Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu gồm tóm tắt một số phần lý thuyết và bài tập vận dụng các chuyên đề luyện thi đại học môn Vật lý: dao động cơ học, sóng cơ học, điện xoay chiều, sóng ánh sáng, lượng tử ánh sáng. Tài liệu dành cho các em học đang ôn luyện kì thi THPT Quốc gia môn Vật lý. Mời các em cùng tham khảo.
DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG Dao động: Là chuyển động qua lại quanh vị trí cân (Vị trí cân vị trí tự nhiên vật chưa dao động, hợp lực tác dụng lên vật 0) Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc… hướng độ lớn) Dao động điều hòa: dao động mơ tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(t + ) x = Acos(t + ) Đồ thị dao động điều hòa đường sin (hình vẽ): Trong đó: x: tọa độ (hay vị trí ) vật Acos(t + ): li độ (độ lệch vật so với vị trí cân bằng) A: Biên độ dao động, li độ cực đại, ln số dương : Tần số góc (đo rad/s), số dương (t + ): Pha dao động (đo rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động vật thời điểm t : Pha ban đầu, số dương âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gian (t = t0) Chu kì, tần số dao động: * Chu kì T (đo giây (s)) khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lập lại cuõ hoặclà thời gian để vật thực dao động (t thời gian vật thực N dao động) * Tần số f (đo héc: Hz) số chu kì (hay số dao động) vật thực đơn vị thời gian: (1Hz = dao động/giây) * Gọi TX, fX chu kì tần số vật X Gọi T Y, fY chu kì tần số vật Y Khi khoảng thời gian t vật X thực NX dao động vật Y thực NY dao động và: Vận tốc gia tốc dao động điều hịa: Xét vật dao động điều hồ có phương trình: x = Acos(t +) a Vận tốc: v = x’ = -Asin(t +) v = Acos(t + + ) vmax = A, vật qua VTCB b Gia tốc: a = v’ = x’’ = -2Acos(t + ) = - 2x a = -2x =2Acos(t+ +) amax = A2, vật vị trí biên a max vmax * Cho amax vmax Tìm chu kì T, tần số f , biên độ A ta dùng công thức: = A = vmax a max c Hợp lực F tác dụng lên vật dao động điều hòa, gọi lực hồi phục hay lực kéo lực gây dao động điều hịa, có biểu thức: F = ma = -m2x = m.2Acos(t + + ) lực biến thiên điều hịa với tần số f , có chiều ln hướng vị trí cân bằng, trái dấu (-), tỷ lệ (2) ngược pha với li độ x (như gia tốc a) Ta nhận thấy: * Vận tốc gia tốc biến thiên điều hoà tần số với li độ * Vận tốc sớm pha /2 so với li độ, gia tốc ngược pha với li độ * Gia tốc a = - 2x tỷ lệ trái dấu với li độ (hệ số tỉ lệ -2) ln hướng vị trí cân 6) Tính nhanh chậm chiều chuyển động dao động điều hòa: - Nếu v > vật chuyển động chiều dương; v < vật chuyển động theo chiều m - Nếu a.v > vật chuyển động nhanh dần; a.v < vật chuyển động chậm dần Chú ý: Dao động loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hịa nên ta khơng thể nói dao động nhanh dần hay chậm dần chuyển động nhanh dần hay chậm dần phải có gia tốc a số, ta nói dao động nhanh dần (từ biên cân bằng) hay chậm dần (từ cân biên) 7) Quãng đường tốc độ trung bình chu kì: * Qng đường chu kỳ ln 4A; 1/2 chu kỳ 2A * Quãng đường l/4 chu kỳ A vật xuất phát từ VTCB vị trí biên (tức = 0; /2; ) 2v * Tốc độ trung bình = = chu kì (hay nửa chu kì): = = = max x2 x1 * Vận tốc trung bình v độ biến thiên li độ đơn vị thời gian: v = = t t1 vận tốc trung bình chu kì (khơng nên nhầm khái niệm tốc độ trung bình vận tốc GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 1- trung bình!) * Tốc độ tức thời độ lớn vận tốc tức thời thời điểm * Thời gian vật từ VTCB biên từ biên VTCB T/4 Trường hợp dao động có phương trình đặc biệt: * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) + c với c = const thì: - x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ li độ cực đại x0max = A biên độ - Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu - Toạ độ vị trí cân x = c, toạ độ vị trí biên x = A + c - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” vmax = A.ω amax = A.ω2 v - Hệ thức độc lập: a = -2x0; A x02 * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos2(t + ) + c x = c + + cos(2ωt + 2) Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2, tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x =c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Asin2(t + ) + c x = c + - cos(2ωt + 2) x = c + + cos(2t + 2 ) Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2 , tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x = c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = a.cos(t + ) + b.sin(t + ) a b Đặt cosα = sinα = x = a b {cos.cos(t+)+sin.sin(t+)} a2 b2 a2 b2 x = a b cos(t+ - ) Có biên độ A = a b , pha ban đầu ’ = - α Các hệ thức độc lập với thời gian – đồ thị phụ thuộc: Từ phương trình dao động ta có: x = Acos(t +) cos(t + ) = (1) Và: v = x’ = -Asin (t + ) sin(t +) = - (2) 2 x v Bình phương vế (1) (2) cộng lại: sin2(t + ) + cos2(t + ) = 1 + (- v A A Vậy tương tự ta có hệ thức độc lập với thời gian: 2 v v2 a2 v2 x v * A = = x 1 v = A x = A2 x 2 4 2 A A 2 x v 1 ; * A vmax a amax v vmax 1 ; F Fmax v vmax * Tìm biên độ A tần số góc biết (x1, v1); (x2, v2): = 1 v22 v12 A = x12 x22 v12 x22 v22 x12 v12 v22 * a = -2x; F = ma = -m2x Từ biểu thức độc lập ta suy đồ thị phụ thuộc đại lượng: * x, v, a, F phụ thuộc thời gian theo đồ thị hình sin * Các cặp giá trị {x v}; {a v}; {F v} vuông pha nên phụ thuộc theo đồ thị hình elip * Các cặp giá trị {x a}; {a F}; {x F} phụ thuộc theo đồ thị đoạn thẳng qua gốc tọa độ xOy 10 Tóm tắt loại dao động: a Dao động tắt dần: Là dao động có biên độ giảm dần (hay giảm dần) theo thời gian (nguyên nhân tác dụng cản lực ma sát) Lực ma sát lớn trình tắt dần nhanh ngược lại Ứng dụng hệ thống giảm xóc ơtơ, xe máy, chống rung, cách âm… b Dao động tự do: Là dao động có tần số (hay chu kì) phụ vào đặc tính cấu tạo (k,m) hệ mà không phụ thuộc vào yếu tố (ngoại lực) Dao động tự tắt dần ma sát c Dao động trì: Là dao động tự mà người ta bổ sung lượng cho vật sau chu kì dao động, lượng bổ sung lượng Quá trình bổ sung lượng để trì dao động khơng làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ chu kì hay tần số dao động hệ d Dao động cưỡng bức: Là dao động chịu tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos(t + ) với F0 biên độ ngoại lực GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 2- + Ban đầu dao động dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng dao động cưỡng sau dao động riêng tắt dần vật dao động ổn định với tần số ngoại lực + Biên độ dao động cưỡng tăng biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng giảm lực cản môi trường tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng tăng độ chênh lệch tần số ngoại lực tần số dao động riêng giảm VD: Một vật m có tần số dao động riêng 0, vật chịu tác dụng ngoại lực cưỡng có biểu thức F = F0cos(ωt + ) vật dao động với biên độ A tốc độ cực đại vật v max = A.; gia tốc cực đại amax = A.2 F= m.2.x F0 = m.A.2 e Hiện tượng cộng hưởng: Là tượng biên độ dao động cưỡng tăng cách đột ngột tần số dao động cưỡng xấp xỉ tần số dao động riêng hệ Khi đó: = 0 hay = 0 hay T = T0 Với , , T 0, 0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động Biên độ cộng hưởng phụ thuộc vào lực ma sát, biên độ cộng hưởng lớn lực ma sát nhỏ ngược lại + Gọi 0 tần số dao động riêng, tần số ngoại lực cưỡng bức, biên độ dao động cưỡng tăng dần gần với 0 Với cường độ ngoại lực 2 > 1 > 0 A2 < A1 1 gần 0 + Một vật có chu kì dao động riêng T treo vào trần xe ôtô, hay tàu hỏa, hay gánh vai người… chuyển động đường điều kiện để vật có biên độ dao động lớn (cộng hưởng) vận tốc chuyển động ôtô hay tàu hỏa, hay người gánh v = với d khoảng cách bước chân người gánh, hay đầu nối ray tàu hỏa hay khoảng cách “ổ gà” hay gờ giảm tốc đường ơtơ… ) So sánh dao động tuần hồn dao động điều hịa: * Giống nhau: Đều có trạng thái dao động lặp lại cũ sau chu kì Đều phải có điều kiện khơng có lực cản môi trường Một vật dao động điều hịa dao động tuần hồn * Khác nhau: Trong dao động điều hòa quỹ đạo dao động phải đường thẳng, gốc tọa độ phải trùng vị trí cân cịn dao động tuần hồn khơng cần điều Một vật dao động tuần hồn chưa dao động điều hòa Chẳng hạn lắc đơn dao động với biên độ góc lớn (lớn 10 0) khơng có ma sát dao động tuần hồn khơng dao động điều hịa quỹ đạo dao động lắc đường thẳng Câu 1.Chọn câu trả lời Trong phương trình dao động điều hồ: x = Acos(t + ) Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu số dương B Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu số âm C Biên độ A, tần số góc , số dương, pha ban đầu số phụ thuộc cách chọn gốc thời gian D Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu số phụ thuộc vào cách chọn gốc thời gian t = Câu 2.Chọn câu sai Chu kì dao động là: A Thời gian để vật quãng lần biên độ B Thời gian ngắn để li độ dao động lặp lại cũ C Thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ D Thời gian để vật thực dao động Câu 3.T chu kỳ vật dao động tuần hoaøn Thời điểm t thời điểm t + mT với m N vật: A Chỉ có vận tốc B Chỉ có gia tốc C Chỉ có li độ D Có trạng thái dao động Câu 4.Chọn câu sai Tần số dao động tuần hồn là: A Số chu giây B Số lần trạng thái dao động lặp lại đơn vị thời gian C Số dao động thực phút D Số lần li độ dao động lặp lại cũ đơn vị thời gian Câu 5.Đại lượng sau khơng cho biết dao động điều hồ nhanh hay chậm? A Chu kỳ B Tần số C Biên độ D Tốc độ góc Câu 6.Phát biểu sau nói dao động điều hoà chất điểm? A Khi qua VTCB, chất điểm có vận tốc cực đại, gia tốc cực đại B Khi tới vị trí biên chất điểm có gia tốc cực đại Khi qua VTCB chất điểm có vận tốc cực đại C Khi qua VTCB, chất điểm có vận tốc cực tiểu, gia tốc cực đại D Khi tới vị trí biên, chất điểm có vận tốc cực đại, gia tốc cực đại Câu 7.Chọn câu trả lời dao động điều hoà vận tốc gia tốc vật: A Qua cân vận tốc cực đại, gia tốc triệt tiêu A GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 3- B Tới vị trí biên vận tốc đạt cực đại, gia tốc triệt tiêu C Tới vị trí biên vận tốc triệt tiêu, gia tốc cực đại D A B Câu 8.Khi vật dao động điều hòa thì: A Vectơ vận tốc vectơ gia tốc ln hướng chiều chuyển động B Vectơ vận tốc hướng chiều chuyển động, vectơ gia tốc C Vectơ vận tốc vectơ gia tốc đổi chiều qua vị trí cân D Vectơ vận tốc vectơ gia tốc vectơ hướng vị trí cân Câu 9.Nhận xét biến thiên vận tốc dao động điều hòa A Vận tốc vật dao động điều hịa giảm dần vật từ vị trí cân vị trí biên B Vận tốc vật dao động điều hòa tăng dần vật từ vị trí biên vị trí cân C Vận tốc vật dao động điều hòa biến thiên tuần hịan tần số góc với li độ vật D Vận tốc vật dao động điều hòa biến thiên lượng sau khỏang thời gian Câu 10.Chọn đáp án sai Trong dao động điều hồ li độ, vận tốc gia tốc đại lượng biến đổi theo hàm sin cosin theo t và: A Có biên độ B Cùng tần số C Có chu kỳ D Không pha dao động Câu 11.Hai vật A B bắt đầu dao động điều hòa, chu kì dao động vật A T A, chu kì dao động vật B TB Biết TA = 0,125TB Hỏi vật A thực 16 dao động vật B thực dao động? A B C 128 D Câu 12.Một vật dao động điều hòa với li độ x = Acos(t + ) vận tốc dao động v = -Asin(t + ) A Li độ sớm pha so với vận tốc B Vận tốc sớm pha li độ góc C Vận tốc v dao động pha với li độ D Vận tốc dao động lệch pha /2 so với li dộ Câu 13 Trong dao động điều hòa, gia tốc biến đổi A Cùng pha với li độ B Lệch pha góc so với li độ C Sớm pha /2 so với li độ D Trễ pha /2 so với li độ Câu 14 Trong dao động điều hòa, gia tốc biến đổi A Cùng pha với vận tốc B Ngược pha với vận tốc C Lệch pha /2 so với vận tốc D Trễ pha /2 so với vận tốc Câu 15.Trong dao động điều hòa vật biểu thức sau sai? 2 x v A 1 A vmax 2 a B amax 2 v vmax 1 F v x a 1 1 C D A amax Fmax vmax Câu 16.Một vật dao động điều hịa theo phương trình x = Acos(ωt + ) Gọi v vận tốc tức thời vật Trong hệ thức liên hệ sau, hệ thức sai? 2 v x v v2 A B v2 = 2(A2 - x2) C = D A = x 1 A2 x 2 A A Câu 17.Vật dao động với phương trình: x = Acos(t + ) Khi tốc độ trung bình vật chu kì là: 2vmax A = B = C = D = Câu 18.Nếu biết vmax amax vận tốc cực đại gia tốc cực đại vật dao động điều hịa chu kì T là: vmax a max a max 2vmax A B C D a max vmax 2vmax a max Câu 19.Gia tốc dao động điều hòa cĩ biểu thức: A a = 2x B a = - x2 C a = - 2x D a = 2x2 Câu 20.Gia tốc dao động điều hịa có độ lớn xác định bởi: A a = 2x2 B a = - x2 C a = - 2x D a = 2x2 Câu 21.Nếu biết vmax amax vận tốc cực đại gia tốc cực đại vật dao động điều hịa biên GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 4- độ A là: 2 a max vmax a max amax A B C D vmax a max vmax vmax Câu 22.Đồ thị mô tả phụ thuộc gia tốc a li độ v là: A Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ B Đoạn thẳng nghịch biến qua gốc tọa độ C Là dạng hình sin D Dạng elip Câu 23 Đồ thị mô tả phụ thuộc gia tốc a li độ x là: A Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ B Đoạn thẳng nghịch biến qua gốc tọa độ C Là dạng hình sin D Có dạng đường thẳng khơng qua gốc tọa độ Câu 24 Đồ thị mô tả phụ thuộc gia tốc a lực kéo F là: A Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ B Đường thẳng qua gốc tọa độ C Là dạng hình sin D Dạng elip Câu 25.Hãy chọn phát biểu đúng? Trong dao động điều hoà vật: A Đồ thị biểu diễn gia tốc theo li độ đường thẳng không qua gốc tọa độ B Khi vật chuyển động theo chiều dương gia tốc giảm C Đồ thị biểu diễn gia tốc theo li độ đường thẳng qua gốc tọa độ D Đồ thị biểu diễn mối quan hệ vận tốc gia tốc đường elíp Câu 26.Một chất điểm chuyển động theo phương trình sau: x = Acost +B Trong A, B, số Phát biểu đng? A Chuyển động chất điểm dao động tuần hồn vị trí biên có tọa độ x = B – A x = B + A B Chuyển động chất điểm dao động tuần hoàn biên độ A + B C Chuyển động chất điểm dao động tuần hồn vị trí cân có tọa độ x = D Chuyển động chất điểm dao động tuần hoàn vị trí cân có tọa độ x = B/A Câu 27.Một chất điểm chuyển động theo phương trình sau: x = Acos2(t + /4) Tìm phát biểu đúng? A Chuyển động chất điểm dao động tuần hồn vị trí cân có tọa độ x = B Chuyển động chất điểm dao động tuần hoàn pha ban đầu /2 C Chuyển động chất điểm dao động tuần hồn vị trí biên có tọa độ x = -A x = A D Chuyển động chất điểm dao động tuần hoàn tần số góc Câu 28.Phương trình dao động vật có dạng x = asint + acost Biên độ dao động vật là: A a/2 B a C a D a Câu 29.Chất điểm dao động theo phương trình x = 2cos(2πt + /3) + 2sin(2πt + /3) Hãy xác định biên độ A pha ban đầu chất điểm A A = 4cm, = /3 B A = 8cm, = /6 C A = 4cm, = /6 D A = 16cm, = /2 Câu 30 Vận tốc vật dao động điều hịa theo phương trình x = Asin(t + ) với pha /3 2π(m/s) Tần số dao động 8Hz Vật dao động với biên độ: A 50cm B 25 cm C 12,5 cm D 50 cm Câu 31 Vật dao động điều hồ có tốc độ cực đại 10 (cm/s) Tốc độ trung bình vật chu kì dao động là: A 10cm/s B 20 cm/s C 5 cm/s D cm/s Câu 32 Vật dao động điều hoà Khi qua vị trí cân vật có tốc độ 16 (cm/s), biên gia tốc vật 642 (cm/s2) Tính biên độ chu kì dao động A A = 4cm, T = 0,5s B A = 8cm, T = 1s C A = 16cm, T = 2s D A = 8pcm, T = 2s Câu 33 Một vật dao động điều hoà x = 4sin(t + /4)cm Lúc t = 0,5s vật có li độ vận tốc là: A x = -2 cm; v = 4 cm/s B x = cm; v = 2 cm/s C x = cm; v = -2 cm/s D x = -2 cm; v = -4 cm/s Câu 34 Một vật dao động điều hoà x = 10cos(2t + /4)cm Lúc t = 0,5s vật: A Chuyển động nhanh dần theo chiều dương B Chuyển động nhanh dần theo chiều âm C Chuyển động chậm dần theo chiều dương D Chuyển động chậm dần theo chiều âm Câu 35 Một vật dao động điều hịa với biên độ 5cm, vật có li độ x = -3cm có vận tốc 4(cm/s) Tần số dao động là: A 5Hz B 2Hz C 0,2 Hz D 0,5Hz Câu 36 Vật dao động điều hịa, biên độ 10cm, tần số 2Hz, vật có li độ x = -8cm vận tốc dao động theo chiều âm là: A 24(cm/s) B -24(cm/s) C 24 (cm/s) D -12 (cm/s) GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 5- Câu 37 Tại thời điểm vật thực dao động điều hịa có vận tốc 1/2 vận tốc cực đại vật có li độ bao nhiêu? A Câu 