Ôn tập lý thuyết cả năm VL12 (CB có NC)

Cường độ dịng điện tức thời: i I= 0cosω ϕt+ i A Chú ý: Nếu dịng điện xoay chiều dao động với tần số f thì trong 1s đổi chiều 2 f lần.. Dịng điện: Dịng điện xoay chiều ba pha là hệ thống

Chủ đề 1: DAO ĐỘNG CƠ HỌC

I CON LẮC LÒ XO

1 Phương trình dao động: x A= cos(ω ϕt+ )

e Pha ban đầu: ϕ

Chú ý: Tìm ϕ, ta dựa vào hệ phương trình 0

0

cos sin

♦Chọn gốc thời gian t0 =0là lúc vật qua biên dươngx0 =A: Pha ban đầu ϕ =0

♦Chọn gốc thời gian t0 =0là lúc vật qua biên âmx0 = −A: Pha ban đầu ϕ π=

* Giá trị các hàm số lượng giác của các cung (góc ) đặc biệt (ta nên sử dụng đường tròn lượng

giác để ghi nhớ các giá trị đặc biệt)

u u'

1

1 -1

5 Phương trình độc lập với thời gian:

: Vật ở biên

M M

Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau F đh =F hp.

7 Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình

a Thời gian: Giải phương trình x i =Acos(ωt i+ϕ) tìm t i

Vận tốc cực đại khi qua vị trí cân bằng (li độ bằng khơng), bằng khơng khi ở biên (li độ cực đại)

b Quãng đường:

Nếu thì

4 Nếu thì 2

2 Nếu thì 4

4 Nếu thì 4 2

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E= ñ +E t

Thế năng và động năng của vật biến thiên tuấn hoàn với

' 2'2' 2

T T

II CON LẮC ĐƠN

1 Phương trình li độ góc: α α= 0cos(ω ϕt+ )(rad)

2 Phương trình li độ dài: s s= 0cos(ω ϕt+ )

e Pha ban đầu: ϕ

0

cos sin

Lực hồi phục: s0

s

0

hpM hp

lực hồi phục luôn hướng vào vị trí cân bằng

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E= ñ +E t

T T

Vận tốc: v= ± v02−2 (1 cos )gl − α = ± 2 (cosgl α−cos )α0

Lực căng dây: τ =mg(3cosα−2 cos )α0

9 Sự thay đổi chu kì dao động của con lắc đơn:

a Theo độ cao (vị trí địa lí):

2 0

•Chuyển động chậm dần đều ar↑↓vr

•Lực điện trường: F qEur= ur, độ lớn F = |q|E; Nếu q > 0 ⇒ Fur↑↑Eur; cịn nếu q < 0 ⇒ Fur↑↓Eur

•Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( Furluơn thẳng đứng hướng lên)

Trong đĩ: 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 đĩ

Khi đĩ: uuur ur urP hd = +P F gọi là trọng lực hiệu dụng hay trong lực biểu kiến (cĩ vai trị như trọng lực

gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến)

III TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

1 Giản đồ Fresnel: Hai dao động điều hịa cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha khơng đổi

2 Phương pháp lượng giác:

a Cùng biên độ: x1 =Acos(ω ϕt+ 1) và x2 =Acos(ω ϕt+ 2) Dao động tổng hợp

1

A uur

2

A uur

ϕ

Do ma sát nên biên độ giảm dần theo thời gian nên năng lượng dao động cũng giảm

2 Dao động 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

3 Dao động duy trì: Cĩ tần số bằng tần số dao động riêng, cĩ biên độ khơng đổi

I HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SĨNG

1 Phương trình dao động sĩng: u a= cosωt

Phương trình dao động sĩng tại điểm M cách nguồn cĩ toạ độ x :

2cos

Phương trình dao động sĩng tại nguồn O: u a= cosωt

Phương trình truyền sĩng từ O đến M (d OM= ) với vận tốc v mất khoảng thời gian t OM d OM

Hai dđ cùng pha: 2 ; hai điểm gần nhất 1

Hai dđ ngược pha: (2 1) (2 1) ; hai điểm gần nhất 0

2 Hai dđ vuông pha: (2 1) (2 1) ; hai điểm gần nhất 0

4 Số điểm cực đại, cực tiểu:

a Số điểm cực đại trên đoạn O O :1 2

2 Khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút: d d2 d1 k 2

k là số múi sóng số bụng sóng k số nút sóng k

k là số múi sóng số bụng sóng số nút sóng k

6 Lực căng của sợi dây: F c =µv2; µ = m; m(kg); (m)l

3 Độ to của âm: ∆ = −I I Imin; Imin: Ở ngưỡng nghe

IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SĨNG ÂM

1 Sĩng âm, dao động âm:

a Dao động âm: Dao động âm là những dao động cơ học cĩ tần số từ 16Hz đến 20KHz mà tai người

