LY THUYET VAT LY 12 cuc hay

<span class='text_page_counter'>(1)</span>GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHƯƠNG I ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN CHỦ ĐỀ 1 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN z 1. Toạ độ góc Khi vật rắn quay quanh một trục cố định (hình 1.1) thì: - Mỗi điểm trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay, có bán kính r bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay, có P0 tâm O ở trên trục quay. - Mọi điểm của vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian. Trên hình 1, vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác định bằng góc φ φ r O giữa một mặt phẳng động P gắn với vật và một mặt phẳng cố định P0 (hai mặt phẳng này đều chứa trục quay Az). Góc φ được gọi là toạ độ góc của vật. Góc φ được đo bằng rađian, kí hiệu là rad. Khi vật rắn quay, sự biến thiên của φ theo thời gian t thể hiện quy luật P A chuyển động quay của vật. 2. Tốc độ góc Hình 1.1 Tốc độ góc là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh chậm của chuyển động quay của vật rắn. Ở thời điểm t, toạ độ góc của vật là φ. Ở thời điểm t + Δt, toạ độ góc của vật là φ + Δφ. Như vậy, trong khoảng thời gian Δt, góc quay của vật là Δφ.  Tốc độ góc trung bình ωtb của vật rắn trong khoảng thời gian Δt là :  tb  t  Tốc độ góc tức thời ω ở thời điểm t (gọi tắt là tốc độ góc) được xác định bằng giới hạn của tỉ số khi t cho Δt dần tới 0.  Như vậy :   lim hay    ' (t ) t  0  t - Nếu   const thì vật rắn quay đều - Nếu   const thì vật rắn quay không đều Đơn vị của tốc độ góc là rad/s. 3. Gia tốc góc Tại thời điểm t, vật có tốc độ góc là ω. Tại thời điểm t + Δt, vật có tốc độ góc là ω + Δω. Như vậy, trong khoảng thời gian Δt, tốc độ góc của vật biến thiên một lượng là Δω.  Gia tốc góc trung bình γtb của vật rắn trong khoảng thời gian Δt là :  tb  t  Gia tốc góc tức thời γ ở thời điểm t (gọi tắt là gia tốc góc) được xác định bằng giới hạn của tỉ số khi t  cho Δt dần tới 0. Như vậy :   lim hay    ' (t )   '' (t ) t 0 t Đặc trưng của chuyển động này là gia tốc góc. Nếu lấy chiều quay của vật làm chiều dương (chiều quay  ) thì: - Nếu   0,   0 (tăng): vật quay nhanh dần - Nếu   0,   0 (giảm): vật quay chậm dần Trang 1.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Nếu   0,   const : vật rắn quay đều Chú ý: Khi gia tốc góc  và vận tốc góc  cùng dấu thì chuyển động nhanh dần, còn ngược lại là chậm dần. Đơn vị của gia tốc góc là rad/s2. 4. Các phương trình động học của chuyển động quay a. Trường hợp tốc độ góc của vật rắn không đổi theo thời gian (ω = const, γ = 0) thì chuyển động quay của vật rắn là chuyển động quay đều. Chọn gốc thời gian t = 0 lúc mặt phẳng P lệch với mặt phẳng P0 một góc φ0, ta có : φ = φ0 + ωt -. b. Trường hợp gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian (γ = hằng số) thì chuyển động quay của vật rắn là chuyển động quay biến đổi đều. Các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định :    0  t 1    0   0 t  t 2 2 2 2    0  2 (   0 ) trong đó φ0 là toạ độ góc tại thời điểm ban đầu t = 0. ω0 là tốc độ góc tại thời điểm ban đầu t = 0. φ là toạ độ góc tại thời điểm t. ω là tốc độ góc tại thời điểm t. γ là gia tốc góc (γ = hằng số). Nếu vật rắn chỉ quay theo một chiều nhất định và tốc độ góc tăng dần theo thời gian thì chuyển động quay là nhanh dần. Nếu vật rắn chỉ quay theo một chiều nhất định và tốc độ góc giảm dần theo thời gian thì chuyển động quay là chậm dần. 5. Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay Tốc độ dài v của một điểm trên vật rắn liên hệ với tốc độ góc ω của vật rắn và bán kính quỹ đạo r của điểm đó theo công thức : v  r Nếu vật rắn quay đều thì mỗi điểm của vật chuyển động tròn đều. Khi đó  vectơ vận tốc v của mỗi điểm chỉ thay đổi về hướng mà không thay đổi về  độ lớn, do đó mỗi điểm của vật có gia tốc hướng tâm a n với độ lớn xác định bởi công thức : Hình 1.2 v2 2. an . r.  r. Nếu vật rắn quay không đều thì mỗi điểm của vật chuyển động tròn không  đều. Khi đó vectơ vận tốc v của mỗi điểm thay đổi cả về hướng và độ lớn, do đó  mỗi điểm của vật có gia tốc a (hình 1.3) gồm hai thành phần :    + Thành phần a n vuông góc với v , đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của v , thành phần này chính là gia tốc hướng tâm, có độ lớn xác định bởi công thức : v2 an    2r r    + Thành phần at có phương của v , đặc trưng cho sự thay đổi về độ lớn của v , thành phần này được gọi là v gia tốc tiếp tuyến, có độ lớn xác định bởi công thức : a t   r t Trang 2.  a O.  v.  at.  M a. r. n. Hình 1.3.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd.     Vectơ gia tốc a của điểm chuyển động tròn không đều trên vật là : a  an  at Về độ lớn :. a  an2  at2.  Vectơ gia tốc a của một điểm trên vật rắn hợp với bán kính OM của nó một góc α, với : a  tan   t  2 an  6. Các công thức của chuyển động quay cần nhớ Công thức góc.   0   t ;  . Công thức dài v R. 1 2.   0   0 t   t 2 ;  . v  v0  at ; v   R. s R. 1 s  s0  v0t  at 2 2.  2  02  2 (  0 ). v 2  v02  2a ( s  s0 ). an   2 R. v2 an  R.  . at R. at  R.    a  a n  a t Gia tốc toàn phần:  2 2 2 a  a n  a t. 7. Các chú ý: + Trong chuyển động quay của vật rắn mọi điểm trên vật rắn đều có cùng vận tốc góc và gia tốc góc. + Trong chuyển động quay của vật rắn các điểm có khoảng cách đến trục quay càng lớn sẽ có vận tốc dài và gia tốc tiếp tuyến càng lớn. + at  0 hay   0 chuyển động quay nhanh dần, at  0 hay   0 chuyển động quay chậm dần. 8. So sánh các đại lượng đặc trưng của chuyển động quay và chuyển động thẳng CHUYỂN ĐỘNG QUAY Tọa độ góc ban đầu (lúc t = 0) là  0 Tọa độ góc lúc t là  d Vận tốc góc   dt d Gia tốc góc   dt Phương trình chuyển động quay đều: Vận tốc góc   const Phương trình tọa độ góc    0  t Phương trình chuyển động quay biến đổi đều:. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG Tọa độ ban đầu là x0 Tọa độ lúc t là x dx Vận tốc v  dt dv Gia tốc a  dt Phương trình chuyển động thẳng đều: Vận tốc v  const Phương trình tọa độ: x  x 0  vt Phương trình chuyển động quay biến đổi đều:. Trang 3.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Phương trình vận tốc góc    0  t. Phương trình vận tốc v  v 0  at. 1 Phương trình tọa độ góc    0   0 t  t 2 2. Phương trình tọa độ x  x 0  v 0 t . 1 2 at 2. CHỦ ĐỀ 2 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực a. Momen lực đối với một trục quay cố định Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực và cánh tay đòn  M  Fd  rF sin  Momen M của lực F đối với trục quay Δ có độ lớn bằng :   trong đó: + d là tay đòn của lực F (khoảng cách từ trục quay Δ đến giá của lực F )   +  là góc hợp bởi r và F Chọn chiều quay của vật làm chiều dương, ta có quy ước :  M > 0 khi F có tác dụng làm vật quay theo chiều dương  M < 0 khi F có tác dụng làm vật quay theo chiều ngược chiều dương. b. Quy tắc momen lực + Nếu ta quy ước momen lực của F1 làm vật quay theo chiều kim đồng hồ là chiều dương thì M1 = F1d1 > 0 Khi đó momen lực F2 làm vật quay theo chiều ngược kim đồng hồ sẽ có giá trị âm M2 = - F2d2 < 0 + Momen tổng hợp khi đó là : M = M1 + M2 = F1d1 – F.d2 - Nếu M > 0 vật quay theo chiều kim đồng hồ - Nếu M < 0 vật quay ngược chiều kim đồng hồ - Nếu M = 0 vật không quay hoặc quay với vận tốc góc không đổi c. Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Muốn cho vật rắn có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng các giá trị đại số của các momen lực phải bằng 0:  M  0 d. Chú ý: + Đối với vật rắn có trục quay cố định, lực chỉ có tác dụng làm quay khi giá của lực không đi qua trục quay. + Đối với vật rắn có trục quay cố định, thì chỉ có thành phần lực tiếp tuyến với quỹ đạo mới làm cho vật quay. e. Mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực  F - Trường hợp vật rắn là một quả cầu nhỏ có khối lượng m gắn vào một đầu thanh rất nhẹ và dài r. Vật quay trên mặt phẳng r O nhẵn nằm ngang xung quanh một trục Δ thẳng đứng đi qua một  đầu của thanh dưới tác dụng của lực F (hình 1.4). Phương trình động lực học của vật rắn này là : Δ M  (mr 2 ) Hình 1.4  trong đó M là momen của lực F đối với trục quay Δ, γ là gia tốc góc của vật rắn m. - Trường hợp vật rắn gồm nhiều chất điểm khối lượng mi, mj, … ở cách trục quay Δ những khoảng ri, rj, … khác nhau.   Phương trình động lực học của vật rắn này là : M    mi ri 2  (*)  i . Trang 4.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 2. Chuyển động khối tâm của vật rắn. a Trọng tâm và khối tâm Vật rắn tuyệt đối là vật có hình dáng và kích thước tuyệt đối không đổi. - Trọng tâm là điểm đặt của trọng lực. Gọi G là trọng tâm của vật rắn thì tọa độ của G được xác định như sau: Xét hai chất điểm A, B có khối lượng m1 và m2, trọng lực tương ứng là P1  m1 g và P2  m2 g . Trọng tâm của chúng là điểm đặt G của hợp lực P của P1 và P2. AG P2 m2 O A G B   Ta tìm tọa độ trọng tâm G (x,y,z) BG P1 m1. x  OG  x1  AG  x1 . m2 BG m1.  x1 . m2 m (OB  OG )  x1  2 ( x2  x ) m1 m1. x. m1 x1  m2 x2 m1  m2. Hình 1.5 Chú ý: G chỉ phụ thuộc vào khối lượng và tọa độ mà không phụ thuộc vào gia tốc trọng trường g m y  m2 y 2 m z  m2 z 2 Tương tự ta có tọa độ y  1 1 ; z 1 1 m1  m2 m1  m2 Trường hợp có nhiều chất điểm thì:  m1 x1  m2 x2  m3 x3  ...  mi xi   xG  m1  m2  m3  ...  mi   m1 y1  m2 y2  m3 y3  ...  mi yi    yG  m  m  m  ...  mi 1 2 3   mz  zG  m1 z1  m2 z 2  m3 z3  ...   i i  m1  m2  m3  ...  mi  Với những vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng thì trọng tâm của vật nằm trên trục đối xứng của vật. Với những vật rắn có dạng hình học đặc biệt thì trọng tâm của vật có thể nằm ngoài vật. - Khối tâm: là một điểm tồn tại ở trên vật mà nếu lực tác dụng lên vật có giá đi qua điểm đó thì chỉ làm vật chuyển động tịnh tiến mà không quay. Khối tâm là một điểm có khối lượng của vật (hay vị trí tập trung khối lượng của vật). Khi không có lực tác dụng thì khối tâm chuyển động thẳng đều như chuyển động thẳng đều của chất điểm chuyển động tự do Công thức xác định vị trí (tọa độ) khối tâm của một hệ N chất điểm  mi .xi ; yc =  mi . yi ; zc =  mi .zi xc =  mi  mi  mi - Chú ý: Khi vật ở trạng thái không trọng lượng thì vật không có trọng tâm nhưng luôn có khối tâm. Ở một miền không gian gần mặt đất, trọng tâm của vật thực tế gần với khối tâm của vật. b Chuyển động của khối tâm Phân thành hai chuyển động: - Chuyển động của khối tâm G (thể hiện chuyển động toàn phần của vật) - Chuyển động quay của vật quanh G (thể hiện chuyển động của phần này đối với phần khác) c Định lí về chuyển động của khối tâm Khối tâm vật rắn chuyển động như là một chất điểm mang toàn bộ khối lượng của vật và chịu tác dụng của tổng các vectơ ngoại lực tác dụng lên vật. Chú ý: Nếu ngoại lực khử lẫn nhau thì khối tâm của vật rắn hoặc đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Trang 5.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. d. Động năng của vật rắn chuyển động tịnh tiến (bao gồm chuyển động tròn và thẳng) mi vi2  Wđ   Wđi  2 Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến thì mọi chất điểm chuyển động trên những quỹ đạo giống hệt nhau, với cùng vận tốc và gia tốc (tức thời) = vận tốc và gia tốc của khối tâm MVG2 vi  VG và  mi  M suy ra Wđ  2 Động năng của vật rắn chuyển động tịnh tiến thì bằng động năng của khối tâm mang khối lượng của vật.   P   mi vi  MVG e. Động lượng 3. Ngẫu lực: Là hợp của 2 lực song song, ngược chiều, có cùng độ lớn và cùng tác dụng lên một vật. Khi đó trọng tâm của vật sẽ đứng yên nhưng vật sẽ chuyển động quay quanh một trục đi qua trọng tâm. 4. Điều kiện cân bằng tổng quát: Là điều kiện để vật không có chuyển động quay và không có chuyển động tịnh tiến.  F  0  Fx  0    Fy  0  M  0. 5. Momen quán tính Nếu khối lượng m của vật rắn là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật trong chuyển động tịnh tiến thì trong phương trình (*), đại lượng  mi ri 2 đặc trưng cho mức quán tính của vật quay và được gọi là i. momen quán tính, kí hiệu là I. Momen quán tính I đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy. I   mi ri 2 i. 2. Momen quán tính có đơn vị là kgm . Momen quán tính của một vật rắn không chỉ phụ thuộc khối lượng của vật rắn mà còn phụ thuộc cả vào sự phân bố khối lượng xa hay gần trục quay. Momen quán tính của một số vật rắn có trục quay trùng với trục đối xứng: + Thanh đồng chất có khối lượng m và có tiết diện nhỏ so với chiều dài l của nó, trục quay Δ đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh (hình 1): 1 I  ml 2 12. Δ l Hình 1.6 Δ R. + Vành tròn (hoặc trụ rỗng) đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ đi qua tâm vành tròn và vuông góc với mặt phẳng vành tròn (hình 2) : Hình 1.7. I  mR 2. + Đĩa tròn mỏng (hoặc hình trụ đăc) đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ đi qua tâm đĩa tròn và vuông góc với mặt đĩa (hình 3) : 1 I  mR 2 2. Δ R Hình 1.8. Trang 6.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Quả cầu đặc đồng chất có khối lượng m, có bán kính R, trục quay Δ đi qua tâm quả cầu (hình 4) : I. 2 mR 2 5. Δ. R. Momen quán tính của vật rắn có trục quay Δ bất kỳ (không trùng với trục đối xứng): Hình 1.9 I   I G  md 2 Trong đó m là khối lượng vật rắn, d là khoảng cách vuông góc giữa 2 trục, trục đối xứng và trục Δ VD : Momen quán tính của thanh mảnh có trục Δ đi qua một đầu của thanh là : l I   I G  md 2 . Trong đó d  2 2. 1 1 1 1 l  I  ml 2  m    ml 2  ml 2  ml 2 12 12 4 3 2. 3. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục là : M  I I : momen quán tính của vật rắn đối với trục quay Δ M : momen lực tác dụng vào vật rắn đối với trục quay Δ γ : gia tốc góc của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục Δ. CHỦ ĐỀ 3 MOMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Momen động lượng Momen động lượng L của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục là : L  I trong đó: I là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay ω là tốc độ góc của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục Đơn vị của momen động lượng là kg.m2/s. 2. Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục Độ biến thiên momen động lượng L của một vật rắn trong khoảng thời gian t bằng tổng các momen lực tác dụng lên vật trong thời gian ấy Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục được viết dưới dạng khác là : L L  M t  M   L'( t ) t trong đó: M là momen lực tác dụng vào vật rắn L  I là momen động lượng của vật rắn đối với trục quay L là độ biến thiên của momen động lượng của vật rắn trong thời gian t 3. Định luật bảo toàn momen động lượng. Trang 7.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục bằng không thì tổng momen động lượng của vật (hay hệ vật) đối với một trục đó được bảo toàn. M  0  L = Iω = hằng số + Trường hợp I không đổi thì ω không đổi : vật rắn (hay hệ vật) đứng yên hoặc quay đều. + Trường hợp I thay đổi thì ω thay đổi : vật rắn (hay hệ vật) có I giảm thì ω tăng, có I tăng thì ω giảm (Iω = hằng số hay I1ω1 = I2ω2). CHỦ ĐỀ 4 ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định Động năng Wđ của vật rắn quay quanh một trục cố định là : 1 Wđ  I 2 2 trong đó I là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay ω là tốc độ góc của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục Động năng Wđ của vật rắn quay quanh một trục cố định có thể viết dưới dạng : L2 Wđ  2I trong đó L là momen động lượng của vật rắn đối với trục quay I là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay Động năng của vật rắn có đơn vị là jun, kí hiệu là J. 2. Định lí biến thiên động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng vào vật. 1 1 ΔWđ = I 22  I12  A 2 2 trong đó I là momen quán tính của vật rắn đối với trục quay 1 là tốc độ góc lúc đầu của vật rắn 2 là tốc độ góc lúc sau của vật rắn A là tổng công của các ngoại lực tác dụng vào vật rắn ΔWđ là độ biến thiên động năng của vật rắn 3. Chú ý: Động năng của vật rắn trong chuyển động song phẳng (trong chuyển động này tất cả các điểm của vật đều chuyển động trên những mặt phẳng song song). VD: chuyển động của một quyển sách trên mặt bàn, của bánh xe. Chuyển động phẳng của vật rắn có thể phân tích thành hai chuyển động: - Chuyển động tịnh tiến (thẳng hoặc cong của khối tâm G). - Chuyển động quay của vật rắn quanh trục Gz đi qua tâm G vuông góc mặt phẳng chứa quỹ đạo G. Vì vậy động năng này bao gồm: mv 2 I 2 Động năng quay quanh trục Gz Wđq  . Động năng tịnh tiến Wđ  G 2 2 Bảng tương quan giữa các đại lượng dài và đại lượng góc Đại lượng dài Tọa độ. x. Đại lượng góc Tọa độ góc. Trang 8. .

<span class='text_page_counter'>(9)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Vận tốc Gia tốc Khối lượng Lực. v a m F.   p  mv. Động lượng Động năng. Vận tốc góc Gia tốc góc Momen quán tính Momen lực Momen động lượng. Wđ . Phương trình cơ bản. 1 2 mv 2. Động năng quay.   F  ma . Phương trình cơ bản.   I M L  I. 1 2 I 2  M  I Wđ . Định luật bảo toàn động lượng.  mv   const. Định luật bảo toàn động lượng. Định lí biến thiên động năng W đ  A Định lí biến thiên động năng Điều tuân theo định luật bảo toàn cơ năng.  I  const W đ  A. CHƯƠNG II DAO ĐỘNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 5 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN 1. Định nghĩa: là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định. 2. Chu kì, tần số của dao động: + Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s).. T. 2. . . t N. Với N là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong thời gian t. + Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị Héc (Hz).. f . 1  N   T 2 t. II. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Định nghĩa: là dao động mà trạng thái dao động được mô tả bởi định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời gian. 2. Phương trình dao động: x = Acos(t + ). Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa + Li độ x: là độ lệch của vật khỏi vị trí cân bằng + Biên độ A : là giá trị cực đại của li độ, luôn dương + Pha ban đầu : xác định li độ x tại thời điểm ban đầu t = 0 + Pha của dao động (t + ): xác định li độ x của dao động tại thời điểm t.. Trang 9.

<span class='text_page_counter'>(10)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 2 = 2f. Đơn vị: rad/s T + Biên độ và pha ban đầu có những giá trị khác nhau, tùy thuộc vào cách kích thích dao động. + Tần số góc có giá trị xác định (không đổi) đối với hệ vật đã cho. 3. Phương trình vận tốc. + Tần số góc : là tốc độ biến đổi góc pha.  =. v = x’ = - Asin(t + ) = Acos(t +  +. . ). 2  + Véctơ v luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0). + Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn. . 2. so với với li. độ. + Vị trí biên (x =  A), v = 0. Vị trí cân bằng (x = 0), |v| = vmax = A. 4. Phương trình gia tốc. a = - 2Acos(t + ) = 2Acos(t +  + ) = - 2x.  + Véctơ a luôn hướng về vị trí cân bằng. + Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ (sớm. pha. . so với vận tốc). 2 + Véctơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hướng về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li. độ. 5. Vật ở VTCB: x = 0; vMax = A; aMin = 0 Vật ở biên: x = ± A; vMin = 0; aMax = 2A 6. Sự đổi chiều và đổi dấu của các đại lượng: + x, a và F đổi chiều khi qua VTCB, v đổi chiều ở biên. + x, a, v, F biến đổi cùng T, f và . 2 1 9. Bốn vùng đặc biệt cần nhớ a. Vùng 1: x > 0; v < 0; a < 0 x  Chuyển động nhanh dần theo chiều (-) vì a.v > 0 và thế O v năng giảm, động năng tăng. x’ a b. Vùng 2: x < 0; v < 0; a > 0 ’ 3 4  Chuyển động nhanh dần theo chiều (-) vì a.v < 0 và thế năng tăng, động năng giảm. c. Vùng 3: x < 0; v > 0; a > 0  Chuyển động nhanh dần theo chiều (+) vì a.v > 0 và thế năng giảm, động năng tăng. d. Vùng 4: x > 0; v > 0; a < 0  Chuyển động nhanh dần theo chiều (+) vì a.v < 0 và thế năng tăng, động năng giảm. 7. Hệ thức độc lập:. v A  x     2. 2. A  2. 2. a2. 4. . 2. a=-x Hay. 2 2.  v   a     2  1  A    A . 2. v2 a2  1 v 2max  2 v 2max. v2. hay. a 2  2 (v 2max  v 2 ). Trang 10. hay. v2 a2  1 v 2max a 2max. x.

<span class='text_page_counter'>(11)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd 1 2. 1 2. 8. Cơ năng: W = Wđ + Wt  m 2 A2  kA2 1 1 Với Wđ  mv 2  m 2 A2sin 2 (t   )  Wsin 2 (t   ) 2 2 1 1 Wt  m 2 x 2  m 2 A2cos 2 (t   )  Wco s 2 (t   ) 2 2 Chú ý: Tìm x hoặc v khi Wđ = n Wt ta làm như sau: + Khi Wđ = n Wt thì W = Wđ + Wt . 1 2 kA 2. 1 2 A 1 2  2 kA  (n  1) 2 kx  x   n  1     1 kA2   n  1  1 mv 2  v   A n    2 n 1  n 2. 1 2 kA 2. 1 2  n 1 1 2 n  kA    kx  x   A 2 n 1  n 2    1 kA2  (n  1) 1 mv 2  v    A  2 2 n 1. + Khi Wt = n Wđ thì W = Wđ + Wt . + Ta coù Wđ = W - Wt . 1 k  A2  x 2  biểu thức này sẽ giúp tính nhanh động năng của vật khi đi qua 2. li độ x bất kì nào đó. 9. Dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số T góc 2, tần số 2f, chu kỳ . Động năng và thế năng biến thiên cùng biên độ, cùng tần số nhưng ngược pha 2 nhau. W 1 T  m 2 A2 10. Động năng và thế năng trung bình trong thời gian n (nN*, T là chu kỳ dao động) là: 2 4 2 11. Chiều dài quỹ đạo: 2A 1 12. Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong chu kỳ luôn là 2A 2 1 Quãng đường đi trong chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại 4 Thời gian vật đi được những quãng đường đặc biệt:. T 2 T 4. A 2 T 6. A 2 2. A. T 8. T 6. T 12. O a T ( 8 c m Sơ đồ phân bố thời gian trong quá trình dao động /s 2 ) Trang 11. A 3 2. A. T 12.

<span class='text_page_counter'>(12)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 13. Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình a. Thời gian: Giải phương trình xi  A cos(ti   ) tìm ti Chú ý:  Gọi O là trung điểm của quỹ đạo CD và M là trung điểm của OD; thời gian đi từ O đến M là T T , thời gian đi từ M đến D là tMD  . tOM  6 12 T 2  Từ vị trí cân bằng x  0 ra vị trí x   A mất khoảng thời gian t  . 8 2 3 T  Từ vị trí cân bằng x  0 ra vị trí x   A mất khoảng thời gian t  . 2  6  Chuyển động từ O đến D là chuyển động chậm dần đều( a.v  0; a  v ), chuyển động từ D đến   O là chuyển động nhanh dần đều( a.v  0; a  v )  Vận tốc cực đại khi qua vị trí cân bằng (li độ bằng không), bằng không khi ở biên (li độ cực đại). T    Neá u t  4 thì s  A  Neá u t  nT thì s  n 4 A   b. Quãng đường:  Neá u t  T thì s  2 A suy ra Neá u t  nT  T thì s  n4 A  A 2 4   T  Neá u t  T thì s  4 A    Neá u t  nT  2 thì s  n4 A  2 A    2 2  nế u vậ t đi từ x  0  x   A  sM  A 2 2   T t  8     s  A  1  2  nế u vậ t đi từ x   A 2  x   A    m 2  2       3 3 nế u vậ t đi từ x  0  x   A sM  A  T 2 2 Chú ý: t   6   s  A nế u vậ t đi từ x   A  x   A   m 2 2   A A   sM  2 nế u vậ t đi từ x  0  x   2  t  T      12 s  A  1  3  nế u vậ t đi từ x   A 3  x   A    m 2  2   . c. + Tốc độ trung bình: vtb . s t. + Tốc độ trung bình trong một chu kỳ dao động: v . Trang 12. 4A T.

