TÀI LIỆU ôn tập TNKQ CHI TIẾT LTĐH

Chuẩn bị bước vào kì thi tốt nghiệp THPT rất quan trọng trong cuộc đời mỗi sĩ tử. Tôi sưu tầm các dạng môn vật lí hay dành cho học sinh THPT để học sinh có thể ôn luyện để chuẩn bị bước vào thi tốt nghiệp THPT. Tài liệu có cả cách giải rất chi tiết nên thuận lợi cho học sinh.

Trang 1

Tài liệu Ôn thi TNPT- Luyện thi CĐ,ĐH - Trang1 - GV Lê Văn Nguyên THPT Phan Bội Châu

PHẦN1:

*TÓM TẮT LÝ THUYÊT, CÔNG THỨC THEO TỪNG CHƯƠNG

* MỘT SỐ LƯU Ý ĐỂ VẬN DỤNG CÔNG THỨC

Chương 1: CƠ HỌC VẬT RẮN (Dành cho chương trình nâng cao)

1 Chuyển động quay đều

Tốc độ góc: const Gia tốc góc:  0 Tọa độ góc:    0 t

2 Chuyển động quay biến đổi đều



Chú ý:  có thể dương; có thể âm tùy theo chiều dương hay âm ta chọn.

b Công thức về chuyển động quay biến đổi đều

Gia tốc góc:   const Tốc độ góc:    0 t Tọa độ góc: 2

12

Chú ý: Va�t quay �e�u: a

Va�t bie�n �o�i �e�u: a

a Mô men lực đối với một trục: M F d

b Mô men quán tính đối với một trục: 2

1

2 i

n i i



 �Chú ý: Mô men quán tính của một số dạng hình học đặc biệt:

 H�nh tru� ro�ng hay va�nh tro�n: I mR 2 ( với R: là bán kính)

H�nh tru� �a�c hay ��a tro�n: 1 . 2

Trang 2

d Mô men động lượng đối với trục: L I 

5 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định M I hoa�c M dL I.d

1 Phương trình dao động: x A cos( t )

e Pha ban đầu: 

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

0

cos sin

Trang 3

 Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua biên dươngx0 A: Pha ban đầu   0

 Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua biên âmx0  A: Pha ban đầu   

 Chọn gốc thời gian t0 0là lúc vật qua vị trí 0 2

 3

 2

 3

Trang 4

Tài liệu Ơn thi TNPT- Luyện thi CĐ,ĐH - Trang4 - GV Lê Văn Nguyên THPT Phan Bội Châu

Giá trị các hàm số lượng giác của các cung (góc

u u'

- 3 -1 - 3/3

1

1 -1

-1

-/2

5/6 3/4 2/3

-/6 -/4 -/3

� lực hồi phục luơn hướng vào vị trí cân bằng.

Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau F�h Fhp .

7 Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình

a Thời gian: Giải phương trình x i Acos(t i) tìm ti

Trang 5

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

b Quãng đường:

Ne�u th�

4Ne�u th� 2

2Ne�u th� 4

Trang 6

II CON LẮC ĐƠN

1 Phương trình li độ góc:   0cos( t )(rad)

2 Phương trình li độ dài: s s 0cos( t )

3 Phương trình vận tốc dài: v ds s v '; s0sin( t )

e Pha ban đầu: 

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

0

cos sin

lực hồi phục luôn hướng vào vị trí cân bằng

8 Năng lượng trong dao động điều hòa: E E  � Et

Trang 7

Lực căng dây:  mg(3cos2cos )0

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

a Theo độ cao (vị trí địa lí):

2 0

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

1 1cos( 1) va�2 2cos( 2)

x  A   t  x  A   t  Dao động tổng hợp x x x  1 2 A cos(   t  ) có biên độ và pha được xác định:

Hai dao �o�ng cu�ng pha 2 :

Hai dao �o�ng ng��c pha (2 1) :

Hai dao �o�ng vuo�ng pha (2 1) :

2Hai dao �o�ng co� �o� le�ch pha :

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

2 Dao động cưỡng bức: fc��ng b��c ngoa�i l��c Có 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: Có tần số bằng tần số dao động riêng, có biên độ không đổi

x

'

A ur

Trang 8

DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG CƯỠNG

BỨCSỰ CỘNG HƯỞNGLực tác dụng *Do t/d của nội lực

(hoặc tần

số f)

* Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài

*Không có chu kì hoặc tần số do không tuần hoàn

*Bằng với chu kì ( hoặctần số) của ngoại lực tác dụng lên hệHiện tượng

đặc biệt

trong DĐ

Không có Sẽ không dao động

khi masat quá lớn

* Sẽ xãy ra HT cộng hưởng (biên độ A đạt max)khi tần số fcb 0Ưùng dụng *Chế tạo đồng hồ

*Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số của máy gắn vào nó

*Chế tạo các loại nhạccụ

I HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SĨNG

1 Phương trình dao động sĩng: u a  cos  t

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

2 cos

Phương trình dao động sĩng tại nguồn O: u a  cos  t

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

phương trình sĩng tại M cĩ dạng: uM  a cos(   t  )

3 Giao thoa sĩng: Hai sĩng kết hợp ở nguồn phát cĩ dạng u a  cos  t

Trang 9

Phương trình sóng tổng hợp tại M: uM u1M u2M 2 cos( a f d d2 1) cos(2 t f d2 d1)

Hai d� cu�ng pha: 2 ; hai �ie�m ga�n nha�t 1

Hai d� ng��c pha: (2 1) (2 1) ; hai �ie�m ga�n nha�t 0

2Hai d� vuo�ng pha: (2 1) (2 1) ; hai �ie�m ga�n nha�t 0

Bước sóng là khoảng cách gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha.

