Thông tin tài liệu
TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 SỞ GD & ĐT QUẢNG NAM TRƯỜNG THPT HÙNG VƯƠNG HỆ THỐNG LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 - Tài liệu dành cho học sinh lớp 12, luyện thi THPT quốc gia - Nội dung sưu tầm, biên soạn theo tinh thần kì thi THPT quốc gia TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Chương I DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Lý thuyết + Dao động chuyển động lặp lặp lại vật quanh vị trí đặc biệt gọi vị trí cân Vị trí cân thường vị trí vật đứng yên + Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng th//ời gian Trạng thái chuyển động xác định vị trí chiều chuyển động + Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm cơsin (hay sin) thời gian + Phương trình dao động điều hồ: x = Acos(t + ), đó: x li độ hay độ dời vật khỏi vị trí cân bằng; đơn vị cm, m; A biên độ dao động, dương; đơn vị cm, m; tần số góc dao động; đơn vị rad/s; (t + ) pha dao động thời điểm t; đơn vị rad; pha ban đầu dao động, dương, âm khơng; đơn vị rad + Điểm P dao động điều hòa đoạn thẳng ln ln coi hình chiếu điểm M chuyển động trịn lên đường kính đoạn thẳng + Chu kì T dao động điều hịa khoảng thời gian để thực dao động toàn phần; đơn vị giây (s) + Tần số f dao động điều hịa số dao động tồn phần thực giây; đơn vị héc (Hz) 2 + Liên hệ , T f: = = 2f T + Vận tốc đạo hàm bậc li độ theo thời gian: v = x' = - Asin(t + ) = Acos(t + + ) Véc tơ vận tốc v hướng theo chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương v > 0; vật chuyển động ngược chiều dương v < + Gia tốc đạo hàm bậc vận tốc (đạo hàm bậc hai li độ) theo thời gian: a = v' = x’’ = 2Acos(t + ) = - 2x Véc tơ gia tốc a ln hướng vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ + Li độ x, vận tốc v, gia tốc a biến thiên điều hòa tần số vận tốc sớm pha gia tốc ngược pha với li độ (sớm pha so với vận tốc) so với với li độ, + Khi từ vị trí cân biên: |v| giảm; |a| tăng; v a + Khi từ biên vị trí cân bằng: |v| tăng; |a| giảm; v a + Tại vị trí biên (x = A): v = 0; |a| = amax = 2A + Tại vị trí cân (x = 0): |v| = vmax = A; a = + Đồ thị biểu diễn phụ thuộc li độ, vận tốc gia tốc vật dao động điều hòa theo thời gian đường hình sin + Quỹ đạo chuyển động vật dao động điều hịa đoạn thẳng Cơng thức + Li độ: x = Acos(t + ) + Vận tốc: v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t + + ) + Gia tốc: a = v’ = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x 2 + Liên hệ tần số góc, chu kì tần số: = = 2f T v2 a2 v2 + Công thức độc lập: A2 = x2 + = + TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 x2 v2 v2 a2 ; 2 A2 vmax vmax amax + Lực kéo (hay lực hồi phục): Fhp = - kx = - m2x = ma; luôn hướng phía vị trí cân Fhp max = kA vật qua vị trí biên (x = A); Fhp = vật qua vị trí cân + Trong chu kì, vật dao động điều hòa quãng đường 4A Trong chu kì, vật quãng đường 2A Trong phần tư chu kì, tính từ biên vị trí cân vật qng đường A, tính từ vị trí khác vật quãng đường A T + Quãng đường lớn nhất; nhỏ vật dao động điều hòa khoảng thời gian < t < : Smax = 2Asin ; Smin = 2A(1 - cos ); = t 2 s A 2vmax + Tốc độ trung bình: vtb = ; chu kì vtb = t T + Các vị trí đặc biệt (ghi nhớ để viết nhanh phương trình dao động): Vị trí cân x = 0: |v| = vmax = A; Wđ = Wđmax; a = 0; Wt = 0; chọn t = x = = ( > v < 0; < v > 0) Vị trí biên x = A: v = 0; |a| = amax = 2A; Wđ = 0; Wt = Wtmax; chọn t = x = A = 0; chọn t = x = - A = π 2 A A A v Vị trí x = : |v| = m ax ; Wđ = 3Wt; chọn t = x = = ; x = - = (v > 3 2 2 < 0; v < > 0) v A A A Vị trí x = : |v| = m ax ; Wđ = Wt; chọn t = x = = ; x = = 2 2 3 v 5 A A A Vị trí x = : |v| = m ax ; Wđ = Wt; t = x = = ; x = = 6 2 2 + Đọc, tính số liệu dao động điều hoà đồ thị: - Biên độ A: giá trị cực đại x theo trục Ox T - Chu kì T: khoảng thời gian hai thời điểm gần mà x = |x| = A 2 - Tần số góc, tần số: = ;f= T T - Pha ban đầu : x0 = x tăng t tăng = - ; x0 = x giảm t tăng = ; x0 = A 2 A A = 0; x0 = - A = ; x0 = x tăng t tăng = - ; x0 = x giảm t tăng = ; 3 A 2 2 A A x0 = - x tăng t tăng = ; x0 = - x giảm t tăng = ; x0 = x tăng t 3 2 A A tăng = - ; x0 = x giảm t tăng = ; x0 = x tăng t tăng = - ; x0 2 4 A = x giảm t tăng = Ví dụ đồ thị hình vẽ ta có: + Những cặp lệch pha (x, v hay v, a) thỏa mãn cơng thức elip: TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 A1 = cm; A2 = cm; A3 = cm; T1 = T2 = T3 = T = T = 2.0,5 = (s); 2 = 2 rad/s; 1 = - ; 2 = - ; 3 = T + Đường tròn lượng giác dùng để giải nhanh số câu trắc nghiệm: = II CON LẮC LÒ XO Lý thuyết + Con lắc lò xo gồm lị xo có khối lượng khơng đáng kể, có độ cứng k đầu gắn cố định, đầu gắn với vật nặng có kích thước khơng đáng kể có khối lượng m k + Phương trình dao động: x = Acos(t + ); với = m + Lực gây dao động điều hịa ln ln hướng vị trí cân gọi lực kéo hay lực phục hồi Lực kéo có độ lớn tỉ lệ với li độ lực gây gia tốc cho vật dao động điều hòa, viết dạng đại số: F = - kx = - m2x Lực kéo lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật + Lực đàn hồi có tác dụng đưa vật vị trí lị xo khơng bị biến dạng Với lắc lị xo nằm ngang lực đàn hồi lực kéo 1 + Động năng: Wđ = mv2 = m2A2sin2(t + ) 2 1 + Thế (mốc vị trí cân bằng): Wt = kx2 = kA2cos2(t + ) 2 TÓM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 kA = m2A2 = số 2 + Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động + Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát + Cơ năng: W = Wt + Wđ = T A ; khoảng thời gian hai lần liên tiếp để Wđ = Wđ + Li độ, vận tốc, gia tốc, lực kéo biến thiên điều hòa tần số + Thế năng, động vật dao động điều hịa biến thiên tuần hồn tần số tần số lớn gấp đơi tần số li độ, vận tốc, gia tốc + Khi vật từ vị trí cân biên: Wđ ; Wt + Khi vật từ biên vị trí cân bằng: Wđ ; Wt + Tại vị trí cân (x = 0): Wt = 0; Wđ = Wđmax = W + Tại vị trí biên (x = A): Wđ = 0; Wt = Wtmax = W Cơng thức + Phương trình dao động: x = Acos(t + ) k m k + Tần số góc, chu kỳ, tần số: = ; T = 2π ;f= m k 2 m 1 + Thế năng: Wt = kx2 = kA2cos2( + ) 2 1 + Động năng: Wđ = mv2 = m2A2sin2( +) = kA2sin2( + ) 2 T + Thế động vật dao động điều hịa biến thiên tuần hồn với ’ = 2; f’ = 2f; T’ = 2 1 + Cơ năng: W = Wt + Wđ = kx + mv2 = kA2 = m2A2 2 2 + Wđ = Wđ x = W A + Tỉ số động năng: d Wt x + Tỉ số năng: Wt x W A + Tỉ số động năng: Wd x 1 W A n A ; v = A n 1 n 1 A n + Vị trí có Wt = nWđ: x = A ;v= n 1 n 1 + Lực đàn hồi lò xo: F = k(l – l0) = kl + Vị trí có