<span class='text_page_counter'>(13)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. III. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Bài toán lập phương trình dao động dao động điều hoà: * Viết phương trình dao động tổng quát: x = Acos(t + ) * Xác định A, ,  v a 2  2 f  max  max + Tính  :   T A vmax v 2W 1 2W vmax amax chiề u dà i quỷ đạ o lmax  lmin + Tính A : A  ( )2  x 2     2    k  m   2 2  x  Acos(t0   )  v   Asin(t0   ). + Tính  dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0 (thường t0 = 0) . Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v < 0. + Trước khi tính  cần xác định rõ  thuộc góc phần tư thứ mấy của đường tròn lượng giác (thường lấy - π ≤  ≤ π). + Khi 1 đại lượng biến thiên theo thời gian ở thời điểm t0 tăng thì đạo hàm bậc nhất của nó theo t sẽ dương và ngược lại. Công thức đổi sin thành cos và ngược lại: + Đổi thành cos: -cos = cos( + ) sin = cos(  /2) + Đổi thành sin: cos = sin(  /2) -sin = sin( + ) MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI BÀI TOÁN LẬP PHƯƠNG TRÌNH TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA (Dưới đây là các trường hợp riêng chỉ mang tính chất tham khảo, chỉ dùng để so sánh kết quả, học sinh không nên học thuộc máy móc) Chọn gốc thời gian t0  0 là . lúc vật qua vị trí cân bằng x0  0 theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    . . lúc vật qua vị trí cân bằng x0  0 theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   .       . 2. 2. lúc vật qua biên dương x0  A : Pha ban đầu   0 lúc vật qua biên âm x0   A : Pha ban đầu    A  lúc vật qua vị trí x0  theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    2 3 A 2 lúc vật qua vị trí x0   theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    2 3 A  lúc vật qua vị trí x0  theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 3 A 2 lúc vật qua vị trí x0   theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 3 A 2  lúc vật qua vị trí x0  theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    2 4 Trang 13.

<span class='text_page_counter'>(14)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd.       . 3 lúc vật qua vị trí x0   A 2 theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    4 2 A 2  lúc vật qua vị trí x0  theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 4 A 2 3 lúc vật qua vị trí x0   theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 4 A 3 lúc vật qua vị trí x0  theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu     2 6 A 3 5 lúc vật qua vị trí x0   theo chiều dương v0  0 : Pha ban đầu    2 6 A 3  lúc vật qua vị trí x0  theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 6 A 3 5 lúc vật qua vị trí x0   theo chiều âm v0  0 : Pha ban đầu   2 6. Lưu ý: + Khi xác định  ta thường sử dụng đường tròn lượng giác để xác định chính xác, trong các trường hợp điều kiện đầu vật không đi qua vị trí biên thì cần chú ý đến dấu của vận tốc để xác định . + Ta có mối liên hệ giữa hàm sin và hàm cos như sau: cos = sin( +.   ) và sin = cos( - ) 2 2. Sơ đồ góc cung lượng giác thu gọn. Goùc Hslg. 00 0. sin. 0. cos. 1. tan. 0. cot. kxñ. 300  6 1 2 3 2 3 3 3. 450  4. 600  3. 2 2 2 2. 3 2 1 2. 1 1. 3 3 3. 900  2. 1200 2 3. 1350 3 4 2 2. 0. 3 2 1  2. kxñ.  3. 1. 0. . Trang 14. 3 3. . -1 -1. 2 2. 1500. 1800 . 3600 2. 1 2. 0. 0. -1. 1. 0. 0. kxñ. kxñ. 5 6. 3 2 3  3  3 .

<span class='text_page_counter'>(15)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd y. t 3. - 3. - 3 /3. -1. u'. 2/3 3/4 5/6. x'. . -1. B. /2. 1. 3 /3. 3. 1. u. /3 /4. 3 /2 2 /2. /6. 1/2. 1/2. - 3 /2 - 2 /2 -1/2. 2 /2. 3 /2. 3 /3. 1 A (Ñieåm goác). x. O -1/2 -/6. - 2 /2. - 3 /3. -/4. - 3 /2. -1. -/2. y'. -1. -/3. t'. - 3. Dạng 2: Bài toán tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí M1 M2 có li độ x1 đến x2   2  1  2  1 t    .T    2 x1  x2 x1 O A -A co s 1  A với  và ( 0  1 ,  2   )  co s   x2 2  A Dạng 3: Bài toán cho quãng đường S < 2A, tìm khoảng thời gian nhỏ M'2 nhất và lớn nhất M'1 Vật có vmax khi qua VTCB, vmin khi qua vị trí biên nên trong cùng một quãng đường, khoảng thời gian sẽ dài khi vật ở gần vị trí biên, khoảng thời gian sẽ ngắn khi di xung quanh gần VTCB. Vẽ quãng đường bài toán cho ở các vị trí có vmax, vmin. Từ quãng đường suy ra các vị trí đầu x1 và vị trí cuối x2. Sau đó sử dung cách giải như dạng toán 2. Dạng 4: Bài toán tìm quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến t2 Phân tích: t2 – t1 = nT + t (n N; 0 ≤ t < T) Quãng đường đi được trong thời gian nT là S1 = 4nA, trong thời gian t là S2.. Trang 15.

<span class='text_page_counter'>(16)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Quãng đường tổng cộng là S = S1 + S2  x1  Aco s(t1   )  x2  Aco s(t2   )   Xác định:    0 và   0 v1   Asin(t1   )  0 ? v2   Asin(t2   )  0 ?     (v1 và v2 chỉ cần xác định dấu) Lưu ý: + Nếu t = T/2 thì S2 = 2A + Tính S2 bằng cách định vị trí x1, x2 và chiều chuyển động của vật trên trục Ox  S 2  x2  x1 . + Trong một số trường hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều sẽ đơn giản hơn. + Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1 đến t2: vtb . S với S là quãng đường tính như trên. t2  t1. Dạng 5: Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < t < T/2. Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên. M2. M1. M2. P.  2 -A. A P2. O. P 1. x. -A. O.  2. A. P. x. M1. Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều. Góc quét  = t.  Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục sin (hình 1) S Max  2A sin 2. Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M1 đến M2 đối xứng qua trục cos (hình 2) S Min  2 A(1  cos  ) 2. Lưu ý: + Trong trường hợp t > T/2 T T Tách t  n  t ' trong đó n  N * ; 0  t '  . 2 2 T Trong thời gian n quãng đường luôn là 2nA. 2 Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên. + Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian t: S S vtbMax  Max và vtbMin  Min với SMax; SMin tính như trên. t t Dạng 6: Bài toán tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n * Giải phương trình lượng giác lấy các nghiệm của t (Với t > 0  phạm vi giá trị của k) * Liệt kê n nghiệm đầu tiên (n thường lấy giá trị nhỏ) * Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n Lưu ý: + Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n + Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. Trang 16.

<span class='text_page_counter'>(17)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Dạng 7: Bài toán tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2. * Giải phương trình lượng giác được các nghiệm * Từ t1 < t ≤ t2  Phạm vi giá trị của (Với k  Z) * Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó. Lưu ý: + Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. + Trong mỗi chu kỳ (mỗi dao động) vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần. Dạng 8: Bài toán biết tại thời điểm t vật qua li độ x = xt theo một chiều nào đó. Tìm li độ dao động tại thời điểm sau hoặc trước thời điểm t một khoảng thời gian t. * Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(t + ) cho x = xt, căn cứ vào chiều chuyển động để chọn nghiệm (t + ) duy nhất. Từ đó tính được li độ sau hoặc trước thời điểm t đó t giây là: x t t = Acos  (t  t )     Acos t    t  Nếu thời điểm sau thì lấy dấu (+), trước thì lấy dấu (-). Lấy nghiệm t +  =  với 0     ứng với x đang giảm (vật chuyển động theo chiều âm vì v < 0) hoặc t +  = -  ứng với x đang tăng (vật chuyển động theo chiều dương). * Ngoài ra, ta dùng vòng tròn. Đánh dấu vị trí xt trên trục qua tâm Ox. Kẻ đường thẳng qua xt vuông góc với Ox cắt đường tròn tại hai điểm. Căn cứ vào chiều chuyển động để chọn vị trí của M duy nhất trên vòng tròn. Vẽ bán kính OM. Trong khoảng thời gian t, góc ở tâm mà OM quét được là    .t . Vẽ OM’ lệch với OM một góc , từ M’ kẻ vuông góc với Ox cắt ở đâu thì đó là li độ cần xác định. Dạng 9: Dao động có phương trình đặc biệt: * x = a  Acos(t + ) với a = const Biên độ là A, tần số góc là , pha ban đầu , x là toạ độ, x0 = Acos(t + ) là li độ. Toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = a  A Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” Hệ thức độc lập: a = -2x0. v A2  x02  ( )2. A2 . a2. . v2.  4 2 * x = a  Acos (t + ) (ta hạ bậc). Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2. 2. Trang 17.

<span class='text_page_counter'>(18)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 6 CON LẮC LÒ XO A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Cấu tạo con lắc lò xo a. Nằm ngang : k. m. b. Thẳng đứng :. k. m. c. Trên mặt phẳng nghiêng : m. m. k. k. k. m. k. . . m. * Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản, bỏ qua khối lượng của lò xo (coi lò xo rất nhẹ), xét trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Thường thì vật nặng được coi là chất điểm. 2. Tính toán liên quan đến vị trí cân bằng của con lắc lò xo: Gọi : l là độ biến dạng của lò xo khi treo vật ở vị trí cân bằng. l0 là chiều dài tự nhiên của lò xo. lCB là chiều dài của lò xo khi treo vật ở vị trí cân bằng. Ở vị trí cân bằng: + Con lắc lò xo nằm ngang : l = 0, lCB = l0 + Con lắc lò xo thẳng đứng : Ở VTCB lò xo biến dạng một đoạn l. P = Fđh => mg = kl lCB = l0 + l + Con lắc lò xo treo vào mặt phẳng nghiêng một góc . Ở VTCB lò xo biến dạng một đoạn l. k g  Psin = Fđh => mgsin = kl =>   m l lCB = l0 + l 3. Chu kì, tần số của con lắc dao động đều hòa. k - Tần số góc:   m 2 m - Chu kỳ: T  ; Con lắc lò xo thẳng đứng: T  2 l  2  k g - Con lắc lò xo treo ở mặt phẳng nghiêng: T  2. l g sin . Chú ý : Gọi T1 và T2 lần lượt là chu kì của con lắc khi lần lượt treo vật m1 và m2 vào lò xo có độ cứng k. Trang 18.

<span class='text_page_counter'>(19)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Chu kì của con lắc lò xo khi treo cả m1 và m2 :  m = m1 + m2 là T 2  T12  T22  T  T12  T22  m = m1 - m2 là T 2  T12  T22  T  T12  T22. (với m1 > m2). 1  1 k   T 2 2 m 4. Chiều dài của con lắc lò xo khi dao động - Chiều dài của lò xo ở vị trí cân bằng : lCB = l0 + l - Chiều dài cực đại của lò xo khi dao động : lmax  lCB  A. - Tần số: f . - Chiều dài cực tiểu của lò xo khi dao động : lmin  lCB  A l l l l  lCB  max min ; A  max min 2 2 - Ở vị trí có tọa độ x bất kì, chiều dài của lò xo : l  lCB  x. -A l. -A O A. l. giãn. Chú ý : - Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn x 2 lần. - Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự Hình a (A <0) l) nhiên). - Khi A > l (Với Ox hướng xuống): + Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = - l đến x2 = - A. + Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = - l đến x2 = A. Nén - Khi A < l thời gian lò xo giản một lần là thời gian ngắn nhất -A để lò xo đi từ vị trí x1 = - (l – A) đến x2 = A.  l 5. Động năng, thế năng và cơ năng của con lắc dao động đều hòa . O. nén. giãn. A x. Hình b (A >0). ll). 0. Giãn. A. x. W  Wñ  Wt. 1 2 1 mv  m 2 A2 sin2 (t   ) Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo 2 2 nén và giãn trong 1 chu kỳ (Ox 1 1  kA 2  kA 2 cos(2 t  2 ) hướng xuống) 4 4 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 - Thế năng: Wt  kx  kA cos (t   )  kA  kA cos(2t   ); k  m 2 2 4 4 Chú ý: - Động năng: Wñ .  1 1 2 2 2 W  2 m A  2 kA  const  + WñM  1 mvM2  1 m 2 A 2 : Vaä t qua vò trí caâ n baè ng 2 2  1 2  WtM  2 kA : Vậ t ở biê n . + Động năng và thế năng biến thiên điều hòa cùng chu kì T ' .  '  2 . Trang 19. T , cùng tần số f '  2 f và tần số góc 2.

<span class='text_page_counter'>(20)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Trong một chu kì có 4 lần động năng bằng thế năng. 2. m 2 vT + Cơ năng có thể tính theo tốc độ trung bình trong một chu kì : W  . 8 6. Lực tổng hợp tác dụng lên vật (Lực kéo về hay lực hồi phục) + Công thức: Fhp  ma   kx   m 2 x + Độ lớn: . Fhp  m a   k x Ở vị trí biên : Fhp  m 2 A  kA. Fhp  0  Ở VTCB : + Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật. * Luôn hướng về VTCB. * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ. 7. Lực đàn hồi (là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng), cũng là lực mà lò xo tác dụng lên giá đỡ, điểm treo, lên vật. Có độ lớn Fđh = kx* (x* là độ biến dạng của lò xo) - Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng) - Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng + Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức: * Fđh = kl + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k(l + A) = F kéo max (lúc vật ở vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l  FMin = k(l - A) = Fkéo min * Nếu A ≥ l  FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng) + Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: Fđẩy max = k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao nhất) Lưu ý: - Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần - Vật dđđh đổi chiều chuyển động khi lực hồi phục đạt giá trị lớn nhất. A - Thế năng của vật dđđh bằng động năng của nó khi x   2 7. Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … 8. Thời gian lò xo nén hay giãn tron một chu kì khi vật treo ở dưới và A > l0 Chuyển về bài toán tìm thời gian vật đi từ li độ x1 đến x2. l   + Khoảng thời gian lò xo nén: t  2  .T với cos   0   A + Khoảng thời gian lò xo giãn: T  t 9. Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, … và chiều dài tương ứng là l1, l2, … thì có: kl = k1l1 = k2l2 = … l  l1  l2  .... kl  k1l1  k2l2  ... a. Ghép lò xo: * Nối tiếp. 1 1 1    ...  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: k k1 k2. Trang 20.

<span class='text_page_counter'>(21)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 1 1 1  2  2  ... 2 f f1 f2 * Song song: k = k1 + k2 + …  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: 1 1 1  2  2  ...  f 2  f12  f 22  ... 2 T T1 T2 T 2  T12  T22  ... . + Lò xo có độ cứng k0 cắt làm hai phần bằng nhau thì k1  k2  k  2k0  f m m  m + Đối với con lắc lò xo: ( 1 ) 2  ( 1 ) 2  2  1 với m  m2  m1 2 f2 m1 m2 b. Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1 được chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2 được T2, vào vật khối lượng m1 + m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. Chú ý:. Thì ta có: T32  T12  T22  T3  T12  T22. và. T42  T12  T22  T4  T12  T22. II. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Viết phương trình dao động (giống như dao động điều hoà) Dạng 2: Tính biên độ, tần số, chu kỳ và năng lượng v 2W 1 2W vmax amax chiề u dà i quỷ đạ o lmax  lmin + Dùng A  ( )2  x 2     2    k  m   2 2 + Chu kỳ T =. 2. . . 1 , l 0 là độ dãn của lò xo (treo thẳng đứng) khi vật cân bằng thì   f. k  m. g l 0. + Lò xo treo nghiêng góc  , thì khi vật cân bằng ta có mgsin  = k l 0 1 1 1 1 + W  Wđ  Wt  mv 2  kx 2  kA2  m 2 A2 2 2 2 2 + Kích thích bằng va chạm: dùng định luật bảo toàn động lượng, bảo toàn động năng (va chạm đàn hồi), 1 xác định vận tốc con lắc sau va chạm. Áp dụng kA 2  Wđsau . 2 TT + T/ /  1 2 khi 2 lò xo ghép song song, Tnt2  T12  T22 khi 2 lò xo ghép nối tiếp. T1  T2 Dạng 3: Tính lực đàn hồi của lò xo + Dùng F = k l , với l là độ biến dạng của lò xo. + Căn cứ vào toạ độ của vật để xác định đúng độ biến dạng l . Ta có Fmax khi l max , Fmin khi l min . Dạng 4: Cắt , ghép lò xo + Cắt: k1l1  k 2 l 2  ...  k n l n 1 1 1 + Ghép nối tiếp:   k k1 k 2 + Ghép song song: k = k1  k 2. Trang 21.

<span class='text_page_counter'>(22)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 7 CON LẮC ĐƠN A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Cấu tạo của con lắc đơn: Vật nặng m gắn vào sợi dây có chiều dài l Điều kiện để con lắc đơn dao động điều hòa: Bỏ qua ma sát, lực cản, dây không giãn và rất nhẹ, vật coi là chất điểm và 0 << 1 rad hay s0 << l. C 2. Tần số, chu kì của con lắc đơn dao động điều hòa g + Tần số góc:   l  T 2 l + Chu kỳ: T   2  g + Tần số: f . 1  1   T 2 2. g l. O. Chú ý : Tại một nơi chu kì dao động điều hòa của con lắc đơn khi thay đổi chiều dài. Gọi T1 và T2 là chu kì của con lắc co chiều dài l1 và l2 + Con lắc có chiều dài l = l1 + l2 thì chu kì dao động : T 2  T12  T22. s =l  Pt. M  P. + Con lắc có chiều dài l = l1 - l2 thì chu kì dao động : T 2  T12  T22 s 3. Lực kéo về (hồi phục): F   mg sin    mg   mg   m 2 s l Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng. + Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng. 4. Phương trình dao động: s = s0cos(t + ) (m; cm) hoặc α = α0cos(t + ) (rad) với s = αl, s0 = α0l  v = s’ = - s0sin(t + ) = - lα0sin(t + )  a = v’ = s’’ = - 2s0cos(t + ) = - 2lα0cos(t + ) = - 2s = - 2αl Lưu ý: s0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x v2 v 5. Hệ thức độc lập: a = - 2s = - 2αl s02  s 2  ( ) 2  02   2   gl 6. Vận tốc a. Khi biên độ góc  bất kì + Khi qua lị độ góc  bất kì: v  2 gl  cos – cos 0  + Khi qua vị trí cân bằng:   0 => cos   1.  vVTCB   vmax   + Khi qua vị trí biên:     0 b. Nếu  0  100 ta có thể dùng:. 2 gl 1 – cos 0 .  cos   cos  0 => vbiên = 0 1  cos  0  2sin 2. 0. .  02. 2 2 gl   s0. . vmax   0. . v  s '   s0 sin(t   ). 7. Lực căng dây a. Khi biên độ góc  0 bất kì Trang 22.  Pn.

<span class='text_page_counter'>(23)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Khi biên độ góc  bất kì:    mg  3cos – 2cos 0 .  VTCB   max  mg  3 – 2cos 0 . . + Khi qua vị trí cân bằng:   0 => cos   1. + Khi qua vị trí biên:     0  cos   cos  0 => biên   min  mg cos  0  max  mg (1   02 ) 2    b. Nếu  0  100 ta có thể dùng: 1  cos  0  2sin 2 0  0    02 2 2  min  mg (1  )  2 8. Năng lượng dao động: a. Khi biên độ góc  0 bất kì 1 + Động năng: Wđ  mv2  mgl (cos   cos  0 ) 2 + Thế năng: Wt  mgh  mgl (1  cos  ) + Cơ năng:. W  Wđ  Wt  mgl (1  cos  0 )  Wđmax  Wt max. b. Nếu  0  100 ta có thể dùng:. 1  cos  0  2 cos 2. 0. . h  l (1  cos  ). 2 mgl 2 mg 2 m 2 2  W 0  s0  s0  const 2 2l 2 Lưu ý: - Các công thức này áp dụng đúng cho cả khi 0 có giá trị lớn - Khi con lắc đơn dao động điều hoà (0 << 1 rad) thì: 1 W= mgl 02 ; 2. v 2  gl ( 02   2 );. 2. . Với. 2 0. 3 2.  C  mg (1   2   02 ). (đã có ở trên). 9. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1 , con lắc đơn chiều dài l2 có chu kỳ T2 , con lắc đơn chiều dài l1 + l2 có chu kỳ T2 ,con lắc đơn chiều dài l1 - l2 (l1 > l2) có chu kỳ T4. Thì ta có: T32  T12  T22 và T42  T12  T22 CON LẮC VẬT LÝ. a. Cấu tạo: Con lắc vật lí là vật rắn quay xung quanh trục cố định nằm ngang. b. Phương trình động lực học: - Gọi khoảng cách từ trọng tâm vật rắn đến trục quay là d. Tại vị trí cân bằng trọng tâm ở vị trí G0, lúc này QG0 có phương thẳng đứng (Hình vẽ). Kích thích cho con lắc dao động trong mặt phẳng thẳng đứng xung quanh trục nằm ngang với góc lệch  bé. Trong quá trình dao động vị trí trọng tâm G được xác định bởi li độ  góc . Khi bỏ qua ma sátở trục quay và sức cản không khí thì con lắc chịu tác dụng hai lực: Trọng lực P và phản lực ở trục quay R . Áp dụng phương trình động lực học cho chuyển động quay vật rắn ta có: sin    nên I '' mgd  0 I    mgd sin  . Với dao động bé thì     '' Suy ra:  ''. mgd mgd ta được:  ''  2  0   0 . Đặt  2  I I. Trang 23. Nghiệm:    0 cos(t   ) ..

<span class='text_page_counter'>(24)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Vậy: Khi bỏ qua ma sát ở trục quay và sức cản không khí thì dao động bé ( 0 << 1rad ) của con lắc mgd I vật lí là dao động điều hoà với tần số góc   , hay chu kì là T  2 tần số f  1 mgd I mgd 2 I Trong đó: m (kg) là khối lượng vật rắn d (m) là khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay I (kgm2) là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay B. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Tính toán liên quan đến chu kỳ, tần số, năng lượng, vận tốc, lực căng dây : l 2 1 + Chu kỳ T =  = 2 g  f + Tần số góc  . g l. + Góc nhỏ : 1 - cos  .  02 2. + Cơ năng W = mgl(1 - cos  0 ), khi  0 nhỏ thì W = mgl + Vận tốc tại vị trí  là v =.  02 2. , với  0 . s0 . l. 2 gl (cos   cos  0 ). + Lực căng dây C = mg(3cos   2 cos  0 ) 1 + Động năng E đ  mv 2 2 + Thế năng Wt  mgl(1  cos ) T 1 . Trong 1 chu kì Wđ  Wt  m 2 A 2 2 4 hai lần (dùng đồ thị xác định thời điểm gặp nhau). Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp mà động năng bằng thế năng là T/4 Dạng 2 : Viết phương trình dao động s = s 0 cos(t   ) hay    0 cos(t   ). + Năng lượng Wđ và Wt có tần số góc dao động là 2  chu kì. + Tính s 0 =. s2 . v2. 2. + Thường chọn gốc thời gian khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương thì   0 v + Tìm  từ điều kiện ban đầu: s 0  A cos  và v0   A sin   tan   0 s0 Thường dùng s0 và v0 > 0 (hay v0 < 0) Dạng 3 : Con lắc trùng phùng Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) của một con lắc khác (T  T0). Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều. TT0 Thời gian giữa hai lần trùng phùng   T  T0 Nếu T > T0   = (n+1)T = nT0. Nếu T < T0   = nT = (n+1)T0. với n  N* Trang 24.

<span class='text_page_counter'>(25)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 8 SỰ PHỤ THUỘC CỦA CHU KÌ CON LẮC ĐƠN VÀO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ CAO, ĐỘ SÂU VÀ NGOẠI LỰC TÁC DỤNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Sự phụ thuộc của chu kì con lắc vào nhiệt độ, độ sâu, độ cao a. Phụ thuộc vào nhiệt độ t 0C l + Ở nhiệt độ t10C : Chu kì con lắc đơn là : T1  2 1 g + Ở nhiệt độ t20C : Chu kì con lắc đơn là : T2  2 Với l1  l0 (1   t1 );. l2 g. l2  l0 (1   t2 ). l0  chiều dài của dây ở 00 C   hệ số nở dài của dây treo (độ-1 = K-1)     T2  T1 1  (t2  t1 )   2  Tt T2  T1  + Độ biến thiên tỉ đối của chu kì theo nhiệt độ:   1  (t2  t1 ) T1 T1 2. Lưu ý : Trường hợp đồng hồ quả lắc - Giả sữ đồng hồ chạy đúng giờ ở nhiệt độ t1. Tt T2  T1 + Nếu   0 : tức là t2  t1 đồng hồ chạy chậm ở nhiệt độ t2. T1 T1 Tt T2  T1 + Nếu   0 : tức là t2  t1 đồng hồ chạy nhanh ở nhiệt độ t2. T1 T1. - Thời gian đồng hồ chạy nhanh hay chậm trong một ngày đêm:     24.3600. . t2  t1  86400. . t2  t1 2 2 b. Phụ thuộc vào độ cao h l + Trên mặt đất h  0 : Chu kì con lắc đơn : T0  2 g + Trên mặt đất h  0 : Chu kì con lắc đơn : Th  2 Với : g  G M2 ; R. gh  G. G  6, 67.1011. l gh. M ( R  h) 2. Nm2 : hằng số hấp dẫn. M : Khối lượng trái đất. kg 2. R = 6400 km: bán kính trái đất.. Trang 25.

<span class='text_page_counter'>(26)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. h  Th  T0 (1  ) R Th h + Độ biến thiên tỉ đối của chu kì theo độ cao h :  T0 R Lưu ý : Trường hợp đồng hồ quả lắc Th h + Nếu đồng hồ chạy đúng giờ trên mặt đất. Vì   0 nên đồng hồ sẽ chạy chậm ở độ cao h. T0 R + Nếu đồng hồ chạy đúng ở độ cao h, thì sẽ chạy nhanh trên mặt đất. + Thời gian đồng hồ chạy nhanh hay chậm sau một ngày đêm :   86400 h. R. c. Phụ thuộc vào độ sâu h’ + Ở độ sâu h '  0 : Chu kì của con lắc đơn : Th '  2 Với g  G M ( R 3 h '). l gh '. h' ) 2R R T  d   t    T 2R 2 - Lưu ý: * Nếu T > 0 thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng con lắc đơn) * Nếu T < 0 thì đồng hồ chạy nhanh * Nếu T = 0 thì đồng hồ chạy đúng ΔT * Thời gian chạy sai mỗi ngày (24h = 86400s): θ = 86400(s) T Công thức tính gần đúng về sự thay đổi chu kì tông quát của con lắc đơn ( chú ý là chỉ áp dụng cho sự thay đổi các yếu tố là nhỏ) ΔT αΔt 0 hcao hsâu Δg Δl = + + + T' 2 R 2R 2g 2L Th ' h ' + Độ biến thiên tỉ đối của chu kì theo độ sâu h’ :  T0 2R Lưu ý : Trường hợp đồng hồ quả lắc  Th '  T0 (1 . + Nếu đồng hồ chạy đúng giờ trên mặt đất. Vì Th '  h '  0 nên đồng hồ sẽ chạy chậm ở độ sâu h’. T0. 2R. + Nếu đồng hồ chạy đúng ở độ sâu h’, thì sẽ chạy nhanh trên mặt đất. + Thời gian đồng hồ chạy nhanh hay chậm sau một ngày đêm :   86400. h' 2R. 2. Sự phụ thuộc của chu kì con lắc vào một trường lực phụ không đổi a. Phụ thuộc vào điện trường   + Lực điện trường : Fq  qE  Fq  q E . . . . * Nếu q > 0 : Fq  E. * Nếu q < 0 : Fq  E U + Điện trường đều : E  d. + Chu kì con lắc trong điện trường : Tq  2. l . Với g q là gia tốc trọng trường hiệu dụng. gq. Trang 26.