4 Số điểm cực đại, cực tiểu:

a Số điểm cực đại trên đoạn OO1 2:

Trang 10

2 Khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút: 2 1

k la� so� mu� i so� ng so�bu� ng so� ng k so� nu� t so� ng k

5 Sĩng trên sợi dây mà một đầu là nút đầu kia là bụng: (2 1)

3 Độ to của âm:    I I Imin; Imin: �� ng�� ng nghe

Độ to tối thiểu mà tai cịn phân biệt được gọi là 1 pho� n: 2

4 Hiệu ứng Doppler: (Dành cho chương trình nâng cao)

a Tần số âm khi tiến lại gần người quan sát: :

; :

s s

f tần sốnguồ n phá t

f tầ n sốnguồ n phá t

v v v v f

v v vậ n tố c củ a người

( ) : ( ) :

( ) :

:

s M

Trang 11

Dao động cơ học trong các môi trường vật chất đàn hồi là các dao động cưỡng bức (dao động sóng, dao động âm)

IV ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG ÂM

1 Sóng âm, dao động âm:

a Dao động âm: Dao động âm là những dao động cơ học có tần số từ 16Hz đến 20KHz mà tai người có thể cảm nhận được.

Sóng âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm; sóng âm có tần số lớn hơn 20KHz gọi là sóng siêu âm.

b Sóng âm là các sóng cơ học dọc lan truyền trong các môi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng, khí Không truyền được trong chânkhông

Chú ý: Dao động âm là dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của nguồn phát.

2 Vận tốc truyền âm:

Vận tốc truyền âm trong môi trường rắn lớn hơn môi trường lỏng, môi trường lỏng lớn hơn môi trường khí

Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường

Trong một môi trường, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ và khối lượng riêng của môi trường đó

3 Đặc trưng sinh lí của âm:

a Nhạc âm: Nhạc âm là những âm có tần số hoàn toàn xác định; nghe êm tai như tiếng đàn, tiếng hát, …

b Tạp âm: Tạp âm là những âm không có tần số nhất định; nghe khó

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 có tần số lớn, âm trầm có

tần số nhỏ

d Âm sắc: Âm sắc là đặc trưng sinh lí phân biệt hai âm có cùng độ cao,

nó 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 có cường độ bé nhất mà tai người nghe được, thay đổi theo tần số của âm

Ngưỡng đau: Âm có cường độ lớn đến mức tai người có cảm giác đau (I10W/m2 ứng với L 130dB với mọi tần số).Miền nghe được là giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

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

Chương 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( t ) ( )C

2 Sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch dao động: i dq q '

cos( ) ( ) cos( );

1 Hoa� c cos( ); v�� i

Q q

Trang 12

e Pha ban đầu : Tìm  bằng cách giải hệ phương trình 0 0 0

cos

lu� c 0 sin

6 Năng lượng dao động điện từ: E E  C  EL

a Năng lượng điện trường:

2 2

1 W

Wđ  t  hay

2

2QqC

Q2

12

1C

q2

1

0

2 0 2

q   0 trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên đường

tròn, các vị trí này cách đều nhau bởi các cung

2



Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp W = W� t , pha dao động đã biến thiên được

một lượng là

4

T4

năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.

II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SÓNG ĐIỆN TỪ

1 Bước sóng: c cT v; c; : Chie�n t sua�t cu�a mo�i tr��ng

2 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

3 Giả thuyết Maxwell:

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

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

c Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xoáy Điện trường này tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện dịch

4 Sóng điện từ: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong kh/ 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 mang năng lượng

Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và trong chân không

q -Q

Trang 13

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

Sóng điện từ là sóng ngang

Sóng điện từ truyền trong các môi trường vật chất khác nhau có vận tốc khác nhau

b Phân loại và đặc tính của sóng điện từ:

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

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

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

phản xạ nhiều lầnSóng cực

ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10 m-2 Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện li

hấp thụ, truyền theo đường thẳng

SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ DAO ĐỘNG CƠ

Chương 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Từ thông:  NBScos( t ) 0cos( t ) (Wb)

2 Suất điện động tức thời: e d '

Trang 14

3 Hiệu điện thế tức thời: u U  0cos(   t  u)

II DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Cường độ dòng điện tức thời: i I  0cos(   t  i) (A)

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

Nam châm điện được tạo ra bằng dòng điện xoay chiều dao động với tần số f thì nó rung với tần số f ' 2  Hoặc từ trường của nó biến thiên tuần hoàn với tần số f ' 2 

CZ

Trang 15

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

III BÀI TOÁN CỰC TRỊ

1 Hiện tượng cộng hưởng:

Điều kiện cộng hưởng 2 1

0

L C

u i

2 Khi L,C không đổi R thay đổi:

Công suất

2 2

Trang 16

C

L M

R Z Z

Z

U R Z U

R

5 Liên quan độ lệch pha:

a Trường hợp 1: 1 2 tan tan1 2 1

IV BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN)

1 Mạch điện đơn giản:

a Nếu UNB cùng pha với i suy ra chỉ chứa R0

b Nếu UNB sớm pha với i góc

2

 suy ra chỉ chứa L0

c Nếu UNB trễ pha với i góc

2

 suy ra chỉ chứa C0

2 Mạch điện phức tạp:

a Mạch 1

Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa L0

Nếu UAN và UNB tạo với nhau góc

2

 suy ra chỉ chứa R0

Vậy chứa (R0, L0)

b Mạch 2

Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa C0

Nếu UAN và UNB tạo với nhau góc

2

 suy ra chỉ chứa R0

Trang 17

V SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

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

a Suất điện động tức thời: e d '

f np np f

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 vo� ng/s; có 10 cặp cực

từ muốn phát ra với tần số 50Hz thì phải quay với tốc độ n  5 vo� ng/s Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì tốc độ quay giảm đi bấy nhiêu lần.

