chuyền xảy với mật độ notron không đổi Đó phản ứng dây chuyền điều khiển (kiểm soát được) xảy lò phản ứng hạt nhân + k  dòng notron liên tục tăng theo thời gian với cấp số nhân, dẫn đến vụ nổ nguyên tử Đó phản ứng dây chuyền không điều khiển - Để giảm số notron bị nhằm đảm bảo k  (điều kiện để phản ứng dây chuyền xảy ra) khối lượng nhiên liệu phải có giá trị tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn mth Muốn phản ứng phân hạch dây chuyền xảy cần có điều kiện m  mth Phản ứng nhiệt hạch a Định nghĩa Phản ứng nhiệt hạch kết hợp hai hạt nhân nhẹ  A  10 hiđrô, heli,… thành hạt nhân nặng Ví dụ : 2 (1) H 1 H 2 He  n  4MeV (2) H 1 H 2 He  n  17,5MeV Li 12 H 42 He  42 He 10 n  15,1MeV (3) - Vì hạt nhân điện tích dương, nên muốn phản ứng xảy ta phải cung cấp cho chúng động đủ lớn để thắng lực đẩy Culông chúng cho chúng tiến lại gần đến mức mà lực hạt nhân phát huy tác dụng, làm chóng kết hợp với - Thực nghiệm chứng tỏa muốn có động lớn khí phải có nhiệt độ lớn cở 109K Chính phản ứng xảy nhiệt độ cao nên ta gọi phản ứng phản ứng nhiệt hạch - Muốn phản ứng nhiệt hạch xảy cần phải có điều kiện : mật độ hạt nhân n phải đủ lớn đồng thời thời gian trì nhiệt độ cao phải đủ dài Lawson 14 chứng minh điều kiện : nt  10 s / cm b Phản ứng nhiệt hạch vũ trụ Phản ứng nhiệt hạch lòng mặt trời nguồn gốc lượng chúng - Trên trái đất người thực phản ứng nhiệt hạch dạng không kiểm soát Vì lượng tỏa phản ứng nhiệt hạch lớn lượng tỏa phản ứng phân hạch nhiều (cùng khối lượng nhiên liệu), nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch coi vô tận thiên nhiên nên vấn đề đặt thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm soát để cung cấp lượng lâu dài cho nhân loại - Trong nước thường sông ngòi, đại dương, … có lẫn 0,015% nước nặng D2O khối lượng, từ lấy đơtri  Hết  MỤC LỤC CHƯƠNG 1: DAO ĐỘNG CƠ HỌC CHƯƠNG 2: SÓNG CƠ HỌC 10 CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 18 CHƯƠNG 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 27 CHƯƠNG 5: SÓNG ÁNH SÁNG 34 CHƯƠNG 6: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 42 CHƯƠNG 7: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ .50 ... VTCB) - ng nng: W mv (ng nng bin thi n tun hon theo thi gian vi chu k bng 1/2 chu k dao ng iu ho (T=T/2), tn s f=2f - Th nng: Wt kx (Th nng bin thi n tun hon theo thi gian vi chu k bng 1/2 chu... cong khộp kớn Gi thuyt Maxwell Gi thuyt 1: T trng bin thi n theo thi gian lm xut hin mt in trng xoỏy Gi thuyt 2: in trng bin thi n theo thi gian lm xut hin mt t trng xoỏy - Dũng in dch dn l dũng... hng - Mc mch LC cú tn s dao ng riờng ni tip vi mt ngun in ngoi bin thi n theo thi gian u U 0cos t Lỳc ny mch LC bt buc phi bin thi n theo tn s gúc ca ngun in ngoi ch khụng th dao ng theo tn s