<span class='text_page_counter'>(27)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd.  + Nếu E thẳng đứng hướng xuống : g q  g (1  qE ) mg.  qE + Nếu E thẳng đứng hướng lên : g q  g (1  ) mg 2   qE  g + Nếu E hướng theo phương nằm ngang : g q  g 1     cos  0  mg  Với  0 góc lệch của phương dây treo với phương thẳng đứng khi vật ở vị trí cân bằng. b. Phụ thuộc vào lực quán tính     + Lực quán tính: F   ma , độ lớn F = ma ( F  a )    + Chuyển động nhanh dần đều a  v ( v có hướng chuyển động)   + Chuyển động chậm dần đều a  v  Nếu đặt trong thang máy: g '  g  a.  Nếu đặt trong ô tô chuyển động ngang: g '  g 2  a 2       + Lực điện trường: F  qE , độ lớn F = qE (Nếu q > 0  F  E ; còn nếu q < 0  F  E )  + Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( F luông thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí. g là gia tốc rơi tự do. V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó.     Khi đó: P '  P  F gọi là trọng lực hiệu dụng hay trong lực biểu kiến (có vai trò như trọng lực P )    F g '  g  gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến. m l Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó: T '  2 g' Các trường hợp đặc biệt:  + F có phương ngang: * Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có: tan   F P. F m. * g '  g 2  ( )2  F + F có phương thẳng đứng thì g '  g  m  F * Nếu F hướng xuống thì g '  g  m  F * Nếu F hướng lên thì g '  g  m B. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI. Dạng 1 : Sự thay đổi chu kỳ + Đưa xuống độ sâu h’ : đồng hồ chậm, mỗi giây chậm + Đưa lên độ cao h : đồng hồ chậm, mỗi giây chậm. Th ' h '  T0 2R. Th h  T0 R. Trang 27.

<span class='text_page_counter'>(28)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd 0 T t 0 + Theo nhiệt độ : T  t , khi t 0 tăng thì đồng hồ chậm mỗi giây là , khi nhiệt độ giảm . T. T. 2. 2. T  t  . T 2 + Nếu cho giá trị cụ thể của g và l khi thay đổi thì T  l  g 0. đồng hồ nhanh mỗi giây là. T. 2l. 2g. Dạng 2 : Phương pháp gia trọng biểu kiến . + Con lắc chịu thêm tác dụng của lực lạ f (lực quán tính, lực đẩy Archimeder, lực điện trường), ta xem  '. . con lắc dao động tại nơi có gia tốc trọng lực biểu kiến g  g  . . f . m. . + Căn cứ vào chiều của f và g tìm giá trị của g ' . Chu kỳ con lắc là T = 2  + Con lắc đơn đặt trong xe chuyển động với gia tốc a = const : T = 2  a . g + Con lắc treo trên xe chuyển động trên dốc nghiêng góc  , a. cos  vị trí cân bằng tan  = (lên dốc lấy dấu + , xuống g  a sin  g  sin  dốc lấy dấu -), g '  (lên dốc lấy dấu + , xuống dốc cos  lấy dấu -).. l . g'. l l cos  , với  là vị trí  2 g' g. cân bằng của con lắc tan  =. β x. . CHỦ ĐỀ 10 DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC CỘNG HƯỞNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Dao động tự do: Dao động tự do là dao động có chu kì hay tần số chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. Khi vật dao động có biên độ và tần số riêng không đổi. 2. Dao động tắt dần: ĐN: Dđ tắt dần là dđ có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân là do ma sát, do lực cản của môi trường a. Phương trình động lực học:  kx  Fc  ma F F k k b. Phương trình vi phân: x ''   ( x  c ) đặt X  x  c suy ra X ''   X   2 X m k k m m c. Chu kì dao động: T  2 k 4F d. Độ biến thiên biên độ: A  c k Trang 28.

<span class='text_page_counter'>(29)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. A1 kA1  A 4 Fc Do ma sát nên biên độ giảm dần theo thời gian nên năng lượng dao động cũng giảm 3. Dao động cưỡng bức: ĐN: Dđ cưỡng bức là dđ chịu tác dụng của 1 lực cưỡng bức tuần hoàn. Biên độ của dđ cưỡng bức phụ thuộc vào A và f của lực cưỡng bức. fcưỡng bức  fngoại lực . Cĩ biên độ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức, lực cản của hệ, và sự chênh lệch tần số giữa dao động cưỡng bức và dao động riêng. 4. Dao động duy trì: Dao động duy trì là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng. Có tần số bằng tần số dao động riêng, có biên độ không đổi. 5. Sự cộng hưởng dao động: + Sự cộng hưởng dao động là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại khi tần số của ngoại lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.. e. Số dao động thực hiện được: N .  f  f0  T  T0 Ñieà u kieä n  là m A   A Max  lự c cả n củ a mô i trườ ng     0 A  A max . Với. f : tần số của ngoại lực cưỡng f0 : tần số dao động riêng A : biên độ của dao động cưỡng bức + Biên độ dao động cộng hưởng phụ thuộc vào lực ma sát của môi trường. Biên độ cộng hưởng càng lớn khi lực ma sát của môi trường càng nhỏ (cộng hưởng nhọn) và ngược lại (cộng hưởng tù). 6. Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ. * Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là: x kA2  2 A2 S  2 mg 2 g  * Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: 4 mg 4 g t A   2 O k  * Số dao động thực hiện được: A Ak 2 A N   A 4 mg 4 g T. * Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: t  NT . AkT  A  4 mg 2 g. (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ T . 2. . ).. 7. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay  = 0 hay T = T0 Với f, , T và f0, 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động.. Trang 29.

<span class='text_page_counter'>(30)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 14. Tổng hợp dao dộng đều hòa a. Độ lệch pha trong hai dao động cùng tần số x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) - Độ lệch pha giữa hai dao động x1 và x2 :   1  2 + Nếu   0  1  2 thì x1 nhanh pha hơn x2 + Nếu   0  1  2 thì x1 chậm pha hơn x2 - Các giá trị đặt biệt của độ lệch pha: +   k 2 với k  Z : hai dao động cùng pha +   (2k  1) với k  Z : hai dao động ngược pha  +   (2k  1) với k  Z : hai dao động vuông 2. pha. b. Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) được một dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số x = Acos(t + ). Trong đó: A2  A12  A22  2 A1 A2 cos( 2  1 ) A sin 1  A2 sin  2 với 1 ≤  ≤ 2 (nếu 1 ≤ 2 ) tan   1 A1cos1  A2 cos 2 * Nếu  = 2kπ (x1, x2 cùng pha)  AMax = A1 + A2 * Nếu  = (2k + 1)π (x , x ngược pha)  AMin = A1 - A2 ` 1 2  A1 - A2 ≤ A ≤ A1 + A2 * Nếu A1 = A2.   A  2A1 cos 2 thì    1  2  2. Chú ý : Khi viết được phương trình dao động x = Acos(t + ) thì việc xác định vận tốc, gia tốc của vật như với một vật dao động điều hòa bình thường. c. Khi biết một dao động thành phần x1 = A1cos(t + 1) và dao động tổng hợp x = Acos(t + ) thì dao động thành phần còn lại là x2 = A2cos(t + 2). Trong đó: A22  A2  A12  2 AA1cos(  1 ) A sin   A1 sin 1 với 1 ≤  ≤ 2 ( nếu 1 ≤ 2 ) tan  2  Acos  A1cos1 d. Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình x1 = A1cos(t + 1); x2 = A2cos(t + 2); … thì dao động tổng hợp cũng là dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ). Chiếu lên trục Ox và trục Oy  Ox . Ta được: Ay  A sin   A1 sin 1  A2 sin  2  ...  A  Ax2  Ay2 và tan   với    min ;  Max . Ay Ax. Trang 30.

<span class='text_page_counter'>(31)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. e. Trường hợp tổng hợp nhiều dao động điều cùng phương, cùng tần số: x1; x2; …; xn thì x = x1 + x2 + … + xn = Acos(t + ) - Tìm biên độ A: Chiếu xuống trục Ox : Ax  A1 cos 1  A2 cos 2  ...  An cos  n Chiếu xuống trục Oy : Ay  A1 sin 1  A2 sin 2  ...  An sin  n . Biên độ tổng hợp : A  Ax2  Ay2. - Pha ban đầu của dao động: tan  . Ax Ay. . Chú ý : + Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có thể áp dụng trường hợp tổng quát nói trên. + Ngoài phương pháp nói trên, nếu A1 = A2 = A, thì ta có thể cộng lượng giác và tìm được phương trình dao động tổng hợp:     x  x1  x2  A1 cos(t  1 )  A2 cos(t  2 )  2 A cos 1 2 cos(t  1 2 ) 2 2 Chương III SÓNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 11 ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. SÓNG CƠ 1. Định nghĩa: Sóng cơ là dao động truyền trong một môi trường đàn hồi. Chú ý : + Sóng cơ không truyền được trong chân không. + Một đặc điểm quan trọng của sóng là khi sóng truyền trong một môi trường thì các phân tử của môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của chúng mà không chuyển dời theo sóng. Chỉ có pha dao động của chúng được truyền đi. 2. Các loại sóng + Sóng ngang : Phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng truyền trên mặt nước. + Sóng dọc : Phương dao động trùng với phương truyền sóng. Ví dụ: Sóng âm. Chú ý : Sóng dọc truyền được cả trong chất rắn, chất lỏng và chất khí. 3. Các đại lượng đặc trưng cho sóng. 2. . Phương trình sóng.  2 3.  2. Trang 31.

<span class='text_page_counter'>(32)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Chu kì T, tần số f : là chu kì, tần số chung của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua và bằng chu kì, tần số của nguồn sáng. + Tốc độ sóng : là tốc độ truyền pha dao động (khác với tốc độ dao động của các phần tử vật chất). + Bước sóng : là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha (hoặc quãng đường mà sóng truyền đi trong một chu kì): v   vT  f Trong đó:  (m) : Bước sóng T (s) : Chu kỳ của sóng f (Hz) : Tần số của sóng v (m/s) : Tốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị của ) + Biên độ sóng: asóng = Adao độngđ = A + Năng lượng sóng W: W  Wd  1 m 2 A2 2. 4. Phương trình sóng - Tại điểm O: u0 = acos(t + ) d1 d t d  - Tại điểm M1 : uM1 = acos[(t ) + ] = acos[2   1  + ] = acos(t +  - 2 1 ) v  T   d - Tại điểm M2 : uM2 = acos(t +  + 2 2 ) . với. u : là li độ của sóng a: là biên độ sóng  : là tần số góc d1 là khoảng cách từ nguồn phát sóng đến điểm M1 d1 là thời gian để sóng truyền từ O đến M v  v - Bước sóng : v = ==>  = vT = T f Với v là vận tốc truyền sóng (m/s). v phụ thuộc vào bước sóng của môi trường truyền sóng.  là bước sóng (m); T là chu kì dao động của sóng (s) ; f là tần số dđ của sóng (Hz). - Gọi khoảng cách giữa 2 điểm M và N trên phương truyền sóng là d, và khoảng cách từ 2 điểm đó đến nguồn sóng lần lượt là d1, d2. Ta có: d = d1 – d2 2d - Gọi độ lệch pha giữa 2 điểm M và N trên phương truyền sóng là , thì độ lệch pha là :  =  - Vậy 2 điểm M và N trên phương truyền sóng sẽ: + dao động cùng pha khi: d = k với k = 0, ±1, ±2 ...  + dao động ngược pha khi: d = (2k + 1) d2 2 d1 d  + dao động vuông pha khi: d = (2k + 1) 0 N 4 M N Lưu ý: Đơn vị của x, x1, x2,  và v phải tương ứng với nhau Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f. 5. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x1, x2. Trang 32.

<span class='text_page_counter'>(33)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd   . x1  x2 v.  2. x1  x2.  x v. Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì:     2. x.  7. Tính tuần hoàn của sóng + Tại một điểm M xác định trong môi trường: x = const : uM là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kì T. + Tại một thời điểm xác định: t = const : uM là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kì .. CHỦ ĐỀ 12 GIAO THOA SÓNG – NHIỄU XẠ SÓNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Định nghĩa : là sự tổng hợp của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ biên độ sóng được tăng cường hay bị giảm bớt. 2. Sóng kết hợp : Do hai nguồn kết hợp tạo ra. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng pha, cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. 3. Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l:  Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2  Phương trình sóng tại 2 nguồn: u1  Acos(2 ft  1 ) và u2  Acos(2 ft  2 )  Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: d d u1M  Acos(2 ft  2 1  1 ) và u2 M  Acos(2 ft  2 2  2 )    Phương trình giao thoa sóng tại M: d  d 2 1   2     d d  uM  u1M  u2 M  2Ac os 1 2  c os 2 ft   1    2   2     d  d    Biên độ dao động tại M: AM  2 A cos   1 2   với   1   2  2   l  l  Chú ý: * Số cực đại:   k  (k  Z)  2  2 l 1  l 1  * Số cực tiểu:    k   (k  Z)  2 2  2 2 a. Hai nguồn dao động cùng pha (   1   2  0 ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = k (kZ) l. l. Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn):   k    * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k + 1) l. 1.  2 l. (k Z) 1. Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn):    k    2  2 b. Hai nguồn dao động ngược pha (   1   2   )  * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k + 1) (k Z) 2. Trang 33.

<span class='text_page_counter'>(34)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd l. 1. l. 1. Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn):    k    2  2 * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = k (k  Z) l. l. Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn):   k    Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại (bụng sóng) và không dao động (nút sóng) giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lượt là d1M, d2M, d1N, d2N. Đặt dM = d1M - d2M; dN = d1N - d2N và giả sử dM < dN. + Hai nguồn dao động cùng pha:  Cực đại: dM < k < dN   Cực tiểu: dM < (2k + 1) < dN 2. + Hai nguồn dao động ngược pha:   Cực đại: dM < (2k + 1) < dN 2.  Cực tiểu: dM < k < dN Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đường cần tìm. 4. Nhiễu xạ sóng : Hiện tượng khi sóng gặp vật cản thì lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng. IV. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Sóng cơ học Dạng 1: Viết phương trình sóng. Độ lệch pha + Nếu phương trình sóng tại O là u0  A cos(t   ) thì phương trình sóng tại M là 2d u M  A cos(t    ) . Dấu (–) nếu sóng truyền từ O tới M, dấu (+) nếu sóng truyền từ M tới O.  2d + Độ lệch pha giữa 2 điểm nằm trên phương truyền sóng cách nhau khoảng d là   - Nếu 2 dao động cùng pha thì   2k - Nếu 2 dao động ngược pha thì   (2k  1) Dạng 2: Tính bước sóng, vận tốc truyền sóng, vận tốc dao động v + Bước sóng   vT  f + Khoảng cách giữa n gợn sóng liên tiếp nhau (1 nguồn) là (n - 1)  + Vận tốc dao động u '  A sin(t   ). . Dạng 3: Tính biên độ dao động tai M trên phương truyền sóng + Năng lượng sóng tại nguồn O và tại M là: W0  kA02 , WM  kAM2 , với k =. D 2 là hệ số tỉ lệ, D khối 2. lượng riêng môi trường truyền sóng + Sóng truyền trên mặt nước: năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng. Gọi W năng r W W lượng sóng cung cấp bởi nguồn dao động trong 1s. Ta có kAA2  , kAM2  ,  AM  AA A rM 2 rA 2 rM. Trang 34.

<span class='text_page_counter'>(35)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Sóng truyền trong không gian (sóng âm): năng lượng sóng giảm tỉ lệ với bình phương quãng đường r W W truyền sóng. Ta có kAA2  , kAM2  2 ,  AM  AA A 2 rM 4 rA 4rM 2. Giao thoa sóng cơ Dạng 1: Tìm số điểm cực đại, cực tiểu trên đoạn thẳng nối 2 nguồn kết hợp S1 S 2  l * Nếu 2 nguồn lệch pha nhau  :  l  l  + Số cực đại  k   2  2  l  1 l  1 + Số cực tiểu   k    2 2  2 2 Dạng 2: Tìm số đường hyperbol trong khoảng CD của hình giới hạn + Tính d1, d2  + Nếu C dao động với biên độ cực đại: d1 – d2 = kλ (cực tiểu d1 – d2 = (2k + 1) ) 2. + Tính k =. d1  d 2. . , lấy k là số nguyên. + Tính được số đường cực đại trong khoảng CD Dạng 3: Tìm số đường hyperbol trong khoảng CA của hình giới hạn + Tính MA bằng cách: MA – MB = CA – CB + Gọi N là điểm trên AB, khi đó :  NA - NB = kλ, (cực tiểu (2k + 1) ) 2. NA + NB = AB + Xác định k từ giới hạn 0 ≤ NA ≤ MA Dạng 4: Phương trình giao thoa + Hai nguồn: u1  a cos(t   ) , u 2  a cos(t ) + Phương trình giao thoa: 2 d1 2 d 2 d d d d   uM  a cos(t    )  a cos(t  )  2a cos(   2 1 ) cos(t   2 1)   2  2  d 2  d1  + Biên độ giao thoa AM  2a cos(  )  cùng pha   2k , ngược pha   (2k  1) 2  d  d1 + Độ lệch pha giữa M với 2 nguồn cùng pha là  =  2. . Lưu ý: Tính biên độ giao thoa theo công thức tổng hợp dao động là AM2 = A12  A22  2 A1 A2 cos( 2  1 ) d d Với 1    2 1 ,  2  2 2   d  d2 + Nếu 2 nguồn cùng pha thì độ lệch pha giữa sóng giao thoa với 2 nguồn là  1. . Dạng 5: Đồ thị xét trường hợp 2 nguồn kết hợp cùng pha, ngược pha * Cùng pha: + Vân giao thoa cực đại là các đường hyperbol, có dạng gợn lồi, đường trung trực của S1 S 2 là vân cực đại k = 0 + Vân giao thoa cực tiểu các đường hyperbol, có dạng gợn lõm * Ngược pha: đổi tính chất cực đại và cực tiểu của trường hợp cùng pha * Khoảng cách giữa các giao điểm của các nhánh hyperbol với S1 S 2 luôn bằng nhau và bằng  / 2. Trang 35.

<span class='text_page_counter'>(36)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 13 SÓNG DỪNG – NHIỄU XẠ SÓNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. SÓNG DỪNG 1. Phản xạ có đổi dấu : Phản xạ của sóng trên đầu dây (hay một vật cản) cố định là phản xạ có đổi dấu. 2. Phản xạ không đổi dấu : Phản xạ của sóng trên đầu dây (hay một vật cản) di động là phản xạ đổi dấu. 3. Sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ - Sóng dừng Xét trường hợp tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ trên một sợi dây có chiều dài l. Giả sử sóng tới ở đầu A là: u A  a cos t u. A. O. t. 2. u.  2. M’. A. B. M. x x. t + t.  2. . x.  4. a. Phản xạ có đổi dấu  Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: uB  Acos2 ft và u 'B   Acos2 ft  Acos(2 ft   )  Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: d d uM  Acos(2 ft  2 ) và u 'M  Acos(2 ft  2   )    Phương trình sóng dừng tại M: uM  uM  u 'M d   d      uM  2 Acos  2   cos  2 ft    2 Asin  2  cos  2 ft   2 2   2        t 1 4  d    2 Acos  2   cos2        2 T   d  d  Biên độ dao động của phần tử tại M: AM  2 A cos  2    2 A sin  2    2    Điều kiện M là nút sóng : AM  0 d  d  1  cos  2    0  2   ( k  )  2 2   2.  Điều kiện M là bụng sóng : AM  2 A d  d   cos  2    1  2   k  2   2. d k. d k.  2. . với k = 0, 1, 2, …. 2. .  4. với k = 0, 1, 2, …. b. Phản xạ không đổi dấu  Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B  u 'B  Acos2 ft  Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là:. Trang 36.

<span class='text_page_counter'>(37)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd uM  Acos(2 ft  2. d. ) và u 'M  Acos(2 ft  2.   Phương trình sóng dừng tại M: uM  uM  u 'M uM  2 Acos(2. d. . )cos(2 ft )  2 Acos(2. d. . ).  t 1 )cos     T   d.  Biên độ dao động của phần tử tại M: AM  2 A cos(2 d ) .  Điều kiên M là nút sóng: AM  0 1  (k  )   2  Điều kiện M là bụng sóng: AM  2 A cos2. d. cos2.  0  2. d. . d.   1  2. d. .  k. 1   d  (k  ) 2 2 d k.  2. với k = 0, 1, 2, …. với k = 0, 1, 2, …. Lưu ý: * Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: AM  2 A sin2. x. . * Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: AM  2 A cos2 d  4. Sóng dừng a. Định nghĩa : Sóng dừng là sóng có các và bụng sóng cố định trong không gian. b. Nguyên nhân : Sóng dừng là kết quả sư dao thoa sóng tới và sóng phản xạ, khi sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phương. Khi đó sóng tới và sóng phản xạ sóng kết hợp và giao thoa tạo sóng dừng. c. Tính chất  Khoảng cách giữa hai nút sóng hoặc giữa hai bụng sóng bất kì: d BB  d NN  k. nút của. là.  2. , với k là số nguyên..   Khoảng cách giữa một nút sóng với một bụng sóng bất kì: d BN  (2k  1) , với k là số nguyên. 4. d. Điều kiện có sóng dừng trên một sợi dây dài l  Hai đầu là nút sóng: lk. . 4. 2. (k  N * ). 2 Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + 1  Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: l  (2k  1). . . . x. A N. B. N. B. N. B. N. B. P N. (k  N ) Bụng Nút 4 Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 5. Một số chú ý - Sóng dừng là sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ, khi sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một phương. Khi đó sóng tới và sóng phản xạ là sóng kết hợp và giao thoa tạo sóng dừng. - Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. Trang 37.

<span class='text_page_counter'>(38)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Đầu tự do là bụng sóng - Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha. - Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. - Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi  năng lượng không truyền đi - Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ. - Khoảng cách giữa hai bụng sóng liền kề là λ/2. Khoảng cách giữa hai nút sóng liền kề là λ/2. Khoảng cách giữa một bụng sóng và một nút sóng liền kề là λ/4. - Bề rộng của bụng sóng = 2.A = 2.2a = 4.a II. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI + Phương trình sóng dừng: u M  u tM  u pxM . Vật cản cố định ( u px  u px ). Vật cản tự do ( u px  u px ) uM = - 2sin2π. d. . .sin(ωt - 2 . l. . ): vật cản cố định ---- uM = 2acos2  A. AB = l, MB = d, B vật cản. d. . .cos(ωt - 2 . l. . ): vật cản tự do. B. P 0. + Điều kiện xảy ra sóng dừng: - Hai đầu cố định: l = k. . , k bó, k bụng, (k + 1) nút 2 1  - Một đầu tự do: l  (k  ) , k bó, (k + 1) nút, (k + 1) bụng 2 2 - Vật cản cố định là điểm nút, vật cản tự do là điểm bụng. Khoảng cách giữa 2 nút, 2 bụng là k 1  2 2.  2. ,. khoảng cách từ 1 điểm bụng đến 1 điểm nút là (k  ). + Từ điều kiện xảy ra sóng dừng, tìm tần số các hoạ âm f n  nf 0 1. Hai đầu cố định: fcb = v/2l, các hoạ âm fn = nv/2l (n  N) => fsau – ftr = fcb 2. Một đầu tự do: fcb = v/4l, các hoạ âm fn = (2n + 1)v/4l (n  N) => fsau – ftr = 2fcb 3. Hai đầu tự do: fcb = v/2l, các hoạ âm fn = nv/2l (n  N) Cách xác định 2 đầu tự do hay cố định : f Tính  f = fsau – ftr , Lập tỉ số n . Kết quả là các số : 0,5 ; 1,5 ; 2,5 ; 3,5 … dây có 1 đầu tự do, 1 đầu f cố định . Kết quả là các số: 1; 2; 3; 4 … dây có 2 đầu cố định (hoặc 2 đầu tự do). CHỦ ĐỀ 14 SÓNG ÂM HIỆU ỨNG ĐỐP– PLE A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. SÓNG ÂM 1. Định nghĩa : + Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng và khí. + Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm. 2.Phân loại. Trang 38.

<span class='text_page_counter'>(39)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Âm nghe được (gây ra cảm giác âm cho tai con người) là sóng cơ có tần số trong khoảng từ 16 Hz đến 20.000 Hz; f < 16 Hz là sóng hạ âm; f > 20.000 Hz là sóng siêu âm. 3. các đặc trưng vật lý của âm + Âm có đầy đủ các đặc trưng của một sóng cơ học. + Vận tốc truyền âm : phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường: vrắn > vlỏng > vkhí. Chú ý : Khi sóng âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc và bước sóng thay đổi; nhưng tần số và chu kì sóng không đổi. + Cường độ âm: Là năng lượng truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, trong một đơn vị thời gian.. I=. W P = St S. Với : W (J), P (W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S = 4πR2)  Ngưỡng nghe : là cường độ âm nhỏ nhất mà tai người còn có thể nghe rõ. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm. Âm có tần số từ 1.000 Hz – 5.000 Hz, ngưỡng nghe khoảng 10 2 W / m 2 .  Ngưỡng đau : là cường độ âm cực đại mà tai người còn có thể nghe được nhưng có cảm giác đau nhức. Đối với mọi tần số âm ngưỡng đau ứng với cường độ âm 10 W / m2 .  Miền nghe được : là miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau. Chú ý : Nếu năng lượng được bảo toàn : W  I1S1  I 2 S 2  + Mức cường độ âm: Với I 0  1012. L( B )  lg. I1 S 2 4 r22  r2      I 2 S1 4 r12  r1 . 2. I I Hoặc L(dB )  10.lg I0 I0. W ở f = 1000Hz: cường độ âm chuẩn. (Cường độ âm chuẩn thay đổi theo tần số) m2. L I I  I  I 0 .1010 và L  L2  L1  10.lg 2 I0 I1 + Đồ thị dao động của âm: Một nhạc cụ khi phát ra âm có tần số f (gọi là âm cơ bản hay là họa âm thứ nhất) thì đồng thời nó cũng phát ra các họa âm có tần số 2f, 3f, 4f, ... (gọi là các họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư, ...). Biên độ của các họa âm cũng khác nhau. Tổng hợp đồ thị các dao động của tất cả các họa âm của một nhạc âm ta có được đồ thị dao động của nhạc âm đó. Đồ thị không còn là đường sin điều hòa mà là một đường phước tạp và có chu kì. 4. Các đặc trưng sinh lí của âm + Độ cao : gắn liền với tần số. Âm có f càng lớn thì càng cao, f càng nhỏ thì càng trầm. Không phụ thuộc vào năng lượng âm. + Độ to : gắn liền với mức cường độ âm. Phụ thuộc vào tần số âm.  Hai âm có cùng tần số, nhưng có mức cường độ âm khác nhau thì độ to sẽ khác nhau.  Hai âm có cùng mức cường độ âm, nhưng có tần số khác nhau thì độ to cũng khác nhau. + Âm sắc : gắn liền với đồ thị dao động của âm.  Âm sắc là tính chất của âm giúp ta phân biệt các âm phát ra bởi các nguồn khác nhau (cả khi chúng có hoặc không cùng độ cao, độ to).  Âm sắc là một đặc trưng sinh lí liên quan mật thiết tới đồ thị dao động âm và phụ thuộc vào tần số âm và biên độ âm. 5. * Tần số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định  hai đầu là nút sóng). v f k ( k  N*) 2l v Ứng với k = 1  âm phát ra âm cơ bản có tần số f1  2l k = 2, 3, 4 … có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1) …. Chú ý : Từ công thức : L  10.lg. Trang 39.