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

Dòng điện: Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều, được tạo ra bỡi ba suất điện động xoay chiều có cùngtần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một một góc 23

Các biểu thức suất điện động:

Trang 18

3 Hiệu quang trình(Hiệu đường đi) : d2 d1; ax

a Số vân sáng: N s 2 n 1 ( n: lấy phần nguyên) b Số vân tối: N s 2 n 1

7 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:

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

Trước khi có bản mặt song song; vân sáng trung tâm là:   S O SO2  1  0

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

Khi có bản mặt song song (có chiết suất n, bề dày e)

vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song một đoạn: ( n 1) eD

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 k1của bức xạ 1 trùng với vị trí vân sáng bậc k2của bức xạ 2: k1 1 k2 2

4 Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ 1 trùng với vị trí vân tối bậc k2của bức xạ 2: 1 1 2 1 2

Trang 19

Chú ý: Khoảng vân trong không khí là i; trong môi trường có chiết suất n khoảng vân imt  i

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

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

Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần hóa học của nguồn phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt của nguồn phát

Ở nhiệt độ 500 C0 , các vật bắt đầu phát ra ánh sáng màu đỏ; ở nhiệt độ 2500K đến 3000K các vật phát ra quang phổ liên tục có màu biến thiên từ đỏ đến tím Nhiệt độ của bề Mặt Trời khoảng 6000K , ánh sáng của Mặt Trời là ánh sáng trắng

3 Quang phổ vạch phát xạ:

a Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là loại quang phổ gồm những vạch màu đơn sắc nằm trên một nền tối

b Các chất khí hay hơi có áp suất thấp bị kích thích phát ra.

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 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

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.

BẢNG TÓM TĂT

Trang 20

IV SĨNG ĐIỆN TỪ

c f

 

Vùng đỏ  : 0,640 m� 0,760 m

Tia gamma D��i 1012m Vùng cam : 0,590m�0,650m

Tia Roengent 1012m �e�n 109m Vùng vàng : 0,570m�0,600m

10 m �e�n 3,8.10 m Vùng lục : 0,500m�0,575m

Ánh sáng nhìn thấy 3,8.107m �e�n 7,6.107m Vùng lam : 0,450m�0,510m

Tia hồng ngoại 7,6.107m �e�n 103m Vùng chàm : 0,440m�0,460m

Sĩng vơ tuyến 3

10 m tr�� le�n Vùng tím : 0,38m�0,440m

1 Tia hồng ngoại:

a Định nghĩa: Tia hồng ngoại lànhững bức xạ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng lớn hơn bước sĩng cùa ánh sáng đỏ (  0,76 m  )

b Nguồn phát sinh:

Các vật bị nung nĩng dưới 500 C0 phát ra tia hồng ngoại

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 250 W  1000 W

Các vật bị nung nĩng trên 3000 C0 phát ra tia tử ngoại

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

3 Tia Rưentgen( Tia X):

a Định nghĩa: Tia Rưentgen là những bức xạ điện từ cĩ bước sĩng từ 10 m 12 đến 10 m 8 (tia Rưentgen cứng, tia Rưentgen mềm)

b Cách tạo ra tia Rơnghen: Khi chùm tia catốt đập vào tấm kim loại cĩ nguyên tử lượng phát ra

gồm một dãy sáng

có màu biến đổi liên tục gồm các vạch màu riêng rẽ

nằm trên nền tối

gồm các vạch tối nằm

trên nền quang phổ liên tục

ĐK

phát

sinh

do các chật rắn, lỏng, khí cĩ

áp suất cao (cĩ tỉ khối lớn)

bị nun nóg phát ra

do chất khí hoặc hơi ởáp suất thấp phát ság phát ra

chùm as trắng bay ngang qua khí hoặc hơi

bị nun nóng ở t0 <

+ Không phụ thuộc thành

phần cấu tạo mà chỉ phụ

thuộc nhiệt độ của nguồn

sáng

+ t0 càng cao miền phát

sáng càng mở rộng về phía

as có bước sóng ngắn

+ Các nuyên tố khácnhau thì cho quang phổ vạch khác nhau về:

số lượng, vị trí, màu sắc, độ ság các vạch

+ Mỗi ngtố cho qpvạchphát xạ riêng đặc trưng cho ngtố

+ HT đảo sắc :Khi bỏ nguồn ság trắg thì các vạch tối trở thành cácvạch màu

+ Nguyên tố phát ra

as đơn sắc nào thì có khả năng hấp thụ as đó

+ Mỗi ngtố cho qpvạchhấp thụ riêng đặc trưng cho ngtố

Ứng

dụng

xác định t0 của nguồn sáng xđ các thành phần

cấu tạo của nguồn phát sáng

xđ các thành phần cấu tạo của nguồn phát sáng

Trang 21

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, …

d Ứng dụng: Dò khuyết tật bên trong các sản phẩm, chụp điện, chiếu điện, chữa bệnh ung thư nông, đo liều lượng tia Röentgen, …

Chương 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

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:  hf hc; h 6,625.1034J s: Ha�ng so� Planck

Chùm ánh sáng là chùm các hạt (photon); mỗi photon mang năng lượng hoàn toàn xác định bằng lượng tử năng lượng (lượng

tử ánh sáng)

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 () phải nhỏ hơn bằng giới hạn quang điện (0) của kim loại đó:  �0

b Định luật 2 quang điện: Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích: Iq�~ Iaskt

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 kích thích: 0 0

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: Iq� 0 � W0�M  eU Uh; h 0

5 Dòng quang điện bão hòa:

e

I n e n

e e

bh    ( với ne : số electron bứt ra trong 1 s)

6 Công suất bức xạ của nguồn:



n

P  p  p  ( với np: số photon đập vào trong 1s)

7 Hiệu suất lượng tử:



.

P e

c h I n

Trang 22

II MẪU NGUYÊN TỬ BOHR

1 Tiên đề Bohr:

a Tiên đề 1: Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái cĩ năng lượng hồn tồn xác định gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái

dừng nguyên tử khơng bức xạ năng lượng.

b Tiên đề 2: Nguyên tử ở thái thái cĩ mức năng lượng Em cao hơn khi

chuyển về trạng thái dừng cĩ mức năng lượng En thấp hơn sẽ giải phĩng một năng lượng mn mn m 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: rn n r20; v�� i r0 0,53 A0

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: 2 0

trở về các trạng thái cĩ mức năng lượng thấp hơn

(thuộc vùng tử ngoại)

(thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy)

(thuộc vùng hồng ngoại)

Chú ý: Bước sĩng càng ngắn năng lượng càng lớn

Chú íù : + Khi làm bài tập thì đơn vị của các đại lượng phải dùng trong hệ đơn

vị SI.

+ Các đơn vị khác thường sử dụng trong dạng bài tập này là :

*Micrô met (m m): 1m m= 10 m 6 *Hằng số Plăng : h = 6,625.