38 Một vật dao động điều hịa vật có li độ x = 3cm vận tốc vật v = 40cm/s, vật qua vị trí cân vận tốc vật v2 = 50cm/s Tần số dao động điều hòa là: A (Hz) B (Hz) C (Hz) D 10(Hz) Câu 39 Một vật dao động điều hồ vật có li độ x = 3cm vận tốc v = 40cm/s, vật qua vị trí cân vật có vận tốc v2 = 50cm Li độ vật có vận tốc v3 = 30cm/s là: A 4cm B 4cm C 16cm D 2cm Câu 40 Một chất điểm dao động điều hoà Tại thời điểm t li độ chất điểm x1 = 3cm v1 = -60 cm/s thời điểm t2 có li độ x2 = cm v2 = 60 cm/s Biên độ tần số góc dao động chất điểm bằng: A 6cm; 20rad/s B 6cm; 12rad/s C 12cm; 20rad/s D 12cm; 10rad/s Câu 41 Một chất điểm dao động điều hòa Tại thời điểm t li độ vật x tốc độ v1 Tại thời điểm t2 có li độ x2 tốc độ v2 Biết x1 ≠ x2 Hỏi biểu thức sau dùng xác định tần số dao động? A B C D v12 v12 v22 v21 x22 x12 x12 x22 f f f B C D 2 x12 x22 2 x12 x22 2 v12 v22 2 v22 v12 Câu 42 Một vật dao động điều hòa đoạn thẳng dài 10cm thực 50 dao động thời gian 78,5 giây Tìm vận tốc gia tốc vật qua vị trí có li độ x = 3cm theo chiều hướng vị trí cân bằng: A v = -0,16 m/s; a = -48 cm/s2 B v = 0,16m/s; a = -0,48cm/s2 C v = -16 m/s; a = -48 cm/s2 D v = 0,16cm/s; a = 48cm/s2 Câu 43 Một chất điểm dao động điều hòa trục Ox Khi chất điểm qua vị trí cân tóc độ 20 cm/s Khi chất điểm có tốc độ 10 cm/s gia tốc 40 cm/s Biên độ dao động chất điểm là: A 4cm B 5cm C cm D 10 cm Câu 44 Phương trình vận tốc vật dao động điều hoà v = 120cos20t(cm/s), với t đo giây Vào thời điểm t = T/6 (T chu kì dao động), vật có li độ là: A 3cm B -3cm C cm D -3 cm Câu 45 Hai chất điểm dao động điều hịa phương, tần số, có phương trình dao động là: x = A1cos(t+1); x2 = A2cos(t+2) Cho biết 4x + x = 13 cm2 Khi chất điểm thứ có li độ x = cm tốc độ cm/s, tốc độ chất điểm thứ bằng: A cm/s B cm/s C 10 cm/s D 12 cm/s Câu 46 Một vật có khối lượng 500g dao động điều hòa tác dụng lực kéo có biểu thức F = 0,8cos4t (N) Dao động vật có biên độ là: A cm B 12 cm C cm D 10 cm Câu 47 Lực kéo tác dụng lên chất điểm dao động điều hịa có độ lớn: A Tỉ lệ với bình phương biên độ B Tỉ lệ với độ lớn x hướng vị trí cân C Khơng đổi hướng thay đổi D Và hướng không đổi Câu 48 Sự đong đưa có gió thổi qua là: A Dao động tắt dần B Dao động trì C Dao động cưỡng D Dao động tuần hoàn Câu 49 Dao động trì dao động tắt dần mà người ta đã: A Kích thích lại dao động sau dao động bị tắt hẳn B Tác dụng vào vật ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian C Cung cấp cho vật lượng lượng vật sau chu kỳ D Làm lực cản môi trường chuyển động Câu 50.Dao động tắt dần dao động có: A Cơ giảm dần ma sát B Chu kỳ giảm dần theo thời gian C Tần số tăng dần theo thời gian D Biên độ khoâng đổi Câu 51.Phát biểu sau sai? A Dao động cưỡng dao động tác dụng ngoại lực biến đổi tuần hoàn B Biên độ dao động cưỡng phụ thuộc vào mối quan hệ tần số lực cưỡng tần số dao động riêng hệ C Sự cộng hưởng thể rõ nét lực ma sát mơi trường ngồi nhỏ D Biên độ cộng hưởng không phụ thuộc vào ma sát A f GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 6- Câu 52.Trong dao động tắt dần sau đây, trường hợp tắt dần nhanh có lợi? Quả lắc đồng hồ B Khung xe máy sau qua chỗ đường gập ghềnh Con lắc lị xo phịng thí nghiệm D Chiếc võng Câu 53 Chọn đáp án sai Dao động tắt dần dao động: A Có biên độ giảm dần B Khơng có tính điều hịa C Có thể có lợi có hại D Có tính tuần hoàn Câu 54 Sự cộng hưởng xảy dao động cưỡng khi: A Hệ dao động với tần số dao động lớn B Ngoại lực tác dụng lên vật biến thiên tuần hoàn C Dao động khơng có ma sát D Tần số cưỡng tần số riêng Câu 55.Phát biểu sai? A Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian B Dao động cưỡng có tần số tần số ngoại lực C Dao động trì có tần số tỉ lệ với lượng cung cấp cho hệ dao động D Cộng hưởng có biên độ phụ thuộc vào lực cản môi trường Câu 56.Trong trường hợp sau dao động vật có tần số khác tần số riêng vật? A Dao động trì B Dao động cưỡng C Dao động cộng hưởng D Dao động tự tắt dần Câu 57.Dao động lắc đồng hồ thuộc loại: A Dao động tắt dần B Cộng hưởng C Cưỡng D Duy trì Câu 58.Một vật có tần số dao động tự f 0, chịu tác dụng liên tục ngoại lực tuần hồn có tần số biến thiên ( ≠ 0) Khi vật dao ổn định với tần số bao nhiêu? A B 0 C + 0 D | - 0| Câu 59.Một vật dao động với tần số riêng f = 5Hz, dùng ngoại lực cưỡng có cường độ khơng đổi, tần số ngoại lực f1 = 6Hz f2 = 7Hz biên độ dao động tương ứng A1 A2 So sánh A1 A2 A A1 > A2 1 gần 0 B A1 < A2 1 < 2 C A1 = A2 cường độ ngoại lực D Không thể so sánh Câu 60.Một lắc lị xo gồm vật có khối lượng m = 100g, lị xo có độ cứng k = 100N/m điều kiện lực cản mơi trường, biểu thức ngoại lực điều hồ sau làm cho lắc đơn dao động cưỡng với biên độ lớn nhất? ( Cho g = 2 m/s2) A F = F0cos(2t + /4) B F = F0cos(8t) C F = F0cos(10t) D F = F0cos(20t + /2) cm Câu 61.Một lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 100g, lị xo có độ cứng k = 100N/m Trong điều kiện lực cản mơi trường, biểu thức ngoại lực điều hoà sau làm cho lắc dao động cưỡng với biên độ lớn nhất? ( Cho g = 2 m/s2) A F = F0cos(20t + /4) B F = 2F0cos(20t) C F = F0cos(10t) D F = 2.F0cos(10t + /2)cm Câu 62.Một vật có tần số dao động riêng 0 = 5Hz, dùng ngoại lực cưỡng có cường độ F tần số ngoại lực = 6Hz tác dụng lên vật Kết làm vật dao động ổn định với biên độ A = 10 cm Hỏi tốc độ dao động cực đại vật bao nhiêu? A 100(cm/s) B 120 (cm/s) C 50 (cm/s) D 60(cm/s) Câu 63 Một chất điểm có khối lượng m có tần số góc riêng = 4(rad/s) thực dao động cưỡng ổn định tác dụng lực cưỡng F = F 0cos(5t) (N) Biên độ dao động trường hợp 4cm, tìm tốc độ chất điểm qua vị trí cân bằng: A 18cm/s B 10 cm/s C 20cm/s D 16cm/s Câu 64 Mơt chất điểm có khối lượng 200g có tần số góc riêng = 2,5(rad/s) thực dao động cưỡng ổn định tác dụng lực cưỡng F = 0,2cos(5t) (N) Biên độ dao đông trường hợp bằng: A cm B 16 cm C cm D 2cm Câu 65.Vật có khối lượng kg có tần số góc dao động riêng 10 rad/s Vật nặng đứng vị trí cân bằng, ta tác dụng lên lắc ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian với phương trình F = F 0cos(10t) Sau thời gian ta thấy vật dao động ổn định với biên độ A = 6cm, coi 2 = 10 Ngoại lực cực đại tác dụng vào vật có giá trị bằng: A 6 N B 60 N C N D 60 N Câu 66.Một người xách xô nước đường, bước 0,5m Chu kỳ dao động riêng A C GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 7- nước xơ 0,5s Người với vận tốc v bao nhiu nước xơ bị sóng sánh mạnh nhất? A 36km/h B 3,6km/h C 18 km/h D 1,8 km/h Câu 67.Một lắc đơn dài 50 cm treo trần toa xe lửa chuyển động thẳng với vận tốc v Con lắc bị tác động xe lửa qua điểm nối đường ray, biết khoảng cách điểm nối 12m Hỏi xe lửa có vận tốc biên độ dao động lắc lớn nhất? (Cho g = 2 m/s2) A 8,5m/s B 4,25m/s C 12m/s D 6m/s GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 8- CHU KÌ CON LẮC LÒ XO – CẮT GHÉP LÒ XO I Bài toán liên quan chu kì dao động: - Chu kì dao động lắc lò xo: T = = = = 2 - Với lắc lò xo treo thẳng đứng, vị trí cân lị xo ta có = = 2 = = Với k độ cứng lò xo (N/m); m: khối lượng vật nặng (kg);l: độ biến dạng lò xo (m) T = = = 2 = 2= (t khoảng thời gian vật thực N dao động) Chú ý: Từ công thức: T = 2 ta rút nhận xét: * Chu kì dao động phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo hệ (k m) khơng phụ thuộc vào kích thích ban đầu (Tức khơng phụ thuộc vào A) Cịn biên độ dao động phụ thuộc vào cường độ kích ban đầu * Trong hệ quy chiếu chu kì dao động lắc lị xo khơng thay đổi.Tức có mang lắc lò xo vào thang máy, lên mặt trăng, điện-từ trường hay ngồi khơng gian khơng có trọng lượng lắc lị xo có chu kì khơng thay đổi, ngun lý ‘cân” phi hành gia Bài tốn 1: Cho lắc lị xo có độ cứng k Khi gắn vật m lắc dao động với chu kì T 1, gắn vật m2 dao động với chu kì T2 Tính chu kì dao động lắc gắn hai vật Bài làm m1 m Khi gắn vật m1 ta có: T1 = 2 T1 2 k k Khi gắn vật m2 ta có: T2= 2 m2 m T1 2 k k Khi gắn vật ta có: T = 2 m1 