Cẩm nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH

Đồng hành cùng mùa thi SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO LÂM ĐỒNG Trường THPT Phan Bội Châu Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 2 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay MỤC LỤC Vấn đề 1: CƠ HỌC VẬT RẮN ..................................................................................... 4 Vấn đề 2: DAO ĐỘNG CƠ HỌC .................................................................................. 5 I. CON LẮC LÒ XO ............................................................................................................ 5 II. CON LẮC ĐƠN ............................................................................................................ 11 III. TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ............................................................................................ 13 IV. DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, CỘNG HƯỞNG .................... 14 Vấn đề 3: SÓNG CƠ HỌC .......................................................................................... 15 I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA SÓNG .............................................................................. 15 II. SÓNG DỪNG ............................................................................................................... 17 III. SÓNG ÂM ................................................................................................................... 18 IV. ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG ÂM ...................................................................................... 18 Vấn đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ............................................................. 19 I. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ .................................................................................................. 19 II. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SÓNG ĐIỆN TỪ ........................................................................ 20 Vấn đề 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ..................................................................... 21 I. HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ................................................................... 21 II. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ........................................................................................ 21 III. BÀI TOÁN CỰC TRỊ .................................................................................................. 23 IV. BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN) .......................................................... 25 V. SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG .............................................................. 26 Vấn đề 6: SÓNG ÁNH SÁNG ..................................................................................... 27 I. GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC .................................................................... 27 II. GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP) ............................................ 28 IV. SÓNG ĐIỆN TỪ.......................................................................................................... 29 Vấn đề 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ........................................................................... 30 I. THUYẾT LƯỢNG TỬ ................................................................................................... 30 II. MẪU NGUYÊN TỬ BOHR .......................................................................................... 31 III. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG ....................................................................... 32 IV. LASER ........................................................................................................................ 32 Vấn đề 8: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP .................................................................... 33 Vấn đề 9: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ........................................................................ 34 I. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ............................................................................................ 34 II. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN ....................................................................................... 34 III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ......................................................................................... 35 IV. PHÓNG XẠ: ........................................................................................................... 35 Vấn đề 10: VẬT LÍ VŨ TRỤ ...................................................................................... 37 I. CÁC HẠT SƠ CẤP ........................................................................................................ 37 II. MẶT TRỜI – HỆ MẶT TRỜI ....................................................................................... 37 III. CÁC SAO. THIÊN HÀ ................................................................................................ 39 IV. THUYẾT VỤ NỔ LỚN (BIG BANG) ......................................................................... 40 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 41 1. Các thao tác cộng số phức dưới dạng mũ được thực hiện dễ dàng với máy tính CASIO fx – 570MS. .......................................................................................................... 41 2. Thử lại bài toán cụ thể với hai phương pháp trên. ..................................................... 41 3. Hướng dẫn nâng cấp máy tính CASIO ƒx-500MS thành ƒx-570MS.......................... 42 Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 3 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay LỜI NÓI ĐẦU CHUẨN BỊ KIẾN THỨC THI TNTHPT & LTĐH ( Cẩm nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH ) Cẩm nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH được viết trên cơ sở dựa vào tinh thần thay sách giáo khoa các cấp và đổi mới phương pháp dạy học; đổi mới phương pháp dạy học vật lí. Đặc biệt là dựa trên cơ sở kiểm tra đánh giá kiến thức học sinh bằng hình thức trắc nghiệm khách quan trong các kì thi TNTHPT và tuyển sinh vào các trường ĐH, CĐ, Cuốn Cẩm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH được thiết kế đi kèm với cuốn giáo khoa Vật Lí 12 (chương trình chuẩn và chương trình nâng cao), với mục đích giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải nhanh một số bài tập thường xuất hiện trong các đề thi đại học; cao đẳng trong những năm gần đây. Để sử dụng tốt có hiệu quả học sinh phải trang bị các kiến thức toán liên quan: Hệ thức lượng trong tam giác, công thức lượng giác, giải phương trình lượng giác, các công thức đạo hàm, phép toán véc tơ, các phép toán lũy thừa, các phép toán logarít, Thêm một điều nữa là học sinh phải đọc kĩ và nhớ được các chú ý; dù rất nhỏ nhưng nó có thể giúp giải các bài toán phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Dù cố gắng rất nhiều nhưng chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chân thành từ phía bạn đọc và các em học sinh. Xin chân thành cảm ơn! Di Linh, ngày 03 tháng 06 năm 2008 Nguyễn Hồng Thạch Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 4 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay Vấn đề 1: CƠ HỌC VẬT RẮN 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 a. Tốc độ góc Tốc độ góc trung bình: 2 1 2 1 tb t t t         Tốc độ góc tức thời: '( )d t dt     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: 20 0 1 2      t t Phương trình độc lập với thời gian: 2 20 02 ( )       c. Gia tốc góc Gia tốc góc trung bình: 2 1 2 1        tb t t t Gia tốc góc tức thời: '( )     d t dt Chú ý:         : . 0 : . 0 Vaät quay nhanh daàn ñeàu Vaät quay chaäm daàn ñeàu 3. Liên hệ giữa tốc độ dài với tốc độ góc; gia tốc dài và gia tốc góc 2 2 ht 2 4 2 2 4 2 . . . a = .r a= r . . .                 tt v r dv d a r r dt dt v r r r Gia tốc tiếp tuyến tta  : Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về độ lớn của véc tơ vận tốc tt; av v    hoặc tt; av v    . Gia tốc pháp tuyến (hay gia toác höôùng taâm )n hta a   : Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về hướng của véc tơ vận tốc ht; av v    . Chú ý: Vaät quay ñeàu: a Vaät bieán ñoåi ñeàu: a ht tt ht a a a           4. Mô men a. Mô men lực đối với một trục: .M F d b. Mô men quán tính đối với một trục: 2 1 . i n ii I m r    Chú ý: Mô men quán tính của một số dạng hình học đặc biệt: Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 5 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay  2 Hình truï roãng hay vaønh troøn: .I m R  21Hình truï ñaëc hay ñóa troøn: . . 2 I m R  22Hình caàu ñaëc: . . 