MNO

LP

Trang 23

*Electron vôn (eV) : 1eV= 1,6.

I làcường độcủ a chùmsá ng tớ i môitrường

làhệsốhấp thụcủ a môitrường

d độdàicủ a đường truyền tia sá ng

b Hấp thụ lọc lựa:

Vật trong suốt (vật khơng màu) là vật khơng hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

Vật cĩ màu đen là vật hấp thụ hồn tồn ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

Vật trong suốt cĩ màu là vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ.

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.

Đặc điểm 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

Huỳnh quang là sự phát quang cĩ thời gian ngắn dưới 10 s8 , thường xảy ra với chất lỏng và khí

Lân quang là sự phát quang cĩ thời gian dài trên 10 s8 , thường xảy ra với chất rắn

Chú ý: Thực tế trong khoảng 108s t � � 106s khơng xác định được lân quang hay huỳnh quang.

c Định luật Xtốc về sự phát quang: Ánh sáng phát quang cĩ bước sĩng nhỏ hơn bước sĩng ánh sáng kích thích:

aspq askt � aspq askt

2 Laser:

a Đặc điểm:

Tia Laser cĩ tính đơn sắc cao Độ sai lệch f �10 15

f Tia Laser là chùm sáng kết hợp, các photon trong chùm sáng cĩ cùng tần số và cùng pha

Tia Laser là chùm sáng song song, cĩ tính định hướng cao

Tia Laser cĩ cường độ lớn I ~10 W/cm6 2

b Các loại Laser: Laser hồng ngọc, Laser thủy tinh pha nêođim, Lasre khí He – He, Laser CO2, Laser bán dẫn, …

c Ứng dụng:

Trong thơng tin liên lạc: cáp quang, vơ tuyến định vị, …

Trong y học: làm dao mổ, chữa một số bệnh ngồi da nhờ tác dụng nhiệt, …

Trong đầu đọc đĩa: CD, VCD, DVD, …

Trong cơng nghiệp: khoan, cắt, tơi, … với độ chính xác cao

Chương 8: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Trang 24

(Dành cho chương trình nâng cao)

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 khơng cĩ cùng giá trị bằng c trong mọi hệ

quy chiếu quán tính, khơng phụ thuộc vào phương truyền và vận tốc của nguồn sáng hay máy thu.

t

v c

m m

v c



 Động lượng tương đối:

0 2 21

m

v c

m

v c

12

3 Đối với photon:

Năng lượng của photon: hc 2

27

1,67262.10 prôtôn

1,6.10 được tạo nên từ

1,67493.10 ( - ) nơtrôn

0: không mang điện

p p A

Z

n p

; A: kho�i l��ng mol(g/mol) hay so� kho�i (u) : kho�i l��ngN: so� ha�t nha�n nguye�n t��

;

N 6,023.10 nguye�n t��/mol

A A A

Trang 25

2 Hệ thức Einstein: E mc  2; 1 uc2 931,5 MeV; 1 MeV  1,6.1013J

3 Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng:

a Năng lượng liên kết:   E mc2

b Năng lượng liên kết riêng: E: t�nh cho mo�t nuclo�n

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối

Thực chất của phĩng xạ - là một hạt nơtrơn biến thành một hạt prơtơn, một hạt electrơn và một hạt nơtrinơ:

n � + p e- + v

Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ - là chùm các hạt electrơn (e-)

- Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu

như khơng tương tác với vật chất

+ Phĩng xạ  + (+01e

): Z AX � +01e +Z-A1Y

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ơ trong bảng tuần hồn và cĩ cùng số khối

Thực chất của phĩng xạ + là một hạt prơtơn biến thành một hạt nơtrơn, một hạt pơzitrơn và một hạt nơtrinơ:

* Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J

* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2

* Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C

* Khối lượng prơtơn: mp = 1,0073u

* Khối lượng nơtrơn: mn = 1,0087u

* Khối lượng electrơn: me = 9,1.10-31kg = 0,0005u

0 0

ln2

2 ; với : hằng số phân rã

( )2

t t

T

t t

; ( ); 1 3,7.10 Bq

t t

Trang 26

3 Chất phóng xạ bị phân rã:

a Số hạt nhân nguyên tử bị phân rã:   N N0  N N0(1  et)

b Khối lượng hạt nhân nguyên tử bị phân rã:   m m m m0  0(1  e t)

Chú ý: Số hạt nhân nguyên tử tạo thành bằng số hạt nhân nguyên tử phóng xạ bị phân rã

la� electron e n p e , bị lệch trong điện trường, từ trường nhiều hơn tia 

c Tia  : Có bước sóng ngắn   10 m 11 , có năng lượng rất lớn, không bị lệch trong điện trường, từ trường

2 Các định luật bảo toàn:

a Định luật bảo toàn điện tích: Z AZ B Z C Z D

b Định luật bảo toàn số nuclon: A AA B A CA D

c Định luật bảo toàn năng lượng: (E AE �A) ( E BE �B) ( E CE �C) ( E DE �D)

d Định luật bảo toàn động lượng: uur uur uur uur pA pB pC pD

4 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: M0m Am B

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: M m Cm D

a Phản ứng tỏa năng lượng: M0M

Năng lượng tỏa ra là:   E ( M0 M c ) 2� 0

b Phản ứng thu năng lượng: M0M

Năng lượng thu vào là: E    E E�;   E ( M M c  0) 2

Chương 10: VẬT LÍ VŨ TRỤ

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 momen này được đặc trưng bằng số lượng tử spin Prôtôn, nơtrôn có 1

2

s  , phôtôn có s  1, piôn có s  0

Trang 27

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 nhânbền 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 s 24 đến 10 s 6

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 m18 , lực tương tác yếu hơn tương tác hấp dẫn cỡ 1011 lần

d Tương tác mạnh: Bán kính tác dụng rất nhỏ cỡ 10 m15 , 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

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 ; 2e

e

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: 1 �vtv  150 trKm

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 7.10 Km5 , khối lượng riêng trung bình của các vật chất trong quang cầu là 1400kg/m3, 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 trie� u �o� 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/m2 là lượng năng lượng bức xạ của Mặt trời truyền vuông góc tới một đơn vị diện tích cách nómột đơn vị thiên văn trong một đơn vị thời gian