m2 T = k Trường hợp tổng quát có n vật gắn vào lị xo thì: T = T12 T22 T12 T22 T32 Tn2 II Ghép - cắt lò xo Xét n lò xo ghép nối tiếp: Lực đàn hồi lò xo là: F = F1 = F2 = = Fn (1) Độ biến dạng hệ là: l = l1 + l2 + + ln (2) Mà: F = k.l = k1l1 = k2l2 = = knln Fn F1 F2 F l1 ; l ; , l n ; l k1 k2 kn k F F F1 F2 n Thế vào (2) ta được: k k1 k kn 1 1 Từ (1) k k1 k kn Xét n lò xo ghép song song: Lực đàn hồi hệ lò xo là: F = F1 + F2 + + Fn (1) Độ biến dạng hệ là: l = l1 = l2 = = ln (2) (1) => kl= k1l1 + k2l2 + + knln Từ (2) suy ra: k = k1 + k2 + + kn Lị xo ghép đối xứng hình vẽ: Ta có: k = k1 + k2 Với n lị xo ghép đối xứng: k = k1 + k2 + + kn Cắt lị xo: Cắt lị xo có chiều dài tự nhiên l0 (động cứng k0) thành hai lò ES xo có chiều dài l1 (độ cứng k1) l2 (độ cứng k2).Với: k0 = l0 2 Trong đó: E: suất Young (N/m ); S: tiết diện ngang (m ) E.S = k0.l0 = k1.l1 = k2.l2 =… = kn.ln Bài tốn 2: Hai lị xo có độ cứng k 1, k2 Treo vật nặng vào lò xo chu kì dao động tự T1 T2 a) Nối hai lò xo với thành lị xo có độ dài tổng độ dài hai lị xo (ghép nối tiếp) Tính chu GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 9- k1k k1 k b) Ghép song song hai lị xo Tính chu kì dao động treo vật vào lị xo ghép Biết độ cứng K hệ lò xo ghép tính bởi: k = k1 + k2 Bài làm 2 m Ta có: T = 2 k = T2 2 m 2 m k1 = k = T22 T12 kì dao động treo vật vào lò xo ghép Biết độ cứng k lị xo ghép tính bởi: k = 2 m 2 m a) Khi lò xo ghép nối tiếp: k = T2 = T +T hay T = k1k T22 2 m = T12 k1 k 2 m 2 m T2 T12 T22 T12 T22 Tương tự có n lị xo ghép nối tiếp T = b) Khi lị xo ghép song song: k = k1 + k2 T12 T22 T32 Tn2 2 m = 2 m + 2 m T Tương tự với trường hợp n lò xo ghép song song: T 2 T 1 2 T T1 T2 1 1 2 T T1 T2 Tn III Con lắc lò xo mặt phẳng nghiêng: Độ biến dạng lò xo vị trí cân Khi vật vị trí cân ta có: + + = (0) Chiếu (1) lên phương ta có: F - P = k.l = m.g.cos k.l = m.g.cos ( + = 900) Chu kì dao động: T = = = 2 = 2 = Câu 68.Con lắc lị xo treo thẳng đứng nơi có gia tốc trọng trường g, lị xo có độ biến dạng vật qua vị trí cân l Chu kỳ lắc tính cơng thức l m m g A T = 2 B T = C T = 2 D T = 2 2 k g k l Câu 69.Một lắc lò xo gồm lị xo độ cứng k treo nặng có khối lượng m Hệ dao dộng với chu kỳ T Độ cứng lị xo tính theo m T là: 2 m 4 m 2m 2m A k = B k = C k = D k = T2 4T 2T T2 Câu 70.Một vật có độ cứng m treo vào lị xo có độ cứng k Kích thích cho vật dao động với biên độ 8cm chu kỳ dao động T = 0,4s Nếu kích thích cho vật dao động với biên độ dao động 4cm chu kỳ dao động nhận giá trị giá trị sau? A 0,2s B 0,4s C 0,8s D 0,16s Câu 71.Một vật có khối lượng m gắn vào lị xo có độ cứng k treo thẳng đứngthì chu kì dao động T độ dãn lò xo l Nếu tăng khối lượng vật lên gấp đơi giảm độ cứng lị xo bớt nửa thì: A Chu kì tăng , độ dãn lị xo tăng lên gấp đơi B Chu kì tăng lên gấp lần, độ dãn lị xo tăng lên lần C Chu kì khơng đổi, độ dãn lị xo tăng lên lần D Chu kì tăng lên gấp lần, độ dãn lò xo tăng lên lần Câu 72.Gắn vật nặng vào lò xo treo thẳng đứng làm lò xo dãn 6,4cm vật nặng vị trí cân Cho g =2 = 10m/s2 Chu kỳ vật nặng dao đồng là: A 0,5s B 0,16s C s D 0,20s GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 10- - Có tác dụng ion hố chất khí - Có khả gây số phản ứng quang hoá, phản ứng quang hợp - Có tác dụng gây hiệu ứng quang điện - Có số tác dụng sinh học - Bị thuỷ tinh, nước… hấp thụ mạnh (Thạch anh gần suốt với tia tử ngoại có bước sóng từ 0,18µm đến 0,4µm) d Ứng dụng: - Khả gây phát quang ứng dụng để tìm vết nứt, vết xước kỹ thuật chế tạo máy - Tác dụng sinh học ứng dụng để chữa bệnh còi xương, diệt vi khuẩn… Tác dụng quang điện tia hồng ngoại, tia tử ngoại Để gây tượng quang điện, bước sóng ánh sáng kích thích phải nhỏ giới hạn quang điện ( 0) Căn vào điều kiện ta thấy: - Các tia hồng ngoại có bước sóng từ 0,75µm đến 0,84µm tất tia tử ngoại gây hiệu ứng quang điện cho chất bán dẫn có 0 = 0,84µm - Mọi tia tử ngoại gây hiệu ứng quang điện cho kim loại = 0,5µm Mọi tia hồng ngoại khơng gây hiệu ứng quang điện cho kim loại - Chỉ có tia tử ngoại có 0,36µm gây hiệu ứng quang điện cho kim loại có 0 = 0,36µm Câu 9: 9.1 Trình bày ngun tắc cấu tạo hoạt động ống Rơnghen 9.2 Nêu chất, tính chất ứng dụng tia Rơnghen 9.3 Biết cơng electron A kim loại nhỏ 10eV Hỏi tia Rơnghen có gây hiệu ứng quang điện khơng? Vì sao? 9.4 Cơng thức giải tốn tia Rơnghen Ống Rơnghen (Ống Culitgio) a Cấu tạo: Ống Rơnghen đơn giản ống tia âm cực, có lắp thêm điện cực làm kim loại có nguyên tử lượng lớn khó nóng chảy (platin, vonfram…) để chắn dòng tia âm cực Điện cực lắp thêm gọi đối âm cực Đối âm cực thường nối với anơt Trong ống có áp suất (cỡ 10-3 mmHg) b Hoạt động: Nối anot catot vào hiệu điện chiều khoảng vài vạn vôn Do ống có sẵn ion dương nên hiệu điện cao nói trên, ion tăng tốc mạnh, bay tới đập vào catot làm từ bật electron Dịng electron tăng tốc mạnh điện trường bay tới đập vào đối âm cực, làm phát xạ khơng nhìn thấy gọi tia Rơnghen Bản chất, tính chất ứng dụng tia Rơnghen a Bản chất tia Rơnghen - Khơng mang điện khơng bị lệch điện trường từ trường - Thực chất, tia Rơnghen loại sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng tia tử ngoại Cụ thể, bước sóng tia Rơnghen từ 10-12 m (tia Rơnghen cứng) đến 10-8m (tia Rơnghen mềm) b Cơ chế phát tia Rơnghen Các electron tia âm cực tăng tốc điện trường mạnh, nên thu động lớn Khi đập vào đối âm cực, chúng gặp nguyên tử đối âm cực, xuyên sâu vào lớp bên torng vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân nguyên tử electron lớp này, làm phát sóng điện từ có bước sóng ngắn, gọi xạ hãm Đó tia Rơnghen c Tính chất ứng dụng tia Rơnghen - Có khả đâm xuyên mạnh: + Tia Rơnghen xuyên qua bìa, giấy, gỗ… dễ dàng, khó qua kim loại Kim loại có khối lượng riêng lớn khả cản tia Rơnghen mạnh + Nhờ khả đâm xuyên mạnh, tia Rơnghen dùng y học để chiếu điện, chụp điện; công nghiệp để dò lỗ hổng khuyết tật sản phẩm đúc - Có tác dụng mạnh lên kính ảnh nên dùng để chụp điện - Làm phát quang số chất nên ứng dụng để quan sát hình việc chiếu điện - Có khả ion hố chất khí Tính chất ứng dụng để làm máy đo liều lượng tia Rơnghen - Có tác dụng sinh lý: huỷ hoại tế bào, diệt vi khuẩn Vì vậy, tia Rơnghen ứng dụng để chữa bệnh ung thư Tác dụng quang điện Rơnghen GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 205- hc 6,625.10 34.3.108 19,8.10 J 124eV Phơtơn tia Rơnghen có lượng cực tiểu: min = 8 max 10 Năng lượng lớn so với lượng cần thiết A để bứt electron khỏi kim loại (cơng A) Vì tia Rơnghen dễ dàng gây hiệu ứng quang điện cho kim loại Cơng thức giải tốn tia Ronghen * Bước sóng nhỏ nhất, tần số lớn tia Rơnghen phát từ ống Rơnghen: hc hf max me ve2 e.U AK ; ve vận tốc electron đập vào catốt Min 2 * Công lực điện trường: me ve e.U AK hc * Bước sóng cực tiểu tia Rơnghen: min e.U AK * e.UAK = + Q = h.fX + Q; Năng lượng electron va đập vào đối Catốt phần biến đổi thành lượng tia Ronghen phần thành nội Q làm nóng catot * Độ tăng nhiệt độ t0 đối catot: Q = m.C.t0 m(kg) khối lượng catot, C nhiệt dung riêng chất làm catot * Cường độ dòng điện qua ống Rơnghen: I = n.e = e số e đập vào catot thời gian t(s) Câu 10: Thế tượng quang điện Mơ tả thí nghiệm Hecxơ kết Mơ tả thí nghiệm quang điện với tế bào quang điện kết Trong thí nghiệm câu 2, thay ánh sáng thí nghiệm ánh sáng có bước sóng nhỏ hiệu điện hãm Uh tăng hay giảm Giải thích Hiện tượng quang điện a Định nghĩa: Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào mặt kim loại làm cho electron mặt kim loại bị bật Đó tượng quang điện Các electron bật gọi electron quang điện b Thí nghiệm Hecxơ (Hertz) Chiếu ánh sáng hồ quang điện phát vào kẽm (hoặc đồng nhơm) tích điện âm gắn điện nghiệm Hecxơ nhận thấy hai điện nghiệm cụp lại Chứng tỏ kẽm (hoặc đồng, nhôm…) điện tích âm Chắn tia tử ngoại từ hồ quang điện đến kẽm thuỷ tinh ban đầu kẽm tích điện dương, tượng khơng xảy Ví