Đặc trưng sinh lí

Đặc trưng vật lí

3 Đặc trưng sinh lí của âm:

a Nhạc âm: Nhạc âm là những âm cĩ tần số hồn tồn xác định; nghe êm tai như tiếng đàn, tiếng hát, …

b Tạp âm: Tạp âm là những âm khơng cĩ tần số nhất định;

nghe khĩ chịu như tiếng máy nổ, tiếng chân đi, …

c Độ cao của âm: Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của

âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí của âm là tần số Âm

cao cĩ tần số lớn, âm trầm cĩ tần số nhỏ

d Âm sắc: Âm sắc là đặc trưng sinh lí phân biệt hai âm cĩ

cùng độ cao, nĩ phụ thuộc vào biên độ và tần số của âm.

e Độ to: Độ to là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí là mức cường độ âm và tần số

Ngưỡng nghe: Âm cĩ cường độ bé nhất mà tai người nghe được, thay đổi theo tần số của âm.Ngưỡng đau: Âm cĩ cường độ lớn đến mức tai người cĩ cảm giác đau (I >10W/m2 ứng với

=130

L dB với mọi tần số).

Miền nghe được là giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

Chú ý: Quá trình truyền sĩng là quá trình truyền pha dao động, các phần tử vật chất dao động tại chỗ

Chủ đề 3: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA

1 Từ thơng: Φ =NBScos(ω ϕt+ )= Φ0cos(ω ϕt+ ) (Wb)

3 Hiệu điện thế tức thời: u U= 0cos(ω ϕt+ u)

II DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Cường độ dịng điện tức thời: i I= 0cos(ω ϕt+ i) (A)

Chú ý: Nếu dịng điện xoay chiều dao động với tần số f thì trong 1s đổi chiều 2 f lần.

Nam châm điện được tạo ra bằng dịng điện xoay chiều dao động với tần số f thì nĩ rung với

tần số ' 2f = f Hoặc từ trường của nĩ biến thiên tuần hồn với tần số ' 2f = f

4 Các phần tử tiêu thụ điện

a Điện trở: ( )R Ω Định luật Ohm: U R =IR U; 0R =I R0

cùng pha với i: 0

chậm pha với i:

b Độ lệch pha (u so với i):

: u sớm pha hơn i

: u trễ pha hơn i

uur uuur uuur uuur

6 Liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng trong đoạn mạch thuần RLC nối tiếp:

TươZ RC = R2+Z C2 suy ra U RC = U R2+U C2 Z LC = Z L−Z C suy ra U LC = U L−U C

III BÀI TỐN CỰC TRỊ

1 Hiện tượng cộng hưởng:

0

u i

LC

ωϕ

2 Khi , C không đổi; R thay đổiL :

Cơng suất

2 2

5 Liên quan độ lệch pha:

IV BÀI TỐN HỘP KÍN (BÀI TỐN HỘP ĐEN)

1 Mạch điện đơn giản:

a Nếu U cùng pha với i suy ra chỉ chứa NB R0

X X

X

X

X

X X

X

b Nếu U sớm pha với i gĩc NB π2 suy ra chỉ chứa L0

c Nếu U trễ pha với i gĩc NB

Nếu U cùng pha với i suy ra chỉ chứa AB L0

Nếu U và AN U tạo với nhau gĩc NB

Nếu U cùng pha với i suy ra chỉ chứa AB C0

Nếu U và AN U tạo với nhau gĩc NB π2 suy ra chỉ chứa R0

Vậy chứa (R0, C0)

V SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

1 Dịng điện xoay chiều một pha, máy phát điện xoay chiều một pha:

f np np f

n= ; cĩ 10 cặp cực từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ n=5 vòng/s

Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì tốc độ quay giảm đi bấy nhiêu lần.

2 Dịng điện xoay chiều ba pha, máy phát điện xoay chiều ba pha:

a Dịng điện: Dịng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dịng điện xoay chiều, được tạo ra bỡi ba suất điện động xoay chiều cĩ cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đơi một một gĩc 2

Chủ đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

I DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1 Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động: q Q= 0cos(ω ϕt+ ) ( )C

a Năng lượng điện trường:

2 2

2 0

T T

trường trong cuộn dây.