5 I m R  R(m): là bán kính   21Thanh maûnh coù truïc quay laø ñöôøng trung tröïc cuûa thanh: . . 12 I m l  21Thanh maûnh coù truïc quay ñi qua moät ñaàu thanh: . . 3 I m l , l(m): là chiều dài thanh c. Định lí trục song song: 2.GI I m d   ; trong đó d là khoảng cách từ trục bất kì đến trục đi qua G. 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 . hoaëc .dL dM I M I dt dt     6. Định luật bảo toàn mô men động lượng 1 2 1 1 2 2 Neáu 0 thì Heä vaät: ... Vaät coù moâ men quaùn tính thay ñoåi: ... M L const L L const I I         7. Định lí biến thiên mômen động lượng 2 2 1 1. hay .L M t I I M t       8. Động năng của vật rắn Động năng quay của vật rắn: 2 1 2ñ W I Động năng của vật rắn vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến: 2 2 1 1 2 2ñ c W I mv  Trong đó m là khối lượng, cv là vận tốc khối tâm Định lí động năng: 2 1 hay ñ ñ ñF FW A W W A     Vấn đề 2: DAO ĐỘNG CƠ HỌC I. CON LẮC LÒ XO 1. Phương trình dao động: cos( )x A t   2. Phương trình vận tốc: '; sin( ) cos( ) 2 dxv x v A t A t dt               3. Phương trình gia tốc: 2 2 2 2'; ''; cos( ); dv d xa v a x a A t a x dt dt             Hay 2 cos( )a A t      4. Tần số góc, chu kì, tần số và pha dao động, pha ban đầu: a. Tần số góc: 22 ( / ); k gf rad s T m l         ; ( )mgl m k   b. Tần số: 1 1( ); 2 2 N kf Hz f T t m        c. Chu kì: 1 2( ); 2t mT s T f N k        d. Pha dao động: ( )t  Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 6 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay e. Pha ban đầu:  Chú ý: Tìm  , ta dựa vào hệ phương trình 0 0 cos sin x A v A        lúc 0 0t  MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP  Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí cân bằng 0 0x  theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu 2      Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí cân bằng 0 0x  theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 2     Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua biên dương 0x A : Pha ban đầu 0   Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua biên âm 0x A  : Pha ban đầu    Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 Ax  theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu 3      Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 Ax   theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu     2 3  Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 Ax  theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 3     Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 Ax   theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 2 3     Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 2 Ax  theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu 4      Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 2 Ax   theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu     3 4  Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 2 Ax  theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 4     Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 2 2 Ax   theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 3 4    Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 7 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay  Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 3 2 Ax  theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu 6      Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 3 2 Ax   theo chiều dương 0 0v  : Pha ban đầu     5 6  Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 3 2 Ax  theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 6     Chọn gốc thời gian 0 0t  là lúc vật qua vị trí 0 3 2 Ax   theo chiều âm 0 0v  : Pha ban đầu 5 6     cos sin( ) 2     ; sin cos( ) 2     ; sin cos( ) 2      ;     cos cos( ) Giaù trò caùc haøm soá löôïng giaùc cuûa caùc cung (goùc ) ñaëc bieät (ta neân söû duïng ñöôøng troøn löôïng giaùc ñeå ghi nhôù caùc giaù trò ñaëc bieät) Hoặc Li độ x x A 3 2 A x   2 2 A x   2 A x   0x  2 A x   2 2 A x   3 2 A x   x A  Pha  0v   5 6   3 4   2 3   2   3   4   6   0 0v  5 6   3 4   2 3   2   3   4   6   2 2 A 2 2 A A 3 2 A 3 2 A 1 2 A 1 2 A A x o o 2   3   4   6   2  3  3  3  2 3   3 4   5 6     5 6  3 4  2 3  pha ban ñaàu cuøng chieàu döông    pha ban ñaàu ngöôïc chieàu döông    Sơ đồ pha ban đầu Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 8 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay 5. Phương trình độc lập với thời gian:    2 2 2 2 vA x ;     2 2 2 4 2 a vA Chú ý:            2 2 : Vaät qua vò trí caân baèng : Vaät ôû bieân M M M M M M a v A v a A vA a 6. Lực đàn hồi, lực hồi phục: a. Lực đàn hồi: 2 ( ) ( ) ( ) ( ) neáu 0 neáu l A ñhM ñh ñhm ñhm F k l A F k l x m l x F k l A l A F                      b. Lực hồi phục: 2 0 hpM hp hpm F kA F kx m x F        hay 2 0 hpM hp hpm F m A F ma F      lực hồi phục luôn 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 ñh hpF F . + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần - 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, 7. Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình a. Thời gian: Giải phương trình cos( )i ix A t   tìm it 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 12OM Tt  , thời gian đi từ M đến D là 6MD Tt  . + Từ vị trí cân bằng 0x  ra vị trí 2 2 x A  mất khoảng thời gian 8 Tt  . + Từ vị trí cân bằng 0x  ra vị trí 3 2 x A  mất khoảng thời gian 6 Tt  . Goùc Hslg 00 300 450 600 900 1200 1350 1500 1800 3600 0  6  4  3  2 2 3 3 4 5 6  2 sin 0 1 2 2 2 3 2 1 3 2 2 2 1 2 0 0 cos 1 3 2 2 2 1 2 0  1 2  2 2  3 2 -1 1 tg 0 3 3 1 3 kxñ  3 -1  3 3 0 0 cotg kxñ 3 1 3 3 0  3 3 -1  3 kxñ kxñ Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 9 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay + Chuyển động từ O đến D là chuyển động chậm dần ( 0; av a v    ), chuyển động từ D đến O là chuyển động nhanh dần ( 0; av 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). + Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ 1x đến 2x 2 1t         với 1 1 2 2 s s x co A x co A         và ( 1 20 ,    ) b. Quãng đường: Neáu thì 4 Neáu thì 2 2 Neáu thì 4 Tt s A Tt s A t T s A            suy ra Neáu thì 4 Neáu thì 4 4 Neáu thì 4 2 2 t nT s n A Tt nT s n A A Tt nT s n A A                 Chú ý:              2 22 neáu vaät ñi töø 2 2 neáu vaät ñi töø 4 Ms A x A x A Tt s A x O x A                    2 2 2 2 neáu vaät ñi töø 2 2m s A x A x A x A                        2 2 neáu vaät ñi töø 0 2 2 8 2 21 neáu vaät ñi töø 2 2 M m s A x x A Tt s A x A x A 6 T 6 T 6 T 8 T 8 T 2 2 A 2 2 A 12 T A 3 2 A 3 2 A 1 2 A 1 2 A A x o 6 T Sơ đồ thời gian Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 10 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay                           neáu vaät ñi töø 2 2 neáu vaät ñi töø 2 26 3 3 2 3 neáu vaät ñi töø 2 2 M m A As A x x A AT s x x At s A x A x A x A                                 neáu vaät ñi töø 0 2 2 3 312 1 neáu vaät ñi töø 2 2 M m A As x x Tt s A x A x A + Trong khoảng thời gian t (với 0 < t < 0,5T), quãng đi được tối đa và tối thiểu : max min 2 sin 2 2 1 cos 2 t S A t S A             . + Độ lệch cực đại:  max min sin cos 1 2 1 0,4 2 2 2 S S t t S A A A                + Quãng đường đi được ‘trung bình’: 2 1 .2 0,5 t t S A T   . Quãng đường đi được thỏa mãn: 0,4 0, 4S A S S A    + Căn cứ vào tỉ số:  1 2 1 .2 0 0,5 .2 0, 4 .2 0, 4 t S q At t x Aq T q A A S q A A             Soá nguyeân Soá baùn nguyeân c. Tốc độ trung bình: tb sv t  8. Năng lượng trong dao động điều hòa: ñ tE E E  a. Động năng: 2 2 2 2 2 1 1 sin ( ) sin ( ) 2 2ñ E mv m A t E t         b. Thế năng: 2 2 2 2 2 1 1 cos ( ) cos ( ); 2 2t E kx kA t E t k m          Chú ý: 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 : Vaät qua vò trí caân baèng 2 2 1 : Vaät ôû bieân 2 ñM M tM E m A kA E mv m A E kA             Thế năng và động năng của vật biến thiên tuần hoàn với ' 2 ' 2 ' 2 f f TT        của dao động. Khoảng thời gian hai lần liên tiếp nhau động năng bằng thế năng là 4 T t  Trong một chu kì, chất điểm qua vị trí  0x x là 4 lần, nên         2 t k 9. Chu kì của hệ lò xo ghép: Caåm Nang Vật Lí 12 ôn thi TNTHPT & LTĐH 11 Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Ngày mai bắt đầu từ hôm nay a. Ghép nối tiếp: 2 21 2 1 2 1 1 1 T T T k k k      b. Ghép song song: 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 T T T k k k     c. Ghép khối lượng: 2 21 2 1 2 m m m T T T     Chú ý: Lò xo có độ cứng 0k cắt làm hai phần bằng nhau thì      1 2 0 1 1 2 22k k k k k l k l kl II. CON LẮC ĐƠN 1. Phương trình li độ góc: 0 cos( )t     (rad) 2. Phương trình li độ dài: 0 cos( )s s t   3. Phương trình vận tốc dài: 0'; sin( ) dsv s v s t dt        4. Phương trình gia tốc tiếp tuyến: 2 2 2 02'; ''; cos( ); t t t t dv d sa v a s a s t a s dt dt             Chú ý: 00; ss l l    5. Tần số góc, chu kì, tần số và pha dao động, pha ban đầu: a. Tần số góc: 22 ( / ); g mgdf rad s T l I        b. Tần số: 1 1( ); 2 2 N gf Hz f T t l        c. Chu kì: 1 2( ); 2t lT s T f N g        d. Pha dao động: ( )t  e. Pha ban đầu:  Chú ý: Tìm  , ta dựa vào hệ phương trình 0 0 cos sin s s v s        lúc 0 0t  6. Phương trình