Công suất bức xạ năng lượng Mặt Trời là P  3,9.1026W

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

Trang 28

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/m3

Lõi Trái Đất: bán kính 3000km; chủ yếu là sắt, niken; nhiệt độ khoảng 3000 - 4000 C0

Vỏ Trái Đất: dày khoảng 35km; chủ yếu là granit; khối lượng riêng 3300kg/m3

b Từ trường của Trái Đất: Trục từ của nam châm nghiêng so với trục địa cực một góc 11 50 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

22

7,35.10 kg; gia tốc trọng trường 1,63m/s2; quay quanh Trái Đất với chu kì 27,32ngày; 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 C0 , lúc nửa đêm  150 C0 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 Khoảng

cách đến Mặt Trời (đvtv)

Bán kính (km) Khối lượng (so

với Trái Đất)

Khối lượng riêng (103kg/m3

Chu kì tự quay Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời Số vệ tinh đã

biết

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, …

Ngoài ra có những sao chổi thuộc thiên thể bền vững

III CÁC SAO THIÊN HÀ

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.

 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 ngoài 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 10 g/cm14 3.

Trang 29

 Punxa (pulsar) là lõi sao nơtron với bán kính 10km tự quay với tốc độ gĩc 640 vòng/s và phát ra sĩng vơ tuyến Bức

xạ thu được trên Trái Đất cĩ 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 cĩ hình dạng dẹt như các đĩa, cĩ những cánh tay xoắn ốc, chứa nhiều khí.

 Thiên hà elip cĩ hình elip, chứa ít khí và cĩ khối lượng trải ra trên một dải rộng Cĩ một loại thiên hà elip là nguồn phát sĩng vơ tuyến điện rất mạnh.

 Thiên hà khơng định hình trơng như những đám mây (thiên hà Ma gien-lăng).

b Thiên Hà của chúng ta:

 Thiên Hà của chúng ta là thiên hà xoắn ốc, cĩ đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng và cĩ khối lượng bằng khoảng

150 tỉ khối lượng Mặt Trời Nĩ là hệ phẳng giống như một cái đĩa dày khoảng 330 năm ánh sáng, chứa vài trăm tỉ ngơi

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 cĩ bụi và khí

 Phần trung tâm Thiên Hà cĩ 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 cĩ một nguồn phát xạ hồng ngoại và cũng là nguồn phát sĩng vơ tuyến điện (tương đương với

độ sáng chừng 20 triệu ngơi sao như Mặt Trời và phĩng ra một luồng giĩ mạnh)

 Từ Trái Đất, chúng ta chỉ nhìn được hình chiếu của thiên Hà trên vịm trời gọi là dải Ngân Hà nằm theo hướng Đơng Bắc – Tây Nam trên nền trời sao.

c Nhĩm thiên hà Siêu nhĩm thiên hà:

Vũ trụ cĩ hàng trăm tỉ thiên hà, các thiên hà thường cách nhau khoảng mười lần kích thước Thiên Hà của chúng ta Các thiên hà cĩ xu hướng hợp lại với nhau thành từng nhĩm từ vài chục đến vài nghìn thiên hà

Thiên Hà của chúng ta và các thiên hà lân lận thuộc về Nhĩm thiên hà địa phương, gồm khoảng 20 thành viên, chiếm một thể

tích khơng gian cĩ đường kính gần một triệu năm ánh sáng Nhĩm 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 cịn lại là Nhĩm các thiên hà elip và các thiên hà khơng định hình tí hon

Ở khoảng cách cỡ khoảng 50 triệu năm ánh sáng là Nhĩm Trinh Nữ chứa hàng nghìn thiên hà trải rộng trên bầu trời trong chịm sao Trinh Nữ

Các nhĩm thiên hà tập hợp lại thành Siêu nhĩm thiên hà hay Đại thiên hà Siêu nhĩm thiên hà địa phương cĩ tâm nằm trong ở

Nhĩm Trinh Nữ và chứa tất cả các nhĩm bao quanh nĩ, trong đĩ cĩ nhĩm thiên hà địa phương của chúng ta

IV THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG)

1 Định luật Hubble (Hớp-bơn): Tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách giữa thiên hà và chúng ta:

2 Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang):

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 zêrơ Big Bang)

Tại thời điểm này các định luật vật lí đã biết và thuyết tương đối rộng khơng 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 tp 1043s sau Vụ nổ lớn gọi là thời điểm Planck

Ở thời điểm Planck, kích thước vụ trụ là 10 m 35 , nhiệt độ là 10 K32 và mật độ là 10 kg/cm91 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 cĩ năng lượng cao như electron, notrino và quark, năng lượng ít nhất bằng 10 GeV15

Tại thời điểm t  10 6s, 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 prơtơn và nơtrơn, năng lượng trung bình của các hạt trong vũ trụ lúc này chỉ cịn 1GeV

Tại thời điểm t  3 phú t, các hạt nhân Heli được tạo thành Trước đĩ, prơtơn và nơtrơn đã kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân đơteri 12H Khi đĩ, đã xuất hiện các hạt nhân đơteri 12H, triti 13H, heli 24He bền Các hạt nhân hiđrơ và hêli chiếm 98%khối lượng các sao và các thiên hà, khối lượng các hạt nhân nặng hơn chỉ chiếm 2% Ở mọi thiên thể, cĩ 1

4 khối lượng là hêli

và cĩ 3

4 khối lượng là hiđrơ Điều đĩ c/tỏ, mọi thiên thể, mọi thiên hà cĩ cùng chung nguồn gốc.