Wđ = nWt: x = + Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l0 = mg ;= k g l0 Chiều dài cực đại lò xo: lmax = l0 + l0 + A Chiều dài cực tiểu lò xo: lmin = l0 + l0 – A Chiều dài lò xo li độ x: l = l0 + l0 + x chiều dương hướng xuống; l = l0 + l0 - x chiều dương hướng lên Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(A + l0) Lực đàn hồi cực tiểu: A l0: Fmin = 0; A < l0: Fmin = k(l0 – A) Độ lớn lực đàn hồi vị trí có li độ x: Fđh= k|l0 + x| chiều dương hướng xuống TÓM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Fđh = k|l0 - x| chiều dương hướng lên + Lực tác dụng lên điểm treo lò xo lực đàn hồi: F = k|l0 + x| Con lắc lò xo nằm ngang: l0 = 0; g mg Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l0 = = 2; k mg sin Con lắc lò xo nằm mặt phẵng nghiêng góc : l0 = k kk + Hai lị xo ghép: nối tiếp: k = ; song song: k = k1 + k2 k1 k2 + Lò xo cắt thành nhiều đoạn: kl = k1l1 = k2l2 = = knln * 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 v để diễn phức) SHIFT MODE (chọn đơn vị đo góc rad), nhập x0 - i (bấm ENG để nhập đơn vị ảo i) = (hiễn thị kết dạng a + bi) SHIFT = (hiễn thị kết dạng A ) Phương trình dao động: x = A(cost + ) III CON LẮC ĐƠN Lý thuyết + Con lắc đơn gồm sợi dây có khối lượng khơng đáng kể, khơng dãn, chiều dài l; đầu gắn cố định, đầu gắn vật nặng có kích thước khơng đáng kể có khối lượng m + Phương trình dao động lắc đơn sin (rad): s S s = S0cos(t + ) = 0 cos(t + ); = ; 0 = l l l g g + Chu kì, tần số, tần số góc: T = 2 ;f= ;= 2 l l g + Chu kì dao động lắc đơn không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng mà phụ thuộc vào độ cao, độ sâu so với mặt đất, phụ thuộc vào vĩ độ địa lí Trái Đất phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường đặt lắc 4 2l + Xác định gia tốc rơi tự nhờ lắc đơn: g = T Cơng thức + Phương trình dao động: s = S0cos(t + ) hay = 0cos(t + ); với s = l; S0 = 0l; ( 0 sử dụng đơn vị đo rad) g g l + Tần số góc, chu kì, tần số: = ; T = 2 ;f= l 2 l g + Vận tốc qua vị trí có li độ góc : v = gl (cos cos ) Vận tốc qua vị trí cân bằng: |v| = vmax = gl (1 cos ) Nếu 0 100: v = gl ( 02 ) ; vmax = 0 gl ; 0 phải sử dụng đơn vị đo rad mv = mg(3cos - 2cos0) l TVTCB = Tmax = mg(3 - 2cos0); Tbiên = Tmin = mg cos0 02 2 0 10 : T = + - ; Tmax = mg(1 + ); Tmin = mg(1 ) 2 + Chu kỳ lắc đơn thay đổi theo độ cao, độ sâu so với mặt đất: + Sức căng sợi dây: T = mgcos + TÓM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 h ); R 1d - Khi đưa xuống độ sâu d: Td = (1 + ) 2R + Chu kỳ lắc đơn thay đổi theo nhiệt độ: T2 = T1(1 + (t2 – t1)); hệ số nở dài h T + Khi đưa lên cao mà nhiệt độ thay đổi: = + (t2 – t1) + T1 R d T + Khi đưa xuống sâu mà nhiệt độ thay đổi: = + (t2 - t1) + 2R T1 Với R = 6400 km bán kính Trái Đất; hệ số nở dài dây treo + Đối với đồng hồ lắc dùng lắc đơn: T = T’ – T > đồng hồ chạy chậm; T = T’ – T < T 86400 đồng hồ chạy nhanh; thời gian nhanh, chậm ngày đêm (24 giờ): t = T' + Con lắc đơn chịu thêm lực khác trọng lực: - Khi đưa lên độ cao h: Th = T(1 + Trọng lực biểu kiến: P ' = P + F F l Gia tốc rơi tự biểu kiến: g ' = g + ; đó: T’ = 2 m g' Thường gặp: lực điện trường F = q E ; lực quán tính: F = - m a Các trường hợp đặc biệt: F F có phương ngang: g’ = g ( ) m F F thẳng đứng hướng lên: g’ = g m F F thẳng đứng hướng xuống: g’ = g + m + Chu kì lắc đơn treo thang máy: l Thang máy đứng yên chuyển động thẳng đều: T = 2 g Thang máy lên nhanh dần xuống chậm dần với gia tốc có độ lớn a ( a hướng lên): l T = 2 ga Thang máy lên chậm dần xuống nhanh dần với gia tốc có độ lớn a ( a hướng xuống): l T = 2 g a * Tìm đại lượng chưa biết biểu thức nhờ chức SOLVE máy tính cầm tay fx-570ES (chỉ dùng COMP: tính tốn chung; bấm MODE 1): Bấm MODE (để tính tốn chung), bấm SHIFT MODE (màn hình xuất Math), nhập biểu thức có chứa đại lượng cần tìm (để có dấu = biểu thức, bấm ALPHA CALC, để nhập đại lượng cần tìm (được gọi X), bấm ALPHA ), để hiển thị giá trị X, bấm SHIFT CALC = (với biểu thức phức tạp thời gian chờ để hiễn thị kết lâu, đừng sốt ruột) TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 IV DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC Lý thuyết + Khi khơng có ma sát, lắc dao động điều hòa với tần số riêng f0; tần số riêng lắc phụ thuộc vào đặc tính lắc + Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian + Nguyên nhân: Do ma sát, lực cản môi trường làm giảm nên biên độ giảm + Đặc điểm: Biên độ dao động giảm nhanh lực cản môi trường lớn + Trong trình vật dao động tắt dần chu kỳ, tần số dao động khơng thay đổi Các thiết bị đóng cửa tự động hay phận giảm xóc ơtơ, xe máy, … ứng dụng dao động tắt dần + Dao động cưỡng dao động chịu tác dụng ngoại lực tuần hoàn F = F0cos(t + ) + Đặc điểm: Dao động cưỡng có biên độ khơng đổi có tần số tần số f lực cưỡng Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào biên độ lực cưỡng bức, vào lực cản hệ dao động vào chênh lệch tần số cưỡng f tần số riêng f0 hệ Biên độ lực cưỡng lớn, lực cản nhỏ chênh lệch f f0 biên độ dao động cưỡng lớn + Dao động trì dao động có biên độ khơng đổi, có tần số tần số riêng (f0) + Đặc điểm: Biên độ không đổi dao động với tần số riêng hệ Biên độ không đổi chu kỳ bổ sung lượng phần lượng hệ tiêu hao ma sát + Hiện tượng cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tiến đến tần số riêng f0 hệ dao động + Điều kiện cộng hưởng: f = f0 + Đặc điểm: Khi lực cản nhỏ cộng hưởng rỏ nét (cộng hưởng nhọn), lực cản lớn cộng hưởng không rỏ nét (cộng hưởng tù) Công thức + Con lắc lò xo nằm ngang dao động tắt dần (biên độ ban đầu A, hệ số ma sát ): kA2 A2 Quảng đường vật đến lúc dừng lại: S = 2mg 2g mg Độ giảm biên độ sau chu kì: A1 = ; khoảng cách vị trí cân so với vị trí k cân bẵng cũ 4mg g Độ giảm biên độ sau chu kì: A = = k W W W ' A' Độ giảm năng: 1 W W A A Ak A Số dao động thực được: N = A 4mg 4mg Thời gian chuyển động: t = N.T + Hiện tượng cộng hưởng xảy f = f0 hay = 0 T = T0 V TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Lý thuyết + Mỗi dao động điều hòa biểu diễn véc tơ quay Véc tơ có gốc gốc tọa độ trục Ox, có độ dài biên độ dao động A hợp với trục Ox góc pha ban đầu + Phương pháp giãn đồ Fre-nen: vẽ hai véc tơ quay biểu diễn hai phương trình dao động thành phần, sau vẽ véc tơ tổng hai véc tơ Véc tơ tổng véc tơ quay biểu diễn phương trình dao động tổng hợp + Cơng thức tính biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp: A sin 1 A2 sin