Khi năng lượng điện trường trên tụ bằng năng lượng từ

trường trong cuộn cảm, ta cĩ:

W2

1W

2

2QqC

Q2

12

1C

với 4 vị trí trên đường trịn, các vị trí này cách đều nhau

: Pha dao động biến thiên được 2π sau thời gian một chu kì T

Tĩm lại, cứ sau thời gian

4

T

năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SĨNG ĐIỆN TỪ

1 Bước sĩng: c cT v; c; : Chiết suất của môi trườngn

2 Điện từ trường: Điện trường và từ trường cĩ thể chuyển hĩa cho nhau, liên hệ mật thiết với nhau Chúng là hai mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường

3 Giả thuyết Maxwell:

a Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xốy

b Giả thuyết 2: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy

c Dịng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy Điện trường này tương đương như một dịng điện gọi là dịng điện dịch

4 Sĩng điện từ: Sĩng điện từ là quá trình truyền đi trong khơng gian của điện từ trường biến thiên tuần hồn theo thời gian.

a Tính chất:

Sĩng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn ( v c≈ ).

Sĩng điện từ mang năng lượng (E f: 4)

Sĩng điện từ truyền được trong mơi trường vật chất và trong chân khơng

Sĩng điện từ tuân theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, …

Sĩng điện từ là sĩng ngang

Sĩng điện từ truyền trong các mơi trường vật chất khác nhau cĩ vận tốc khác nhau

b Phân loại và đặc tính của sĩng điện từ:

Sĩng dài 3 - 300 KHz 10 - 10 m5 3 Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ

Sĩng trung 0,3 - 3 MHz 10 - 10 m3 2 Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban

đêm tầng điện li phản xạ Sĩng ngắn 3 - 30 MHz 10 - 10 m2 Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất

phản xạ nhiều lần Sĩng cực

ngắn

30 - 30000 MHz 10 - 10 m-2 Cĩ năng lượng rất lớn, khơng bị tầng

điện li hấp thụ, truyền theo đường thẳng

4 Khoảng cách giữa n vân sáng liên tiếp nhau là l: l= −(n 1)i

5 Khoảng cách giữa m khoảng vân liên tiếp nhau là l : l mi=

6 Tại vị trí M mà

: Vân sáng thứ

1 : Vân tối thứ ( 1)2

7 Số vân sáng (vân tối) cĩ trong bề rộng trường giao thoa L : = +

2L N phần thập phân

N N phần thập phân

8 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:

a Đặt bản mặt song song trên một đường truyền của tia sáng:

Trước khi cĩ bản mặt song song; vân sáng trung tâm là: δ =S O S O2 − 1 =0

Khi cĩ bản mặt song song cĩ chiết suất n , bề dày e :

Chú ý: Vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song

b Nguồn sáng dịch chuyển một đoạn y :

Chú ý: Vân sáng trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của nguồn

II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP)

3 Vị trí vân sáng bậc k của bức xạ 1 λ1 trùng với vị trí vân sáng bậc k của bức xạ 2 λ2: k1 1λ =k2 2λ

4 Vị trí vân sáng bậc k của bức xạ 1 λ1 trùng với vị trí vân tối bậc k của bức xạ 2 λ2: 1 1 2 2

1 Máy quang phổ:

a Định nghĩa: Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng cĩ nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau

b 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 L để quan sát quang phổ 2

c 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

Ở nhiệt độ 500 C , các vật bắt đầu phát ra ánh sáng màu đỏ; ở nhiệt độ 0 2500K đến 3000K các vật

phát ra quang phổ liên tục cĩ màu biến thiên từ đỏ đến tím Nhiệt độ của bề Mặt Trời khoảng 6000K ,

Chiếu vào khe của máy quang phổ một ánh sáng trắng ta nhận được một quang phổ liên tục

Đặt một đèn hơi Natri trên đường truyền tia sáng trước khi đến khe của máy quang phổ, trên nền quang

phổ xuất hiện các vạch tối ở đúng vị trí các vạch vàng trong quang phổ vạch phát xạ của Natri.

d Điều kiện: Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục

e Hiện tượng đảo sắc: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi cĩ khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nĩ cũng cĩ khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đĩ

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

IV SĨNG ĐIỆN TỪ

ý

c f

λ =

Vùng đỏ λ : 0, 640 µm÷ 0, 760 µm

Tia gamma Dưới 10 − 12m Vùng cam λ : 0, 590 µm÷ 0, 650 µm

vàng

: 0, 570 m 0, 600 m

Tia tử ngoại 10 − 9m đến 3,8.10 − 7m Vùng lục λ : 0, 500 µm÷ 0, 575 µm

Ánh sáng nhìn thấy 3,8.10 − 7m đến 7,6.10 − 7m Vùng lam λ : 0, 450 µm÷ 0, 510 µm

Tia hồng ngoại 7, 6.10 − 7m đến 10 − 3m Vùng

Các vật bị nung nĩng dưới 500 C phát ra tia hồng ngoại.0

Cĩ 50% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng hồng ngoại

Nguồn phát tia hồng ngoại là các đèn dây tĩc bằng Vonfram nĩng sáng cĩ cơng suất từ 250W−1000W