Tại thời điểm t  300000 năm, 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

Trang 30

Tài liệu ễn thi TNPT- Luyện thi CĐ,ĐH - Trang30 - GV Lờ Văn Nguyờn THPT Phan Bội Chõu

Tại thời điểm t  10 9naờm, cỏc nguyờn tử đó được tạo thành, tương tỏc chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tỏc hấp dẫn Cỏc lực hấp dẫn thu gom cỏc nguyờn tử lại, tạo thành cỏc thiờn hà và ngăn cản cỏc thiờn hà tiếp tục nở ra Trong cỏc thiờn hà, lực hấp dẫn nộn cỏc đỏm nguyờn tử lại tạo thành cỏc sao Chỉ cú khoảng cỏch giữa cỏc thiờn hà tiếp tục tăng lờn

Tại thời điểm t  14.10 9naờm, vũ trụ ở trạng thỏi như hiện nay với nhiệt độ trung bỡnh T  2,7 K

PHẦN 2

*HƯỚNG DẪN PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TỰ LUẬN

* ĐỀ KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM THEO CHƯƠNG

Ch ương1 động lực học vật rắn (Dành cho chương trỡnh nõng cao)

Dạng 1 Tìm các đại l ợng trong chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Trang 31

Bài 7 Tại thời điểm t = 0, một bánh xe đạp bắt đầu quay quanh một trục với gia tốc góc không đổi Sau 5 s nó quay đợc một góc bằng 25 rad Tính tốc độ góc và gia tốc góc của bánh xe tại thời điểm t

= 5 s Đ/s: 10 rad/s; 2 rad/s 2

Bài 1 Một cánh quạt dài 30cm, quay với tốc độ góc không đổi là = 95 rad/s Tốc độ dài tại một

điểm ở vành cánh quạt bằng:

A 2850 m/s B 28,5 m/s C 316,7 m/s D 31,67 m/s.

Bài 2 Một điểm ở trên vật rắn cách trục quay một khoảng R khi vật rắn quay đều quanh trục,

điểm đó có tốc độ dài v Tốc độ của vật rắn là:

  C   v R D R

v

 Bài 3 Bánh đà của một động cơ từ lúc khởi động đến lúc đạt tốc độ góc 140 rad/s phải mất 2s Biết động cơ quay nhanh dần đều Góc quay của bánh đà trong thời gian trên là:

A 140 rad B 70 rad C 35 rad D 35 rad

Bài 4 Một bánh xe quay nhanh dần đều quanh trục Lúc t = 0 bánh xe có tốc độ góc 5 rad/s Sau 5 s tốc độ góc của nó tăng lên đến 7 rad/s Gia tốc góc của bánh xe là:

A 0,2 rad/s2 B 0,4 rad/s2 C 2,4 rad/s2 D 0,8 rad/s2

Bài 5 Rôto của một động cơ quay đều, cứ mỗi phút quay đợc 3000 vòng Trong 20s, rôto quay đợc

một góc bằng bao nhiêu? Đ/s: 6280 rad.

Dạng 2 ph ơng trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

I m l *) Vành tròn có bán kính R: Im R 2 *) Đĩa tròn mỏng bán kính R: 1 . 2

2

I m R *) Khối cầu đặc: 2 2

.5

I m R

- Phơng trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định: M I.

2 Bài Tập.

Bài 1 Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 50cm, khối lợng m = 1kg Tính mômen quán tính của

đĩa đối với trục vuông góc với mặt đĩa tại tâm O của đĩa

Bài 3 Hai chất điểm có khối lợng 1kg và 2kg đợc gắn ở hai đầu

của một thanh nhẹ có chiều dài 1m Mômen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh có giá trị:

A 1,5 kg.m2 B 0,75 kg.m2 C 0,5 kg.m2 D 1.75 kg.m2 (ĐS: 20s ) Dạng 3 mômen động l ợng định luật bảo toàn mômen động l ợng

Trang 32

- Nếu I = Const thì vật không quay hoặc quay đều quanh trục đang xét

- Nếu I thay đổi thì I  = Const � L1  L2 � I1 1  I2 2

đó, ngời ấy co tay lại kéo hai quả tạ vào gần sát vai Tốc độ góc mới của hệ “ ngời + ghế “sẽ:

A tăng lên B giảm đi

C lúc đầu tăng, sau đó giảm dần đến 0 D lúc đầu giảm, sau đó bằng 0.Bài 4 Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 50cm, khối lợng m = 1kg quay đều với tốc độ góc

6 rad s /

  quanh một trục thẳng đứng đi qua tâm của đĩa Tính mômen động lợng của đĩa

đối với trục quay đó

A tăng 3 lần B giảm 4 lần C tăng 9 lần D giảm 2 lần.

Bài 4 Hai bánh xe A và B có cùng động năng quay, tốc độ góc A  3 B Tỉ số mômen quán tính B

A

I I

đối với trục quay đi qua tâm của A và B có giá trị nào sau đây?

Trang 33

Trang 34

c) 3.sin(4 ) 3 (4 ) 3.2sin(4 ) ( ) 3 2.sin(4 )( )

a   A  cos  t   hoặca   A sin( 2  t   ) và Fph   k x

+ Nếu đã xác định đợc li độ x, ta có thể xác định gia tốc, lực phục hồi theo biểu thức nh sau :

Ta có ' ( ) 5.2 (2 ) 10 (2 )

v x A cos t  cos t  cos t

a) Thay t= 5(s) vào phơng trình của x, v ta có : 5.sin(2 .5 ) 5.sin( ) 2,5( )

Dấu “ – “ chứng tỏ Lực phục hồi ngợc chiều với chiều dơng trục toạ độ

b) Khi pha dao động là 1200 thay vào ta có :

Trang 35

- Li độ của vật sau khi dao động đợc 5(s) là : x  4 cos (4 .5) 4   (cm)

- Vận tốc của vật sau khi dao động đợc 5(s) là : v x   ' 4 .4.sin(4 .5) 0   

Bài 3 Phơng trình của một vật dao động điều hoà có dạng : x  6.sin(100  t   )

Các đơn vị đợc sử dụng là centimet và giây

a) Xác định biên độ, tần số, vận tốc góc, chu kỳ của dao động

b) Tính li độ và vận tốc của dao động khi pha dao động là -300

Bài 4 Một vật dao động điều hoà theo phơng trình : 4.sin(10 )

4

x   t   (cm)

a) Tìm chiều dài của quỹ đạo, chu kỳ, tần số

b) Vào thời điểm t = 0 , vật đang ở đâu và đang di chuyển theo chiều nào? Vận tốc bằng bao nhiêu?

Dạng 3 Cắt ghép lò xo

I Phơng pháp.