A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1); tan = A1 cos 1 A2 cos TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Khi x1 x2 pha (2 - 1 = 2kπ) A = A1 + A2 (cực đại); x1 x2 ngược pha (2 - 1 = (2k + 1)π) A = |A1 - A2| (cực tiểu); x1 x2 vuông pha (2 - 1 = (2k + 1) ) A = A12 A22 Biên độ dao động tổng hợp nằm khoảng: |A1 – A2| A A1 + A2 Công thức + Nếu: x1 = A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) thì: x = x1 + x2 = Acos(t + ); với A xác định bởi: A sin 1 A2 sin A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1); tan = A1 cos 1 A2 cos Hai dao động pha (2 - 1 = 2k): A = A1 + A2 Hai dao động ngược pha (2 - 1)= (2k + 1)): A = |A1 - A2| Hai dao động vuông pha (2 - 1) = (2k + 1) ): A = A12 A22 Với độ lệch pha bất kỳ: | A1 - A2 | A A1 + A2 * Dùng máy tính fx-570ES, giải tốn tổng hợp dao động: + Thao tác máy: bấm SHIFT MODE (trên hình xuất chữ R để dùng đơn vị góc rad); bấm MODE (để diễn phức); nhập A1; bấm SHIFT (-) (trên hình xuất dấu để nhập góc); nhập 1; bấm +; nhập A2; bấm SHIFT (-); nhập 2; bấm =; bấm SHIFT =; hình hiễn thị A + Trường hợp biết dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) dao động tổng hợp x = Acos(t + ) dao động thành phần cịn lại x2 = x – x1: thực phép trừ số phức + Trường hợp tổng hợp nhiều dao động điều hòa phương tần số x = x1 + x2 + + xn: thực phép cộng nhiều số phức Chương II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM I SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ Lý thuyết + Sóng dao động lan truyền mơi trường + Sóng ngang sóng phần tử môi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền mặt nước chất rắn + Sóng dọc sóng phần tử mơi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng chất rắn Sóng (kể sóng dọc sóng ngang) khơng truyền chân khơng + Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào mơi trường: vrắn > vlỏng > vkhí + Khi truyền từ mơi trường sang mơi trường khác tốc độ truyền sóng thay đổi, bước sóng thay đổi cịn tần số (chu kì, tần số góc) sóng khơng thay đổi + Trong truyền sóng, pha dao động truyền cịn phần tử môi trường không truyền mà dao động quanh vị trí cân + Bước sóng : khoảng cách hai phần tử sóng gần phương truyền sóng dao động v pha Bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kỳ: = vT = f Công thức v + Liên hệ vận tốc, chu kì, tần số bước sóng: = vT = f + Năng lượng sóng: W = m2A2 + Tại nguồn phát O phương trình sóng uO = acos(t + ) phương trình sóng điểm M ( OM = x) x OM phương truyền sóng là: uM = acos(t + - 2 ) = acos(t + - 2 ) TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 R Z C2 U U UL = ULmax = R ZC2 = U R2 U C2 ZC R UR + Mạch RLC có C thay đổi: Khi C = C1 C = C2 (C1 ≠ C2) mạch có đại lượng Z; I; UR; UC; P; cos nhau, 1 = 1 1 Z ZC 2 thì: ZL = C1 = mạch có cộng hưởng C1 C2 C Khi ZL = R Z L2 U U Khi ZC = UC = UCmax = R Z L2 = U R2 U L2 ZL R UR + Mạch RLC có thay đổi: Khi = 1 = 2 (1 ≠ 2) mạch có đại lượng Z; I; UR; UC; P; cos nhau, cịn 1 = - 2 mạch có cộng hưởng 2 = 12 Khi = 1; = 2; có UL1 = UL2; = 0; có UL = ULmax thì: 1 1 = 2 1 2 0 Khi = 1; = 2; có UC1 = UC2; = 0; có UC = UCmax thì: 1 22 02 = 1 Khi = = thì: 2 C L R2 LC R C C 2UL UL = ULmax= R LC R 2C Khi = R2 = L LC L UC = UCmax = L R2 C 2UL thì: R LC R 2C + Mạch RLC có f thay đổi: Khi f = f1 f = f2 (f1 ≠ f2) mạch có đại lượng Z; I; UR; UC; P; cos nhau, cịn 1 = - 2 mạch có cộng hưởng f2 = f1f2 * Giải số tập dòng điện xoay chiều nhờ máy tính cầm tay fx-570ES: + Tính tổng trở Z góc lệch pha u i: Tính ZL ZC (nếu chưa có) Thực thao tác máy: SHIFT MODE (màn hình xuất Math); MODE (màn hình xuất CMPLX để diễn phức); nhập R + r + (ZL – ZC)i (bấm ENG để nhập đơn vị ảo i) = (hiễn thị kết dạng a + bi); SHIFT = (hiễn thị kết dạng Z ) Ta xác định Z + Viết biểu thức u biết i = I0(cost + i): thực phép nhân hai số phức: u = i.Z Tính ZL ZC (nếu chưa có) Thao tác máy: Bấm MODE (để diễn phức); bấm SHIFT MODE (chọn đơn vị đo góc rad); nhập I0; bấm SHIFT (-) (màn hình xuất để nhập góc); nhập i; bấm X (dấu nhân); bấm (; nhập R + r; bấm +; bấm (ZL – ZC); bấm ENG (để nhập đơn vị ảo i); bấm ); bấm = (hiễn thị kết dạng a + bi); bấm SHIFT = (hiễn thị dạng U0 u) u + Viết biểu thức i biết u = U0(cost + u): thực phép chia hai số phức: i = Z Tính ZL ZC (nếu chưa có) Thao tác máy: Bấm MODE (để diễn phức), bấm SHIFT MODE (chọn đơn vị đo góc rad), bấm (để nhập phân số), nhập U0, bấm SHIFT () (màn hình xuất để nhập góc), nhập i, bấm 14 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 (xuống mẫu số), nhập R + r, bấm +, bấm (ZL – ZC), bấm ENG (nhập đơn vị ảo i), bấm (lên khỏi mẫu số), bấm = (hiễn thị kết dạng a + bi); bấm SHIFT = (hiễn thị kết I0 i) + Xác định thông số Z, R, ZL, ZC biết u i (bài toán hộp đen): thực phép chia hai số phức: u Z = i Bấm MODE (màn hình xuất CMPLX để diễn phức); bấm SHIFT MODE (chọn đơn vị đo góc rad); bấm (để nhập phân số); nhập U0; bấm SHIFT (-) (màn hình xuất để nhập góc); nhập u; bấm (xuống mẫu số); nhập I0; bấm SHIFT (-) (màn hình xuất để nhập góc); nhập i; bấm (lên khỏi mẫu số); bấm = (hiễn thị kết dạng a + bi) Xác định R = a, (ZL – ZC) = b (b > 0: đoạn mạch có tính cảm kháng; b < 0: đoạn mạch có tính dung kháng) Để xác định Z , bấm SHIFT (hiễn thị Z ) + Cộng trừ điện áp tức thời đoạn mạch xoay chiều mắc nối tiếp: thực toán cộng trừ số phức toán tổng hợp dao động + Tìm giá trị tức thời u (hoặc i) thời điểm t2 biết giá trị tức thời u (hoặc i) thời điểm t1: u Bấm SHIFT MODE (dùng đơn vị đo góc rad), bấm U0 cos ( SHIFT cos (( ) + (t2 – t1))) = U0 (trước SHIFT đặt dấu + u giảm, đặt dấu – u tăng; khơng nói u giảm u tăng đặt dấu +) IV CƠNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Lý thuyết + Công suất dòng điện xoay chiều: P = UIcos = I2R = + Hệ số công suất: cos = U 2R Z2 R UR = Z U + Đoạn mạch có R có cộng hưởng điện cơng suất đạt giá trị cực đại P = Pmax = U2 ; đoạn mạch R có L có C có L C mà khơng có R cơng suất P = rP + Cơng suất hao phí đường dây tải: Php = rI2 = U cos Nếu hệ số cơng suất cos nhỏ cơng suất hao phí đường dây tải Php lớn, người ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất P Với điện áp U, dụng cụ điện tiêu thụ cơng suất P I = , tăng cos để giảm I từ giảm hao phí U cos tỏa nhiệt dây Cơng thức R U 2R + Công suất, hệ số công suất: P = UIcos = I2R = , cos = Z Z U + Khi R biến thiên từ P biến thiên từ 2R U2 U2 Khi R = |ZL – ZC| P = Pmax = = cos = 2 R | Z L ZC | + Khi R = R1; R = R2; có P1 = P2; R = R0 = |ZL – ZC|; có P = Pmax R1R2 = R 02 ; P1 = P2 = U2 R1 R2 RU U2 R Z C2 2R + Khi L = L1; L = L2; có P1 = P2; L = L0; có P = Pmax thì: + Khi L biến thiên từ P biến thiên từ 15 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 ZL1 + ZL2 = 2ZL0 = 2ZC RU U2 R Z L2 2R + Khi C = C1; C = C2; có P1 = P2; C = C0; có P = Pmax thì: ZC1 + ZC2 = 2ZC0 = 2ZL U2 + Khi hay f biến thiên từ P biến thiên từ R 1 Để P = Pmax = hay f = LC 2 LC + Khi f = f1; f = f2; có P1 = P2; f = f0; có P = Pmax thì: f1.f2 = f 02 hay 1.2 = 02 + Trường hợp cuộn dây có điện trở R0: U2 Khi R + R0 = |ZL – ZC| P = Pmax = cos = | Z L ZC | + Khi C biến thiên từ P biến thiên từ Khi R = R02 (Z L ZC )2 PRmax = U2 2( R0 R02 ( Z L ZC )2 ) + Điện tiêu thụ mạch điện: W = A = P.t * Dùng máy tính fx-570ES để tìm hệ số cơng suất đoạn mạch xoay chiều: Tính ZL ZC (nếu chưa có) Bấm: SHIFT MODE (màn hình xuất Math); MODE (màn hình xuất CMPLX để diễn phức); nhập R + r + (ZL – ZC)i (bấm ENG để nhập đơn vị ảo i) =, bấm SHIFT = (để lấy giá trị ); bấm cos =; ta giá trị cos V TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG MÁY BIẾN ÁP Lý thuyết + Công suất hao phí đường dây tải: Php = RI2 = R( P R ) = P2 ; với P công suất cần truyền tải; U U U S l + Biện pháp giảm hao phí đường dây tải: giảm r, tăng U + Máy biến áp thiết bị biến đổi điện áp mà không làm thay đổi tần số dòng điện xoay chiều + Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vịng dây khác quấn lỏi sắt hình khung Cuộn N1 nối vào nguồn phát điện gọi cuộn sơ cấp, cuộn N2 nối tải tiêu thụ điện gọi cuộn thứ cấp + Máy biến áp hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ U I N E + Với máy biến áp làm việc điều kiện lí tưởng (hiệu suất gần 100%) thì: = = = U I N E1 N2 > N1 U2 > U1: máy tăng áp; N2 < N1 U2 < U1: máy hạ áp + Công dụng máy biến áp: Dùng để thay đổi điện áp dòng điện xoay chiều Sử dụng việc truyền tải điện để giảm hao phí đường dây truyền tải Sử dụng máy hàn điện, nấu chảy kim loại (cần sử dụng cường độ dòng điện lớn) + Các nguyên nhân gây hao phí máy biến áp cách khắc phục: - Tổng hao hiệu ứng Jun – Len xơ hai cuộn dây Khắc phục cách dùng dây đồng có tiết diện lớn để giảm điện trở cuộn dây - Tổn hao dịng Fu-cơ lõi sắt Khắc phục cách ghép nhiều sắt mỏng cách điện với để làm lõi biến áp - Tổn hao tượng từ trễ lõi sắt Khắc phục cách dùng thép kĩ thuật (tơn silic) có chu trình từ trễ hẹp để làm lõi Công thức điện áp nơi cung cấp, R = 16 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Máy biến áp lí tưởng có: U2 I N = = U1 I N1 N e2 ; u1 = e1 = i1r1; u2 + e2 = i2r2 N1 e1 P R + Cơng suất hao phí đường dây tải: Php = RI2 = R( )2 = P2 ; U tăng n lần Php giảm n2 lần U U S + Điện trở dây tải điện: R = l P Php + Hiệu suất tải điện: H = P + Độ giảm điện áp đường dây tải điện: U = IR + Suất điện động: VI MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Lý thuyết + Máy phát điện xoay chiều pha: quay, nam châm (lúc rôto) tạo từ trường quay, sinh suất điện động xoay chiều cuộn dây cố định + Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động tần số, 2 biên độ lệch pha rad + Máy phát điện xoay chiều ba pha: quay, nam châm (lúc rôto) tạo từ trường quay, sinh hệ ba suất điện động ba cuộn dây giống đặt cố định (stato) vịng trịn tạo với góc 1200 + Đặt từ trường quay khung dây dẫn kín quay quanh trục, trùng với trục quay từ trường khung dây quay với tốc độ nhỏ tốc độ quay từ trường (’ < ) Ta nói khung dây quay khơng đồng với từ trường + Khi động không đồng hoạt động ổn định tần số từ trường quay tần số dòng điện chạy cuộn dây stato tốc độ quay rơto nhỏ tốc độ quay từ trường Công thức + Suất điện động khung dây máy phát điện: e = - ’ = NBSsin(t + ) = E0cos(t + - ) + Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều pha có p cặp cực rơto quay với tốc độ n vòng/giây pn là: f = pn (Hz); rơto quay với tốc độ n vịng/phút là: f = (Hz) 60 + Khi rôto quay với tốc độ n = n1; n = n2 có I1 = I2; rôto quay với tốc độ n = n0 có I = Imax = + n0 n1 n22 + Trong giây dịng điện xoay chiều có tần số f (tính Hz) đổi chiều 2f lần + Công suất tiêu thụ động điện: I2r + P = UIcos P + Hiệu suất động cơ: H = cohoc Ptoanphan 17 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Chương IV DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I MẠCH DAO ĐỘNG Lý thuyết + Mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C mắc với cuộn cảm có độ tự cảm L tạo thành mạch kín Mạch dao động lí tưởng có điện trở khơng + Điện tích tụ điện cường độ dòng điện mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian + Dao động mạch LC lí tưởng dao động tự + Năng lượng điện trường tập trung tụ điện lượng từ trường tập trung cuộn cảm biến thiên tần số + Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên tuần hoàn ngược chiều với tần số hai lần tần số dao động điện từ tự mạch + Trong trình dao động điện từ, có chuyển đổi từ lượng điện trường thành lượng từ trường ngược lại, tổng chúng không đổi Năng lượng điện từ bị tiêu hao mạch dao động mạch có điện trở xạ lượng điện trường khỏi tụ điện xạ lượng từ trường khỏi cuộn cảm Cơng thức + Tần số góc, chu kì, tần số riêng mạch dao động: 2 1 = ;T= = 2 LC ; f = = ; T LC 2 LC + Biểu thức điện tích tụ: q = q0cos(t + q) + Cường độ dòng điện mạch dao động: i = I0cos(t + q + + Điện áp tụ điện: u = ) q q0 = cos(t + ) = U0cos(t + q) C C + Công thức độc lập: i2 u2 i2 q2 i2 2 = = 1; Q = q + I 02 U 02 I 02 Q02 2 + Mối liên hệ đại lượng cực đại mạch dao động: Q0 Q C L I0 = Q0 = ; U0 = ; I0 = U0 ; U0 = I0 C L C LC S + Điện dung tụ điện phẵng: C = 4 kd RU 02C + Cơng suất cần cung cấp để trì dao động: P = I2R = 2L II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG SĨNG ĐIỆN TỪ TRUYỀN THƠNG Lý thuyết + Điện trường có đường sức đường cong kín gọi điện trường xốy + Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trường xốy + Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất từ trường, đường sức từ trường khép kín + Điện trường biến thiên từ trường biến thiên không tồn riêng biệt, đối lập với nhau, mà chúng tồn đồng thời không gian, liên quan mật thiết đến hai thành phần trường thống gọi điện từ trường + Trong lan truyền tương tác điện từ, vận tốc truyền tương tác điện từ vận tốc ánh sáng mơi trường + Sóng điện từ điện từ trường lan truyền khơng gian + Sóng điện từ lan truyền môi trường kể chân khơng Trong chân khơng