<span class='text_page_counter'>(40)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. * Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở  một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng). v f  (2k  1) ( k  N) 4l v Ứng với k = 0  âm phát ra âm cơ bản có tần số f1  4l k = 1, 2, 3 … có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1) … II. HIỆU ỨNG ĐỐP - PLE 1. Định nghĩa Là hiệu ứng thay đổi tần số âm (tức thay đổi độ cao) khi nguồn âm hhay máy thu chuyển động đối với nhau. 2. Công thức Đốp – Ple v v  f : taà n soá nguoà n phaù t a. Tần số âm khi tiến lại gần người quan sát: f   fs ;  s  v  vs vs : vaä n toá c cuû a nguoà n phaù t b. Tần số âm khi tiến ra xa người quan sát: f . v. . c. Tần số âm khi người quan sát tiến lại gần: f . d. Tần số âm khi người quan sát tiến ra xa: f . . v f; v  vs s. v  vn. . v  vn. . . .  fs : taà n soá nguoà n phaù t  vs : vaä n toá c cuû a nguoà n phaù t. v  vn fs ; v. v  vn fs ; v. ( v : là vận tốc âm khi nguồn đứng yên)..  fs : taà n soá nguoà n phaù t  vn : vậ n tố c củ a ngườ i.  fs : taà n soá nguoà n phaù t  vn : vậ n tố c củ a ngườ i. Tổng quát:. f '. v  vM f; v  vs s.  fs : taàn soá nguoàn phaùt  vs : vaän toác cuûa nguoàn phaùt ; v : vaän toác cuûa maùy thu  M.   l  k 2 e. Cộng hưởng âm:   f  v  nv  ch  2l. Trang 40.   Với v M  Với vS .  . (  ) : Maù y thu laï i gaà n (  ) : Maù y thu ra xa. (  ) : Nguoà n thu laï i gaà n (  ) : Nguoà n thu ra xa.

<span class='text_page_counter'>(41)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Chương IV DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CHỦ ĐỀ 15 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. MẠCH DAO ĐỘNG 1. Kiến thức chung: - Mạch dao động là 1 mạch điện gồm 1 cuộn cảm có độ tự cảm L 12 3 mắc nối tiếp với 1 tụ điện có điện dung C thành 1 mạch điện kín. + - Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không, thì mạch là  C L 1 mạch ao động lí tưởng. - q - Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dđxc trong mạch. - Khi đó trong mạch có 1 dao động điện từ với các tính chất : + Năng lượng của mạch dđ gồm có năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm. + Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường cùng biến thiên tuần hoàn theo 1 tần số chung. + Tại mọi thời điểm, tổng của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là không đổi, nói cách khác năng lượng của mạch dao động được bảo toàn. - Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. - Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện trường xoáy (là 1 điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ). Ngược lại khi một điện trường biến thiên theo thời gian nó sinh ra 1 từ trường xoáy (là 1 từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường) - Dòng điện qua cuộn dây là dđ dẫn, dđ qua tụ điện là dđ dịch (là sự biến thiên của điện trường giữa 2 bản tụ) - Điện trường và từ trường là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 loại trường duy nhất là điện từ trường. - Sóng điện từ là sự lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Sóng điện từ là 1 sóng ngang do nó có 2 thành phần là thành phần điện E và thành phần từ B vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Các vectơ E, B,v lập thành 1 tam diện thuận (xoay đinh ốc để vectơ E trùng vectơ B thì chiều tiến của đinh ốc trùng với chiều của vectơ v) - Sóng điện từ có mọi t/c như sóng cơ học (phản xạ, giao thoa, tạo sóng dừng...), ngoài ra nó còn truyền được trong chân không. - Để phát sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 máy phát dao động điều hoà với 1 ăngten (là 1 mạch dđ hở) - Để thu sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 ăngten với 1 mạch dao động có tần số riêng điều chỉnh được (để xảy ra cộng hưởng với tần số của sóng cần thu). - Năng lượng của sóng tỉ lệ với bình phương của biên độ, với luỹ thừa bậc 4 của tần số. Nên sóng càng ngắn c (tần số càng cao, do  = f ) thì năng lượng sóng càng lớn. + Sóng dài : dùng để thông tin dưới nước. + Sóng trung: dùng để thông tin ở mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt hơn ban ngày. + Sóng ngắn: dùng để thông tin ở mặt đất, kể cả ngày hay đêm. Do ít bị không khí hấp thụ, mặt khác sóng ngắn phản xạ tốt trên mặt đất và trên tầng điện li, nên có thể truyền đi xa. + Sóng cực ngắn: dùng để thông tin vũ trụ. - Sóng dài: bước sóng 103 m; tần số 3.105 Hz. Sóng trung: bước sóng 102 m; tần số 3.106Hz. Trang 41.

<span class='text_page_counter'>(42)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Sóng ngắn: bước sóng 101 m; tần số 3.107 Hz. Sóng cực ngắn: bước sóng vài mét; tần số 3.108 Hz. 2. Dao động điện từ - Điện tích tức thời: q = q0cos(t + ) q q - Hiệu điện thế (điện áp) tức thời: u   0 cos(t   )  U 0 cos(t   ) C C - Dòng điện tức thời:. i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t +  +. ==> u, q dao động cùng pha; i sớm pha hơn u, q 1 góc /2. - Cảm ứng từ:.  2. ). . B  B0 cos(t    ) 2. 1 T  2 LC là chu kỳ riêng là tần số góc riêng LC ωq = q0 1 là tần số riêng f  I0 = 0 2 LC LC q I L U 0  0  0   LI 0  I 0 C C C q2 1 1 q2 - Năng lượng điện trường: WC = Cu 2 = qu =  0 cos 2 (t   ) 2 2 2C ωt + φ)2C 2 q 1 - Năng lượng từ trường: WL = Li 2 = 0 sin 2 ( 2 2C q2 1 1 1 - Năng lượng điện từ: W=Wđ  Wt <=> W = CU 02 = q 0 U 0 = 0 = LI 02 2 2 2C 2 * 1 số chú ý: - Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 - Mạch dao động có điện trở thuần R  0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch ω 2C2 U 02 U 2 RC một năng lượng có công suất: P = I2R = R= 0 2 2L - Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét.  2 L 2 2 u + C i = U 0 - Mối liên hệ giữa các giá trị u, i, U 0 và I0:   C u2 + i2 = I2 0  L - Góc quay của tụ xoay: .S + Công thức xđ điện dung của tụ điện phẳng: C 4.9.109.d + Khi tụ quay từ min đến  (để điện dung từ Cmin đến C) thì góc xoay của tụ là: C  C min      min  .( max   min ) C max  C min + Khi tụ quay từ vị trí max về vị trí  (để điện dung từ C đến C max) thì góc xoay của tụ là: Trong đó:  . Trang 42.

<span class='text_page_counter'>(43)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. C max  C .( max   min ) C max  C min - Cách cấp năng lượng ban đầu cho mạch dao động: 1 + Cấp năng lượng ban đầu cho tụ: WC  C.E 2 ; E là suất điện động của nguồn, C là điện dung tụ 2 1 1 E + Cấp năng lượng ban đầu cho cuộn dây: WL  LI02  L( ) 2 ; r là điện trở trong của nguồn 2 2 r - Cho mạch dao động với L cố định. Mắc L với C1 được tần số dao động là f1, mắc L với C2 được tần số là f2. + Khi mắc nối tiếp C1 với C2 rồi mắc với L ta được tần số f thỏa : f 2  f12  f 22 1 1 1 + Khi mắc song song C1 với C2 rồi mắc với L ta được tần số f thỏa :  2 2 2 f f1 f2 3. Sự tương tự giữa dao động điện và dao động cơ Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện x q x” +  2x = 0 q” +  2q = 0    max   . k m. . 1 LC. v. i. . m. L. x = Acos(t + ). q = q0cos(t + ). k. 1 C. v = x’ = -Asin(t + ). i = q’ = -q0sin(t + ). F. u. v A2  x 2  ( ) 2. i q02  q 2  ( ) 2 q u   L 2 q C 1 Wt = Li2 2 q2 Wđ = 2C. . µ. R. F = -kx = -m2x. Wđ. Wt (WC). Wđ = mv2. Wt. Wđ (WL). 1 2 1 Wt = kx2 2. . I. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Tính toán các đại lượng cơ bản + Chu kỳ T = 2  LC + Tần số f =. 1 2 LC. . Nếu 2 cuộn dây ghép nối tiếp: Lnt  L1  L2 1 1 1  2  2  Tnt2  T12  T22  nt  12  22 2 f nt f1 f2. . Nếu 2 cuộn dây ghép song song: f / 2/  f12  f 22. . Nếu 2 tụ ghép nối tiếp:. LL 1 1 1    L/ /  1 2 L/ / L1 L2 L1  L2 12 1 1 1   2  2  / /  2 T/ / T1 T2 12  22. CC 1 1 1    Cnt  1 2 Cnt C1 C2 C1  C2. Trang 43.

<span class='text_page_counter'>(44)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. f nt2  f12  f 22 . . . 12 1 1 1  2  2  nt  2 Tnt T1 T2 12  22. Nếu 2 tụ ghép song song: C/ /  C1  C2 1 1 1  2  2  T/ 2/  T12  T22  / /  12  22 2 f// f1 f2 Bộ tụ xoay: 2  1  C x1  Noá i tieá p : Cnt  C0  1  0      cT  2 c LC     C0 Song song : C / /  C0  1  0  0     C x  C0 Tụ xoay: C x / / C0 :  1   1 C0  0  2.  Công thức tính điện dung của tụ C x . S. với d là khoảng cách giữa hai bản tụ. 9.109 4 d  C x  a min  b.    min Có : C x  a  b      max  C x  a max  b  C x có giá trị biến thiên trong khoảng: a min  b  C x  a max  b. + Công thức tính điện dung của tụ phẳng C . S. với d là khoảng cách giữa hai bản tụ. 9.109.4 d + Bước sóng điện từ   cT  2 c LC . Để thu được sóng điện từ tần số f thì tần số riêng của mạch dao động phải bằng f. 1 2 1 q2 1 1 Q02 2 + Năng lượng điện trường: Wđ  Cu   Wđ max  CU 0  2 2 C 2 2 C 1 2 1 2 + Năng lượng từ trường: Wt  Li  Wt max  LI 0 2 2 2 2 2 2 CU 02 Q02 LI 02 Li q Li Cu   + Năng lượng điện từ: W = + = + = . Vậy Wđ max  Wt max 2 2C 2 2 2C 2 2 I + Liên hệ Q0  CU 0  0. . Dạng 2: Viết các biểu thức tức thời 1. , Biểu thức q = Q0 cos(t   ) LC + u = e - ri , Hiệu điện thế u = e = - L i , (do r = 0) + Cường độ dòng điện i = q ,  Q0 sin(t   ) + Năng lượng: T 1 1 q 2 Q02 Wđ  Cu 2   cos 2 (t   )  W cos 2 (t   ) , tần số góc dao động của Wđ là 2 chu kì . 2 2 2 C 2C 2 T Q 1 Wt = Li 2  0 sin 2 (t   )  W sin 2 (t   ) , tần số góc dao động của Wt là 2 , chu kì 2 2 2C 2 q + Trong 1 chu kì Wđ  Wt  0 hai lần (dùng đồ thị xác định thời điểm gặp nhau). 4C Dạng 3: Năng lượng dao động trong mạch LC + Phương trình q ,,   2 q  0 ,  . Trang 44.

<span class='text_page_counter'>(45)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd đ. + Tính dòng điệnđ qua tụ (cuộn dây hay mạch dao động) tại thời điểm Wt  nW . Thì ta biến đổi như sau:. W  Wđ  Wt LI 02 I0 Q0 Li 2  W  ( n  1) W   ( n  1)  i   ...  t 2 2 n 1 n 1 Wt  nW 1 + Tính điện dung hay điện tích qua tụ tại thời điểm Wđ  Wt . Thì ta biến đổi như sau: n  LI 02 I0 Q0 q2 LC  (n  1)  q  I0    ... W  Wđ  Wt  2C n 1  n 1   2 n 1  W  (n  1)Wđ    1 2 Cu 2 L Wđ  n Wt  LI 0  ( n  1)  u  I0 . n  1  U 0 n  1  ...  2 2 C. CHỦ ĐỀ 16 SÓNG ĐIỆN TỪ TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Giả thuyết Maxwell: a. Giả thuyết 1: Khi một từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra một điện trường xoáy (là một điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ). b. Giả thuyết 2: Khi một điện trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra một từ trường xoáy (là một từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường). - Dòng điện đi qua tụ gọi là dòng điện dịch (là sự biến thiên điện trường giữa hai bản tụ). Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xoáy. - Dòng điện qua cuộn dây và dây dẫn gọi là dòng điện dẫn. - Điện từ trường: Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa cho nhau, liên hệ mật thiết với nhau. Chúng là hai mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường. 2. Sóng điện từ: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian. a. Tính chất:  Sóng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn ( v  c ).    Sóng điện từ là song ngang. Hai vectơ E , B vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng, dao động cùng tần số và cùng pha.  Sóng điện từ mang năng lượng. Năng lượng của sóng tỉ lệ với bình phương của biên độ, với lũy thừa bậc 4 của tần số.  Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và trong chân không.  Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, … như ánh sáng.  Sóng điện từ truyền trong các môi trường vật chất khác nhau có vận tốc khác nhau. c  Bước sóng của sóng điện từ :    2 c LC . f - Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin  LMax và C biến đổi từ CMin  CMax thì bước sóng  của sóng điện từ phát (hoặc thu) Min tương ứng với LMin và CMin Max tương ứng với LMax và CMax .. Trang 45.

<span class='text_page_counter'>(46)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. b. Phân loại và đặc tính của sóng điện từ: Loại sóng Sóng dài. Tần số. Bước sóng. Đặc tính 3 - 300 KHz 10 - 10 m Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ Ban ngày tầng điện li hấp 0,3 - 3 MHz Sóng trung 103 - 102 m thụ mạnh, ban đêm tầng điện li phản xạ Năng lượng lớn, bị tầng 2 Sóng ngắn 3 - 30 MHz 10 - 10 m điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần Có năng lượng rất lớn, Sóng cực ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10-2 m không bị tầng điện li hấp thụ, truyền theo đường thẳng 5. 3. Ứng dụng Dùng để thông tin dưới nước Dùng để thông tin mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt hơn ban ngày. Dùng để thông tin mặt đất, kể cả ngày hoặc đêm. Dùng để thông tin vũ trụ. c. Nguyên tắc thu, phát sóng điện từ: Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu được bằng tần số riêng của mạch. Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin  LMax và C biến đổi từ CMin  CMax thì bước sóng  của sóng điện từ phát (hoặc thu): + Min tương ứng với LMin và CMin + Max tương ứng với LMax và CMax 3. Mạch chọn sóng: a. Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn sóng:   2 c LC ; c  3.108 m/s b. Một số đặc tính riêng của mạch dao động: 1 1 1 1 1 C1 / / C2 : f    2  2 2 f f1 f2 2 LC 2 L (C1  C2 ) C 1 n tC 2 : f . 1 2. LC. . 1 2. 1 1 1 (  )  f L C1 C 2. 4. Sơ đồ khối của máy phát và thu thanh vô tuyến đơn giản a. Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến đơn giản + Micrô ( 1 ) tạo ra dao động điện có tần số âm + Mạch phát sóng điện từ cao tần ( 2 ) phát ra sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz). + Mạch biến điệu ( 3 ) trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần. + Mach khuếch đại ( 4 ) khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu. + Ăngten ( 5 ) tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian. b. Sơ đồ khối của máy thu thanh vô tuyến đơn giản + Ăngten ( 1 ) thu sóng điện từ cao tần biến điệu. + Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần ( 2 ) khuếch đại dao động điện từ cao tần từ Ăngten gởi đến. + Mạch tách sóng ( 3 ) tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần. Trang 46. 2.  f 1 2  f 22.

<span class='text_page_counter'>(47)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Mạch khuếch đại ( 4 ) khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gởi tới. + Loa ( 5 ) biến dao động điện thành dao động âm. c. Ứng dụng của sóng điện từ Sóng vô tuyến điện được sử dụng trong thông tin liên lạc. Ở đài phát thanh, dao động âm tần dung để biến điệu (biên độ hoặc tần số) dao động cao tần. Dao động cao tần đã được biến điệu sẽ được phát từ ăngten dưới dạng sóng điện từ. Ở máy thu thanh, nhờ có ăngten thu, sẽ thu được dao động cao tần đã được biến điệu, và sau đó dao động âm tần lại được tách khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ quá trình tách sóng, rồi đưa ra loa. d. Nguyên tắc chung của thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến + Phải dùng sóng điện từ cao tần là sóng ngang. + Phải biến điệu sóng ngang. + Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần (sóng ngang). + Khi tín hiệu thu nhỏ phải khuếch đại chúng bằng mạch khuếch đại.. Chương V ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 17 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Hiệu điện thế dao động điều hòa. Cường độ dòng điện xoay chiều. Các giá trị hiệu dụng.  Dòng điện xoay chiều là dòng điện mà cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian theo phương trình: i  I 0 cos(t  i )  Hiệu điện thế ở hai đầu mạch điện xoay chiều cũng biến thiên điều hòa cùng tần số và khác pha so với dòng điện theo phương trình: u  U 0 cos(t  u ) 2 a. Chu kì, tần số khung quay:   2 f  T Trong đó : f (Hz hay số dao động/giây) : tần số, số dao động lặp lại trong một đơn vị thời gian. T (s) : chu kì, thời gian ngắn nhất mà dao động lặp lại như cũ.  b. Từ thông qua khung dây:   BS cos t  n B Nếu khung có N vòng dây :   NBS cos t  0 cos t với 0  NBS t Trong đó : 0 : giá trị cực đại của từ thông.   t  n, B ; n : vectơ pháp tuyến của khung.  . B (T); S (m2); 0 (Wb) c. Suất điện động cảm ứng + Suất điện động cảm ứng trung bình trong thời gian t có giá trị   bằng tốc độ biến thiên từ thông nhưng trái dấu: E   và có độ lớn : E   t t + Suất điện động cảm ứng tức thời bằng đạo hàm bậc nhất của từ thông theo thời gian nhưng trái dấu: e   '  NBS sin t  E0 sin t ; E0  NBS d. Hiệu điện thế tức thời: u  U 0 cos( t +  ) = U 2cos( t +  ) Trang 47.

<span class='text_page_counter'>(48)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. e. Cường độ dòng điện tức thời : i  I 0 cos( t +  ) = I 2cos( t +  )   Với  = u – i là độ lệch pha của u so với i, có     2. 2. 2. Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i). Số lần dòng điện đổi chiều sau khoảng thời gian t. * Mỗi giây đổi chiều 2f lần. * Số lần đổi chiều sau khoảng thời gian t: 2tf lần.   * Nếu pha ban đầu i =  hoặc i = thì chỉ giây đầu tiên 2. Tối U U Sáng. 2. 0. 1. đổi chiều (2f – 1) lần. M2. 3. Đặt điện áp u = U0cos(2ft + u) vào hai đầu bóng đèn huỳnh quang, biết đèn chỉ sáng lên khi hiệu điện thế tức thời đặt vào đèn là u  U1 . Thời gian đèn huỳnh quang sáng (tối) trong một chu kỳ. U  Với cos  1 , (0 <  < ) 2 U0 1 2  + Thời gian đèn sáng trong T : t1  2  + Thời gian đèn sáng trong cả chu kì T : t  2t1 4. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R, L, C. M1. Tắt -U0. -U 1 Sáng. Sáng U 1. u. Tắt M'1. M'2. * Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i,   u  i  0 : I  Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi đi qua và có I  * Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là.  2. U R. ,   u  i . U U và I 0  0 R R.  2. : I. U U và I 0  0 ZL ZL. với ZL = L là cảm kháng Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở). U   U * Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là ,   u  i   : I và I 0  0 2 2 ZC ZC 1 với Z C  là dung kháng. C Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn). Chú ý: Với mạch hoặc chỉ chứa L, hoặc chỉ chứa C, hoặc chứa LC không tiêu thụ công suất ( P  0 )  N e á u i  I 0 c o s  t t h ì u  U 0 c o s (  t +  ) V ô ùi  u i   u   i    i u   N e á u u  U 0 c o s  t t h ì i  I 0 c o s (  t -  ) 5. Liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng trong đoạn mạch thuần RLC nối tiếp: Từ Z  R 2  ( Z L  ZC )2 suy ra U  U R2  (U L  UC )2 Tương tự Z RL  R 2  Z L2 suy ra U RL  U R2  U L2 Tương tự. Z RC  R 2  ZC2 suy ra U RC  U R2  UC2. Z LC  Z L  ZC suy ra U LC  U L  UC Tương tự * Đoạn mạch RLC không phân nhánh. Trang 48. U0. O. A. •. R. L. C. •B.

<span class='text_page_counter'>(49)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Z  R 2  ( Z L  ZC )2  U  U R2  (U L  U C )2  U 0  U 02R  (U 0 L  U 0C )2 Z L  ZC Z  ZC R   ; sin   L ; cos  với     R Z Z 2 2 1 + Khi ZL > ZC hay     > 0 thì u nhanh pha hơn i. LC 1 + Khi ZL < ZC hay     < 0 thì u chậm pha hơn i. LC 1 U + Khi ZL = ZC hay     = 0 thì u cùng pha với i. Lúc đó IMax = gọi là hiện tượng cộng R LC hưởng dòng điện. u  uR  uL  uC 6. Giản đồ véctơ: Ta có:      U 0  U 0 R  U 0 L  U 0C    U0L U0L U0L     U 0 LC I0 U0R U 0 AB i  O   U0R U0R   i O  i   O U 0 AB I0 U 0 LC I0    U 0 AB  U 0C tan  . U 0C.  U 0C. 7. Công suất tỏa nhiệt trên đoạn mạch RLC: * Công suất tức thời: P  UI cos   U 0 cos(2 t   u   i ) * Công suất trung bình: P  U I cos   I 2 R 8. Điện áp u  U1  U 0 cos(t   ) được coi như gồm một điện áp không đổi U1 và một điện áp xoay chiều u  U 0 cos(t   ) đồng thời đặt vào đoạn mạch. II. BÀI TOÁN CỰC TRỊ CÔNG SUẤT CỦA MẠCH RLC 1. Đoạn mạch RLC có R thay đổi: a. Nếu U, R = const. Thay đổi L hoặc C, hoặc  . Điều kiện để Từ : P . 2. 2. U U R  PMax  2 R  (Z L  ZC ) R 2.  Z L  ZC. (Mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện và hệ số công suất cos   1 ) b. Nếu L, C,  , U = const. Thay đổi R. Điều kiện để P Max Từ : P . R A. L. PMax. C B. U2 U2 U2 . Áp dụng bất dẳng thức Cô-si ta có khi R = ZL- ZC P   R Max 2 Z L  ZC 2R R 2  (Z L  ZC )2.  Z  R 2  cos  . 2 2. Trang 49.

<span class='text_page_counter'>(50)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. c. Mạch RrLC có R thay đổi (hình vẽ) Khi PAB Max  Khi PR Max . R. U2 U2   R  r  Z L  ZC 2 Z L  Z C 2( R  r ). C. L, r. A. U2  R  r 2  (Z L  ZC )2 2( R  r ). B. d. Mạch RrLC khi R biến đổi cho hai giá trị R1  R2 đều cho công suất P0  PMax Từ: P  I 2 ( R  r ) . U2 ( R  r )  P( R  r )2  U 2 ( R  r )  P(Z L  ZC )2  0 ( R  r )2  (Z L  ZC )2.  U2  R1  R2  r  P0 Theo định lí Vi-ét ta có :  ( R  r )( R  r )  ( Z  Z ) 2 2 L C  1. e. Mạch RLC khi R biến đổi cho hai giá trị R1  R2 đều cho công suất P0  PMax Từ: P  I 2 R . U2 R  PR 2  U 2 R  P ( Z L  Z C ) 2  0 R 2  (Z L  ZC )2. Theo định lí Vi-ét ta có : R1  R2  Và khi R  R1 R2 thì PMax . U2 ; P. R1 R2  ( Z L  Z C ) 2. U2 2 R1 R2. 2. Đoạn mạch RLC có C thay đổi. Tìm C để : a. Z min, I Max , U R Max , U C Max , U RC Max , PAB Max , cos  cực đại, uC trễ pha so.  2. với u AB ? Tất cả các trường hợp trên đều liên. A. R. N. L. M C. B. quan đến cộng hưởng điện  Z L  Z C b. Khi U C Max ta có: U C  IZ C . UZ C R  (Z L  ZC ) 2. 2. . UZ C R  Z  2Z L ZC  Z 2. 2 C.  UL . 2 L. U ( R  Z L2 ) 2Z L  1 Z C2 ZC 2. Vận dụng phương pháp đại số hay phương pháp giản đồ vectơ ta có : 2 2   U R 2  Z L2 khi Z C  R  Z L  C  2 L 2 2 , khi đó U RL  U AB và UAB chậm pha hơn i. U C Max  R ZL R L c. Khi U RC  U RC Max ta có: U RC  I R 2  Z C2 . U R 2  Z C2 R 2  (Z L  ZC )2. .. Vận dụng phương pháp đạo hàm khảo sát U RC ta thu được: Khi Z C . Z L  4 R 2  Z L2 thì U RC Max  2. d. Khi U RL  I R 2  Z L2 . U R 2  Z L2 R 2  (Z L  ZC )2. 2UR 4 R  Z L2  Z L 2. U RC Max  Z C2  Z L Z C  R 2  0. Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau. luôn không đổi với mọi giá trị của R (R ở giữa L và C), biến. đổi đại số biểu thức U RL ta có : Z C ( Z C  2 Z L )  0  Z C  2 Z L Trang 50.