Bài toán : Một lò xo có chiều dài tự nhiên l0 , độ cứng là k0 , đợc cắt ra thành hai lò xo có chiều dài

và độ cứng tơng ứng là : l1, k1 và l2, k2 Ghép hai lò xo đó với nhau Tìm độ cứng của hệ lò xo đã

a) Hai lò xo mắc nối tiếp b) Hai lò xo măc song song

Bài 2 Hai lò xo L1,L2 có cùng chiều dài tự nhiên khi treo một vật có khối lợng m=200g bằng lò xo L1

thì nó dao động với chu kỳ T1 = 0,3(s); khi treo vật m đó bằng lò xo L2 thì nó dao động với chu kỳ

T2 =0,4(s)

1.Nối hai lò xo trên với nhau thành một lò xo dài gấp đôi rồi treo vật m trên vào thì vật m sẽ dao

động với chu kỳ bao nhiêu? Muốn chu kỳ dao động của vật '

Bài 3 Một lò xo OA=l0=40cm, độ cứng k0 = 100(N/m) M là một điểm treo trên lò xo với OM = l0/4

1 Treo vào đầu A một vật có khối lợng m = 1kg làm nó dãn ra, các điểm A và M đến vị trí A’ và M’

.Tính OA’ và OM’ Lấy g = 10 (m/s2)

2 Cắt lò xo tại M thành hai lò xo Tính độ cứng tơng ứng của mỗi đoạn lò xo

3 Cần phải treo vật m ở câu 1 vào điểm nào để nó dao động với chu kỳ T = 2

10

 s.

Bài 4 Khi gắn quả nặng m1 vào lò xo , nó dao động với chu kỳ T1 = 1,2s Khi gắn quả nặng m2 vào

lò xo , nó dao động với chu kỳ T2 = 1,6s Hỏi sau khi gắn đồng thời cả hai vật nặng m1 và m2 vào lò

xo thì chúng dao động với chu kỳ bằng bao nhiêu?

Dạng 4 viết ph ơng trình dao động điều hoà

I Phơng pháp.

Phơng trình dao động có dạng : x A cos  (  t   )hoặcx A  sin(  t   )

1 Tìm biên độ dao động A: Dựa vào một trong các biểu thức sau:

Trang 36

4

s

A Chú ý : A > 0

2 Tìm vận tốc góc : Dựa vào một trong các biểu thức sau : 2 .f 2. k

T m



+ Từ (1) ta cũng có thể tìm đợc  nếu biết các đại lợng còn lại

Chú ý: -Trong thời gian t vật thực hiện n dao động, chu kỳ của dao động là : t

T n



-  > 0 ; đơn vị : Rad/s

3 Tìm pha ban đầu : Dựa vào điều kiện ban đầu ( t = 0 )

Giá trị của pha ban đầu () phải thoả mãn 2 phơng trình : 0

0

.sin

Bài 1 Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 5cm, chu kỳ T = 0,5s Viết phơng trình dao

động của con lắc trong các trờng hợp:

a) t = 0 , vật qua VTCB theo chiều dơng

Trang 37

Bài 3 Một vật có khối lợng m = 100g đợc treo vào đầu dới của một lò xo có độ cứng k = 100(N/m)

Đầu trên của lò xo gắn vào một điểm cố định Ban đầu vật đợc giữ sao cho lò xo không bị biến dạng Buông tay không vận tốc ban đầu cho vật dao động Viết phơng trình daô động của vật Lấy

Lấy a chia cho x ta đợc :    ( rad s / )



  � (vì cos  < 0 ) � A  2 cm Vậy : 3

a) Tính chiều dài của lò xo tạo vị trí cân bằng Lấy g = 10 (m/s2)

b) Kéo quả cầu xuống dới, cách vị trí cân bằng một đoạn 6cm rồi buông nhẹ ra cho nó dao

động Tìm chu kỳ dao động, tần số Lấy  �2 10

c) Viết phơng trình dao động của quả cầu chọn gốc thời gian là lúc buông vật; gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, chiều dơng hớng xuống

Bài 6 Một quả cầu khối lợng m = 500g đợc treo vào lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 40cm

a) Tìm chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng, biết rằng lò xo trên khi treo vật m0 =

100g, lò xo dãn thêm 1cm Lấy g = 10 (m/s2) Tính độ cứng của lò xo

b) Kéo quả cầu xuống dới cách vị trí cân bằng 8cm rồi buông nhẹ cho dao động Viết

phơng trình dao động (Chọn gốc thời gian là lúc thả vật, chiều dơng hớng xuống)

Bài 7 Vật có khối lợng m treo vào lò xo có độ cứng k = 5000(N/m) Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng

một đoạn 3cm rồi truyền vận tốc 200cm/s theo phơng thẳng đứng thì vật dao động với chu kỳ

Bài 8: Cho con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng vật nặng có khối lượng m = 400g, lò

xo có độ cứng k, cơ năng toàn phần E = 25mJ Tại thời điểm t = 0, kéo vật xuống dưới VTCB để lò xo dãn 2,6cm đồng thời truyền cho vật vận tốc 25cm/s hướng lên ngược chiều dương Ox (g = 10m/s2) Viết ph-

ơng trình dao động?

m

Trang 38

Dạng 5 tìm chiều dài của lò xo trong quá trình dao động

Năng l ợng trong dao động điều hoà

I Phơng pháp.

1 Chiều dài:

+ Nếu con lắc lò xo đặt nằm ngang : lmax = l0 + A; lmin = l0 - A

+ Nếu con lắc lò xo đặt thẳng đứng : lmax     l0 l A ; lmin     l0 l A

Bài 1 Một vật khối lợng m = 500g treo vào lò xo thì dao động với tần số f= 4(Hz).

a) Tìm độ cứng của lò xo, lấy  �2 10.

b) Biết lò xo có chiều dài tự nhiên l0 = 20cm và dao động với biên độ 4cm Tính chiều dài nhỏ nhất

và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động Lấy g = 10(m/s2)

c) Thay vật m bằng m’ = 750g thì hệ dao động với tần số bao nhiêu?

Bài 2 Một quả cầu khối lợng m =1 kg treo vào một lò xo có độ cứng

k = 400(N/m) Quả cầu dao động điều hoà với cơ năng E = 0,5(J) ( theo phơng thẳng đứng ).a) Tính chu kỳ và biên độ của dao động

b) Tính chiều dài cực tiểu và cực đại của lò xo trong quá trình dao động Biết l0 = 30cm

c Tính vận tốc của quả cầu ở thời điểm mà chiều dài của lò xo là 35cm Lấy g=10(m/s2)

Bài 3 Một quả cầu khối lợng m = 500g gắn vào một lò xo dao động điều hoà với biên độ 4cm độ

cứng của lò xo là 100(N/m)

a) Tính cơ năng của quả cầu dao động

b) Tìm li độ và vận tốc của quả cầu tại một điểm, biết rằng nơi đó, động năng của quả cầu bằng thế năng

c) Tính vận tốc cực đại của quả cầu

Bài 4 Một vật có khối lợng m = 500g treo vào một lò xo có độ cứng k = 50(N/m) Ngời ta kéo vật ra

khỏi vị trí cân bằng một đoạn 2(cm) rồi truyền cho nó một vận tốc ban đầu v0 = 20(cm/s) dọc theo phơng của lò xo

a) Tính năng lợng dao động

b) Tính biên độ dao động

c) Vận tốc lớn nhất mà vật có đợc trong quá trình dao động

Bài 5 Môt con lắc lò xo có khối lợng m = 50g dao động điều hoà theo phơng trình :

+ Bớc 1: Xem lực cần tìm là lực gì? Ví dụ hình bên : uuur Fdh

+ Bớc 2: Xét vật ở thời điểm t, vật có li độ x, áp dụng định luật

2 Newton ở dạng vô hớng, rồi rút ra lực cần tìm

"

m a P F   � F   P m a m g m x   (1)

Trang 39

+ Bớc 3: Thay x"  2 x vào (1) rồi biện luận lực cần tìm theo

li độ x Ta có Fdh  m g m  2 x

* F Maxdh( )  m g m  2 A khi x = +A (m)

* Muốn tìm giá trị nhỏ nhất của Fđh ta phải so sánh

l

 (độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng) và A (biên độ dao động)

- Nếu  l< A � F Mindh( )  m g m  2 l khi x   l

- Nếu  l > A � F Mindh( )  m g m  2 A khi x = -A

II Bài Tập.

Bài 1 Treo một vật nặng có khối lợng m = 100g vào đầu một lò xo có độ cứng k = 20 (N/m) Đầu trên

của lò xo đợc giữ cố định Lấy g = 10(m/s2)

a) Tìm độ dãn của lò xo khi vật ởVTCB

b) Nâng vật đến vị trí lò xo không bị niến dạng rồi thẻ nhẹ cho vật dao động Bỏ qua mọi ma sát Chứng tỏ vật m dao động điều hoà Viết phơng trình dao động của vật Chon gốc thời gian là lúc thả

c) Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của lực phục hồi và lc đàn hồi của lò xo

Bài 2 Một lò xo đợc treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo đợc giữ cố định, đầu dới của lò xo treo

một vật m = 100g Lò xo có độ cứng k = 25(N/m) Kéo vật ra khỏi VTCB theo phơng thẳng đứng và hớng xuống dới một đoạn 2cm rồi truyền cho nó một vận tốc v0  10 3  (cm/s) hớng lên Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dơng hớng xuống Lấy g = 10(m/s2)

2 10

a) Viết phơng trình dao động

b) Xác định thời điểm mà vật qua vị trí lò xo dãn 2cm lần đầu tiên

c) Tìm độ lớn lực phục hồi nh ở câu b

Bài 3 Cho một con lắc lò xo đợc bố trí nh hình vẽ Lò xo có độ cứng

k=200(N/m); vật có khối lợng m = 500g

1) Từ vị trí cân bằng ấn vật m xuống một đoạn x0 = 2,5cm theo phơng thẳng

đứng rồi thả nhẹ cho vật dao động

a) Lập phơng trình dao động

b) Tính lực tác dụng lớn nhất và nhỏ nhất mà lò xo nén lên mặt giá đỡ

2) Đặt lên m một gia trọng m0 = 100g Từ VTCB ấn hệ xuống một đoạn x0’ rồi thả

nhẹ

a) Tính áp lực của m0 lên m khi lò xo không biến dạng

b) Để m0 nằm yên trên m thì biên độ dao động phải thoả mãn điều kiện gì? Suy ra giá trị của x0’.Lấy

g =10(m/s2)

Bài 4 Một lò xo có độ cứng k = 40(N/m) đợc đặt thẳng đứng , phía trên có vật khối lợng m = 400g.

Lò xo luôn giữ thẳng đứng

a) Tính độ biến dạng của lò xo khi vật cân bằng Lấy g = 10 (m/s2)

b) Từ VTCB ấn xuống dới một đoạn x0 = 2cm rồi buông nhẹ Chứng tỏ vật m dao động điều hoà c) Tính chu kỳ dao động

d) Tính lực tác dụng lớn nhất và nhỏ nhất mà lò xo nén lên sàn

Dạng 7 xác định thời điểm của vật trong quá trình dao động

Bài 1 Một vật dao động với phơng trình : 10.sin(2 )

2

x t  (cm) Tìm thời điểm vật đi qua vị trí

có li độ x = 5(cm) lần thứ hai theo chiều dơng

Lời Giải

m

0

m

Trang 40

các thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x = 5cm đợc xác định bởi phơng trình:

Thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x = -5 2(cm) theo chiều âm đợc xác định theo phơng trình

k ; t > 0 ) � Vật đi qua vị trí có li độ x = -5 2(cm) theo chiều âm, lần 3 là :

x   cm, vật bắt đầu dao động từ vị trí biên dơng Vật đi qua vị trí x = 5cm

lần thứ nhất theo chiều âm, qua vị trí này lần 2 theo chiều dơng Ta có ngay vật qua vị trí x = 5cm lần thứ 2008 theo chiều dơng, trong số 2008 lần vật qua vị trí x = 5cm thì có 1004 lần vật qua vị

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	6,43 MB