dụ: Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào mặt kim loại electron mặt kim loại bị bật Nếu Zn tích điện dương thí nghiệm cho thấy hai điện nghiệm không bị cụp lại, tượng quang điện xảy Đó tác dụng tia tử ngoại, electron bị bật ra, chúng bị hút trở lại nên điện tích Zn khơng thay đổi Thí nghiệm với tế bào quang điện a Mô tả thí nghiệm Tế bào quang điện bình chân khơng nhỏ, có điện cực: anơt A catơt C Anơt vịng dây kim loại Catơt có dạng chõm cầu làm kim loại (mà ta cần C nghiên cứu) phủ thành bình, có chừa lỗ nhỏ cho ánh sáng lọt qua - Ánh sáng từ hồ quang chiếu qua kinh lọc F để lọc lấy phần đơn sắc định F G chiếu vào catôt C - Hiệu điện UAC A C thiết lập nhờ nguồn E đo vôn kế V Độ lớn U AC thay đổi nhờ thay đổi chốt cắm P; G miliampe kế nhạy P dùng để đo cường độ dòng điện chạy qua tế bào quang điện b Thí nghiệm kết chính thí nghiệm * Dòng quang điện: Khi chiếu vào catot ánh sáng có bước sóng ngắn, mạch điện xuất dòng điện gọi dòng quang điện Dịng quang điện có chiều từ A sang C dịng electron quang điện bay từ C sang A tác dụng điện trường A C * Về bước sóng ánh sáng: Đối với kim loại dùng làm catot, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ giới hạn 0 gây tượng quang điện (Nếu ánh sáng kích thích có bước sóng lớn GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 206- dù chùm sáng mạnh không gây tượng quang điện) * Đường đặc trưng vôn – ampe: Kết thí nghiệm cho thấy cường độ dịng quang điện I phụ thuộc vào hiệu điện UAC A C theo đường biểu diễn hình vẽ Đường gọi đường đặc trưng Vôn – ampe tế bào quang điện Ta thấy đường đặc trưng vôn – ampe có đặc điểm: - Lúc UAC > 0: bắt đầu tăng AC tới giá trị I đạt tới giá trị bão hồ Ibh, sau tiếp tục tăng U AC I khơng tăng - Lúc UAC < 0: dòng quang điện I không triệt tiêu Phải đặt A C hiệu điện âm U h I triệt tiêu hoàn toàn Uh gọi hiệu điện hãm * Về độ lớn Ibh: Cường độ dịng điện quang điện bão hồ tỷ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích * Về độ lớn Uh: Thí nghiệm cho thấy giá trị hiệu điện hãm U h ứng với kim loại dùng làm catot hồn tồn khơng phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng chùm sáng kích thích Câu 11: Dịng quang điện gì? Nêu đặc điểm đường đặc trưng Vôn – ampe tế bào quang điện Vẽ sơ đồ thí nghiệm để thu đường đặc trưng Phát biểu định luật quang điện Tại khơng giải thích định luật quang điện thuyết sóng ánh sáng Dịng quang điện: Là dịng chuyển dời có hướng electron bật khỏi catot kim loại catot chiếu ánh sáng thích hợp Đặc điểm đường đặc trưng Vôn – ampe tế bào quang điện Dòng quang điện I phụ thuộc vào hiệu điện U A C tế bào quang điện theo đường cong hình vẽ - Với U > 0: Lúc đầu I tăng theo U, U tăng đến trị số (U = U0) giữ cường độ chùm sáng kích thích khơng đổi I khơng tăng nữa, lúc dịng quang điện bão hoà (I = Ibh) - Với U < 0: Điện trường A C trường cản electron, dịng quang điện khơng triệt tiêu khơng triệt tiêu mà giảm dần hiệu điện trường cản tăng dần Khi hiệu điện đạt đến trị số Uh (hiệu điện hãm) dịng điện triệt tiêu Phát biểu định luật quang điện a Định luật quang điện thứ nhất: Đối với kim loại dùng làm catot có bước sóng giới hạn 0 định gọi giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện ( En) nguyên tử phát phơtơn có: =hf=Em- En Với f tần số sóng ánh sáng ứng với phơtơn Ngược lại, nguyên tử trạng thái có lượng En thấp mà hấp thụ phôtôn có lượng hf hiệu E m – En chuyển lên trạng thái có mức lượng cao Em Hệ quả: - Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi quỹ đạo dừng - Như vậy, quỹ đạo electron ứng với mức lượng nguyên tử Giải thích tạo thành quang phổ vạch nguyên tử hidro * Đặc điểm: quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hidro vạch xếp dãy: - Dãy Lyman nằm vùng tử ngoại - Dãy Banme có phần nằm vùng tử ngoại phần vùng ánh sáng nhìn thấy, phần có vạch: Vạch đỏ H (= 0,6563m), vạch lam H(= 0,4861m), vạch chàm H ( = 0,4340m) vạch tím H(= 0,4102m) - Dãy Pasen nằm vùng hồng ngoại *Giải thích: Ngun tử hidro có electron quay xung quanh hạt nhân Ở trạng thái bình thường (trạng thái bản), nguyên tử hydro có lượng thấp nhất, electron chuyển động quỹ đạo K (gần hạt nhân nhất) Khi nguyên tử nhận lượng kích thích (đốt nóng chiếu sáng), electron chuyển lên quỹ đạo có mức lượng cao hơn: L, M, N, O, P… Lúc nguyên tử trạng thái kích thích, trạng thái khơng bền vững (thời gian tồn khoảng 10-8s) nên sau electron chuyển quỹ đạo có mức lượng thấp Mỗi lần electron chuyển từ quỹ đạo có mức lượng cao xuống quỹ đạo có mức lượng thấp hơn, theo tiêu đề 2, nguyên tử phát phơtơn có lượng: hf = E cao - Ethấphay hc/ =Ecao- Ethấp Lúc nguyên tử phát sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định ứng với vạch màu xác định quang phổ Do đó, quang phổ hydro quang phổ vạch *Sự tạo thành dãy vạch - Dãy Laiman tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo K - Dãy Banme tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo L, đó: + Vạch đỏ H ứng với chuyển electron từ: M L + Vạch lam H ứng với chuyển electron từ: N L + Vạch chàm H ứng với chuyển electron từ: O L + Vạch tím H ứng với chuyển electron từ: P L - Dãy Pasen tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo M Câu 16: Hiện tượng phóng xạ gì? Đặc điểm tượng phóng xạ, định luật phóng xạ Trình bày chất tính chất loại tia phóng xạ Hiện tượng phóng xạ a Thế tượng phóng xạ? Phóng xạ tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Những xạ gọi tia phóng xạ, khơng nhìn thấy được, phát chúng có khả làm đen kính ảnh, ion hố chất, lệch điện trường, từ trường… b Đặc điểm tượng phóng xạ Hiện tượng phóng xạ hồn tồn nguyên nhân bên hạt nhân gây ra, tuyệt đối khơng phụ thuộc vào tác động bên ngồi Dù nguyên tử phóng xạ có nằm hợp chất khác nhau, dù chất phóng xạ chịu áp suất hay nhiệt độ khác nhau… tác động khơng gây ảnh hưởng đến q trình phóng xạ hạt nhân nguyên tử c Định luật phóng xạ Sự phóng xạ chất hồn tồn nguyên nhân bên chi phối tuân theo định luật sau, gọi định luật phóng xạ: “Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kỳ bán rã Cứ sau GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 210- chu kỳ 1/2 số nguyên tử chất đổi thành chất khác” Gọi N0 m0 số nguyên tử khối lượng ban đầu khối chất phóng xạ; N m số nguyên tử khối N m t t lượng lại thời điểm t, ta có: N N e k0 m m0 e k0 2 Trong k số chu kỳ bán rã khoảng thời gian t; số phóng xạ: = d Độ phóng xạ Độ phóng xạ H lượng chất phóng xạ đaiï lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo số phân rã giây Đơn vị đo Becoren (Bq) (Ci) Bq phân rã /giây Ci= 3,7.1010 Bq Độ phóng xạ H giảm theo thời gian với quy luật: H= N = N0e-t = H0e-t Trong H0=N0là độ phóng xạ ban đầu Bản chất tính chất loại tia phóng xạ Cho tia phóng qua điện trường hai tụ điện, ta xác định chất tia phóng xạ Chúng gồm loại tia: a Tia alpha ( ) Ký hiệu , thực chất chùm hạt nhân hêli 24 He , gọi hạt , có tính chất: - Bị lệch âm tụ điện (do mang điện tích +2e) - Được phóng với vận tốc khoảng 107 m/s - Có khả ion hố chất khí - Khả đâm xun yếu, khơng khí tối đa khoảng 8cm b Tia bêta ( ) Gồm loại: loại lệch dương tụ điện, ký hiệu -, thực chất dòng electron loại lệch âm tụ điện, ký hiệu + (loại thấy hơn), thực chất chùm hạt có khối lượng electron mang điện tích +e gọi electron dương hay pozitron - Các hạt phóng với vận tốc gần vận tốc ánh sáng - Có khả ion hố chất khí yếu tia - Có khả đâm xuyên mạnh tia , hàng trăm mét khơng khí c Tia gamma ( ) Ký hiệu , có chất điện từ tia Rơnghen, có bước sóng ngắn nhiều Đây chùm phôtôn lượng cao - Khơng bị lệch điện trường, từ trường - Có tính chất tia Rơnghen - Đặc biệt có khả đâm xuyên lớn, qua lớp chì dày hàng chục cm nguy hiểm cho người Câu 17: Phản ứng hạt nhân gì? Sự phóng xạ có phải phản ứng hạt nhân khơng? Tại sao? Phát biểu định luật bảo tồn điện tích định luật bảo tồn số khối phản ứng hạt nhân Vận dụng chúng để lập quy tắc dịch chuyển tượng phóng xạ Phản ứng hạt nhân a Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân tương tác hai hạt dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác, theo sơ đồ: a + b c + d - Số hạt nhân trước sau phản ứng nhiều - Các hạt vế trái vế phải hạt sơ cấp electron ( 10 e e1 ) pôzitron ( 10 e e1 ), prôtôn ( 11 H p), nơtrôn ( n n), phôtôn ()… b Sự phóng xạ có phải phản ứng hạt nhân khơng? Phóng xạ q trình làm biến đổi hạt nhân nguyên tử thành hạt nhân nguyên tử khác, phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân So với phản ứng hạt nhân đầy đủ q trình phóng xạ, vế trái có hạt nhân, gọi hạt nhân mẹ: a b+c Nếu b hạt nhân gọi hạt nhân con; c hạt Định luật bảo toàn a Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Bảo tồn số nuclơn (số khối A): Tổng số nucleôn hạt trước phản ứng sau phản ứng nhau: Aa+ Ab =Ac + Ad - Bảo tồn điện tích (nguyên tử số Z): Tổng điện tích hạt trước sau phản ứng GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 211- nhau: Za+ Zb =Zc+ Zd - Bảo toàn lượng bảo toàn động lượng: “Trong phản ứng hạt nhân, lượng động lượng bảo tồn” * Chú ý: Khơng có định luật bào toàn khối lượng hệ b Vận dụng định luật bảo toàn để lập quy tắc dịch chuyển tượng phóng xạ Áp dụng định luật bảo tồn số nucln bảo tồn điện tích vào q trình phóng xạ, ta thu quy tắc dịch chuyển sau: * Phóng xạ : ZA X 24 He AZ 42Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng tuần hồn có số khối nhỏ đơn vị (“lùi” đầu bảng, “tiến” cuối bảng) 226 222 Ví dụ: 88 Ra He 86 Rn * Phóng xạ - : ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí tiến có số khối 210 210 Ví dụ: 83 Bi e 84 Po v hạt nơtri nô, không mang điện, có số khối A = 0, chuyển động với vận tốc ánh sáng Thực chất phóng xạ - hạt nhân, nơtrôn biến thành prôtôn, electron nơtrinô n p + e + * Phóng xạ + : ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi có số khối Thực chất phóng xạ + hạt nhân, prôtôn biến thành nơtrôn, pôzitrôn nơtrinô: p n + e+ + * Phóng xạ : Phóng xạ phơtơn có lượng: hf=E2 - E1 (E2 > E1) Do có Z = A = nên phóng xạ khơng có biến đổi hạt nhân ngun tố thành hạt nhân nguyên tố kia, có giảm lượng hạt nhân lượng hf Tuy nhiên, xạ không phát độc lập mà xạ kèm theo xạ xạ Câu 18: Phát biểu định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Tại phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng, có bảo tồn số khối Thế đơn vị khối lượng nguyên tử u So sánh đơn vị với đơn vị kg đơn vị MeV/c Việc tính khối lượng nguyên tử theo đơn vị u cho ta biết điều gì? Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân Xem phần 2a câu 17 Giải thích phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng a Độ hụt khới Z prôtôn N nơtrôn chưa liên kết đứng yên có tổng khối lượng là: m0= Zmp+ Nmn Khi chúng liên kết với thành hạt nhân khối lượng m m < m0 Hiệu m = m0- m, gọi độ hụt khối b Năng lượng liên kết Theo thuyết tương đối, tổng lượng nghỉ nuclôn lúc riêng rẽ E = m0c2 Hạt nhân tạo thành có lượng nghỉ E = mc Vì m < m0 nên E < E0 Nghĩa là, nuclôn riêng rẽ liên kết lại thành hạt nhân có lượng E = E0 - E = (m0- m)c2 toả ra: Ngược lại, muốn phá hạt nhân có khối lượng m thành nuclơn có tổng khối lượng m > m ta phải tốn lượng E= (m0 - m)c2 để thắng lực hạt nhân E lớn nuclôn liên kết mạnh, tốn nhiều lượng để phá liên kết, nên E gọi lượng liên kết Vậy hạt nhân có độ hụt khối lớn, tức lượng lien kết lớn, bền vững c Giải thích không có bảo tồn khới lượng Các quan sát thực nghiệm cho biết, độ bền vững hạt nhân không giống nhau, nghĩa là: Tổng độ hụt khối hạt nhân sau phản ứng nhỏ (hoặc lớn) tổng độ hụt khối hạt nhân trước phản ứng Khi tổng khoiá lượng hạt nhân sau phản ứng phải lớn (hoặc nhỏ) tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng Như khối lượng khơng bảo tồn, số nuclơn bảo toàn Đơn vị khối lượng nguyên tử a Thế đơn vị khối lượng nguyên tử 12 Đơn vị khối lượng nguyên tử (kí hiệu u) 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị phổ biến C , đơi đơn vị gọi đơn vị cacbon b So sánh đơn vị u với đơn vị kg GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 212- Vì mol cacbon có khối lượng 12g chứa NA nguyên tử (NA = 6,02.1023 mol-1 số Avôgadrô) nên khối lượng 0,12 0,12 0,12 12 1,66055.10 27 kg nguyên tử đồng vị C (kg) Do ta có: u 23 NA 12 N A 12 6,02.10 c So sánh đơn vị u với đơn vị McV/c E( J ) m(kg ) - Do có hệ thức: E = mc2nên có: c2 - Vì: 1MeV = 106 eV =106.1,6022.10-19 J= 1,6022.10-13 J c = 2,99792.108 m/s MeV 1,66022.10 13 J 1,7827.10 30 kg nên: c (2,99792.10 m / s ) suy ra: kg= 0,561.10-30 MeV/c2 Vậy: u= 1,66055.10-27 931 MeV/c2 - So sánh khối lượng proton, notron với u, ta thấy proton notron có khối lượng xấp xĩ 1u, khối lượng electron , nên việc tính khối lượng nguyên tử theo đơn vị u cho ta biết trị số gần số khối A, tức biết số nuclon hạt nhân nguyên tử Câu 19: Trình bày vấn đề sau phản ứng hạt nhân: - Định nghĩa - Các định luật bảo toàn 27 - Áp dụng định luật bảo toàn để viết phản ứng xảy bắn pha hạt nhân 13 Al hạt Biết số hai hạt nhân sinh sau phản ứng hạt nơtrơn cịn hạt thứ hai có khả phát tia + Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân tương tác hai hạt dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác, theo sơ đồ: A + B C + D Trong đó: A B hạt nhân tương tác với C D hạt nhân mơi tạo thành Trong số hạt A, B, C, D có hạt hạt sơ cấp: electron ( 10 e e1 ) pôzitron ( 10 e e1 ), prôtôn ( 11 H p), nơtrôn ( n n), phôtôn ()… - Số hạt nhân trước sau phản ứng có nhiều - Phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân, vế trái có hạt nhân gọi hạt nhân mẹ Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: (Xem phần 2a câu 17.) Các phản ứng hạt nhân bắn phá Al hạt Đó phản ứng nhân tạo hai ông bà Joliot – Curi dùng hạt bắn phá vào nhôm (năm 1934) 27 30 He 13 Al 15 P n Hạt nhân phốtpho 30 15 P sinh không bền vững, phóng xạ + để trở thành silic: 30 15 30 P 14 Si 10 e 30 P 30 15 P đồng vị phóng xạ nhân tạo phốtpho khơng có tự nhiên Câu 20: Hãy trình bày về: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Đồng vị Lực hạt nhân Độ hụt khối lượng liên kết – lượng liên kết riêng Cấu tạo hạt nhân nguyên tử a Nuclơn: Tuy hạt nhân có kích thước nhỏ (10-4 - 10-5m) thực nghiệm chứng tỏ hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclơn Có loại nuclơn: - Proton (kí hiệu p) mang điện tích +e, có khối lượng mp = 1,007276u - Nơtrơn (kí hiệu n) khơng mang điện, có khối lượng mn = 1,008665u b Sớ thứ tự khối lượng số Hạt nhân nguyên tử nguyên tố thứ Z bảng tuần hoàn (Z số thứ tự) có Z prơtơn N nơtrơn Do số nuclôn hạt nhân A = Z + N, A gọi khối lượng số (hoặc số khối) Thí dụ: - Nguyên tử natri có số thứ tự Z = 11, hạt nhân chứa 11 prôtôn 12 nơtrôn, số khối A = 11 + 12 = 23 Kí hiệu: 1123 Na - Nguyên tử hidro ứng với Z = có electron vỏ ngồi, hạt nhân có prơtơn khơng có nơtrơn, số khối A = - Nguyên tử cacbon (than) ứng với Z = có electron vỏ ngồi, hạt nhân chứa prơtơn GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 213- nơtrôn, ố khối: A = + = 12 c Kí hiệu: Một ngun tử hạt nhân kí hiệu cách ghi bên cạnh kí hiệu hố học: ngun 12 23 tử số (ở phía dưới) số khối (ở phía trên) Chẳng hạn, nguyên tử nêu có kí hiệu là: H ; C ; 11 Na Vì kí hiệu hố học xác định nguyên tử số nên có cần ghi: 1H, 12C, 23Na C12, Na23… Đồng vị: Các hạt nhân có số prơtơn Z, dù có khác khối lượng số (d số nơtrơn N khác nhau) hạt nhân có số electron quay xung quanh, khiến nguyên tử chúng có tính chất hố học Vì vậy, ngun tử xếp vị trí (đồng vị) bảng tuần hoàn gọi đồng vị nguyên tố có số thứ tự Z Hầu hết nguyên tố bảng tuần hoàn có vài đồng vị trở lên Ví dụ: Hidro có đồng vị: hidro thường 1H, hidro nặng hay đơtêri (2H D), hidro siêu nặng hay triti ( 3H T) - Cacbon có đồng vị: 11C, 12C, 13C, 14C Trong đồng vị 12C 14C bền vững Trong cacbon thiên nhiên , đồng vị 12C chiếm tỉ lệ 99% Lực hạt nhân: Mặc dù hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt mang điện dấu không mang điện, hạt nhân lại bền vững Chứng tỏ, lực liên kết nuclôn phải loại lực khác chất so với trọng lực, lực điện lực từ, đồng thời phải mạnh so với lực Nó gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân mạnh khoảng cách hai nuclôn nhỏ kích thước hạt nhân, nghĩa hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10-13m Độ hụt khối lượng liên kết - Năng lượng liên kết riêng: Trong lĩnh vực hạt nhân có đặc biệt sau đây: Z prôtôn N nơtrôn tồn riêng rẽ, có khối lượng tổng cộng m0 = Zmp + Nmn chúng liên kết lại thành hạt nhân có khối lượng m m < m Hiệu m = m0 - m gọi độ hụt khối hạt nhân Theo hệ thức Anhxtanh lượng nghỉ hạt nhân E = mc phải nhỏ lượng nuclôn tồn riêng rẽ E = m0c2 Do nuclôn liên kết lại thành hạt nhân có lượng E = E0 – E = (m0 – m)c2 = mc2 toả Năng lượng E = m.c2 gọi lượng liên kết ứng với hạt nhân Ngược lại, muốn phá vỡ hạt nhân thành nuclơn riêng rẽ phải hồn lại độ hụt khối m đó, tức phải tốn lượng E để thắng lực hạt nhân Hạt nhân bền vững E phải lớn, độ hụt khối m lớn * Năng lượng liên kết riêng: Là lượng liên kết nuclon E0 = Hạt nhân X bền vững hạt nhân Y lượng liên kết riêng hạt nhân X lớn lượng liên kết riêng hạt nhân Y Câu 21: Thế đồng vị? Phân biệt đồng vị phóng xạ đồng vị bền Ứng dụng đồng vị phóng xạ Định luật phóng xạ có ý nghĩa ứng dụng đồng vị phóng xạ Đồng vị * Đồng vị: Xem phần câu 20 * Đồng vị phóng xạ đồng vị mà hạt nhân phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân nguyên tố khác 238 Ví dụ: Đồng vị urani 92 U phóng tia để biến thành hạt nhân nguyên tố Thori: 238 92 U 24 He 234 90Th 14 14 14 Đồng vị cacbon C phóng tia - để biến thành hạt nhân nguyên tố Nitơ: C e N 11 11 11 Đồng vị cacbon C phóng tia + để biến thành hạt nhân nguyên tố Bo: C 1 e B * Đồng vị bền đồng vị mà hạt nhân khơng có biến đổi tự phát suốt thời gian tồn Ứng dụng đồng vị phóng xạ a Các đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ (tự nhiên nhân tạo) có nhiều ứng dụng khoa học đời sống 60 - Tia phóng từ cơban 27 Co có khả đâm xun lớn nên dùng để + Tìm khuyết tật chi tiết máy + Diệt khuẩn để bảo quản nông sản, thực phẩm + Chữa bệnh ung thư 32 - Nhờ phát tia - nên đồng vị phóng xạ 15 P dùng làm nguyên tố phóng xạ đánh dấu nông nghiệp 14 - Đồng vị cacbon C : phóng - ứng dụng để xác định tuổi vật cổ b Ý nghĩa định luật phóng xạ ứng dụng đồng vị phóng xa Định luật phóng xạ sở phép xác định tuổi vật cổ dựa vào chu kỳ bán rã cacbon 14 C14 chất phóng xạ - tạo khí thâm nhập vào vật Trái Đất Nó có chu kỳ GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 214- bán rã 5600 năm Sự phân rã cân với tạo nên từ hàng vạn năm mật độ C 14 khí khơng đổi: 1012 ngun tử cacbon có ngun tử C14 Một thực vật cịn sống cịn q trình diệp lục hố cịn giữ tỷ lệ thành phần chứa cacbon Nhưng thực vật chết khơng trao đổi với khơng khí nữa, C14 phân rã mà không bù lại nên tỉ lệ giảm: sau 5600 năm có nữa, độ phóng xạ H giảm tương ứng theo công thức rút từ định luật , 693 , 693 phóng xạ: H H e T N N e T Biết H, H0, T N, N0, T ta tính được… thời gian t (tuổi) 0 vật cổ có nguồn gốc sinh vật (trong thành phần có đồng vị cacbon 14) Câu 22: Hãy trình bày: Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng Độ hụt khối lượng liên kết – lượng liên kết riêng Phân biệt phản ứng hạt nhân toả lượng phản ứng hạt nhân thu lượng Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng a Thuyết tương đối Anhxtanh nêu lên hệ thức quan trọng lượng khối lượng vật: Nếu vật có khối lượng m có lượng E tỉ lệ với m gọi lượng nghỉ E = mc (1) Trong c vận tốc ánh sáng chân không Theo hệ thức (1) gam chất chứa lượng lớn, 25 triệu kWh b Năng lượng nghỉ chuyển đổi thành lượng thơng thường (như động năng) ngược lại, khiến lượng nghỉ tăng hay giảm Khi lượng nghỉ tăng hay giảm khối lượng tăng hay giảm theo tỉ lệ hệ thức (1) c Vì lượng nghỉ tăng hay giảm, tức khơng bảo tồn, khối lượng khơng thiết bảo tồn, có lượng tồn phần, bao gồm lượng nghỉ cộng với lượng thông thường bảo toàn d Từ hệ thức (1) ta suy ra: m = E/c 2; nghĩa khối lượng khon g đo kg mà cịn đo theo đơn vị lượng chia cho c2 Ví dụ: - kg = 0,561.1030 MeV/c2 - Khối lượng electron: me = 9,1095.10-31kg = 0,511 MeV/c2 Độ hụt khối lượng liên kết Xem phần câu 20 Phân biệt phản ứng hạt nhân toả lượng phản ứng hạt nhân thu lượng Xét phản ứng hạt nhân: A + B C + D Do độ hụt khối hạt nhân khác nhau, khiến tổng khối lượng M hạt nhân sau phản ứng khác tổng khối lượng Mo hạt nhân trước phản ứng a Nếu M < M0 thì: - Tổng khối lượng giảm nên phản ứng toả lượng E = (M0 - M)c2 dạng động hạt nhân sinh phôtôn tia Vậy: Phản ứng hạt nhân toả lượng, hạt sinh tổng khối lượng bé hạt ban đầu, khiến chúng bền vững b Nếu M > M0thì: Tổng khối lượng tăng nên phản ứng thu lượng Song muốn phản ứng xảy ra, phải cung cấp lượng dạng động hạt A B Năng lượng cung cấp cho phản ứng W bao gồm E = (M - M0)c2 cộng với động Wđ hạt sinh ra: W = E + Wđ Vậy: Phản ứng hạt nhân thu lượng, hạt sinh có tổng khối lượng lớn hạt ban đầu, khiến chúng bền vững Câu 23: Thế là: - Hiện tượng phóng xạ - Hiện tượng phân hạch - So sánh tượng phóng xạ tượng phân hạch - Trình bày định luật phóng xạ độ phóng xạ Trình bày a Phóng xạ: Là tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng xạ biến đôi thành hạt nhân khác Những xạ gọi tia phóng xạ, khơng nhìn thấy phát chúng chúng có khả làm đen kính ảnh, ion hố chất, lệch điện trường, từ trường… 235 b Phân hạch: Là tượng hat nhân nặng (như đồng vị tự nhiên 92 U đồng vị nhân tạo Plutơni 239), hấp thụ nơtrơn chậm vỡ thành hạt nhân có số khối trung bình, đồng thời phóng từ đến nơtrơn toả lượng lớn khoảng 200MeV GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 215- So sánh tượng phóng xạ tượng phân hạch a Những điểm giống chủ yếu - Cả hai tượng dẫn đến biến đổi hạt nhân ban đầu thành hạt nhân khác Chúng trường hợp phản ứng hạt nhân - Cả tượng trình kèm theo toả lượng dạng động hạt sinh lượng xạ b Những điểm khác chủ yếu - Hiện tượng phóng xạ khơng chịu tác động yếu tố bên ngồi, tốc độ phân rã chất hoàn toàn nguyên nhân bên định đặc trưng chu kỳ bán rã T, có trị số xác định chất Trong đó, tốc độ trình phân hạch 235U chẳng hạn phụ thuộc vào khối lượng nơtrơn chậm có khối Urani, tốc độ khống chế - Đối với chất phóng xạ, thành phần tia phóng xạ hồn tồn ổn định, cấu tạo khối lượng mảnh vỡ từ hạt nhân 235U khơng hồn tồn xác định Câu 24: Hãy trình bày về: - Sự phân hạch - Phản ứng dây chuyền điều kiện để xảy - Nguyên tắc cấu tạo hoạt động nhà máy điện nguyên tử Sự phân hạch Sự phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ nơtrôn chậm vỡ thành hạt nhân có số khối trung bình Nơtrơn nơtrơn có động nhỏ cỡ động trung bình chuyển động nhiệt (dưới 0,1eV) Sự phân hạch có đặc điểm quan trọng sau đây: + Phản ứng phân hạch sinh đến nơtrôn + Phản ứng phân hạch tảo lượng lớn khoảng 200MeV 235 236 A A' Thí dụ: Phản ứng phân hạch Urani 235: 92 U n 92 U Z X Z ' X 'k n 200 MeV đó: X X’ hạt nhân trung bình, có số khối từ 80 đến 160 - Đặc điểm phản ứng phân hạch là: + Phản ứng sinh k (từ đến 3) nơtrôn + Phản ứng toả lượng lớn, khoảng 200MeV - Sự toả lượng phân hạch tổng khối lượng hạt tạo thành nhỏ tổng khối lượng hạt nhân U235 nơtrơn mà hấp thụ: mX + mXk.mn < mU + mn Phản ứng dây chuyền điều kiện để phản ứng xảy - Một phần nơtrơn sinh ra, bị mát nhiều ngun nhân (thốt ngồi, bị hạt nhân hấp thụ…) sau phân hạch lại trung bình s nơtrơn (s > 1) gây s phân hạch mới, sinh s 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 nơtrơn Hình minh hoạ trường hợp s = - Để xảy phản ứng dây chuyền phải có điều kiện: s + Với s > 1, hệ thống gọi vượt hạn: ta có phản ứng dây chuyền thác lũ, lượng toả lớn, không khống chế (trường hợp sử dụng để chế tạo boom nguyên tử) + Với s = 1, hệ thống gọi tới hạn: phản ứng dây chuyền tiếp