Các vật bị nung nĩng trên 3000 C phát ra tia tử ngoại.0

Cĩ 9% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng tử ngoại

Nguồn phát tia tử ngoại là các đèn hơi thủy ngân phát ra tia tử ngoại

Gây ra một số phản ứng quang hĩa, quang hợp

Gây hiệu ứng quang điện

Tác dụng sinh học: hủy hoại tế bào, giết chết vi khuẩn, …

Bị thủy tinh, nước hấp thụ rất mạnh Thạch anh gần như trong suốt đối với các tia tử ngoại

d Ứng dụng: Chụp ảnh; phát hiện các vết nứt, xước trên bề mặt sản phẩm; khử trùng;

chữa bệnh cịi xương

Gây ra hiện tượng quang điện

Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào, diệt tế bào, diệt vi khuẩn, …

d Ứng dụng: Dị khuyết tật bên trong các sản phẩm, chụp điện, chiếu điện,

chữa bệnh ung thư nơng, đo liều lượng tia Rưentgen, …

Chủ đề 6: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

Trang 20

I THUYẾT LƯỢNG TỬ

1 Nội dung thuyết lượng tử:

Các nguyên tử hay phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ ánh sáng thành từng phần riêng biệt đứt quãng; mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định gọi là lượng tử năng lượng:

Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số photon có trong chùm sáng

2 Các định luật quang điện:

a Định luật 1 quang điện: Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ánh sáng kích thích (λ) phải nhỏ hơn bằng giới hạn quang điện (λ0) của kim loại đó: λ λ≤ 0

b Định luật 2 quang điện: Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích: I qñ ~I askt

c 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 kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng

Chú ý: Phương trình Einstein giải thích định luật 1; định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2.

4 Điều kiện để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện: I qñ = ⇔0 W0ñM =eU U h; h <0

ε

λε

a Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định

gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng

b Tiên đề 2: Nguyên tử ở thái thái cĩ mức năng lượng E cao hơn khi chuyển về trạng thái m

dừng cĩ mức năng lượng E thấp hơn sẽ giải phĩng một năng lượng n

c Hệ quả: Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo

cĩ bán kính hồn tồn xác định gọi là quỹ đạo dừng: r n =n r2 0; với r0 =0,53A0

Chú ý: Trong nguyên tử Hiđrơ, trạng thái dừng là trạng thái cĩ mức năng lượng thấp nhất

(ứng với quỹ đạo K), các trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích

(thời gian tồn tại 10 s−8 )

Nguyên tử (electron) chỉ hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng đúng bằng hiệu

năng lượng giữa hai mức.

2 Năng lượng ở trạng thái dừng: E n 13,6 ( ); 2 eV E0 13,6 eV

4 Quang phổ nguyên tử Hiđrơ: Các

electron ở trạng thái kích thích tồn tại

khoảng 10 s− 8 nên giải phĩng năng lượng

dưới dạng phơtơn để trở về các trạng thái

cĩ mức năng lượng thấp hơn

a Dãy Lynam: Các electron chuyển từ

trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về

trạng thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ

đạo K (thuộc vùng tử ngoại)

b Dãy Balmer: Các electron chuyển từ

trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về

trạng thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ

đạo L (thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn

thấy)

c Dãy Paschen: Các electron chuyển từ

trạng thái cĩ mức năng lượng cao hơn về trạng

thái cĩ mức năng lượng ứng với quỹ đạo M

(thuộc vùng hồng ngoại)

Chú ý: Bước sĩng càng ngắn năng lượng càng

lớn

III LASER

1 Hiện tượng phát quang:

a Sự phát quang: Cĩ một số chất ở thể rắn, lỏng, khí khi hấp thụ một năng lượng dưới dạng

nào đĩ thì cĩ khả năng phát ra một bức xạ điện từ Nếu bức xạ đĩ cĩ bước sĩng nằm trong

giới hạn của ánh sáng nhìn thấy thì được gọi là sự phát quang

Mỗi chất phát quang cĩ một quang phổ đặc trưng riêng cho nĩ

Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất cịn được duy trì trong một khoảng thời gian nào đĩ

Thời gian phát quang là khoảng thời gian kể từ lúc ngừng kích thích cho đến lúc

Trang 22

Laiman K

M N O

L P