sóng điện từ lan truyền với tốc độ tốc độ ánh sáng 18 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Sóng điện từ mang lượng + Sóng điện từ sóng ngang E , B v điểm luôn tạo thành tam diện thuận: nắm ngón tay bàn tay phải theo chiều từ E sang B ngón tay duỗi thẳng chiều v Dao động điện trường từ trường sóng điện từ ln pha + Sóng điện từ bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa + Nguồn phát sóng điện từ vật phát điện trường từ trường biến thiên như: tia lửa điện, cầu dao đóng ngắt mạch điện, … + Sóng vơ tuyến sóng điện từ dùng vơ tuyến, có bước sóng từ vài mét đến vài kilơmét + Căn vào bước sóng để chia sóng vơ tuyến thành dải sóng sau: Sóng dài có > 1000 m Sóng trung có 100 m 1000 m Sóng ngắn có 10 m 100 m bị phản xạ với mức độ khác nhau, vịng quanh Trái Đất nhờ phản xạ nhiều lần tầng điện li Trái Đất, dùng truyền thanh, truyền hình mặt đất Sóng cực ngắn có 0,01 m 10 m, không phản xạ mà xuyên qua tầng điện li có khả truyền thẳng từ nơi phát đến nơi thu, dùng để thông tin cự li vài chục km thông tin qua vệ tinh + Mạch dao động hở: tách hai cực tụ điện C, đồng thời tách xa vịng cuộn cảm L điện trường lan toả khơng gian thành sóng điện từ có khả lan toả xa gọi mạch dao động hở + Anten: dạng mạch dao động hở, cơng cụ xạ sóng điện từ Có nhiều dạng khác tuỳ theo tần số sóng nhu cầu sử dụng + Trong thông tin liên lạc sóng vơ tuyến, ta phải dùng sóng điện từ cao tần (gọi sóng mang) + Muốn cho sóng mang cao tần tải tín hiệu âm tần xa phải biến điệu chúng (trộn sóng cao tần sóng âm tần) + Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản gồm: Micrơ: tạo dao động điện có tần số tần số âm Mạch phát sóng điện từ cao tần: phát sóng điện từ có tần số cao Mạch biến điệu: trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần Mạch khuếch đại: khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu Anten: tạo điện từ trường cao tần mang tín hiệu âm lan truyền khơng gian + Sơ đồ khối máy thu đơn giản gồm: Anten: thu sóng điện từ cao tần biến điệu Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần: khuếch đại dao động điện từ cao tần thu từ anten Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ âm tần Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần: khuếch đại dao động điện từ âm tần thu từ mạch tách sóng Loa: biến dao động điện từ âm tần thành dao động âm Công thức c c + Bước sóng điện từ: Chân khơng: = Mơi trường: ’ = = n nf f I0 + Tần số sóng điện từ thu : f = = (Hz) 2 LC 2 Q0 Q c + Bước sóng điện từ thu được: = = 6.108 LC = 6.108 I0 f + Mạch chọn sóng có L C biến đổi bước sóng máy thu nằm giới hạn: min = 2c Lmin C đến max = 2c Lmax C max + Mạch dao động thu sóng điện từ: dùng tụ có điện dung C1 thu sóng có tần số f1, bước sóng 1 ; dùng tụ có điện dung C2 thu sóng điện từ có tần số f2, bước sóng 2; dùng tụ có điện dung C f1 f = C1 + C2 (hai tụ ghép song song) thu sóng điện từ có tần số f = , bước sóng = f12 f 22 19 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 12 22 ; dùng tụ có điện dung C = f12 f 22 ; bước sóng = 12 C1C2 (hai tụ ghép nối tiếp) thu sóng điện từ có tần số f = C1 C2 12 22 + Tụ xoay dùng mạch dao động với góc xoay α, có: C = aα + C0 N2 + Độ tự cảm cuộn dây: L = 4.10-7 S l Chương V SÓNG ÁNH SÁNG I TÁN SẮC ÁNH SÁNG Lý thuyết + Sự tán sắc ánh sáng phân tách chùm sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc + Nguyên nhân tượng tán sắc: môi trường, ánh sáng đơn sắc khác truyền với vận tốc khác + Ứng dụng: Giải thích ứng dụng máy quang phổ lăng kính, tượng cầu vồng bảy sắc, nhuyên nhân tạo màu sắc sặc sở viên kim cương + Khi qua lăng kính, chùm tia sáng màu đỏ bị lệch chùm tia sáng màu tím bị lệch nhiều + Ánh sáng đơn sắc ánh sáng có màu định không bị tán sắc truyền qua lăng kính + Mỗi màu đơn sắc mơi trường có bước sóng xác định + Ánh sáng trắng Mặt Trời hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ đến Nhưng xạ có bước sóng khoảng từ 380 nm (0,38 m) đến 760 nm (0,76 m) giúp cho mắt nhìn thấy vật phân biệt màu sắc + Ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng khả kiến) chia thành vùng xếp theo bước sóng giảm dần (tần số tăng dần): đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm tím + Chiết suất chất suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng tăng dần từ màu đỏ đến màu tím (nđ < nc < nv < nlu < nla < nch < nt) c + Khi truyền từ môi trường suốt sang mơi trường suốt khác bước sóng ( = ) vận nf c tốc truyền (v = ) ánh sáng đơn sắc thay đổi màu sắc tần số (f) khơng đổi n Cơng thức c + Bước sóng ánh sáng chân không: = ; với c = 3.108 m/s f v c c + Bước sóng ánh sáng môi trường: ’ = ;v= n f nf n + Cơng thức lăng kính góc chiết quang A góc tới i1 nhỏ: i1 = nr1; i2 = nr2; A = r1 + r2; D = Dmin = A(n – 1) + Định luật phản xạ ánh sáng: i = i’ + Định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini1 = n2sini2 n + Góc giới hạn phản xạ toàn phần: sinigh = với n1 > n2 n1 II GIAO THOA ÁNH SÁNG Lý thuyết + Nhiễu xạ ánh sáng tượng ánh sáng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản + Giao thoa ánh sáng tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp khơng gian, xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ + Điều kiện xảy tượng giao thoa ánh sáng: hai chùm sáng giao thoa phải hai chùm sáng kết hợp (nguồn kết hợp) Hai nguồn kết hợp hai nguồn phải phát hai sóng ánh sáng có bước sóng hiệu số pha hai nguồn phải không đổi theo thời gian + Ứng dụng: 20 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 - Giải thích nguyên nhân tạo màu sặc sỡ váng dầu, mỡ bong bóng xà phịng - Nhờ thí nghiệm giao thoa để đo bước sóng ánh sáng Công thức ax + Hiệu đường (hiệu quang trình) ánh sáng từ hai nguồn đến điểm xét: d2 – d1 = D Khi d2 – d1 = k (k Z) ta có vân sáng Khi d2 – d1 = (2k + 1) (k Z) ta có vân tối + Vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân: D D D xs = k ; xt = (2k + 1) ;i= ; với k Z a 2a a + Cách sử dụng đơn vị đại lượng để đổi đơn vị theo hệ SI toán giao thoa ánh sáng: x, i, a lấy đơn vị milimét (mm); D lấy đơn vị mét (m); lấy đơn vị micrơmét (m) + Thí nghiệm giao thoa thực khơng khí đo khoảng vân i đưa vào mơi trường i suốt có chiết suất n đo khoảng vân i’ = n + Giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp (n – 1) khoảng vân x OM + Tại M có vân sáng khi: M = k; vân sáng bậc k i i x + Tại M có vân tối khi: M = k + ; vân tối thứ |k| + i L + Số vân sáng, tối