<span class='text_page_counter'>(51)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd . . e. Khi U RL  U RC (Có R ở giữa L và C): Dùng giản đồ vectơ hay tan 1.tan 2  1  Z L Z C  R 2   f. Khi U RL  U RC và U RL  a, U RC  b . Tìm U R , U L , U C ?. U LU C  U R2 2  2 UL  a  2 2    và U R  a U C  b U L + Ta có: U R  U L  U L (U C  U L )  a  UC  b  b a  2 2 2 U  U  U ( U  U )  b C C L C  R + Hoặc dùng giản đồ vectơ sẽ cho kết quả nhanh hơn. 3. Đoạn mạch RLC có L thay đổi. Tìm L để : a. Z min, I Max , U R Max , U C Max , U RC Max , PAB Max , cos  cực đại, uC trễ pha so.  2. với u AB ? Tất cả các trường hợp trên đều liên. A. R. L. C. B. quan đến cộng hưởng điện  Z L  Z C   b. U RL  U RC (Có R ở giữa L và C): Dùng giản đồ vectơ hay tan 1.tan 2  1  Z L Z C  R 2 c. Khi U L Max ta có: U L  IZ L . UZ L R  (Z L  ZC ) 2. 2. . UZ L R  Z  2Z L ZC  Z 2. 2 L. 2 C.  UL . U ( R  Z ) 2ZC  1 Z L2 ZL 2. 2 C. Vận dụng phương pháp đạo hàm ta có :   U R 2  Z C2 R 2  Z C2 1 khi Z L  , khi đó U U L Max  RC  U AB và UAB nhanh pha hơn i.  L  CR 2  R ZC C 2 Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau. d. U RL  I R 2  Z L2 cực đại (Có R ở giữa L và C). Dùng phương pháp đạo hàm  Z L2  Z C Z L  R 2  0 4. Mạch RLC có  thay đổi. Tìm  để: a. Z min, I Max , U R Max , PAB Max , cos  cực đại, ...? Tất cả các trường hợp trên đều liên quan đến cộng hưởng điện.  Z L  ZC   2 . A. R. L. 1 1  f  LC 2 LC. 1 R2  2 LC 2 L R 4 LC  R 2C 2 2 2UL c. Khi U L Max ta có : U L Max  khi  2  (2 f ) 2  2 LC  R 2C 2 R 4 LC  R 2C 2 d. Thay đổi f có hai giá trị f1  f 2 biết f1  f 2  a thì I1  I 2 ? 2UL. b. Khi U C Max ta có : U C Max . khi  2  (2 f ) 2 . Ta có : Z1  Z 2  ( Z L1  Z C1 )  ( Z L2  Z C2 ) 2. 2. 1   ch2 12   hệ  LC 1  2  2 a. 1  tần số f  f1 f 2 LC 5. Khi khóa K mắc song song với L hoặc C, khi đóng hay mở thì Iđóng = Imở. hay   12.  12 . ZC  0 ZC  2Z L. 2 2 2 2 a. Khóa K / / C : Zmở = Zđóng  R  ( Z L  Z C )  R  Z L  . Trang 51. C. B.

<span class='text_page_counter'>(52)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Z L  0 Z L  2ZC. 2 2 2 2 b. Khóa K / / L : Zmở = Zđóng  R  ( Z L  Z C )  R  Z C  . III. BÀI TOÁN VỀ PHA CỦA DAO ĐỘNG 1. Mạch RLC có C biến đổi cho hai giá trị C1 và C2 a. Có hai giá trị C1 và C2 cho độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế trong hai trường hợp là như nhau. 2 2 2 2 Từ cos 1  cos  2  Z1  Z 2  R  ( Z L  Z C1 )  R  ( Z L  Z C2 ).  Z L  Z C1  ( Z L  Z C2 ) b. Ngoài ra, khi gặp bài toán C biến thiên C1, C2 làm cho hoặc I1 = I2 hoặc P1 = P2 thì cảm kháng cũng được tính trong trường hợp 1   2 tức là : Z L . ZC1  ZC2. . 2 c. Khi C  C1 và C  C2 (giả sử C  C2 ) thì i1 và i2 lệch pha nhau  . Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của u AB so với i1 và i2 thì ta có 1  2  1   2   .  + Nếu I1  I 2 thì 1   2  2 tan 1  tan  2  tan  + Nếu I1  I 2 thì tính tan(1   2 )  1  tan 1.tan  2. d. Nếu C biến thiên, có hai giá trị C1, C2 làm cho hoặc I1 = I2 hoặc P1 = P2 hoặc 1   2 . Tìm C để có cộng hưởng điện. Ta có : 2C1C2 1 1 1 1 1 Z C  ( Z C1  Z C2 )   (  )  C 2 C 2 C1 C2 C1  C2 e. Nếu C biến thiên, có hai giá trị C1, C2 làm cho hiệu điện thế trên tụ bằng nhau trong hai trường hợp. Tìm C để hiệu điện thế trên tụ đạt giá trị cực đại thì : C  C2 1 1 1 1 1  (  )  C  (C1  C2 )  C  1 Z C 2 Z C1 Z C2 2 2 3. Mạch RLC với L biến đổi, có hai giá trị L1 và L2 a. Nếu L biến thiên, có hai giá trị L1, L2 cho hoặc I1 = I2 hoặc P1 = P2 hay cho cùng độ lớn của sự lệch pha của u và i thì dung kháng Z C tính được bao giờ cũng bằng trung bình cộng của cảm kháng Z L theo biểu thức :. ZC . Z L1  Z L2 2. b. Nếu L biến thiên, có hai giá trị L1, L2 cho hoặc I1 = I2 hoặc P1 = P2 hay cho cùng độ lớn của sự lệch pha của u và i. Tìm L để có cộng hưởng điện ( I  I max , u  i ,   u  i  0, (cos  ) max  1, P  Pmax ,...) thì L L bao giờ ta cũng thu được : L  1 2 . 2 c. Nếu cuộn dây thuần cảm với L biến thiên, có hai giá trị L1, L2 cho cùng một hiệu điện thế trên cuộn dây. Để hiệu điện thế trên cuộn dây đạt cực đại thì L có giá trị là :. 2L1 L2 1 1 1 1      hay L  L1  L2 L 2  L1 L2  4. Mạch chỉ chứa tụ C hay cuộn dây thuần cảm L 2. 2.  i   u  Sử dụng công thức :       1 () cho hai dạng toán thường gặp sau : I U  0  0 Trang 52.

<span class='text_page_counter'>(53)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. a. Nếu bài toán cho hai cặp giá trị tức thời u và i, nếu thay vào (*) ta sẽ thu được hệ 2 phương trình 2 ẩn U chứa U0, I0. Giải hệ => U0, I0, từ đó tính được Z C theo Z C  0  C I0 b. Nếu bài toán cho hai cặp giá trị tức thời u và i, cho thêm Z C cần tìm U0, I0 thì sử dụng thêm hệ thức U 0  I 0 Z C rồi thay vào (*) ta sẽ có phương trình một ẩn chứa I0 (hoặc U0 ) từ đó tìm được I0 (hoặc U0 ). Chú ý : Các bài toán đối với cuôn dây thuần cảm L cũng làm tương tự như hai bài toán về tụ C nói trên. 5. Bài toán f biến thiên có yếu tố cộng hưởng Lúc đầu có tần số f, khi xảy ra cộng hưởng có tần số f’. Nếu : + Z L  Z C => khi cộng hưởng Z 'L  Z 'C  Z 'L giảm => f > f’ + Z L  Z C => khi cộng hưởng Z 'L  Z 'C  Z 'L tăng => f < f’ 6. Bài toán nếu có 2 cuộn dây hoặc 2 tụ điện + L1 nt L2 : Z L  Z L1  Z L2  L  L1  L2 + L1 / / L2 :. Z L1 Z L2 1 1 1    ZL  Z L Z L1 Z L2 Z L1  Z L2. . 1 1 1   L L1 L2. . L. L1 L2 L1  L2. CC 1 1 1    C 1 2 C C1 C2 C1  C2 Z C1 Z C2  ZC   C  C1  C2 Z C1  Z C2. + C1 nt C2 : Z C  Z C1  Z C2  + C1 / / C2 :. 1 1 1   Z C Z C1 Z C2. 7. Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với nhau có UAB = UAM + UMB  uAB; uAM và uMB cùng pha  tanuAB = tanuAM = tanuMB 8. Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau  Z L  Z C1 Z L  Z C2 Với tan 1  1 và tan  2  2 (giả sử 1 > 2) R1 R2 tan 1  tan  2 Có 1 – 2 =    tan  1  tan 1.tan  2. . (vuông pha nhau) thì tan 1.tan  2  1 2 VD: * Mạch điện ở hình 1 có uAB và uAM lệch pha nhau  Ở đây 2 đoạn mạch AB và AM có cùng i và uAB chậm pha hơn uAM  AM – AB =  R tan  AM  tan  AB A  tan( AM –  AB )   tan  1  tan  AM .tan  AB Nếu uAB vuông pha với uAM thì tan  AM .tan  AB = - 1 Trường hợp đặc biệt  =. N. L. Hình 1 Z L Z L  ZC  .  1 R A N L R R * Mạch điện ở hình 2: Khi C = C1 và C = C2 (giả sử C1 > C2) thì i1 và i2 lệch pha nhau  Hình 2 Ở đây hai đoạn mạch RLC1 và RLC2 có cùng uAB Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2 thì có 1 > 2  1 - 2 =   Nếu I1 = I2 thì 1 = - 2 = 2 Trang 53. M C. B. M C. B.

<span class='text_page_counter'>(54)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd tan 1  tan  2 1  tan 1.tan  2 Chú ý: Các dạng mạch: RL nối tiếp, RC nối tiếp, RLC nối tiếp mà cuộn dây có điện trở trong về công thức tổng trở, định luật Ohm, độ lệch pha, hệ số công suất, liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng, …. Nếu I1  I2 thì tính tan  . IV. BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN) 1. Mạch điện đơn giản: a. Nếu U NB cùng pha với i suy ra X b. Nếu U NB sớm pha với i góc c. Nếu U NB trễ pha với i góc.  2.  2. suy ra X. C. L. N •. X. B •. N •. X. B •. chỉ chứa L0. chỉ chứa L0. X. . Nếu U AN và U NB tạo với nhau góc. 2. suy ra. X. R. A •. C. chỉ chứa R0. chứa ( R0 , L 0 ). b. Mạch 2 Nếu U AB cùng pha với i suy ra. X. Nếu U AN và U NB tạo với nhau góc Vậy X. R. suy ra X chỉ chứa C0. 2. Mạch điện phức tạp: a. Mạch 1 Nếu U AB cùng pha với i suy ra. Vậy X. A •. chỉ chứa R0. chứa ( R0 , C0 ). C0. chỉ chứa.  2. suy ra. X. chỉ chứa R0. B. MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN HỌC CẦN VẬN DỤNG KHI GẶP CÁC DẠNG BÀI TÌM CỰC TRỊ 1. Phương pháp 1: Dùng bất đẳng thức Cô-si + Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho 2 số dương a, b: a  b  2 ab.  a  b   ab min   a  b dấu “=” xảy ra khi a = b ab   max 2 a  a  ...  an  a1a2 ...an dấu “=” xảy ra khi a1  a2  ...  an + Áp dụng cho n số hạng: 1 2 n A Lưu ý: Áp dụng: + Tích không đổi khi tổng nhỏ nhất. + Tổng không đổi khi tích lớn nhất. c b 2. Phương pháp 2:. . . + Định lí hàm số sin trong tam giác:. a b c   sin A sin B sin C Trang 54. B. a. C.

<span class='text_page_counter'>(55)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Định lí hàm số cosin trong tam giác: a 2  b2  c 2  2bc cos A. (cos  )max  1    0; (sin  )max  1   . . 2 3. Phương pháp 3: Dựa vào hàm số bậc 2: y  f ( x)  ax 2  bx  c (a  0)  4ac  b 2 a + Nếu a > 0 thì đỉnh Parabol x   có ymin    4a 4a 2b  4ac  b 2 a + Nếu a < 0 thì đỉnh Parabol x   có ymax    4a 4a 2b y. + Đồ thị:. y. ymax a<0. a>0 ymin O. x. x. O. b  2a. . b 2a. 4. Phương pháp 4: Dùng đạo hàm Nội dung: + Hàm số y = f(x) có cực trị khi f ’(x) = 0 + Giải phương trình f ’(x) = 0 + Lập bảng biến thiên tìm cực trị + Vẽ đồ thị nếu bài toán yêu cầu khảo sát sự biến thiên Ngoài các phương pháp trên còn có một số phương pháp khác để khảo sát Max, min của một đại lượng vật lí. Tùy theo biểu thức của đại lượng vật lí có dạng hàm nào mà áp dụng bài toán để giải. Có những hàm số không có cực trị, chỉ có tính đồng biến hay nghịch biến ta tìm được Max, min trong miền nào đó. Trong đoạn [a,b]: f(b)Max khi x = b f(a)min khi x = a. y f(b) f(a) x O. a. b. Dưới đây là một số bài toán tự luận để mô tả cho các phương pháp trên. Bài toán 1: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. R. L. A. C B. 1. Cho R = const. Thay đổi L hoặc C hoặc  để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AB là cực đại. Phương pháp: C Công suất tiêu thụ trên mạch: R L, r 2 U (R  r) P  ( R  r ).I 2  A B ( R  r )2  (Z L  ZC )2 Các đại lượng biến thiên đều nằm trong số hạng ( Z L  Z C ) 2 Trang 55.

<span class='text_page_counter'>(56)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. U2 Nhận thấy P  P Max  khi hiệu Z L  Z C  0 , tức mạch xảy ra cộng hưởng điện. Rr => Tính được L hoặc C hoặc .. 2. Giữ L, C và  không đổi. Thay đổi R, tìm R để: a. Công suất tiêu thụ trên mạch AB cực đại. b. Công suất trên R cực đại. c. Công suất tiêu thụ trên cuộn dây cực đại. Phương pháp: a. Tìm R để P Max ?. R A. U 2 (R  r)  P  Ta có : P  ( R  r ) I  ( R  r )2  ( Z L  ZC )2 2. Dùng bất đẳng thức Cô-si cho mẫu số ta được: PMax  b. Tìm R để PR. Max. C. L. B. U2 (Z  ZC )2 (R  r)  L (R  r). U2  R  r  ZL  ZC  R  ZL  ZC  r 2(R  r). ?. U 2R U2  PR  Ta có : P R  RI  ( R  r )2  (Z L  ZC )2  r 2  (Z L  ZC )2  R     2r R   2. Vận dụng bất đẳng thức Cô-si cho số hạng: R . PR Max . r 2  (Z L  ZC )2 R. U2  R  r2  (ZL  ZC )2 ( R0 ) 2(R  r). Dạng đồ thị: P PR max. R O c. Tìm R để Pr. Max. R0. ?. 2 Ta có: Pr  rI . rU 2 ( R  r )2  (Z L  ZC )2. suy ra Pr. Max. Bài toán 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. a. Tìm R để U R cực đại. b. Tìm L để U L cực đại. c. Tìm C để U C cực đại. d. Tìm  để lần lượt U R cực đại, U L cực đại, U C cực đại Phương pháp: a. Tìm R để U R cực đại. Trang 56. . rU 2  R0 r 2  (Z L  ZC )2. R A. L. C B.

<span class='text_page_counter'>(57)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Ta có: U R  IR . UR R 2  (Z L  ZC )2. U.  1. (Z L  ZC )2 R2. Suy ra : U R Max  U  R   U R (V ). b. Tìm L để U L cực đại. Cách 1: Dùng phương pháp đại số - Lấy cực trị là tọa độ đỉnh. UZ L Ta có: U L  IZ L  R 2  (Z L  ZC )2. . U. UZ L R 2  Z L2  2Z L Z C  Z C2. Chia cả tử và mẫu cho Z L và rút gọn ta được:. O. U. UL . R 2  Z C2 2Z C  1 Z L2 ZL. Max. . U y.  a  R  Z C 1 , ta có hàm y  ax 2  bx  1 với   ymin . Đặt x  ZL b  2 Z C 2. Để Z L. R ( ). Vì a > 0 nên ymin. 2.  4ac  b 2 b   khi x   4a 4a 2a. (*) (**). ZC R 2  Z C2 1   ZL   L Thay a, b ở (*) vào (**) ta được: Z L R 2  Z C2 ZC U R 2  Z C2 4ac  b 2 R2  2  U  L Max 4a R  Z C2 R Cách 2: Dùng phương pháp đạo hàm, khảo sát U L theo Z L .. và ymin . U L  IZ L . UZ L R 2  (Z L  ZC )2. . UZ L R 2  Z L2  2 Z L Z C  Z C2. Lấy đạo hàm, lập bảng biến thiên ta sẽ thu được cực trị và dạng của đồ thị: ZL. 0. R 2  Z c2 Zc. UL(V).  ULmax. U R 2  Z c2 R. UL 0. U. U. O. Cách 3: Dùng giản đồ vectơ rồi dựa vào phép tính hình học để khảo sát Ta có: uAB  uAM  uMN  uNB     Hay dạng vectơ: U AB  U AM  U MN  U NB. Trang 57. Z L ().

<span class='text_page_counter'>(58)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Theo cách vẽ các vectơ nối tiếp nhau, theo giản đồ này ta có: AB  U AB  U. K.  UL. . AM  U R MN  AK  U L. . NB  U C Áp dụng định lí hàm số sin trong ABK ta có: U AB AK U sin     L  UL  U. sin  sin  sin  sin  sin  Trong KBN vuông tại N ta có: KN U R R sin     2 KB U RC R  ZC2 Nên U L  U .. N.  UC  B U AB. . A. .  UR.  I. M. 2 2 sin  U R  Z C  .sin  sin  R. Lúc này ta thấy U L chỉ phụ thuộc vào sin  . Vậy nên khi sin   1 thì: U L  U L Max  và khi sin   1   .  2. U R 2  Z C2 R.   . R 2  Z C2 R Z L  ZC   ZL  ZC R ZC Chú ý: Khi U L  U L Max , theo phương pháp giản đồ vectơ nêu trên, điện áp giữa các phần tử có mối liên  tan   tan  . hệ: U L2  U 2  U R2  U C2. c. Tìm C để U C cực đại.. U C  IZ C . UZ C R 2  (Z L  ZC )2. . UZ C R 2  Z L2  2 Z L Z C  Z C2. Chứng minh tương tự câu b ta có:. U C Max . U R 2  Z L2 R. R 2  Z L2  UC   C ZL. Chú ý: Biểu thức tính U L Max , U C Max và U L , U C của hai bài toán trên có dạng tương tự, chỉ đổi vai trò của U L và U C cho nhau. d. Tìm  để lần lượt U R cực đại, U L cực đại, U C cực đại  U R cực đại UZ C U R  IR   R 2  (Z L  ZC )2.  U R Max  U  L . 1  0  R  C. Trang 58. UR R 2  ( L  1 LC. 1 2 ) C. (mạch cộng hưởng điện).

<span class='text_page_counter'>(59)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Dạng đồ thị: UR U R max.  R. O  U L cực đại Ta có: U L  IZ L . UZ L R 2  (Z L  ZC )2. . UL. UL . R 2  L2 2 . 1 C 2. 2. . 2L C. UZ L R 2  Z L2  2 Z L Z C  Z C2 UL. . 1 C 2. 4.  (R2 . 1  a  C 2  2L  2 1 2 Đặt x  2  y  ax  bx  d với b  R  C   d  L2    4ac  b 2  Dễ thấy UL Max  ymin . Và vì a > 0 nên ymin   4a 4a. Thay a, b, d ở (*) vào (**) ta được: 2UL U L Max  R 4 LC  R 2C 2.  L . 1 C. 2L 1 ) 2  L2 C . . UL y. (*). khi x  . b 2a. 2. (**). 2L. với điều kiện  R2 2L 2 C R C.  U C cực đại Ta có:. U C  IZ C . UZ C R 2  (Z L  ZC )2. U. . C R 2  L2 2 . 1 C 2. 2. . 2L C.  a  L2  U U 2L  2 2 2 UC   Đặt   x  y  ax  bx  d với b  R  C (*) 2L 1 C y  C L2 4  ( R 2  ) 2  2 1  C C d  C 2 b  4ac  b 2  Dễ thấy UC Max  ymin . Và vì a > 0 nên ymin   khi x   (**) 2a 4a 4a Thay a, b, d ở (*) vào (**) ta được:. Trang 59.

<span class='text_page_counter'>(60)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 2UL. U C Max . 1  C  L. 2L  R2 2L C với điều kiện  R2 2 C. R 4 LC  R 2C 2 2 Chú ý: Tần số góc trong 3 bài toán trên có mối liên hệ :  R   LC Bài toán 3: Cho mạch điện xoay như hình vẽ Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB là: u AB  85 2 cos100 t (V ), R  70, r  80 , cuộn dây có L thay đổi được, tụ điện có C biến thiên.. 3 H rồi thay đổi điện dung C. Tìm C để UMB cực tiểu. 2 103 F rồi thay đổi điện dung L. Tìm L để UAN cực đại. b. Điều chỉnh C  7. a. Điều chỉnh L . K. r. Phương pháp: a. Tìm C để UMB cực tiểu. Ta có:. U r 2  (Z L  ZC )2. U MB  IZ MB . dễ thấy rằng U MB. ( R  r )2  (Z L  ZC )2. . U ( R  r )2  (Z L  ZC )2 r 2  (Z L  ZC )2. 10 3  (Z L  ZC )  0  Z L  Z C  150  C  F 15 2. min. b. Tìm L để UAN cực đại.. U R 2  Z L2. Ta có: U AN  IZ AN .  U AN. Max. ( R  r )2  (Z L  ZC )2. U. R 2  Z L2 U y ( R  r )2  (Z L  ZC )2.  ymin. R 2  Z L2 702  x 2  Trong đó: y  với x  Z L ( R  r )2  ( Z L  ZC )2 1502  ( x  150)2 Lấy đạo hàm y theo x và rút gọn ta thu được: y . ( x  0). 3000 x 2  80200 x  702.300. 1502  ( x  150)2   x  17, 22 2 2 Cho y '  0  3000 x  80200 x  70 .300  0    x  284,55. 2. Bảng biến thiên: x y’. -. 17,22. 0 +. 0. 284,5 +5 0 2,11. y 0,1088. 1 Trang 60.  -.

<span class='text_page_counter'>(61)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Theo bảng biến thiên ta thấy yMax  2,11 khi x  284,55 tức là khi Z L  284,55  Z  L  L  0,906 H thì U AN Max  U y  85 2,11  123, 47 V. . . . Max. C. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Cách 1: Phương pháp giản đồ véctơ: Dùng Phương pháp tổng hợp dao động điều hoà (như dao động cơ học) - Ta có: u1 = U01 cos(t   1) và u2 = U01 cos(t   2) - Thì điện áp tổng trong đoạn mạch nối tiếp: u = u1 +u2 =U01 cos(t   1)  U 02cos(t   2) - Điện áp tổng có dạng: u = U0 sin(t   ) U 01 sin  1  U 02 sin  2 Với: U02 = U201+ U022 + 2U02U01Cos(  1   2) ; tg  U 01 cos  1  U 02 cos  2 Ví Dụ 1: Cho mạch gồm: Đoạn AM chứa: R, C mắc nối tiếp với đoạn A R C M MB chứa cuộn cảm L, r. Tìm uAB = ? Biết:. . B. . uAM = 100 2 s cos(100 t  ) (V)  UAM  100(V ),  1   3 3. . uAM. . uMB = 100 2cos(100 t  ) (V)  UMB = 100(V) và  2  6 6 Bài giải: Dùng công thức tổng hợp dao động: uAB = uAM + uMB + UAB = 1002  1002  2.100.100.cos( . . L,r. . uMB Hình. .  )  100 2(V ) => U0AB = 200(V) 3 6. . 100sin( )  100sin( ) 3 6     + tg    12 100 cos( )  100 cos( ) 3 6 2cos(100 t . + Vậy uAB = 100 2. . 12. ) (V) hay uAB = 200 (V). Dạng 2: Tính toán các đại lượng của mạch điện I U + I = 0 , U = 0 , P = UIcos  ,nếu mạch chỉ có phần tử tiêu thụ điện năng biến thành nhiệt thì P = 2 2 2 RI + Hệ số công suất cos  . Rr  Z. Rr. ( R  r ) 2  (Z L  Z C ) 2. + Chỉ nói đến cộng hưởng khi mạch có R + r = const và lúc đó : U2 U , Pmax  I max  Z min  R  r ,   0 , Rr Rr 2 2 2 + Dùng công thức hiệu điện thế : U  U R  (U L  U C ) , luôn có UR ≤ U + Dùng công thức tan  để xác định cấu tạo đoạn mạch 2 phần tử :. . . Nếu   . . Nếu   0 và khác. 2. mạch có L và C.  2. mạch có R, L. Trang 61.

<span class='text_page_counter'>(62)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. . Nếu   0 và khác -. . mạch có R, C 2 + Có 2 giá trị của (R,  , f ) mạch tiêu thụ cùng 1 công suất, thì các đại lượng đó là nghiệm của phương trình P = R I 2 Dạng 3: Bài toán cực trị + UC. max. U R 2  Z L2 Z 2  R2 U khi Z C  L   ZL cos  R. U R  ZC Z C2  R 2 U + U L max  khi Z L   ZC cos  R + Tổng quát : Xác định đại lượng điện Y cực trị khi X thay đổi - Thiết lập quan hệ Y theo X - Dùng các phép biến đổi (tam thức bậc 2 , bất đẳng thức, đạo hàm…) để tìm cực trị U2 + PAB max  khi R = Z L  Z C với mạch RLC có R thay đổi 2R U2 + PAB max  khi R + r = Z L  Z C với mạch RrLC có R thay đổi 2( R  r ) 2. 2. U 2R khi R = r 2  ( Z L  Z C ) 2 với mạch RrLC có R thay đổi ( R  r )2  (Z L  ZC )2 + Có thể dùng đồ thị để xác định cực trị (đồ thị hàm bậc 2) + Mạch RLC có ω thay đổi, tìm ω để: 1 1. Hiệu điện thế hai đầu R cực đại: ω = LC. + PR max . 2. Hiệu điện thế hai đầu C cực đại: ω = 3. Hiệu điện thế hai đầu L cực đại: ω =. 1 R2  LC 2 L2 2 2 LC  R 2 C 2. Dạng 4: Điều kiện để 2 đại lượng điện có mối liên hệ về pha + Hai hiệu điện thế trên cùng đoạn mạch cùng pha: 1   2  tan 1  tan  2 + Hai hiệu điện thế trên cùng đoạn mạch vuông pha: 1   2 . . 2.  tan 1  . 1 tan  2. + Hai hiệu điện thế trên cùng đoạn mạch lệch pha nhau góc  : 1   2    tan 1 . Trang 62. tan 2  tan  1  tan 2 .tan .

<span class='text_page_counter'>(63)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 18 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. MÁY BIẾN ÁP MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. MÁY BIẾN ÁP 1. Bài toán truyền tải điện năng đi xa : + Công suất máy phát : Pphát = UphátI.cos P2 + Công suất hao phí : P  2 2 R U cos  Trong đó: P là công suất truyền đi ở nơi cung cấp U là điện áp ở nơi cung cấp cos là hệ số công suất của dây tải điện l R   là điện trở tổng cộng của dây tải điện (lưu ý: dẫn điện bằng 2 dây) S + Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = IR + Giảm hao phí có 2 cách : Giảm R : cách này rất tốn kém chi phí Tăng U : Bằng cách dùng máy biến thế, cách này có hiệu quả P  P + Hiệu suất truyền tải H  tt .100% Ptt 2. Máy biến áp : a. Định nghĩa : Thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều. b. Cấu tạo : Gồm 1 khung sắt non có pha silíc U1 U2 U2 (Lõi biến áp) và 2 cuộn dây dẫn quấn trên 2cạnh U1 N1 N2 N1 N2 của khung .Cuộn dây nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. c. Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong cuộn thứ cấp làm phát sinh dòng điện xoay chiều. d. Công thức : N1, U1, I1 là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp N2, U2, I2 là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp U1 E1 I 2 N1    U 2 E2 I1 N 2 U2 > U1 ( N2 > N1): Máy tăng áp U2 < U1 ( N2 < N1) : Máy hạ áp e. Ứng dụng : Truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện II. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Máy phát điện xoay chiều 1 pha : - Phần cảm : Là nam châm tạo ra từ thông biến thiên bằng cách quay quanh 1 trục – Gọi là rôto Trang 63.

<span class='text_page_counter'>(64)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Phần ứng : Gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên 1 vòng tròn.  f  np; n (voøng/s) ; p: số cặp cực từ np f  ; n (voø n g/phuù t )  60. Tần số dao động:  Chú ý:. Một máy phát điện có 1 cặp cực từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ. n  50 voøng/s ; có 10 cặp cực từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ n  5 voøng/s . Số. cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì tốc độ quay giảm đi bấy nhiêu lần. 2. Máy phát điện xoay chiều 3 pha : a. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động : (1). 1. ~ ~. 0. . . ~. B3. 3 2 Kí hiệu Máy phát điện ba pha. (3). . B2. (2). B1. - Máy phát điện xoay chiều ba pha là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên 2 độ và lệch pha nhau . 3. Cấu tạo : Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một vòng tròn lệch nhau Một nam châm quay quanh tâm O của đường tròn với tốc độ góc không đổi Nguyên tắc : Khi nam châm quay từ thông qua 3 cuộn dây biến thiên lệch pha điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha. 2 . 3. 2 . 3. 2 làm xuất hiện 3 suất 3. Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện  = NBScos(t +) = 0cos(t + ) Với 0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ trường, S là diện tích của vòng dây,  = 2f Suất điện động trong khung dây: e = NSBcos(t +  -. . 2. ) = E0cos(t +  -. . 2. ). Với E0 = NSB là suất điện động cực đại. Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay 2 chiều cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch pha từng đôi một là . 3.  e1  E0 cos(t )  2 trong trường hợp tải đối xứng thì  e2  E0 cos(t  ) 3  2  e3  E0 cos(t  3 ). Máy phát mắc hình sao: Ud =. 3 Up. Trang 64.  i1  I 0 cos(t )  2  i2  I 0 cos(t  ) 3  2   i3  I 0 cos(t  3 ).

<span class='text_page_counter'>(65)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = 3 Ip. A2 B 1 A2. Lưu ý: Ở máy phát và tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau. c. Ưu điểm : - Tiết kiệm được dây dẫn - Cung cấp điện cho các động cơ 3 pha Lưu ý: Ở máy phát và tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau.. B1 A3. A1 Mắc sao. A1. A3. B3. B2 Mắc tam giác. III. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1. Nguyên tắc hoạt động : Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ nhỏ hơn. Nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay. 2. Động cơ không đồng bộ ba pha : - Cấu tạo: Gồm có 2 bộ phận chính: + Stato : (phần ứng) gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch. 2 trên 1 vòng tròn. 3. + Rôto : (phần cảm) Khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường. - Khi cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào 3 cuộn dây ấy thì từ trường do 3 cuộn dây tạo ra tại tâm O là từ 3 trường quay: B  B0 với B là từ trường tổng hợp tại O, B0 là từ trường do 1 cuộn dây tạo ra. Từ trường 2 quay này sẽ tác dụng vào khung dây làm khung dây quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động quay của rôto (khung dây) được sử dụng để làm quay các máy khác.. Chương VI SÓNG ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 19 TÁN SẮC ÁNH SÁNG – GIAO THOA ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. - Đ/n: Là hiện tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác nhau khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt. - Đối với as trắng sau khi đi qua lăng kính thì bị tán sắc thành một dải màu như ở cầu vồng, tia đỏ lệch ít nhất tia tím bị lệch nhiều nhất. - Lưu ý: + Hiện tượng tán sắc ánh sáng sẽ xảy ra khi ánh sáng trắng đi qua lăng kính, thấu kính, giọt nước mưa, lưỡng chất phẳng, bản mặt song song ... (các môi trường trong suốt) Trang 65.

<span class='text_page_counter'>(66)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Hiện tượng cầu vồng là do hiện tượng tán sắc ánh sáng. + Ánh sáng phản xạ trên các váng dầu, mỡ hoặc bong bóng xà phòng (có màu sặc sỡ) là do hiện tượng giao thoa ánh sáng khi dùng ánh sáng trắng. * Lưu ý: + Nếu tia tới là as trắng đi song song với đáy lăng kính, mà tia ló là chùm tia sáng cũng song song với đáy của lăng kính. Thì tia tím ở trên tia đỏ ở dưới. + Nếu tia tới là as trắng sau khi qua lăng kính có 1 tia đi lệch là là mặt bên của lăng kính, thì các tia còn lại có bước sóng dài hơn. VD: Sau khi qua LK tia vàng đi là là mặt bên thì các tia còn lại là đỏ, da cam. - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc + Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, chỉ có một màu. v c + Bước sóng của ánh sáng đơn sắc   , truyền trong chân không  0  f f   c c c là triết suất của môi trường.  0     0 với n    v n đ v .f c   vđ  n v n  đ   đ  t  1  v đ  v t Vậy trong cùng 1 mt as đỏ truyền nhanh hơn as tím vt n v  c t  nt  Chiết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng và tần số as.Thường thì chiết suất giảm khi  tăng. - Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ chiết suất của môi trường là nhỏ nhất, màu tím là lớn nhất. - Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Bước sóng của ánh sáng trắng: 0,38 m    0,76 m. - Công thức lăng kính: + Tổng quát: sini1 = nsinr1 ; sini2 = nsinr2 ; A = r1 + r2 ; D = (i1 + i2) – A. + Góc triết quang nhỏ: i 1 = n.r1 ; i2 = n.r2 ; A = r1 + r2 ; D = (n - 1).A D A A + Góc lệch cực tiểu: i1 = i2 , r1 = r2 = A/2 , Dmin =2.i –A; sin min  n.sin 2 2 2. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Hiện tượng ánh sáng bị lệch phương truyền khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. 3. Hiện tượng giao thoa ánh sáng (chỉ xét giao thoa ánh sáng trong thí nghiệm Iâng). - Đ/n: Là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp trong không gian trong đó xuất hiện những vạch sáng và những vạch tối xen kẽ nhau. M d1 Các vạch sáng (vân sáng) và các vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa. S1 x - Hệ thống vân giao thoa đối với as đơn sắc: Là 1 hệ thống các vạch màu đơn sắc d 2 a I O và các vạch tối nằm xen kẽ. Đối với as trắng: Chính giữa là vân sáng trung tâm, 2 bên là những dải màu tím ở S2 trong đỏ ở ngoài. ax D - Hiệu đường đi của ánh sáng (hiệu quang trình): d  d 2  d1  D Trong đó: a = S1S2 là khoảng cách giữa hai khe sáng D = OI là khoảng cách từ hai khe sáng S1, S2 đến màn quan sát S1M = d1; S2M = d2 x = OM là (tọa độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét λD - Vị trí (toạ độ) vân sáng: d = k  x = k = k.i ; k  Z a. Trang 66.

<span class='text_page_counter'>(67)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. k = 1: Vân sáng bậc (thứ) 1; k > 0 khi d2 > d1, k < 0 khi d2 < d1. λD - Vị trí (toạ độ) vân tối: d = (k + 0,5)  x = (k + 0, 5) = (k + 0, 5).i ; k  Z a Với các vân tối không có khái niệm bậc giao thoa. (Vân tối thứ 3 ứng với k = 2, thứ 5 ứng với k = 4 ...) λD - Khoảng vân i: Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: i = a - Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân đối D i  với môi trường đó là: n   in  n  n a n - Để tìm số vân sáng và số vân tối trên bề rộng trường giao thoa có chiều dài L (đối xứng qua vân trung tâm): n : Phaà n nguyeâ n L = n, p   + Số khoảng vân trên nửa trường giao thoa: 2.i  p : Phaà n thaä p phaâ n + Số vân sáng trên cả trường giao thoa: (2n + 1) + Số vân tối trên cả trường giao thoa: (2n) nếu p < 0,5 2(n + 1) nếu p  0,5 + Ví dụ L/2i = 4,5 ==> n = 4; p = 0,5 ==> số vân sáng là 9, số vân tối là 10. L/2i = 5,45 ==> n = 5; p = 0,45 ==> số vân sáng là 11, số vân tối là 11. L/2i = 3,72 ==> n = 3; p = 0,72 ==> số vân sáng là 7, số vân tối là 8. - Biết khoảng vân i, biết vị trí của điểm M (xM) thì: xM + Tại M là vân sáng khi: = n (n  N); i xM 1 + Tại M là vân tối khi: =n+ i 2 - Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2) + Vân sáng: x1  ki  x2 (kể cả M và N) + Vân tối: x1  (k+0,5)i  x2 (kể cả M và N) Số giá trị k  Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu. M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu. - Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L. Biết trong khoảng L có n vân sáng. L + Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: i  n 1 L + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: i  n L + Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là vân tối thì: i  n  0,5 - Sự trùng nhau của các bức xạ 1, 2 ... (khoảng vân tương ứng là i1, i2 ...) + Trùng nhau của vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = ...  k11 = k22 = ... + Trùng nhau của vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ...  (k1 + 0,5)1 = (k2 + 0,5)2 = ... - Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của các bức xạ. - Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38m    0,76m) D + Bề rộng quang phổ bậc k: x k  k ( đ   t )  k  i ñ  i t  a k = 0: Vân sáng trung tâm; k = 2: Vân sáng bậc (thứ) 2;. Trang 67.

<span class='text_page_counter'>(68)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Xác định số vân sáng, số vân tối và các bức xạ tương ứng tại một vị trí xác định (đã biết x): 1 ax  0,76  các giá trị của k   k D + Vân tối: 0,38    1 ax  0,76  các giá trị của k   k  0.5 D. + Vân sáng: 0,38   . S1. S’. 4. Sự xê dịch của hệ vân giao thoa: a, Xê dịch do sự xê dịch của nguồn S:. S. O. I. O’. S2. IO .SS' IS  Vâ n trung tâ m d / c ngượ c chiề u d / c củ a nguồ n    S' IO ' thaú ng haø ng b, Xê dịch do bản mặt song song: OO ' . e, n S1. O’. S. O S2. (n  1)eD ; Vân trung tâm dịch về phía bản. a 5. Cách tạo ra nguôn kết hợp: a) Khe Yâng (đã học). b) Lưỡng lăng kính Frexnen: S1S2 = a = 2.d1.A(n - 1); i = D/a  (d1  d 2 ) ==> i  S1 2.d1.A(n  1) S OO ' . M . I. O. S2. Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2.A(n -1) c) Lưỡng thấu kính Biê: Gồm một thấu kính được d1 cưa đôi qua quang tâm rồi: + C1: Hớt đi mỗi nửa một phần nhỏ là e rồi ghép sát vào nhau.. D. Hai ảnh phải là ảo thì tạo ra giao thoa. Khoảng cách hai ảnh là : a = S1S 2 = 2e.. d1/ - d1 d1. ;.  ( d1/  d 2 ) 2 e ( d 1/  d 1 ) d 2 d 2 Bề rộng miền giao thoa là: MN  a ; khoảng vân i  ;  a d 1/ d 1 . d 1/ E d1/ / d1 M S1. O1. O1 O. S2. S. E M. S1. S. O. O2. O2 N. d1. N. d2. S2 N. d2. d1. d2. D. D Cách 1 Cách 2 + Hoặc C2 để đệm một miếng bìa mỏng để 2 nửa thấu kính cách nhau 1 khoảng là b.. Trang 68.

<span class='text_page_counter'>(69)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. b.(d1 + d1/ ) Hai ảnh phải là thật sẽ cho giao thoa, khoảng cách hai ảnh là: a = ; d1 Miền giao thoa là: MN . D b.(d1  d 2 ) ; Khoảng vân: i  d1 a. d) Lưỡng gương phẳng Frexnen: gồm hai gương phẳng đặt lệch nha một góc  nhỏ.. . . G1. S. M. S1. O. I. S2. d1. G2. N. d2. S1S2 = a = 2.d1.tg = 2.d1.. Chiều rộng miền giao thoa: MN = 2.d2... Khoảng vân i .  (d1  d 2 ) . 2.d1.. 6. Các loại quang phổ: a, Quang phổ phát xạ: Là quang phổ của ánh sáng do các chất rắn lỏng khí khi được nung nóng ở nhiệt độ cao phát ra. Quang phổ phát xạ của các chất chia làm hai loại: quang phổ liên tục và quang phổ vạch. * Quang phổ liên tục: - Là 1 dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím, giống như quang phổ của ánh sáng mặt trời. - Tất cả các vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng đều phát ra quang phổ liên tục - Đặc điểm : quang phổ liên tục không phụ thuộc bản chất của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng. Khi nhiệt độ của vật càng cao thì miền quang phổ càng mở rộng về as có bước sóng ngắn - Ứng dụng: cho phép xác định nhiệt độ của nguồn sáng * Quang phổ vạch: - Là 1 hệ thống các vạch màu riêng rẽ ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. - Khi kích thích khối khí hay hơi ở áp suất thấp để chúng phát sáng thì chúng phát ra quang phổ vạch phát xạ. - Đặc điểm: Các nguyên tố khác nhau thì phát ra các qp vạch px khác nhau:  về số lượng vạch, độ sáng, vị trí, màu sắc của các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch. - Ứng dụng: Dùng để phân tích thành phần mẫu vật. b, Quang phổ hấp thụ: - Là 1 hệ thống các vạch tối riêng rẽ nằm trên 1 nền quang phổ liên tục. - Cần 1 nguồn sáng trắng để phát ra QPLT, giữa nguồn sáng và máy qp là đám khí hay hơi được đốt cháy để phát ra qp vạch hấp thụ. (Qp của mặt trời mà ta thu được trên trái đất là qp hấp thụ. Bề mặt của Mặt Trời phát ra quang phổ liên tục) - Đặc điểm: Nhiệt độ của nguồn phát ra qp vạch hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra qp liên tục. - Ứng dụng: Trong phép phân tích quang phổ. * Hiện tượng đảo sắc ánh sáng: Là hiện tượng khi nguồn phát ra qplt đột nhiên mất đi thì nền qplt mất đi, các vạch tối của qp vạch hấp thụ trở thành các vạch màu của qp vạch phát xạ. Lúc đó nguồn phát ra qp vạch. Trang 69.

<span class='text_page_counter'>(70)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. hấp thụ trở thành nguồn phát ra qp vạch phát xạ. Chứng tỏ đám hơi có khả năng phát ra những as đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ as đó 5. Tia hồng ngoại , tia tử ngoại và tia X: a Tia hồng ngoại: - Định nghĩa : Là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ :  > 0,76  m - Bản chất : là sóng điện từ . - Nguồn phát sinh : Tất cả các vật nung nóng đều phát ra tia hồng ngoại (mặt trời, cơ thể người, bóng đèn . . .) Có 50% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng hồng ngoại. - Đặc điểm : Tác dụng nhiệt, td lên kính ảnh hồng ngoại, td hóa học, có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần. - Ứng dụng : Dùng để sưởi ấm, sây khô, chụp ảnh hồng ngoại, trong cái điều khiển từ xa: tivi, ô tô. b Tia tử ngoại: - Định nghĩa : Là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím :  < 0,38  m - Bản chất : là sóng điện từ . - Nguồn phát sinh :  Vật bị nung nóng trên 20000C phát ra tia tử ngoại Nguồn phát ra tia tử ngoại : mặt trời, hồ quang điện . . .Có 9% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng tử ngoại - Đặc điểm :  Tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất, làm ion hóa không khí, gây ra những phản ứng quang hóa, quang hợp.  Bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh.  Có một số tác dụng sinh học - Ứng dụng :  Dùng để khử trùng, chữa bệnh còi xương. (Ứng dụng của td sinh học: hủy diệt tế bào)  Phát hiện vết nứt, vết xước trên bề mặt sản phẩm. (Ứng dụng của td làm phát quang một số chất) c, Tia Rơnghen: - Phát hiện tia X: Mỗi khi một chùm tia catôt – tức là chùm tia eelectron có năng lượng lớn – đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X. - Bản chất : là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn cỡ 10-11 m  10-8 m - Tính chất :  Có khả năng đâm xuyên lớn, có thể truyền qua giấy, gỗ . . . nhưng truyền qua kim loại thì khó hơn. Kim loại có khối lượng riêng càng lớn thì ngăn cản tia Rơnghen càng tốt (chì . . )  Tác dụng mạnh lên phim ảnh.  Làm phát quang một số chất  Làm ion hố chất khí  Có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn - Công dụng :  Trong y học : dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa một số bệnh ung thư.  Trong công nghiệp : dùng để dò khuyết tật bên trong sản phẩm, chế tạo máy đo liều lượng tia rơnghen. 6. Thang sóng điện từ:  : 0, 640  m  0, 760  m Vùng đỏ - Sóng vô tuyến: Bước sóng từ vài chục km đến vài mm.  : 0, 590  m  0, 650  m Vùng cam - Tia hồng ngoại: Bước sóng từ vài mini mét đến 0,76μm.  : 0, 570  m  0, 600  m Vùng vàng  : 0, 500  m  0, 575  m Vùng lục - Ánh sáng khả kiến: Bước sóng từ 0,76μm đến 0,38μm. -7 -9  : 0, 450  m  0, 510  m Vùng lam - Tia tử ngoại: Bước sóng từ 3,8.10 m đến 10 m.  : 0, 440  m  0, 460  m Vùng chàm - Tia X: Bước sóng từ 10-8m đến 10-11m.  : 0, 38  m  0, 440  m Vùng tím Trang 70.

<span class='text_page_counter'>(71)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Tia gamma: Bước sóng từ 10-12 m đến 10-15 m. Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều có bản chất là sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau nên có tính chất, tác dụng khác nhau và nguồn phát, cách thu chúng cũng khác nhau. C. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Vị trí vân giao thoa * Vân sáng bậc k: x = ki = k. D a. * Vị trí vân tối thứ (k + 1): x = (k + 1 )i  (k  1 ) D 2. 2 a. * Xác định loại vân tại M có toạ độ x M : xét tỉ số. xM  nếu bằng k thì tại đó vân sáng  nếu bằng (k, i. 5) thì tại đó là vân tối. Dạng 2: Tìm số vân quan sát được trên màn * Xác định bề rộng giao thoa trường L trên màn (đối xứng qua vân trung tâm) L *  n, p (p là phần thập phân, n là phần nguyên) 2i  số vân sáng là 2n + 1, số vân tối là: 2n nếu p < 0,5, là 2(n + 1) nếu p  0,5 Dạng 3: Giao thoa với nhiều bức xạ đơn sắc hay ánh sáng trắng * Vị trí các vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau: L + k11  k 2  2  ...  k n  n + Điều kiện của k1  + Với L là bề rộng trường giao thoa 2i1 * Các bức xạ của ánh sáng cho vân sáng tại M : ax M ax ax k M + t    M   đ  (k là số nguyên) đ D t D kD * Các bức xạ của ánh sáng cho vân tối tại M : axt 1 ax 2ax M 1  + t    (k là số nguyên)  k  t   đ đ D 2 t D 2 (2k  1) D Dạng 4: Sự dịch chuyển của hệ vân giao thoa D * Do sự xê dịch của nguồn sáng S: Vân trung tâm dịch ngược chiều 1 đoạn OO’ = SS ' , d khoảng cách từ d S đến khe (n  1)eD * Do bản mặt song song đặt trước 1 trong 2 khe: hệ dịch về phía bản mỏng 1 đoạn OO’ = , e bề a dày của bản Màu ánh sáng Bước sóng   m  Màu ánh sáng Bước sóng   m  Đỏ Cam Vàng Lục. 0,640  0,760 0,590  0,650 0,570  0,600 0,500  0,575. Lam Chàm Tím. Trang 71. 0,450  0,510 0,430  0,460 0,380  0,440.

<span class='text_page_counter'>(72)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHỦ ĐỀ 20 MÁY QUANG PHỔ – CÁC LOẠI QUANG PHỔ TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI TIA RƠNGHEN – THANG SÓNG ĐIỆN TỪ A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. Máy quang phổ: 1. Định nghĩa: Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. L S. F1. C F. L1. P. Ống chuẩn trực. L2. F2. Buồng ảnh. 2. Cấu tạo: + Ống chuẩn trực là tạo ra chùm tia song song. + Lăng kính để phân tích song song thành những thành phần đơn sắc song song khác nhau. + Buồng ảnh là kính ảnh đặt tại tiêu điểm ảnh của thấu kính L2 để quan sát quang phổ. 3. Nguyên tắc hoạt động: + Chùm tia qua ống chuẩn trực là chùm tia song song đến lăng kính. + Qua lăng kính chùm sáng bị phân tích thành các thành phần đơn sắc song song. + Các chùm tia đơn sắc qua buồng ảnh được hội tụ trên kính ảnh. II. Các loại quang phổ a. Các loại quang phổ Quang phổ Liên tục Vạch phát xạ Vạch hấp thụ Gồm những dải màu biên Gồm những vạch màu đơn Là một hệ thống các vạch tối Định nghĩa thiên liên tục từ đỏ tới tím.sắc riêng rẻ, ngăn cách nhau Riêng rẽ nằm trên một nền một bằng những khoảng tối. quang phổ liên tục. Các chất rắn, chất lỏng, Các chất khí hay hơi có áp - Chiếu ánh sáng trắng qua đám chất khí có tỉ khối lớn suất thấp bị kích thích (bị đốt khí hay hơi nóng sáng ở áp suất Nguồn phát nóng sáng phát ra quang nóng hay phóng điện qua) phátthấp. phổ liên tục. ra. - Nhiệt độ đám hơi phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng. - Không phụ thuộc thành - Các chất khí hay hơi ở áp - Chiếu ánh sáng trắng qua đám phần hóa học của nguồn suất thấp khác nhau cho những hơi bị nung nóng thu được vạch phát mà chỉ phụ thuộc vàoquang phổ vạch khác nhau cả tối trên nền quang phổ liên tục. nhiệt của nguồn phát. Ở về số lượng vạch, vị trí, màu - Tắt nguồn sáng, có những vạch nhiệt độ 5000 C , các vật sắc của các vạch và độ sáng màu nằm trên nền tối trùng với các vạch tối ở trên. bắt đầu phát ra ánh sáng tỉ đối của các vạch. Mổi chất khí hay hơi ở áp màu đỏ; ở nhiệt độ 2500K suất thấp có một quang phổ đến 3000K các vật phát Đặc điểm ra quang phổ liên tục có vạch đặc trưng. màu biến thiên từ đỏ đến tím. Trang 72.

<span class='text_page_counter'>(73)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Ứng dụng. - Nhiệt độ của vật càng cao, miền phát sáng càng lan dần về phía ánh sáng có bước sóng ngắn. Đo nhiệt độ của các vật Xác định thành phần cấu tạo Ở nhiệt độ nhất định, một đám phát sáng và các vật ở của các nguyên tố có trong hợp khí hay hơi có khả năng phát ra rất xa. chất. những ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc ấy.. Chú ý: Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Đất là quang phổ hấp thụ. Bề mặt của Mặt Trời phát ra quang phổ liên tục. b. Hiện tượng đảo sắc: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó. III. Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia Rơnghen Hồng ngoại Tử ngoại Những bức xạ không Những bức xạ không nhìn nhìn thấy, có bước sóng thấy, có bước sóng nhỏ hơn Định nghĩa lớn hơn bước sóng cùa bước sóng cùa ánh sáng ánh sáng đỏ tím (   0,38 m ). (   0,76 m ). - Các vật bị nung nóng - Các vật bị nung nóng trên dưới 5000 C phát ra tia 3000 0 C phát ra tia tử hồng ngoại. Có 50% ngoại. Có 9% năng lượng năng lượng Mặt Trời Mặt Trời thuộc về vùng tử thuộc về vùng hồng ngoại. Nguồn phát ngoại. - Nguồn phát tia tử ngoại là - Nguồn phát tia hồng các đèn hơi thủy ngân phát ngoại là các đèn dây ra tia tử ngoại. tóc bằng Vonfram nóng sáng có công suất từ 250W  1000W . - Có bản chất là sóng - Có bản chất là sóng điện điện từ. từ. - Tác dụng rất mạnh lên - Tác dụng nổi bật nhất kính ảnh. Làm phát quang là tác dụng nhiệt. một số chất. - Tác dụng lên một loại - Tác dụng làm ion hóa kính ảnh đặc biệt gọi là chất khí. Gây ra một số kính ảnh hồng ngoại. phản ứng quang hóa, quang Tính chất, Bị hơi nước hấp thụ. hợp. Tác dụng - Biến điệu sóng điện từ cao - Gây hiệu ứng quang điện. tần. - Tác dụng sinh học: hủy - Có thể gây ra hiệ tượng hoại tế bào, giết chết vi quang điện cho một số khuẩn, … - Bị thủy tinh, chất bán dẫn. nước hấp thụ rất mạnh. Thạch anh gần như trong suốt đối với các tia tử Trang 73. Tia Rơnghen ( Tia X ) Những bức xạ điện từ có bước sóng từ 1012 m đến 10 8 m (tia Röentgen cứng, tia Röentgen mềm). Khi chùm tia catốt đập vào tấm kim loại có nguyên tử lượng phát ra.. - Khả năng đâm xuyên. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Làm ion hóa không khí. - Làm phát quang nhiều chất. - Gây ra hiện tượng quang điện. - Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào, diệt tế bào, diệt vi khuẩn, ….

<span class='text_page_counter'>(74)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Ứng dụng. ngoại Sấy khô sản phẩm, sưởi Chụp ảnh; phát hiện các vết ấm, chụp ảnh hồng nứt, xước trên bề mặt sản ngoại. phẩm; khử trùng; chữa bệnh còi xương.. Dò khuyết tật bên trong các sản phẩm, chụp điện, chiếu điện, chữa bệnh ung thư nông, đo liều lượng tia Röentgen, …. Sóng Radio Tia hồng ngoại.  : Bước sóng lớn Năng lượng nhỏ.   h. f .  : nhỏ. Án sáng đỏ   0,76 m. f : nhỏ.. h.c. . Ánh sáng tím. f : lớn..   0,40m. Năng lượng lớn.   h. f . h.c. . Tia tử ngoại Tia X Tia. . Thang sóng điện từ. Loại sóng Tia gamma Tia Roenghent Tia tử ngoại Ánh sáng khả kiến. Bước sóng Dưới 10 10. 12. 12. m 9. m đến 10 m. 9. 7. 10 m đến 3,8.10 m 7. 7. 7, 6.10 m đế n 3,8.10 m. Ánh sáng nhìn thấy 3, 8.10 7 m đến 7,6.10 7 m 7 3 Tia hồng ngoại 7, 6.10 m đế n 10 m 3 Sóng vô tuyến 10 m trở lên Chú ý : Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều có bản chất là sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau nên tính chất, tác dụng cũng khác nhau, nguồn phát và cách thu, phát của chúng cũng khác nhau. Chương VII LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 21 LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG. HỆ THỨC ANHXTANH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn) a. Lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng là phần năng lượng xác định mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay bức xạ ra.. Trang 74.