diễn không tăng vọt, lượng toả khơng đổi kiểm sốt Đó chế độ làm việc lò phản ứng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử + Với s < 1, hệ thống gọi hạn: phản ứng dây chuyền khơng xảy Để có điều kiện s khối lượng khối chất hạt nhân phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi khối lượng tới hạn mh (ví dụ: với U235, khối lượng tới hạn mh = 50kg) Nguyên tắc cấu tạo hoạt động nhà máy điện nguyên tử - Bộ phận nhà máy điện ngun tử lị phản ứng hạt nhân Trong có: A nhiên liệu hạt nhân, thường làm hợp kim chứa Urani làm giàu Các đặt chất làm chậm B nước nặng D2O, than chì berili, có tác dụng làm giảm vận tốc nơtrôn để trở thành nơtrôn chậm, dễ bị urani hấp thụ C điều chỉnh làm chất hấp thụ nơtrôn mà không bị phân hạch Bo, Cd Khi hạ thấp hệ số nhân nơtrơn s giảm; nâng lên s tăng; lị hoạt động chúng tự động giữ độ cao cho s = - Phản ứng phân hạch toả lượng dạng động mạnh hạt nhân hạt khác Động chuyển động thành nhiệt lò nhiệt chất tải nhiệt (thường chất lỏng) GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 216- mang đến lò sinh D chứa nước Hơi nước từ lò sinh đưa vào tuabin máy phát điện, giống nhà máy nhiệt điện thơng thường - Nếu kỹ thuật an tồn bảo đảm tốt, nhà máy điện nguyên tử tiện lợi kích thước nhỏ, tiêu tốn nhiên liệu Do đặt chúng lên máy bay, tàu thuỷ Câu 25: Thế phân hạch? Đặc điểm gì? Cho thí dụ minh hoạ Với điều kiện phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra? Giải thích Phản ứng nhiệt hạch gì? Với điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch? Giải thích So sánh phản ứng phn hạch v nhiệt hạch Nêu lý khiến người ta quan tâm đến lượng nhiệt hạch Sự phân hạch: Xem phần 1, câu 24 Phản ứng nhiệt hạch a Định nghĩa: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng Ví dụ: 2 1 H 1 H He n 3,25MeV H 13H 24 He 01n 17,6MeV - Đặc điểm phản ứng nhiệt hạch: phản ứng toả lượng Tuy phản ứng kết hợp (phản ứng nhiệt hạch) toả lượng phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng kết hợp toả lượng nhiều b Điều kiện để 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 để thắng lực đẩy Culông Muốn có động lớn phải có nhiệt độ cao Chính phản ứng kết hợp xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng nhiệt hạch Vậy: Nhiệt độ cao (hàng chục hàng trăm triệu độ) điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch Ví dụ: Trong lịng Mặt trời có nhiệt độ cao, cho phép xảy phản ứng nhiệt hạch Đó nguồn gốc lượng Mặt Trời Con người thực phản ứng nhiệt hạch dạng khơng kiểm sốt được, dụ nổ bom khinh khí Một mục tiêu quan trọng vật lý thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm soát được, để toả lượng hạn chế theo ý muốn c So sánh phản ứng phân hạch nhiệt hạch: Giống phản ứng hạt nhân dây truyền tỏa lượng phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch - Phân chia hạt nhân nặng thành hạt có số khối - Tổng hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân có số nhỏ khối lớn - Điều kiện xảy khối lượng tham gia phải lớn - Các hạt nhân tham gia phản ứng phải tăng tốc khối lượng tới hạn, tức hệ số nhân notron s ≥ lớn cách tăng nhiệt độ khối chất hàng triệu 1, đồng thời notron phải làm chậm (giảm độ động năng) tới mức hạt nhân hấp thụ - Một phản ứng phân hạch tỏa nhiều lượng - Cùng khối lượng chất tham gia, trình nhiệt phản ứng nhiệt hạch hạch tỏa nhiều lượng trình phn hạch - Dùng tạo bom nguyn tử (Bom A) - Dùng tạo bom khinh khí (Bom H) - Được điều kiểm soát, chỉnh để tạo lượng - Chưa thể khống chế để ứng dụng công điện hạt nhân nghiệp d Lý khiến người quan tâm đến lượng nhiệt hạch - Năng lượng nhiệt hạch nguồn lượng vơ tận cho người, nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch đơtêri, triti có nhiều Trái Đất (trong nước sơng, biển) - Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch “sạch” phản ứng phân hạch có xạ hay cặn bã phóng xạ làm nhiễm mơi trường BẢNG TĨM TẮT CƠNG THỨC LƯỢNG GIÁC THƯỜNG DÙNG TRONG VẬT LÝ Đơn vị đo – Giá trị lượng giác cung * 10 = 60’ (phút), 1’= 60” ( giây); 10 = (rad); 1rad = (độ) * Gọi số đo độ góc, a số đo tính radian tương ứng với độ ta có phép biến đổi sau: a = (rad); = (độ) *Đổi đơn vị: 1mF = 10-3F; 1F = 10-6F; 1nF = 10-9F; 1pF = 10-12F; A = 10-10m Các đơn vị khác đổi GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 217- tương tự * Bảng giá trị lượng giác cung đặc biệt Cung đối Cung bù ( -) ( - ) cos(-) = cos cos( - )= -cos sin(-) = -sin sin( - ) = sin tan(-) = -tan tan( - ) = -tan cot(-) = -cot cot( - ) = -cotg 2) Các đẳng thức lượng giác bản: sin2 + cos2 = 1; =1 Cung ( + ) cos( + ) = -cos sin( + ) = -sin tan( + ) = tan cot( + ) = cotg Cung phụ ( /2 -) cos(/2 -)= sin sin(/2 -) = cos tan(/2 -) = cot cot(/2 -) = tan 1 cot sin Cung /2 ( /2 +) cos(/2 +) = -sin sin(/2 +) = cos tan(/2+)= -cot cot(/2 +) = -tan 1 tan cos Công thức biến đổi a Công thức cộng cos(a + b) = cosa.cosb - sina.sinb cos(a - b) = cosa.cosb + sina.sinb sin(a + b) = sina.cosb + sinb.cosa sin(a - b) = sina.cosb - sinb.cosa tan a tan b tan a tan b tan(a - b) = tan(a + b) = tan a tan b tan a tan b b Công thức nhân đôi, nhân ba cos2a = cos2a - sin2a = 2cos2a - = - 2sin2a; sin3a = 3sina – 4sin3a sin2a = 2sina.cosa; cos3a = 4cos3a – 3cosa; tan a tan2a = tan a c Công thức hạ bậc: cos2a = ; sin2a = ; tan2a = ; cotan2a = d Cơng thức tính sin, cos, tan theo t = tan 2t 2t 1 t2 sin tan ( ≠ + k, k Z) cos 2 1 t 1 t2 1 t e Công thức biến đổi tích thành tổng cosa.cosb = [cos(a-b) + cos(a+b)] sina.sinb =[cos(a-b) - cos(a+b)] sina.cosb = [sin(a-b) + sin(a+b)] f Công thức biến đổi tổng thành tích cosa + cosb = 2cos cos sina + sinb = 2sincos cosa - cosb = -2sinsin sina - sinb = 2cossin tana + tanb = tana - tanb =(a,b ≠ +k ) PHƯƠNG TRÌNH VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC a Các cơng thức nghiệm – pt bản: x k 2 sinx = a = sin cosx = a = cos x = + k2 x k 2 GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 218- tanx = a = tan x = +k cotx = a = cot x = +k b Phương trình bậc với sin cos: Dạng phương trình: a.sinx + b.cosx = c (1) với điều kiện (a2 + b2 ≠ c2 a2 + b2) a b c Cách giải: chia vế (1) cho a b ta được: sinx + cosx = 2 2 a b a b a b2 a c cos cos sin x sin cos x a b2 a2 b2 Ta đặt: ta pt: b c sin sin( x ) ( 2) a2 b2 a b Giải (2) ta nghiệm c Phương trình đối xứng: Dạng phương trình: a.(sinx + cosx) + b.sinx cosx = c (1) (a,b,c R) Cách giải: đặt t = sinx + cosx = cos(x - ), điều kiện - t t2 = 1+ 2sinx.cosx sinx.cosx = vào (1) ta phương trình: a.t + b = c b.t2 + 2.a.t - (b + 2c) = Giải so sánh với điều kiện t ta tìm nghiệm x Chú ý: Với dạng phương trình: a.(sinx - cosx) + b.sinx cosx = c Ta làm tương tự, với cách đặt t = sinx - cosx = cos(x +/4) d phương trình đẳng cấp Dạng phương trình: a.sin2x + b.cosx.sinx + c.cos2x = (1) Cách giải: - b1 Xét trường hợp cosx = - b2 Với cosx ≠ 0 ( x = + k) ta chia vế (1) cho cos2x ta pt: a.tan2x + b.tanx + c = đặt t = tanx ta giải pt bậc 2: a.t2 + b.t +c = Chú ý: Ta xét trường hợp sinx = chia vế cho sin2x Một số hệ thức tam giác: a Định lý hàm số cos: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA; b Định lý hàm sin: = = c Với tam giác vuông A, có đường cao AH: 1 ; AC2 = CH.CB; AH2 = CH.HB; AC.AB = AH.CB 2 AH AC AB GV: Nguyễn Hải Triêu Trang - 219- ... điểm vật thực dao động điều hịa có vận tốc 1/2 vận tốc cực đại vật có li độ bao nhiêu? A Câu 38 Một vật dao động điều hịa vật có li độ x = 3cm vận tốc vật v = 40cm/s, vật qua vị trí cân vận tốc vật. .. sóng!) Tâm lý học người ta gọi tượng lây lan tình cảm dịch thuật ngữ sang Vật lý học gọi "Sóng tình!? " I Đại cương về sóng học: Định nghĩa: Sóng học lan truyền dao động học môi trường vật chất... lượng vật treo * Trong dao động điều hịa vật Eđ Et biến thi? ?n tuần hồn ngược pha với chu kì nửa chu kì dao động vật tần số lần tần số dao động vật * Trong dao động điều hòa vật E đ Et biến thi? ?n