vùng giao thoa bề rộng L: lập tỉ số = k,a (k: phần nguyên; a: phần thập phân): số 2i vân sáng: Ns = 2k + 1; số vân tối: Nt = 2k: a < (phần thập phân nhỏ 0,5); Nt = 2k + 2: a > (phần thập phân lớn 0,5) + Số vân sáng, tối vùng AB (xA < xB) có giao thoa: x x Số vân sáng số giá trị k Z với: A k B i i x x 1 Số vân tối số giá trị k Z với: A k B - i i + Giao thoa với ánh sáng hỗn hợp: D D D Vị trí vân trùng: x = k1 = k2 = … = kn n ; k Z a a a Khoảng cách ngắn vân trùng: D D D x = k1 = k2 = … = kn n ; k N nhỏ a a a + Giao thoa với ánh sáng trắng (0,38m 0,76m): Ánh sáng đơn sắc cho vân sáng vị trí xét nếu: D ax ax ax x=k ; kmin = ; kmax = ;= ; với k Z Dk a D d Dt Ánh sáng đơn sắc cho vân tối vị trí xét nếu: D ax ax ax x = (k + ) ; kmin = ; kmax = ;= a Dd Dt D(k ) ( t ) D + Bề rộng quang phổ bậc n: xn = n d a * Dùng máy tính fx-570ES để giải tốn tìm xạ cho vân sáng, vân tối giao thoa với sáng trắng: Bấm MODE (màn hình f(X) =); nhập giá trị theo k: k đóng vai trị biến X nhập vào cách bấm ALPHA ); bấm = (màn hình Start?); bấm giá trị ban đầu X (thường 1); bấm 21 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 = (màn hình End?); bấm giá trị cuối X (thường 9); bấm = (màn hình Step?); bấm giá trị bước nhảy (thường 1); bấm = (xuất bảng (3 cột) giá trị theo k; bấm (xuống); (lên) để chọn giá trị k (X) (f(X)) thích hợp * Dùng máy tính fx-570ES hổ trợ giải toán giao thoa nhiều ánh sáng đơn sắc: + Tìm bội số chung nhỏ (BCNN) ước số chung lớn (ƯCLN) hai số a b: Bấm a:b = ta phân số giản lược c:d BCNN a b a*d ƯCLN a b a:c Ví dụ: Tìm ƯCLN 1 = 0,45 m 2 = 0,60 m: bấm 0,45:0,60 = ; ƯCLN 0,45:3 = 0,15 Khi k11 = k22 là: 3k1 = 4k1 (0,45:0,15 = 3; 0,6:0,15 = 4) Tìm BCNN 4: Bấm 3:4 = ; BCNN 3*4 = 12 Khi ta viết: 3k1 = 4k2 = 12n; với k n N + Tìm bội số chung nhỏ (BCNN) ước số chung lớn (ƯCLN) ba số a, b c: Tìm bội số chung nhỏ a b (là d) sau tìm bội số chung nhỏ d c Tìm ước số chung lớn a b (là d) sau tìm ước số chung lớn d c Ví dụ: Tìm ƯCLN 1 = 0,42 m, 2 = 0,56 m 3 = 0,63 m: Bấm 0,42:0,56 = ; 0,42:3 = 0,14; 0,14:0,63 = ; ƯCLN 0,42, 0,56 0,63 0,14:2 = 0,07 Khi k11 = k22 = k33 là: 6k1 = 8k2 = 9k3 (0,42:0,07 = 6; 0,56:0,07 = 8; 0,63:0,07 = 9) Tìm BCNN 6, 9: bấm 6:8 = ; bấm 6*4 = 24; bấm 24:9 = ; BCNN 6, 24*3 = 72 Khi ta viết: 6k1 = 8k2 = 9k3 = 72n; với k n N III CÁC LOẠI QUANG PHỔ CÁC BỨC XẠ KHƠNG NHÌN THẤY Lý thuyết + Máy quang phổ lăng kính dụng cụ ứng dụng tượng tán sắc ánh sáng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc + Máy quang phổ lăng kính gồm phận chính: Ống chuẩn trực: phận tạo chùm tia song song Lăng kính: phận phân tích chùm sáng song song thành chùm sáng đơn sắc song song khác Buồng ảnh kính ảnh đặt tiêu diện ảnh thấu kính hội tụ để quan sát quang phổ + Quang phổ liên tục: - Định nghĩa: Là dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím - Nguồn điều kiện phát sinh: Các chất rắn, chất lỏng khí có áp suất lớn phát bị nung nóng - Đặc điểm: Chỉ phụ thuộc nhiệt độ, không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng - Ứng dụng: Xác nhiệt độ vật sáng, đặc biệt vật xa + Quang phổ vạch phát xạ: - Định nghĩa: Là hệ thống vạch sáng riêng lẻ, nằm ngăn cách khoảng tối - Nguồn điều kiện phát sinh: Chất khí, áp suất thấp bị kích thíc nhiệt, điện phát - Đặc điểm: Quang phổ vạch nguyên tố khác khác số lượng, vị trí, màu sắc, độ sáng tỉ đối vạch + Ứng dụng: Nhận biết có mặt nguyên tố hợp chất, hỗn hợp + Quang phổ vạch hấp thụ: - Định nghĩa: Là vạch tối quang phổ liên tục - Nguồn điều kiện phát sinh: Chất rắn, lỏng, khí bị chiếu ánh sáng trắng qua cho quang phổ vạch hấp thụ 22 TÓM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 - Đặc điểm: Các vạch tối xuất vị trí vạch màu quang phổ vạch phát xạ chất + Ứng dụng: Biết thành phần hợp chất + Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ: Ở nhiệt độ định, đám có khả phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sắc + Phép phân tích quang phổ tiện lợi nó: - Định nghĩa: Phép phân tích quang phổ phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào nghiên cứu quang phổ chúng - Tiện lợi: Phép phân tích định tính đơn giãn, cho kết nhanh phép phân tích hố học Phép phân tích định lượng nhạy, phất đo nồng độ nhỏ Có thể xác định thành phần cấu tạo nhiệt độ vật xa Mặt Trời + Tia hồng ngoại: - Định nghĩa: Là xạ khơng nhìn thấy được, có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ ( > 0,75 m) - Nguồn phát: Vật có nhiệt độ cao mơi trường xung quanh phát xạ hồng ngoại môi trường Nguồn hồng ngoại thông dụng bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điơt hồng ngoại - Tính chất: Tác dụng nhiệt, tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại, biến điệu sóng điện từ - Ứng dụng: Dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm da, giúp máu lưu thông, dùng tia hồng ngoại để sấy khô sản phẩm sơn, làm thiết bị điều khiển từ xa + Tia tử ngoại: - Định nghĩa: xạ khơng nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng tím ( < 0,40 m) - Nguồn phát: Vật có nhiệt độ 2000 0C phát tia tử ngoại, nhiệt độ vật cao phổ tử ngoại vật trải dài phía sóng ngắn Nguồn phát tử ngoại thường dùng đèn cao áp thuỷ ngân - Tính chất: Tác dụng lên kính ảnh, làm ion hố khơng khí, làm phát quang số chất, có tác dụng sinh học - Ứng dụng: Dùng để chữa bệnh còi xương, diệt vi khuẩn, sử dụng để phát vết nứt vết xước bề mặt sản phẩm + Tia hồng ngoại tia tử ngoại sóng điện từ nằm ngồi vùng quang phổ ánh sáng nhìn thấy Tia hồng ngoại tia tử ngoại tuân theo định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ gây tượng nhiễu xạ, giao thoa ánh sáng thông thường + Tia X: - Định nghĩa: Là sóng điện từ có bước sóng ngắn ( = từ 10-8 m đến 10-11 m) - Cách tạo ra: Các electron từ âm cực tăng tốc điện trường mạnh có động lớn Khi electron đập vào đối âm cực, chúng xuyên qua lớp vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân electron bên làm phát sóng điện từ có bước sóng cực ngắn, gọi xạ hãm - Tính chất: Khơng bị lệch điện trường từ trường, tác dụng mạnh lên kính ảnh, tác dụng sinh lí, huỷ diệt tế bào, làm ion hố chất khí, có khả đâm xun mạnh, làm phát quang số chất - Ứng dụng: Nghiên cứu mạng tinh thể, dị tìm khuyết tật sản phẩm đúc, chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư nông, nghiên cứu thành phần, cấu trúc vật rắn, kiểm tra hành lí hành khách máy bay + Tia gamma () sóng điện từ có bước sóng nhỏ bước sóng tia X (học phần Vật lý hạt nhân thường đưa vào phần để so sánh) + Thang sóng điện từ: Là tập hợp loại sóng điện từ xếp theo thứ tự bước sóng tăng dần: Tia gamma có < 10-11 m, tia X có từ 10-11 m đến 10-8 m, tia tử ngoại có từ 10-9 m đến 0,4 m, ánh sáng nhìn thấy có từ 0,4 đến 0,75 m, tia hồng ngoại có từ 0,75 m đến 10-3 m, sóng vơ tuyến có từ 10-3 m đến 103 m + Các sóng điện từ thang sóng điện từ có tần số khác nên tính chất cơng dụng chúng khác Công thức + Mối liên hệ bước sóng tần số ánh sáng đơn sắc chân không: = c / f + Tia hồng ngoại: 0,76 m mm + Ánh sáng nhìn thấy: 0,38 m 0,76 m + Tia tử ngoại: nm 0,38 m 23 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Tia Rơn-ghen (tia X): 10-11 m 10-8 m + Tia gamma: < 10-11 m + Động electron tới đối catôt ống phát tia X: Wđ = mv 2max = eUAK + Tần số lớn hay bước sóng nhỏ tia X mà ống Culitgiơ phát ra: eU0AK = hfmax = hc Chương VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Lý thuyết + Hiện tượng quang điện ngoài: Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp vào mặt kim loại làm electron từ kim loại bật + Định luật giới hạn quang điện: Với kim loại có bước sóng 0 định gọi giới hạn quang điện; tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện ( 0) Giới hạn quang điện kim loại thường, nằm vùng tử ngoại, kim loại kiềm, nằm vùng ánh sáng nhìn thấy + Giả thuyết Plăng: Nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay xạ ánh sáng cách không liên tục mà thành phần riêng biệt, đứt quãng Mỗi phần mang lượng hoàn toàn xác định, gọi lượng tử ánh sáng, có độ lớn = hf; với f tần số ánh sáng, h = 6,625.10-34 J.s số Plăng + Thuyết lượng tử ánh sáng: - Ánh sáng tạo thành hạt gọi phơtơn hc - Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, phôtôn giống nhau, phôtôn mang lượng: = hf = gọi lượng tử lượng - Trong chân không phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo tia sáng - Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn Phôtôn tồn trạng thái chuyển động, khơng có phơtơn đứng n + Hiện tượng quang điện xảy có hấp thụ phơtơn ánh sáng kích thích để làm bật electron khỏi bề mặt kim loại Công thức hc + Năng lượng phôtôn ánh sáng: = hf = + Cơng electron, giới hạn quang điện: A = hc 0 hc ne n * Cách gọi số Vật lí biểu thức cần tính tốn máy tính cầm tay fx-570ES: nhấn SHIFT nhấn mã số số (có sau nắp máy) Ví dụ: SHIFT 06 ta h = 6,625.10-34 J.s; SHIFT 28 ta c = 299792458 m/s 3.108 m/s SHIFT 23 ta e = 1,6.10-19 C; SHIFT 03 ta me = 9,1.10-31 kg; + Công suất nguồn sáng, hiệu suất lượng tử: P = n ;H= II QUANG ĐIỆN TRONG QUANG PHÁT QUANG LAZE Lý thuyết + Chất quang dẫn: Là chất trở nên dẫn điện bị ánh sáng thích hợp chiếu vào + Hiện tượng quang dẫn: Là tượng điện trở chất bán dẫn giảm mạnh có ánh sáng thích hợp chiếu vào + Quang điện trở: Là điện trở làm chất quang dẫn + Hiện tượng quang điện trong: Là tượng phơtơn ánh sáng kích thích bị hấp thụ giải phóng electron liên kết thành electron tự (electron dẫn) chuyển động khối chất bán dẫn Giới hạn quang điện chất quang dẫn nằm vùng hồng ngoại 24 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Pin quang điện pin chạy lượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện + Pin quang điện hoạt động dựa vào tượng quang điện xảy bên cạnh lớp chặn + Suất điện động pin quang điện nằm khoảng từ 0,5 V đến 0,8 V Hiệu suất pin quang điện vào khoảng 10% + Pin quang điện ứng dụng máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi, … + Hiện tượng quang – phát quang: Là phát quang chất có ánh sáng thích hợp chiếu vào + Huỳnh quang: Là phát quang có thời gian ngắn (dưới 10-8 s), thường xảy với chất lỏng chất khí + Lân quang: Là phát quang có thời gia dài (10-8 s trở lên) Thường xảy với chất rắn + Đặc điểm quang phát quang: Bước sóng ánh sáng phát quang dài bước sóng ánh sáng kích thích: hq > kt + Laze: Là nguồn sáng phát chùm sáng cường độ lớn dựa ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng + Đặc điểm tia laze: Tia laze chùm sáng kết hợp, có tính đơn sắc, chùm song song (có tính định hướng cao), có cường độ lớn + Ứng dụng: Dùng dao mỗ phẩu thuật tinh vi (phẩu thuật mắt, mạch máu), sử dụng tác dụng nhiệt để chữa số bệnh ngồi da, sử dụng liên lạc vơ tuyến, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ, khoan, cắt vật liệu, ngắm đường thẳng, đo khoảng cách,… Cơng thức hc + Năng lượng kích hoạt giới hạn quang điện trong: A = 0 + Đặc điểm ánh sáng phát quang: hc hc hfpq = < hfkt = fpq < fkt hay pq > kt pq kt hc + Công suất chùm laze đơn sắc: P = n III MẪU NGUYÊN TỬ BO Lý thuyết Hai tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử: + Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng Khi trạng thái dừng ngun tử khơng xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng + Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử: - Khi nguyên tử trạng thái dừng có lượng En chuyển sang trạng thái dừng có lượng Em thấp phát phơtơn có lượng hiệu: = hfnm = En – Em - Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hiệu En – Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng En cao + Với nguyên tử hiđrô electron chuyển động quỹ đạo dừng có tên gọi K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3), ứng với mức lượng EK, EM, EM, Trong trạng dừng có lượng thấp EK (quỹ đạo K: r = r0) trạng thái dừng Công thức + Bán kính quỹ đạo dừng electron ngun tử hiđrơ: rn = n2r0; n N*; r0 = 5,3.10-11 m + Năng lượng 13,6 trạng thái dừng nguyên tử hiđrô: En = - (eV); n N* n E Eth + Tần số xạ quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hiđrô: f = c h hc + Bước sóng xạ quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hiđrô: = Ec Eth Chú ý: Khi lượng trạng thái dừng cho với đơn vị eV phải đổi đơn vị J cách nhân với e = 1,6.10-19 25 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Số vạch tối đa phát electron chuyển từ quỹ đạo dừng thứ n quỹ đạo dừng (quỹ đạo K với n = 1): N = n(n – 1) Chương VII VẬT LÝ HẠT NHÂN I TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN Lý Thuyết + Hạt nhân gồm có Z prơtơn A – Z (A: số nuclơn); kí hiệu: ZA X Các hạt nhân có số prơtơn Z khác số nơtron N (khác số khối A) gọi đồng vị + Đơn vị khối lượng: Trong vật lí hạt nhân người ta dùng loại đơn vị khối lượng: kg, u MeV/c2: u = 1,66055.10-27 kg 931,5 MeV/c2 + Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 + Một hạt có khối lượng m0 trạng thái nghĩ chuyển động với