<span class='text_page_counter'>(75)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. b. Năng lượng một lượng tử ánh photon (hạt phôtôn) :   hf . hc  mc 2 . h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng. c = 3.108 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không. f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). m là khối lượng của photon Chú ý : Khi ánh sáng truyền đi các lượng tử ánh sáng không bị thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng. c. Tế bào quang điện Gồm: Một hình cầu bằng thạch anh bên trong là chân không, có hai điện cực anốt (A) và canốt (K). Anốt (A) là vòng dây kim loại. Canốt (K) là tấm kim loại có dạng hình chỏm cầu. Trong đó. d. Thuyết lượng tử ánh sáng + Ánh sáng được tạo thành từ các hạt gọi là photon. + Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau, mỗi photon đều mang một năng lượng bằng hf. + Trong chân không, photon bay với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thi chúng cũng phát ra hay hấp thụ một photon. Chú ý : Photon chỉ tồn tại ở trạng thái chuyển động, không có photon đứng yên. 2. Hiện tượng quang điện + Hiện tượng quang điện ngoài : là hiện tương ánh sáng làm bật các electron ra khỏi bề mặt kim loại. + Hiện tượng quang điện trong : là hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết thành các electron dẫn và các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện. + Định luật 1 về giới hạn quang điện : Đối với mỗi kim loại, ánh sáng phải có bước sóng   0 của kim loại đó, mới gây ra hiện tượng quang điện. + Định luật 2 quang điện : Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận cường độ chùm sáng kích thích. + Định luật 3 quang điện : Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kimđ mloại, không0 phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích: ax  ( ,  ) W 0   I a skt W 0 => Các hiện tượng quang điện và các định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. + Ứng dụng của các hiện tượng quang điện trong các tế bào quang điện, trong các dụng cụ dùng để biến đổi các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, trong các quang trở điện, pin quang điện. 3. Giải thích các định luật quang điện bằng thuyết lượng tứ ánh sáng a. Giải thích định luật I : Để xảy ra hiện tượng quang điện, photon của ánh sáng kích thích phải có hc hc hc năng lượng:   h f  A hay hay    0   A suy ra   .  A A b. Giải thích định luật II : Với cường độ chùm sáng kích thích càng lớn thì trong một đơn vị thời gian số photon đến đập vào catốt càng nhiều, số electron quang điện bật ra càng nhiều, làm cho dòng quang điện bão hòa càng lớn. hc 1 c. Giải thích định luật III : Theo công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện  A  m v 02 m ax  2. Trang 75.

<span class='text_page_counter'>(76)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. 1 hc m v 02 m ax   A  Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện chỉ phụ thuộc vào tần 2  số f (hoặc bước sóng ) của ánh sáng kích thích và công thoát A (bản chất của kim loại làm Katốt). m v 02 m a x hc 4. Phương trình Anhxtanh:   h f   A  2 hc Trong đó A  là công thoát của kim loại dùng làm catốt 0 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v0max là vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích Với : Chất Chất Chất Chất  o  m   o  m   o  m   o  m  . Bạc 0,26 Kẽm 0,35 Natri 0,50 Xesi 0,66 Đồng 0,30 Nhôm 0,36 Kali 0,55 Canxi 0,43 13 6 19 1eV  1,6.10 ( J ) ; 1MeV  1,6.10 ( J ); 1MeV  10 eV Chú ý : Phương trình Anhxtanh giải thích định luật 1, định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2 + Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK  Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm m v 02m ax eU h  2 Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn. + Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại Vmax và khoảng cách cực đại dmax mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức:  1 hc 1  hc e V m ax  e E d m ax  m v 02m ax   A  V m ax    A   2  e    mv 2 0 max hc   hf   A   hc  2   A  e Uh + Điều kiện để triệt tiêu dòng quang điện :  2   mv 0 max  e U h  2 + Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt,. vK  v0max là vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì:. 1 1 e U  mvA2  mvK2 2 2. n n0 Với n và n0 là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong cùng một khoảng thời gian t. n  n hf n hc p 0  0  0 + Công suất của nguồn bức xạ: t t t n e I  I hf I hc q  H  bh  bh  bh + Cường độ dòng quang điện bão hoà: I bh   p e p e p e t t. + Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện):. H. Trang 76.

<span class='text_page_counter'>(77)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd I. Ibảo hòa. Uh. O. U.   + Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B :   mv R với  = (v; B) e B sin    mv + Khi electron vừa rời khỏi catốt thì v  v0max . Khi v  B  sin   1  R  eB Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0max , hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại Vmax , … đều được tính ứng với bức xạ có min (hoặc fmax). 5. Tia Rơnghen (tia X) + Cường độ dòng điện trong ống Rơnghen : i = Ne, với N là số electron đập vào đối catôt trong 1 giây. + Định lí động năng : Eđ  E0đ  eU AK Với :. Eđ . mv 2 là động năng của electron ngay 2. trước. khi đập vào đối catôt. đ mv02 E0  là động năng của electron ngay 2 đ khi bứt ra khỏi catôt, thường thì E0  0 + Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen :  m i n . sau. hc Eđ. mv 2 mv 2  e U  0 là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực) 2 2 U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt v là vận tốc electron khi đập vào đối catốt v0 là vận tốc của electron khi rời catốt (thường v0 = 0) m = 9,1.10-31 kg là khối lượng electron + Định luật bảo toàn năng lượng : Eđ    Q  hf  Q (Động năng của electron biến thành năng lượng của tia X và làm nóng đối catôt). + Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào : Q  mc(t2  t1 )  mct + Khối lượng của nước chảy qua ống trong một đơn vị thời gian t : m = LD Trong đó: L là lưu lượng của nước chảy qua ống trong một đơn vị thời gian, D là khối lượng riêng của nước.. Trong đó: Eđ . Trang 77.

<span class='text_page_counter'>(78)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. B. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Vận dụng phương trình Anhxtanh để tính các đại lượng liên quan hc 1 * hf =  A  mv 02max  2 hc * Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện :   0  A * Nếu có hợp kim gồm nhiều kim loại, thì giới hạn quang điện của hợp kim là giá trị quang điện lớn nhất của các kim loại tạo nên hợp kim. Dạng 2: Tính hiệu điện thế hãm và điện thế cực đại trên vật dẫn kim loại cô lập về điện 1 hc 1 hc eU h  mv02max   A  Vmax  mv 02max   A  Nếu có 2 bức xạ cùng gây ra hiện tượng 2  2  quang điện thì điện thế cực đại của vật dẫn cô lập về điện là do bức xạ có bước sóng nhỏ gây ra. Dạng 3: Hiệu suất lượng tử (là tỉ số giữa các electron thoát ra khỏi catod và số photon chiếu lên nó) It n I H= e  e  , P là công suất nguồn bức xạ, I cường độ dòng quang điện bảo hoà. Pt Pe np. . Dạng 4: Chuyển động electron trong điện trường đều và từ trường đều . . F eE  * Trong điện trường đều: gia tốc của electron a  me me . * Trong từ trường đều: lực Lorentz đóng vai trò lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm a =. F eBv , bán  me me.   me v , trong đó v là vận tốc của electron quang điện, v  B . eB 1 * Đường đi dài nhất của electron quang điện trong điện trường : 0 - mv 02max = - eEd 2. kính quỹ đạo R =. CHỦ ĐỀ 22 TIÊN ĐỀ BOHR – QUANG PHỔ HYDRO A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Hiện tượng quang điện: - Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện. - Hiện tượng quang điện trong (quang dẫn): Hiện tượng ánh sáng giải phóng các êlectron liên kết thành các êlectron dẫn và các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong. - Định luật về giới hạn quang điện: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó, mới gây ra được hiện tượng quang điện. ==> Các hiện tượng quang điện và các định luật quang điện chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt. - Ứng dụng của các hiện tượng quang điện trong các tế bào quang điện, trong các dụng cụ để biến đổi các tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, trong các quang điện trở, pin quang điện. 2. Thuyết lượng tử ánh sáng. - Giả thuyết của Plăng:. Trang 78.

<span class='text_page_counter'>(79)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Lượng năng lượng mà mỗi lấn một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng hf; trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ, h là một hằng số. (h = 6,625.10-34Js). hc - Năng lượng một lượng tử ánh sáng (hạt phôtôn)   hf   Trong đó h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng; c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không; f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng (của bức xạ). (Khi as truyền đi các lượng tử as không bị thay đổi, không phụ thuộc k/c tới nguồn sáng) - Mỗi phôtôn của as đơn sắc có năng lượng:  = hf = hc/ = mc2 ==> Khối lượng tương đối tính của phôtôn: m = /c2 = h/(c) ==> Động lượng của phôtôn: p = mc = h/ - Lưu ý: Không có phôtôn đứng yên, phôtôn chỉ tồn tại khi nó chuyển động – khi đứng yên khối lượng của nó bằng không. - Thuyết lượng tử ánh sáng: + AS được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. + Với mỗi as đơn sắc có tần số f, các phôtôn đếu giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng hf. + Phôtôn bay đi với vận tốc c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ as thì chúng phát ra hay hấp thụ 1 phôtôn. 3. Hiện tượng quang điện *Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện:.   hf . 2 mv 0Max hc  A  2. hc là công thoát của kim loại dùng làm catốt; λ0 0 là giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt v0Max là vận tốc ban đầu của electron quang điện khi thoát khỏi catốt f,  là tần số, bước sóng của ánh sáng kích thích. Trong đó A =. * Để dòng quang điện triệt tiêu thì UAK  Uh (Uh < 0), Uh gọi là hiệu điện thế hãm. eU h =. 2 mv 0Max 2. Lưu ý: Trong một số bài toán người ta lấy Uh > 0 thì đó là độ lớn. * Đối với tia Rơnghen X: - Cường độ dòng điện trong ống Rơnghen: i = Ne Với N là số electron tới đập và đối catốt trong 1 giây. - Định lí động năng: Eđ – Eđo = eUAK Với Eđ = mv2/2 là động năng của electron ngay trước khi đập vào đối catôt và Eđo = mvo2/2 là động năng của electron ngay sau khi bứt ra khỏi catôt, thường thì Eđo = 0. ==> Eđ = eUAK - Định luật bảo toàn năng lượng: Eđ =  + Q = hf + Q + Động năng của electron biến thành năng lượng tia X và làm nóng đối catôt. + Với  là năng lượng tia X và Q là nhiệt lượng làm nóng đối catôt. - Bước sóng nhỏ nhất của bức xạ do ống Rơnghen phát ra ứng với trường hợp toàn bộ động năng của electron Eđ (ngay trước khi đập vào đối catôt) biến thành năng lượng  của tia X: Từ Eđ =  + Q = hf + Q ==> Eđ  hf = hc/ ==>   hc/ Eđ ==> min = hc/ Eđ Với: h = 6,625.10-34 Js là hằng số Plăng, c = 3.108m/s là vận tốc as trong chân không. 4. 1 số công thức liên quan: * Xét vật cô lập về điện, có điện thế cực đại VMax và khoảng cách cực đại dMax mà electron chuyển động trong điện trường cản có cường độ E được tính theo công thức:. Trang 79.

<span class='text_page_counter'>(80)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd 1 2 e VMax = mv 0Max = e Ed Max 2. * Với U là hiệu điện thế giữa anốt và catốt, vA là tốc độ cực đại của electron khi đập vào anốt, vK = v0Max là 1 1 tốc độ ban đầu cực đại của electron khi rời catốt thì: e U AK = mv 2A - mv K2 = EđA – EđK = EđA – ( - A) 2 2 * Công suất chiếu sáng: P = N =N.hc/ Trong đó N là số phôtôn tới bề mặt KL hoặc được phát bởi nguồn trong 1 giây. * Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh = n.e Trong đó n là số electrôn quang điện đến anôt trong mỗi giây, e = 1,6.10-19C n * Hiệu suất lượng tử (hiệu suất quang điện): H= N Với n và N là số electron quang điện bứt khỏi catốt và số phôtôn đập vào catốt trong 1 giây. * Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B : mv R (   v, B ) e B sin .  . Lưu ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Tốc độ ban đầu cực đại v0Max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại VMax, … đều được tính ứng với bức xạ có Min (hoặc fMax) 5. Quang trở và pin quang điện: - Quang điện trở là 1 điện trở làm bằng chất quang dẫn. Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng. - Pin quang điện (còn gọi là pin mặt trời) là 1 nguồn điện chạy bằng năng lượng as. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh 1 lớp chặn. 6. Sự phát quang: - Sự phát quang là một số chất có khả năng hấp thụ as có bước sóng này để phát ra as có bước sóng khác. - Đặc điểm của sự phát quang: là nó còn kéo dài 1 thời gian sau khi tắt as kích thích. - Huỳnh quang: Là sự phát quang của các chất lỏng và chất khí, có đặc điểm là as phát quang tắt rất nhanh sau khi tắt as kích thích. Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của as kích thích: hq > kt. - Lân quang: Là sự phát quang của các chất rắn, có đặc điểm là as phát quang có thể kéo dài 1 khoảng thời gian nào đó sau khi tắt as kích thích. Ứng dụng: chế tạo các loại sơn trên các biển báo giao thông, tượng phát sáng.... 7. Tiên đề Bo - Quang phổ nguyên tử Hiđrô - Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Trong trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ. Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectrôn chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên các quĩ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quĩ đạo dừng. Ecao - Tiên đề về sự bức xạ và haapf thị năng lượng của nguyên tử: nhận phôtôn phát phôtôn + Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng Ecao sang trạng thái dừng có mức năng lượng Ethấp (với Ecao > Ethấp) thì Ethấp. Trang 80.

<span class='text_page_counter'>(81)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. nguyên tử phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu Ecao - Ethấp: hc  = hf = = Ecao - Ethấp  + Ngược lại, nếu 1 nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng thấp Ethấp mà hấp thu được 1 phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu Ecao - Ethấp thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng Ecao lớn hơn. ==> Nguyên tử luôn có xu hướng chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng lượng thấp hơn. * Bán kính quỹ đạo dừng thứ n của electron trong nguyên tử hiđrô: Với r0 =5,3.10-11m là bán kính Bo (ở quỹ đạo K); P n = 1, 2, 3, 4, 5, 6... O * Năng lượng electron trong nguyên tử hiđrô: 13, 6 * En = - 2 (eV) Với n  N . n. rn = n2 r0. N. n=4. M. n=3. * Sơ đồ mức năng lượng Pasen - Dãy Laiman: Nằm trong vùng tử ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ L H H H H đạo K Lưu ý: Vạch dài nhất LK khi e chuyển từ L  K Banme Vạch ngắn nhất K khi e chuyển từ   K. - Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy K Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L Laiman Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: Vạch đỏ H ứng với e: M  L Vạch lam H ứng với e: N  L Vạch chàm H ứng với e: O  L 3 Vạch tím H ứng với e: P  L 23 Lưu ý: Vạch dài nhất ML (Vạch đỏ H ) 2 Vạch ngắn nhất L khi e chuyển từ   L. 13 12 - Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại Ứng với e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M 1 Lưu ý: Vạch dài nhất NM khi e chuyển từ N  M. Vạch ngắn nhất M khi e chuyển từ   M. - Mối liên hệ giữa các bước sóng và tần số của các vạch quang phổ của nguyên từ hiđrô:. 1. 13. . 1. 12. . 1. 23. n=6 n=5. n=2. n=1. và f13 = f12 +f23 (như cộng véctơ). 8. Sơ lược về laze: - Laze là phiên âm của LASER, nghĩa là máy khuyếch đại as bằng sự phát xạ cảm ứng. - Laze là 1 nguồn sáng phát ra 1 chùm sáng có cường độ lớn dựa trên ứng dụng của hện tượng phát xạ cảm ứng - Đặc điểm của tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn. Trang 81.

<span class='text_page_counter'>(82)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Tùy vào vật liệu phát xạ người ta chế tạo ra laze khí, laze rắn và laze bán dẫn. Đối với laze rắn, laze rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3 màu đỏ của tia laze là do as đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. 9. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng: - Ánh sáng vừa có t/c sóng, vừa có t/c hạt vậy as có lưỡng tính sóng hạt. - Khi bước sóng của as càng ngắn (thì năng lượng của phôtôn càng lớn), thì t/c hạt thể hiện càng đậm nét: Tính đâm xuyên, td quang điện, td iôn hóa, td phát quang. Ngược lại khi bước sóng của as càng dài (thì năng lượng của phôtôn càng nhỏ), thì t/c sóng thể hiện càng đậm nét: dễ quan sát thấy hiện tượng giao thoa, hiện tượng tán sắc của các as đó. CHỦ ĐỀ 23 HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG SƠ LƯỢC VỀ LAZE A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG 1. Hấp thụ ánh sáng: Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ của chùm sáng truyền qua nó. a. Định luật về hấp thụ ánh sáng: Cường độ của chùm sáng đơn sắc khi truyền môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ của độ  d dài đường truyền tia sáng: I  I 0 e ..  I 0 là cườ ng độ củ a chù m sá ng tớ i mô i trườ ng Trong đĩ:  là hệ số hấ p thụ củ a mô i trườ ng  d độ dà i củ a đườ ng truyề n tia sá ng . b. Hấp thụ lọc lựa: + Vật trong suốt (vật không màu) là vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. + Vật có màu đen là vật hấp thụ hoàn toàn ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. + Vật trong suốt có màu là vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ. 2. Phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng: Các vật có thể hấp thụ lọc lựa một số ánh sáng đơn sắc, như vậy các vật cũng có thể phản xạ (tán sắc) một số ánh sáng đơn sắc. Hiện tượng đó được gọi là phản xạ (tán sắc) lọc lựa ánh sáng. Chú ý: Yếu tố quyết định đến việc hấp thụ, phản xạ (tán sắc) ánh sáng đó là bước sóng của ánh sáng. 3. Hiện tượng phát quang: a. Sự phát quang: Có một số chất ở thể rắn, lỏng, khí khi hấp thụ một năng lượng dưới dạng nào đó thì có khả năng phát ra một bức xạ điện từ. Nếu bức xạ đó có bước sóng nằm trong giới hạn của ánh sáng nhìn thấy thì được gọi là sự phát quang. + Đặc điểm * Mỗi chất phát quang có một quang phổ đặc trưng riêng cho nó. * Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn được duy trì trong một khoảng thời gian nào đó.. Trang 82.

<span class='text_page_counter'>(83)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Thời gian phát quang là khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc ngừng phát quang: Thời gian phát quang có thể kéo dài từ 1010 s đến vài ngày. Hiện tượng phát quang là hiện tượng khi vật hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. b. Các dạng phát quang: + Huỳnh quang là sự phát quang của các chất lỏng và chất khí, có đặc điểm là ánh sáng phát quang tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích hq  kt (có thời gian ngắn dưới 108 s ). + Lân quang là sự phát quang của chất rắn, có đặc điểm là ánh sáng phát quang có thể kéo dài trong một khoảng thời gian nào đó khi tắt ánh sang kích thích. Ứng dụng dể chế tạo các loại sơn trên các biển báo giao thông, ... (có thời gian dài trên 108 s ). Chú ý: Thực tế trong khoảng 108 s  t  106 s không xác định được lân quang hay huỳnh quang. c. Định luật Xtốc về sự phát quang: Ánh sáng phát quang có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng kích thích: aspq  askt   aspq   askt . 4. Hiện tượng quang điện trong. Quang điện trở và pin quang điện + Quang điện trong là hiện tượng tạo thành các electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, do tác dụng của ánh sáng có bước song thích hợp. + Quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. + Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn. Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài M khi không được chiếu sáng xuống còn vài chục  khi được chiếu sáng. Quang điện trở được chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện trong. + Pin quang điện (pin mặt trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong của một số chất bán dẫn như: đồng oxit, sêlen, silic, ... 5. Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng. + Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. + Khi bước sóng ánh sánh càng ngắn (thì năng lượng photon càng lớn), thì tính chất hạt càng thể hiện đậm nét: Tính đâm xuyên, tác dụng quang điện, tác dụng ion hóa, tác dụng phát quang. + Ngược lại, khi bước sóng ánh sánh càng dài (thì năng lượng photon càng nhỏ), thì tính chất sóng thể hiện càng đậm nét: dễ quang sát thấy hiện tượng giao thoa, hiện tượng tán sắc của ánh sáng đó. II. LASER 1. Laze là từ phiên âm của LASER, nghĩa là máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng. 2. Đặc điểm: + Tia Laser có tính đơn sắc cao. Độ sai lệch f  1015 . f. + Tia Laser là chùm sáng kết hợp, các photon trong chùm sáng có cùng tần số và cùng pha. + Tia Laser là chùm sáng song song, có tính định hướng cao. + Tia Laser có cường độ lớn. Chẳng hạn, tia laser Rubi (hồng ngọc) có cường độ tới I ~ 106 W/cm 2 . 3. Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođium, Laser khí He – He, Laser CO2 , Laser bán dẫn, ... 4. Ứng dụng: + Trong thông tin liên lạc: cáp quang, vô tuyến định vị, … + Trong y học: làm dao mổ, chữa một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt, … + Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, … + Trong công nghiệp: khoan, cắt, tôi, … với độ chính xác cao.. Trang 83.

<span class='text_page_counter'>(84)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. CHƯƠNG VIII SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP CHỦ ĐỀ 24 THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP HỆ THỨC ANH-XTANH GIỮA KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Các tiên đề Einstein: a. Tiên đề I (nguyên lí tương đối): Các hiện tượng vật lí diễn ra như nhau trong các hệ quy chiếu quán tính. b. Tiên đề II (nguyên lí bất biến của vận tốc ánh sáng): Vận tốc ánh sáng trong chân không có cùng giá trị bằng c trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vận tốc của nguồn sáng hay máy thu. 2. Các hệ quả:  Sự co của độ dài: Độ dài của một thanh bị co lại dọc theo phương chuyển động của nó: v2  l0 . c2 Sự dãn ra của khoảng thời gian: Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn l  l0 1 .  đồng hồ. gắn với quan sát viên đứng yên: t . . . t0 v2 1 2 c.   t0 . m0. Khối lượng tương đối tính: m . . v2 1 2 c   m0 Động lượng tương đối tính: p  mv  1. . 2. Năng lượng tương đối tính: E  mc . v2 c2. m0 v2 1 2 c.  v..  1 2 2  E  m0 c  m0 v Chú ý:  2  E 2  m 2c 4  p2c2 0 . 2. c .. 3. Đối với photon: Năng lượng của photon:   hf . hc. .  m c 2. Khối lượng tương đối tính của photon: m .  c2. . hf h   2 c c. Mà v  c nên m0  0 .. Trang 84. m0 1. v2 c2. , suy ra m0  m 1 . v2 c2.

<span class='text_page_counter'>(85)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Chương IX HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 25 CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I CẤU TẠO HẠT NHÂN 1. Cấu tạo hạt nhân - Cấu tạo: + Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn. + Hạt nhân của các nguyên tố có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N đc gọi là số khối. + Các nuclôn liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (cỡ 10-15 m). 1 3. - Bán kính hạn nhân tăng chậm theo số khối A: R  1, 2 A .1015 (m). - Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số nơtron N gọi là các đồng vị. + Hạt nhân có kí hiệu. A Z. X có A nuclôn. Trong đó gồm: Z prôtôn, N = A – Z nơtrôn.. + Kí hiệu của prôtôn: p  11 p  11H + Kí hiệu của nơtrôn: n  01n 4. Một số đơn vị thường dùng trong Vật lí hạt nhân + Khối lượng nguyên tử: Đơn vị u có giá trị bằng 1 khối lượng của nguyên tử đồng vị 126C 1u  1, 66055.10. 27. 12 MeV kg  931, 5 c2.  1uc 2  931, 5 MeV. + u có giá trị xấp xỉ khối lượng của nuclôn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u). + Đơn vị năng lượng : 1eV  1, 6.10  19 J  1MeV  10 6.1, 6.10  19 J  1, 6.10  13 J + Một số đơn vị nguyên tử thường gặp: m p  1, 67262.10 27 kg  1, 00728 u mn  1, 67493.1027 kg  1, 00866 u me  9,31.1031 kg  0, 0005468 u. + Số Avôgađrô: NA = 6,023.1023 mol-1 + Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C + Các công thức liên hệ:  n  Số mol :  n  . m ; A N ; NA. A : khố i lượ ng mol (g/mol) hay số khố i (u) N : số hạ t nhâ n nguyê n tử  23 N A = 6,023.10 nguyê n tử /mol. 5. Lực hạt nhân. Trang 85.  AN m = N : khố i lượ ng  A   mN A  N = A.

<span class='text_page_counter'>(86)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh). + Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân gọi là lực tương tác mạnh. + Đặc điểm : Phạm vi tác dụng mạnh. 6. Hệ thức Anhxtanh + Hạt nhân có khối lượng nghỉ m0 , chuyển động với vận tốc v , có năng lượng toàn phần tính theo công thức: mv 2 2 E  mc  K (với động năng K  ) 2 + Một vật có khối lượng m0 ở trạng thái nghỉ, khi chuyển động với vận tốc v , khối lượng của vật sẽ m0 tăng lên thành m với m  . v2 1 2 c 2 + Hệ thức Anhxtanh: E  mc 2  K  E  E0 . Với E0  m0 c là năng lượng nghỉ của vật. 7. Độ hụt khối m của hạt nhân ZA X m   Zm p  ( A  Z )mn  mhn . + Nếu m  0 thì hạt nhân bền vững. + Nếu m  0 thì hạt nhân không tồn tại. + mhn là khối lượng của hạt nhân ZA X . Khối lượng hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn cấu thành hạt nhân. 8. Năng lượng liên kết Wlk của hạt nhân ZA X Khi muốn phá vỡ hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt, ta phải cung cấp cho nó một năng lượng bằng E . + Khi đơn vị của Wlk   J ;  m p    mn    mhn   kg thì Wlk  mc 2   Zm p  ( A  Z )mn  mhn  .c 2 với c  3.108 m / s là vận tốc ánh sáng trong chân không. + Khi đơn vị của Wlk   MeV ; mp    mn    mhn   u thì Wlk  mc 2   Zm p  ( A  Z )mn  mhn  .931,5 9. Năng lượng liên kết riêng   Wlk của hạt nhân ZA X A. + Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết trên một nuclôn : . Wlk 1   Zm p  ( A  Z )mn  mhn  .931,5 A A. + Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Chú ý : Hạt nhân có số khối trong khoảng từ 50 đến 70, năng lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 Mev . nu. CHỦ ĐỀ 26 PHÓNG XẠ HẠT NHÂN – PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. PHÓNG XẠ HẠT NHÂN 1. Các loại phóng xạ  Phóng xạ  ( 24 He ):. Trang 86.

<span class='text_page_counter'>(87)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd A Z. X  24 He . A 4 Z 2. Y. ZY  Z X  2 ; AY  AX  4 + Hạt nhân con lùi hai ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị. + Là hạt nhân Hêli ( 24 He ), mang điện tích dương (+2e) nên lệch về phía bản âm khi bay qua giữa hai bản tụ điện. + Chuyển động với vận tốc cỡ 2.107 m / s , quãng đường đi được trong không khí cỡ 8 cm, trong chất rắn cỡ vài mm => khả năng đâm xuyên kém, có khả năng iôn hóa chất khí mạnh.  Phóng xạ   ( 10 e ): A Z. X  10 e  Z A1Y. ZY  Z X  1 ; AY  AX + Hạt nhân con tiến ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn và có cùng số khối. + Thực chất của phóng xạ   là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và 1 1 0 một phản hạt nơtrinô ( ) : n  p  e   hay n  p  e   0. 1. 1. + Bản chất của phóng xạ  là hạt electron ( e) , mang điện tích (-1e) nên bị lệch về phía bản dương của tụ điện. + Hạt nơtrinô ( ) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng và hầu như không tương tác vật chất. + Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. + Iôn hóa chất khí yếu hơn tia  . + Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại.  Phóng xạ   ( 10 e ): . 0 1. A Z. X  10 e  Z A1Y. ZY  Z X  1 ; AY  AX + Hạt nhân con lùi một ô so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn. + Thực chất của phóng xạ   là một hạt prôton biến thành một hạt nơtron, một hạt pôzitron và một hạt nơtrinô ( ) :. p  n  e  v hay. 1 1. p  01n  10 e  . + Bản chất của tia phóng xạ   là hạt pôzitron ( 01e ), mang điện tích dương (+e) nên bị lệch về phía bản âm của tụ điện (lệch nhiều hơn tia  và đối xứng với tia   ). + Phóng ra với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. + Iôn hóa chất khí yếu hơn tia  + Khả năng đâm xuyên mạnh, đi được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại.  Phóng xạ  (photon). X  00  ZA X + Có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (< 0,01 nm). Là chùm photon có năng lượng A Z. cao. + Là bức xạ điện từ không mang điện nên không bị lệch trong điện trường và từ trường. + Có các tính chất như tia Rơnghen, có khả năng đâm xuyên lớn, đi được vài mét trong bê tông và vài centimet trong chì và rất nguy hiểm.. Trang 87.

<span class='text_page_counter'>(88)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao Em khi chuyển về mức năng lượng thấp hơn En thì phát ra năng lượng dưới dạng một photon của tia  . Vậy phóng xạ  là phóng xạ đi kèm theo các phóng xạ  ,  . Không có sự biến đổi hạt nhân trong phóng xạ  . hc + Năng lượng gamma phát ra:   hf   Em  En  2. Định luật phóng xạ - Số nguyên tử (hạt nhân) chất phóng xạ còn lại sau thời gian t t. N  N0e. .  N0 2. t T. . N0 2. t T. - Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt ( hoặc e- hoặc e+) được tạo thành: . N  N 0  N  N 0 (1 2. t T. ). - Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t t  T. m  m0et  m0 2. . m0 t. 2T. Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu T là chu kỳ bán rã ln2 0, 693 là hằng số phóng xạ  T T t là số chu kì bán rã trong thời gian t k T. .  và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ. . t. - Khối lượng chất bị phóng xạ sau thời gian t: m  m0  m  m0 (1 2 T ) t  m T - Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:  1 2  1 et m0 t  m T - Phần trăm chất phóng xạ còn lại:  2  et m0 Bảng quy luật phân rã. t. T. 2T. 3T. 4T. 5T. 6T. Số hạt còn lại. N0/2. N0/4. N0/8. N0/16. N0/32. N0/64. Số hạt đã phân rã. N0/2. 3 N0/4. Tỉ lệ % đã phân rã. 50%. 75%. 87.5%. 93.75%. 96.875%. Tỉ lê đã rã và còn lại. 1. 3. 7. 15. 31. 7 N0/8 15 N0/16 31 N0/32. Trang 88. 63 N0/64. 63.

<span class='text_page_counter'>(89)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: m1 . t t   AN A N A1  1 0 (1 2 T )  1 m0 (1 2 T ) NA NA A. Trong đó:. A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành NA = 6,023.10-23 mol-1 là số Avôgađrô. Lưu ý: Trường hợp phóng xạ +, - thì A = A1  m1 = m - Độ phóng xạ H: Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây. . H  H 0et  H 0 2. t T. . H0 t. 2T. H0 = N0 là độ phóng xạ ban đầu. Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây; Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq - Xác định tuổi của cổ vật: m 1 m T + Có nguồn gốc từ thực vật: t  ln 0  ln 0  m 0, 693 m N 1 N T t  ln 0  ln 0  N 0, 693 N H 1 H T t  ln 0  ln 0  H 0, 693 H   N  1  N T + Có nguồn gốc từ các mẫu phóng xạ: t  ln   1  ln   1  0, 693  N    N 0, 693.t 0, 693.t 0, 693.t   m0 N0 H ln ln ln 0 m N H Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn vị giây (s).. - Xác định chu kì của mẫu phóng xạ: T . - Thể tích của dung dịch chứa chất phóng xạ: V0  H 0 t V H 2T. Với V là thể tích dung dịch chứa độ phóng xạ H. Chu kì bán rã của một số chất Cacbon Chất Oxi 168O 12 phóng xạ 6C Chu kì 5730 năm 122 s bán rã (T). Urani. 235 92. U. 7,3.108 năm. Poloni. 210 84. Po. 138 ngày. Rađi 226 88 Ra. 1620 năm. Radon. 219 86. 4s. Ra. Iôt. 131 53. I. 8 ngày. - Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ: trong phương pháp nguyên tử đánh dấu, trong khảo cổ xác định tuổi cổ vật dựa vào lượng đồng vị cacbon 14C . 3. Phản ứng hạt nhân a. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại: - Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. ACD Trong đó : A là hạt nhân mẹ. C là hạt nhân con. D là tia phóng xạ ( ,  ,... ). Trang 89.

<span class='text_page_counter'>(90)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. - Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác. A  B  C  D A1 A2 - Phương trình phản ứng: Z1 X 1  Z2 X 2  ZA33 X 3  ZA44 X 4 Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn ... Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1  X2 + X3. Với X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt  hoặc . b. Các định luật bảo toàn - Bảo toàn số nuclôn (số khối): A 1 + A2 = A3 + A4 - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4         - Bảo toàn động lượng: p1  p2  p3  p4 hay m1 v1  m 2 v2  m 4 v3  m 4 v4 - Bảo toàn năng lượng: K X1  K X 2  E  K X 3  K X 4 Trong đó: E là năng lượng phản ứng hạt nhân 1 K X  mx vx2 là động năng chuyển động của hạt X 2. - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: E1  E2  E3  E4 hay (m1  m2 )c 2  K1  K 2  (m3  m4 )c 2  K 3  K 4 Lưu ý: + Không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ. + Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng K X của hạt X là: p X2  2mX K X + Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành       Ví dụ: p  p1  p2 biết   ( p1 ; p2 ) suy ra p 2  p12  p22  2 p1 p2 cos hay m 2 v 2  m12 v12  m22 v2 2  2m1m2 v1v2 cos hay mK  m1 K1  m2 K 2  2 m1m2 K1 K 2 cos       Tương tự khi biết φ1  ( p1 ; p ) hoặc φ 2  ( p2 ; p )   Trường hợp đặc biệt: p1  p2  p 2  p12  p22     Tương tự khi p1  p hoặc p2  p v = 0 (p = 0)  p1 = p2 K v m A  1 1 2 2 K 2 v2 m1 A1 Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0. c. Phản ứng hạt nhân thu năng lượng và tỏa năng.  p1.  p. φ  p2. lượng Trong phản ứng hạt nhân A1 A2 Z1 X 1  Z 2 X 2 . A3 Z3. X 3  ZA44 X 4. Gọi mi là khối lượng của hạt nhân i mi là độ hụt khối của hạt nhân i Năng lượng phản ứng hạt nhân: E  mc 2 + Nếu :  m  (m1  m2 )  (m3  m4 )  0 : Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.  m  (m1  m2 )  (m3  m4 )  0 : Phản ứng hạt nhân thu năng lượng. + Hay :  m '  (m1 m2 )  (m3 m4 )  0 : Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.. Trang 90.

<span class='text_page_counter'>(91)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd.  m '  (m1 m2 )  (m3 m4 )  0 : Phản ứng hạt nhân thu năng lượng. d. Năng lượng phản ứng Q  (m1  m2 )  (m3  m4 )c 2  ( K3  K4 )  ( K1  K2 ) ( J ) Trong đó đơn vị của m (kg), Q (J). Nếu đơn vị của m (u), Q (MeV) thì ta có : Q  (m1  m2 )  (m3  m4 ).931,5  ( K3  K4 )  ( K1  K 2 ) (MeV ) Ta có hai trường hợp:  Q  0  m1  m2  m3  m4 : Phản ứng tỏa năng lượng.  Q  0  m1  m2  m3  m4 : Phản ứng thu năng lượng.. E. CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Tính năng lượng phản ứng A + B  C + D * W = ( m0 – m)c2 * W = Wlksau  Wlktr * W = Wđsau  Wđtr Dạng 2: Độ phóng xạ t  0,693 m 0,693 m0 * H = N  . .N A (Bq) * H 0 = N 0  . .N A (Bq) * H = H 0 e t  H 0 2 T T A T A * Thời gian tính bằng giây * Đơn vị : 1 Ci = 3,7. 1010 Bq Dạng 3: Định luật phóng xạ t H0 T 2 n * Độ phóng xạ (số nguyên tử, khối lượng) giảm n lần  H  H  1 2 T  n % H0 t. * Độ phóng xạ (số nguyên tử, khối lượng) giảm (mất đi) n%  * Tính tuổi: H = H 0 .2. . t T. , với H 0 bằng độ phóng xạ của thực vật sống tương tự, cùng khối lượng.. * Số nguyên tử (khối lượng) đã phân rã: N  N 0 (1  2 xác định số hạt nhân đã phân rã bằng số hạt nhân tạo thành. * Vận dụng định luật phóng xạ cho nhiều giai đoạn:. N 1 N 1  N 0 (1  e  t1 ). N 2  N 2. . t T. ) , có thể dựa vào phương trình phản ứng để. N 2  t3 ) } {1 - e -  (t 4. N 2  N 0 e  t 3. Dạng 4 : Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần và bảo toàn động lượng . . . . * Động lượng : p A  p B  pC  p D * Năng lượng toàn phần : W = Wđsau  Wđtr. * Liên hệ : p 2  2mWđ. vectơ. Trang 91. * Kết hợp dùng giản đồ.

<span class='text_page_counter'>(92)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Dạng 5 : Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng * WlkX  ( Zm p  Nmn  m X )c 2 (là năng lượng toả ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, cũng là năng lượng để tách hạt nhân thành các nucleon riêng rẻ) W * WlkrX  lkX (hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững) A. Chương X TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ CHỦ ĐỀ 27 TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. CÁC HẠT SƠ CẤP 1. Hạt sơ cấp: Các hạt sơ cấp (hạt cơ bản) là các hạt nhỏ hơn hạt nhân. 2. Các đặc trương của hạt sơ cấp: a. Khối lượng nghỉ m0 : Phôtôn  , nơtrinô  , gravitôn có khối lượng nghỉ bằng không. b. Điện tích: Các hạt sơ cấp có thể có điện tích bằng điện tích nguyên tố Q  1 , cũng có thể không mang điện. Q được gọi là số lượng tử điện tích. c. Spin s: Mỗi hạt sơ cấp khi đứng yên cũng có momen động lượng riêng và momen từ riêng. Các 1 momen này được đặc trưng bằng số lượng tử spin. Prôtôn, nơtrôn có s  , phôtôn có s  1 , piôn có s  0 . 2 d. Thời gian sống trung bình T: Trong các hạt sơ cấp có 4 hạt không phân rã (proton, electron, photon, notrino) gọi là các hạt nhân bền. Còn các hạt khác gọi là hạt không bền và phân rã thành các hạt khác. Notron có T  932 s , các hạt không bền có thời gian ngắn từ 10 24 s đến 10 6 s . 3. Phản hạt: Các hạt sơ cấp thường tạo thành một cặp; mỗi cặp gồm hai hạt có khối lượng nghỉ và spin như nhau nhưng có điện tích trái dấu nhau. Trong quá trình tương tác có thể sinh cặp hoặc hủy cặp. 4. Phân loại hạt sơ cấp: a. Photon (lượng tử ánh sáng): b. Lepton: Gồm các hạt nhẹ như electron, muyon (   ,   ), các hạt tau (   ,  ), … c. Mêzôn: Gồm các hạt có khối lượng trung bình, được chia thành mêzôn  và mêzôn K . Barion: Gồm các hạt nặng có khối lượng lớn, được chia thành nuclon và hipêrôn. Tập hợp các mêzôn và bariôn được gọi là hađrôn. 5. Tương tác của các hạt sơ cấp: a. Tương tác hấp dẫn: Bán kính lớn vô cùng, lực tương tác nhỏ. b. Tương tác điện từ: Bán kính lớn vô hạn, lực tương tác mạnh hơn tương tác hấp dẫn cỡ 1038 lần. c. Tương tác yếu: Bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10 18 m , lực tương tác yếu hơn tương tác hấp dẫn cỡ 1011 lần. d. Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10 15 m , lực tương tác yếu hơn tương tác hấp dẫn cỡ 102 lần. Tương tác giữa các hađrôn. 6. Hạt quark: a. Hạt quark: Tất cả các hạt hađrôn được tạo nên từ các hạt rất nhỏ.. Trang 92.

<span class='text_page_counter'>(93)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. b. Các loại quark: Có 6 loại quark là u, d, s, c, b, t và phản quark tương ứng. Điện tích các quark là e 2e  ;  . 3 3 c. Các baraiôn: Tổ hợp của 3 quark tạo nên các baraiôn. II. MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI 1. Hệ Mặt Trời: Gồm 9 hành tinh lớn, tiểu hành tinh, các sao chổi. Các hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh, Diêm Vương tinh. Để đo đơn vị giữa các hành tinh người ta dùng đơn vị thiên văn: 1ñvtv  150trKm . Các hành tinh đều quay quanh mặt trời theo chiều thuận trong cùng một phẳng, Mặt Trời và các hành tinh tự quay quanh nó và đều quay theo chiều thận trừ Kim tinh. 2. Mặt Trời: a. Cấu trúc của Mặt Trời: Gồm quang cầu và khí quyển Quang cầu: Khối khí hình cầu nóng sáng, nhìn từ Trái Đất có bán kính góc 16 phút, bán kính của khối cầu khoảng 7.105 Km , khối lượng riêng trung bình của các vật chất trong quang cầu là 1400kg/m 3 , nhiệt độ hiệu dụng 6000K . Khí quyển: Bao quanh Mặt Trời có khí quyển Mặt Trời: Chủ yếu là Hiđrô, Heli. Khí quyển được chia ra hai lớp có tính chất vật lí khác nhau: Sắc cầu và nhật hoa. Sắc cầu là lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày trên 10000km và có nhiệt độ khoảng 4500K . Phía trên sắc cầu là nhật hoa: Các phân tử vật chất tồn tại ở trạng thái ion hóa mạnh (trạng thái plasma), nhiệt độ khoảng 1 triệu độ. Nhật hoa có hình dạng thay đổi theo thời gian. b. Năng lượng Mặt Trời: Năng lượng Mặt Trời được duy trì là nhờ trong lòng nó đang diễn ra các phản ứng nhiệt hạch. Hằng số Mặt Trời H  1360W/m 2 là lượng năng lượng bức xạ của Mặt trời truyền vuông góc tới một đơn vị diện tích cách nó một đơn vị thiên văn trong một đơn vị thời gian. Công suất bức xạ năng lượng Mặt Trời là P  3,9.1026 W . c. Sự hoạt động của Mặt Trời: Quang cầu sáng không đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm những hạt sáng biến đổi trên nền tối do sự đối lưu mà tạo thành: vết đen, bùng sáng, tai lửa: + Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vào khoảng 4000K . + Bùng sáng thường xuất hiện khi có vết đen, bùng sáng phóng ra tia X và dòng hạt tích điện gọi là gió Mặt Trời. + Tai lửa là những lưỡi phun lửa cao trên sắc cầu. Năm Mặt Trời có nhiều vết đen nhất xuất hiện được gọi là Năm Mặt Trời hoạt động. Năm Mặt Trời có ít vết đen nhất xuất hiện được gọi là Năm Mặt Trời tĩnh. Chu kì hoạt động của Mặt Trời có trị số trung bình là 11 năm. Sự hoạt động của Mặt Trời có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất. Tia X và dòng hạt tích điện từ bùng sáng truyền đến Trái Đất gây ra nhiều tác động: Làm nhiễu hoặc mất thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến ngắn. Làm cho từ trường Trái Đất biến thiên, gây ra bão từ: bão từ xuất hiện sau khoảng 20 giờ kể từ khi bùng sáng xuất hiện trên sắc cầu Sự hoạt động của Mặt Trời còn có ảnh hưởng đến trạng thái thời tiết trên Trái Đất, đến quá trình phát triển của các sinh vật, … 3. Trái Đất: a. Cấu tạo: Trái Đất có dạng hình phỏng cầu, bán kính xích đạo bằng 6378km , bán kính ở hai cực bằng 6357km , khối lượng riêng trung bình 5520kg/m 3 . + Lõi Trái Đất: bán kính 3000km ; chủ yếu là sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 4000 0 C . Trang 93.

<span class='text_page_counter'>(94)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. + Vỏ Trái Đất: dày khoảng 35km ; chủ yếu là granit; khối lượng riêng 3300kg/m 3 . b. Từ trường của Trái Đất: Trục từ của nam châm nghiêng so với trục địa cực một góc 110 5 và thay đổi theo thời gian. c. Mặt Trăng – vệ tinh của Trái Đất: Mặt Trăng cách Trái Đất 384000km ; có bán kính 1738km ; có khối lượng 7,35.1022 kg ; gia tốc trọng trường 1,63m/s2 ; quay quanh Trái Đất với chu kì 27,32 ngày; Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với chu kì bằng chu kì quay của Trái Đất quanh trục; quay cùng chiều với chiều quay quanh trái Đất, nên Mặt Trăng luôn hướng một nửa nhất định vào Trái Đất; nhiệt độ lúc giữa trưa 100 0 C , lúc nửa đêm 150 0 C . Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái Đất như thủy triều, … 4. Các hành tinh khác. Sao chổi: a . Các đặc trưng cơ bản của các hành tinh. Thiên thể. Thủy tinh Kim tinh. Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv). Bán kính (km). 0,39 0,72. 2440 6056. Khối lượng (so với Trái Đất) 0,052 0,82. Khối lượng riêng (103kg/m3 ) 5,4 5,3. Chu kì tự quay. Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời. Số vệ tinh đã biết. 59 ngày 243 ngày 23g56ph 24g37ph 9g50ph 14g14ph 17g14ph. 87,0 ngày 224,7 ngày. 0 0. Trái Đất 1 6375 1 5,5 365,25 ngày 1 Hỏa tinh 1,52 3395 0,11 3,9 1,88 năm 2 Mộc tinh 5,2 71,490 318 1,3 11,86 năm > 30 Thổ tinh 9,54 60,270 95 0,7 29,46 năm 19 Thiên Vương 19,19 25,760 15 1,2 84,00 năm 15 tinh Hải Vương tinh 30,07 25,270 17 1,7 16g11ph 164,80 năm >8 Diêm Vương 39,5 1160 0,002 0,2 6,4 ngày 248,50 năm 1 tinh b. Sao chổi: Sao chổi chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elíp; có kích thước và khối lượng rất nhỏ. Được cấu tạo từ các chất dễ bốc hơi như tinh thể băng, amoniac, mêtan, … Ngồi ra có những sao chổi thuộc thiên thể bền vững. III. CÁC SAO. THIÊN HÀ 1. Các sao a. Định nghĩa: Sao là một thiên thể nóng sáng giống như Mặt Trời. Các sao ở rất xa, hiện nay đã biết ngôi sao gần nhất cách chúng ta đến hàng chục tỉ kilômet; còn ngôi sao xa nhất cách xa đến 14 tỉ năm ánh sáng ( 1 naê m aù nh saù ng  9, 46.1012 Km ). b. Độ sáng các sao: Độ sáng mà ta nhìn thấy của một ngôi sao thục chất là độ rọi sáng lên con ngươi của mắt ta, nó phụ thuộc vào khoảng cách và độ sáng thực của mỗi sao. Độ sáng thực của mỗi sao lại phụ thuộc vào công suất bức xạ của nó. Độ sáng của các sao rất khác nhau. Chẳng hạn Sao Thiên Lang có công suất bức xạ lớn hơn của Mặt Trời trên 25 lần; sao kém sáng nhất có công suất bức xạ nhỏ hơn của Mặt Trời hàng vạn lần. c. Các loại sao đặc biệt: Đa số các sao tồn tại trong trạng thái ổn định; có kích thước, nhiệt độ, … không đổi trong một thời gian dài. Ngoài ra; người ta đã phát hiện thấy có một số sao đặc biệt như sao biến quang, sao mới, sao nơtron, … + Sao biến quang có độ sáng thay đổi, có hai loại:  Sao biến quang do che khuất là một hệ sao đôi (gồm sao chính và sao vệ tinh), độ sáng tổng hợp mà ta thu được sẽ biến thiên có chu kì. Trang 94.

<span class='text_page_counter'>(95)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd.  Sao biến quang do nén dãn có độ sáng thay đổi thực sự theo một chu kì xác định. + Sao mới có độ sáng tăng đột ngột lên hàng ngàn, hàng vạn lần rồi sau đó từ từ giảm. Lí thuyết cho rằng sao mới là một pha đột biến trong quá trình biến hóa của một hệ sao. + Punxa, sao nơtron ngồi sự bức xạ năng lượng còn có phần bức xạ năng lượng thành xung sóng vô tuyến.  Sao nơtron được cấu tạo bỡi các hạt nơtron với mật độ cực kì lớn 1014 g/cm 3 .  Punxa (pulsar) là lõi sao nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ góc 640 voø ng/s và phát ra sóng vô tuyến. Bức xạ thu được trên Trái Đất có dạng từng xung sáng giống như áng sáng ngọn hải đăng mà tàu biển nhận được. 2. Thiên hà: Các sao tồn tại trong Vũ trụ thành những hệ tương đối độc lập với nhau. Mỗi hệ thống như vậy gồm hàng trăm tỉ sao gọi là thiên hà. a. Các loại thiên hà:  Thiên hà xoắn ốc có hình dạng dẹt như các đĩa, có những cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí.  Thiên hà elip có hình elip, chứa ít khí và có khối lượng trải ra trên một dải rộng. Có một loại thiên hà elip là nguồn phát sóng vô tuyến điện rất mạnh.  Thiên hà không định hình trông những đám mây (thiên hà Ma gien-lăng). b. Thiên Hà của chúng ta:  Thiên Hà của chúng ta là thiên hà xoắn ốc, có đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng và có khối lượng bằng khoảng 150 tỉ khối lượng Mặt Trời. Nó là hệ phẳng giống như một cái đĩa dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ ngôi sao.  Hệ Mặt Trời nằm trong một cánh tay xoắn ở rìa Thiên Hà, cách trung tâm khoảng 30 nghìn năm ánh sáng. Giữa các sao có bụi và khí.  Phần trung tâm Thiên Hà có dạng hình cầu dẹt gọi là vùng lồi trung tâm được tạo bỡi các sao già, khí và bụi.  Ngay ở trung tâm Thiên Hà có một nguồn phát xạ hồng ngoại và cũng là nguồn phát sóng vô tuyến điện (tương đương với độ sáng chừng 20 triệu ngôi sao như Mặt Trời và phóng ra một luồng gió mạnh).  Từ Trái Đất, chúng ta chỉ nhìn được hình chiếu của thiên Hà trên vòm trời gọi là dải Ngân Hà nằm theo hướng Đông Bắc – Tây Nam trên nền trời sao. c. Nhóm thiên hà. Siêu nhóm thiên hà: Vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà, các thiên hà thường cách nhau khoảng mười lần kích thước Thiên Hà của chúng ta. Các thiên hà có xu hướng hợp lại với nhau thành từng nhóm từ vài chục đến vài nghìn thiên hà. Thiên Hà của chúng ta và các thiên hà lân lận thuộc về Nhóm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm một thể tích không gian có đường kính gần một triệu năm ánh sáng. Nhóm này bị chi phối chủ yếu bỡi ba thiên hà xoắn ốc lớn: Tinh vân Tiên Nữ (thiên hà Tiên Nữ M31 hay NGC224); Thiên Hà của chúng ta; Thiên hà Tam giác, các thành viên còn lại là Nhóm các thiên hà elip và các thiên hà không định hình tí hon. Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng là Nhóm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng trên bầu trời trong chòm sao Trinh Nữ. Các nhóm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhóm thiên hà hay Đại thiên hà. Siêu nhóm thiên hà địa phương có tâm nằm trong ở Nhóm Trinh Nữ và chứa tất cả các nhóm bao quanh nó, trong đó có nhóm thiên hà địa phương của chúng ta. IV. THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) 1. Định luật Hubble: Tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách giữa thiên hà và chúng ta: v  Hd ; 1 naê m aù nh saù ng  9, 46.1012 Km  2  H  1,7.10 m/s.naêm aùnh saùng 2. Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang):. Trang 95.

<span class='text_page_counter'>(96)</span> GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH.  09 3333 62 57 0937 944 688 Email: Website: violet.vn/tringuyenlqd. Theo thuyết vụ nổ lớn, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị”. Để tính tuổi và bán kính vũ trụ, ta chọn “điểm kì dị” làm mốc (gọi là điểm zêrô Big Bang). Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng không áp dụng được. Vật lí học hiện đại dựa vào vật lí hạt sơ cấp để dự đốn các hiện tượng xảy ra bắt đầu từ thời điểm t p  10 43 s sau Vụ nổ lớn gọi là thời điểm Planck. Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ là 1035 m , nhiệt độ là 1032 K và mật độ là 1091 kg/cm 3 . Các trị số cực lớn cực nhỏ này gọi là trị số Planck. Từ thời điểm này Vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của Vũ trụ giảm dần. Tại thời điểm Planck, Vũ trụ bị tràn ngập bỡi các hạt có năng lượng cao như electron, notrino và quark, năng lượng ít nhất bằng 1015 GeV . Tại thời điểm t  106 s , chuyển động các quark và phản quark đã đủ chậm để các lực tương tác mạnh gom chúng lại và gắn kết chúng lại thành các prôtôn và nơtrôn, năng lượng trung bình của các hạt trong vũ trụ lúc này chỉ còn 1GeV . Tại thời điểm t  3 phuù t , các hạt nhân Heli được tạo thành. Trước đó, prôtôn và nơtrôn đã kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân đơteri 12 H . Khi đó, đã xuất hiện các hạt nhân đơteri 12 H , triti 13 H , heli 24 He bền. Các hạt nhân hiđrô và hêli chiếm 98% khối lượng các sao và các thiên hà, khối lượng các hạt nhân nặng 1 3 hơn chỉ chiếm 2% . Ở mọi thiên thể, có khối lượng là hêli và có khối lượng là hiđrô. Điều đó chứng tỏ, 4 4 mọi thiên thể, mọi thiên hà có cùng chung nguồn gốc. Tại thời điểm t  300000 naê m , các loại hạt nhân khác đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác điện từ. Các lực điện từ gắn các electron với các hạt nhân, tạo thành các nguyên tử H và He. Tại thời điểm t  109 naê m , các nguyên tử đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác hấp dẫn. Các lực hấp dẫn thu gom các nguyên tử lại, tạo thành các thiên hà và ngăn cản các thiên hà tiếp tục nở ra. Trong các thiên hà, lực hấp dẫn nén các đám nguyên tử lại tạo thành các sao. Chỉ có khoảng cách giữa các thiên hà tiếp tục tăng lên. Tại thời điểm t  14.109 naê m , vũ trụ ở trạng thái như hiện nay với nhiệt độ trung bình T  2,7K .. Trang 96.

<span class='text_page_counter'>(97)</span>