tốc độ v, khối lượng tăng lên thành m m0 với m = v2 1 c + Năng lượng toàn phần, lượng nghĩ động hạt: E = mc2 lượng toàn phần; E0 = m0c2 lượng nghĩ; hiệu lượng toàn phần lượng nghĩ động hạt: Wđ = E = E0 Công thức A + Hạt nhân Z X , có A nuclơn; Z prơtơn; N = (A – Z) nơtrôn + Số hạt nhân m gam chất đơn nguyên tử: N = + Khối lượng tương đối tính: m = + Năng lượng tồn phần: E = mc2 = m0 v2 1 c m0 1 m NA A c2 v c2 + Năng lượng nghỉ: E0 = m0c2 2 + Động Wđ = E – E0 = mc – m0c = 1 m0 c v 1 c II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Lý thuyết + Lực tương tác nuclôn gọi lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng hai nuclôn cách khoảng nhỏ kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m) + Khối lượng cùa hạt nhân nhỏ khối lượng tổng nuclôn tạo thành hạt nhân đó: m = Zmp + (A – Z)mn – mX > + Năng lượng liên kết hạt nhân lượng tối thiểu cần thiết để tách nuclôn hạt nhân thành nuclôn riêng lẻ; đo tích độ hụt khối m với c2: Wlk = m.c2 W + Năng lượng liên kết riêng hạt nhân lượng liên kết tính nuclơn ( = lk ) hạt A nhân + Mức độ bền vững hạt nhân tùy thuộc vào lượng liên kết riêng hạt nhân, hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững 26 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Các hạt nhân có số khối A khoảng từ 50 đến 80 lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn lượng liên kết riêng hạt nhân đầu bảng cuối tuần hoàn, lượng liên kết riêng lớn vào cở 8,8 MeV/nuclôn (của hạt nhân sắt 56 28 Fe) + Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Có loại phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân tự phát phản ứng hạt nhân kích thích + Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân: bảo tồn điện tích (ngun tử số Z); bảo tồn số nuclơn (số khối A); bảo toàn lượng toàn phần; bảo toàn động lượng Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng + Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = (mtrước - msau)c2; W > tỏa lượng, W < thu lượng Công thức + Độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng: W m = Zmp + (A – Z)mn – mhn; Wlk = m.c2; = lk A + Các định luật bảo toàn phản ứng: ZA11 X1 + ZA22 X2 ZA33 X3 + ZA44 X4 Bảo tồn số nuclơn: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Bảo toàn động lượng: m1 v1 + m2 v = m3 v + m4 v Bảo toàn lượng toàn phần: miv i2 động hạt nhân thứ i + Năng lượng toả thu vào phản ứng hạt nhân: W = (mA + mB - mC - mD)c2 = WlkC + WlkD - WlkA - WlkB = ACC + ADD - AAA - ABB W > 0: tỏa lượng; W < 0: thu lượng (m1 + m2)c2 + K1 + K2 = (m3 + m4)c2 + K3 + K4; với Ki = III PHĨNG XẠ Lý thuyết + Phóng xạ: Là tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác + Đặc tính q trình phóng xạ: Hồn tồn nguyên nhân bên gây ra, tuyệt đối không phụ thuộc tác động bên + Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kì bán rã Cứ sau chu kì số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác + Biểu thức định luật: t t ln 0, 693 N = N0 T = N0e-t m = m0 T = m0e-t; với = T T + Các dạng phóng xạ: - Phóng xạ : Tia dịng hạt nhân li 42 He - Phóng xạ -: Tia - dòng electron 1 e - Phóng xạ +: Tia + dịng pơzitron 10 e - Phóng xạ : Tia sóng điện từ có bước sóng ngắn (tần số lớn), khơng mang điện Phóng xạ thường xảy phản ứng hạt nhân, phóng xạ hay -, + Các hạt chuyển động với tốc độ cỡ 2.107 m/s; hạt - + chuyển động với tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng cịn hạt (là phơtơn) chuyển động với tốc độ ánh sáng Công thức + Số hạt nhân, khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: t T -t t T N = N0 = N0 e ; m(t) = m0 = m0e-t 27 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 + Số hạt nhân tạo thành sau thời gian t: t T N’ = N0 – N = N0 (1 – ) = N0(1 – e-t) + Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: t A' A' m’ = m0 (1 – T ) = m0 (1 – e-t) A A + Liên hệ số phóng xạ chu kì bán rã T: ln 0, 693 = T T IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Lý thuyết + Phân hạch: Là tượng hạt nhân nặng thành hai mãnh nhẹ + Đặc điểm: Sinh đến nơtron toả lượng lớn + Phân hạch 235U tác dụng nơtron tỏa lượng vào cở 200 MeV trì theo trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng 235U đủ lớn) Các sản phẩm phân hạch hạt nhân chứa nhiều nơtron phóng xạ - Số nơtron phát phân hạch gây phân hạch gọi hệ số nhân nơtron k: Nếu k < phản ứng dây chuyền khơng xảy ra; k = phản ứng dây chuyền xảy khơng tăng vọt điều khiển được; k > phản ứng dây chuyền tăng vọt không điều khiển dẫn đến vụ nổ nguyên tử Khối lượng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch trì gọi khối lượng tới 239 hạn Với 235 92U khối lượng tới hạn cỡ 15 kg; với 94U khối lượng tới hạn cỡ kg Phản ứng dây chuyền có điều khiển tạo lị phản ứng hạt nhân: Dùng điều khiển có chứa bo, cađimi để điều khiển cho số nơtron sinh quay lại kích thích phản ứng phân hạch ln + Phản ứng nhiệt hạch: Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng + Đặc điểm: Là phản ứng toả lượng + Điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch: Các phản ứng kết hợp khó xảy (do hạt nhân tích điện dương nên đẩy nhau) Muốn chúng tiến lại gần kết hợp chúng phải có động lớn để thắng lực đẩy Culơng, muốn cần phải có nhiệt độ cao + Là nguồn gốc lượng Mặt Trời + Năng lượng nhiệt hạch, với ưu việt không gây ô nhiễm (sạch) nguyên liệu dồi nguồn lượng tương lai Công thức + Liên hệ động lượng động năng: Wđ = mv2; p2 = 2mWđ + Năng lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân: W = (m1 + m2 – m3 – m4)c2 = W3 + W4 – W1 – W2 = A33 + A44 – A11 – A22 - - P/s: Hãy học cách để em có đủ thời gian tận hưởng hịa với sống tươi đẹp: đàn chim tung cánh bầu trời, đàn ong bay lượn ánh nắng hoa nở ngát bên đồi xanh Chúc em thành công! 28 ...TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Chương I DAO ĐỘNG CƠ I DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Lý thuyết + Dao động chuyển động lặp lặp lại vật quanh vị trí đặc biệt gọi... cách cung 12 12 12 có: f 12 cao = 2f thap ; cách cung có: f cao = 4f thap + Tính chất hàm lôgaric: a lga = b a = 10b; lg(a.b) = lga + lgb; lg = lga – lgb b 11 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 Chương... sóng = f12 f 22 19 TĨM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÝ 12 ? ?12 22 ; dùng tụ có điện dung C = f12 f 22 ; bước sóng = 12 C1C2 (hai tụ ghép nối tiếp) thu sóng điện từ có tần số f = C1 C2 ? ?12 22
Ngày đăng: 28/12/2020, 21:43
Xem thêm:
