TONG HOP CAC DANG BTVL-ok

266 3 0
  • Loading ...
1/266 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 19/01/2019, 10:36

Tong hop cac dang bai tap vat li 12 Vat li 12 luyen thi DH Toan tap vat li 12 Tong hop cac dang BT vat li 12 Luyen thi DH vat li 12 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH MỤC LỤC CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ HỌC Chuyên đề ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A TÓM TẮT LÝ THUYẾT B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 13 Dạng Xác định đặc trưng dao động điều hòa 13 Dạng Thành lập phương trình dao động dao động điều hoà 16 Dạng Tổng hợp dao động điều hòa phương, tần số Bài toán hai vật dao động 18 Dạng Năng lượng dao động điều hoà 24 Dạng Tìm thời gian ngắn 26 Dạng Tìm quãng đường dao động điều hòa 28 Dạng Tìm quãng đường lớn nhất, nhỏ nhât; thời gian lớn nhất, nhỏ 30 Dạng Xác định thời điểm vật qua vị trí 33 Dạng Xác định số lần vật qua vị trí 33 Dạng 10 Xác định trạng thái dao động vật sau (trước) thời điểm t khoảng thời gian t 34 Chuyên đề CON LẮC LÒ XO 36 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 36 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 40 Dạng Các đại lượng đặc trưng lắc lò xo 40 Dạng Độ biến dạng lò xo vị trí cân 41 Dạng Thành lập phương trình dao động lắc lò xo 41 Dạng Lực đàn hồi, Lực hồi phục 42 Dạng Hệ lò xo vật nặng Cắt lò xo 43 Dạng Các điều kiện biên độ 46 Dạng Bài toán va chạm 49 Dạng 8* Con lắc lò xo có vật ép lên giá đỡ chuyển động với gia tốc a 52 Dạng 9* Dao động hai vật xung quanh khối tâm 53 CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH Dạng 10* Con lắc lò xo hệ qui chiếu phi quán tính 55 Dạng 11* Một số hệ dao động khác – Bài toán giả dao động 56 Dạng 12* Chứng minh dao động điều hòa phương pháp lượng 56  Dạng 13* Con lắc lò xo chịu tác dụng ngoại lực F không đổi thời gian t 57 Chuyên đề CON LẮC ĐƠN VÀ CON LẮC VẬT LÍ 58 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 58 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 62 Dạng Các đại lượng đặc trưng Cơ lắc đơn 62 Dạng Vận tốc, gia tốc vật sức căng dây 63 Dạng Sự thay đổi chu kì nhiệt độ độ cao Ứng dụng khảo sát độ nhanh chậm đồng hồ 65 Dạng Con lắc đơn chịu thêm tác dụng lực phụ không đổi 66 Dạng Khảo sát dao động lắc vướng đinh 70 Dạng Phương pháp trùng phùng 70 Dạng Bài toán va chạm 71 Dạng Khảo sát chuyển động vật sau lắc đơn đứt dây 71 CHUYÊN ĐỀ DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC – CỘNG HƯỞNG 73 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 73 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 75 Dạng Dao động tắt dần 75 Dạng Dao động cưỡng – cộng hưởng 82 CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM CHUYÊN ĐỀ SÓNG CƠ HỌC 85 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 85 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 90 Dạng Đại cương sóng 90 Dạng Bài toán liên quan đến phương trình sóng chiều truyền sóng 92 Dạng Bài tốn liên quan đến tính tuần hồn theo thời gian, khơng gian 94 TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH Dạng Bài toán liên quan đến phân bố lượng sóng 96 CHUYÊN ĐỀ GIAO THOA SÓNG 97 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 97 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 100 Dạng Đại cương tượng giao thoa sóng 100 Dạng Số cực đại, cực tiểu Vị trí cực đại, cực tiểu 106 Dạng Quĩ tích điểm dao động pha, ngược pha với nguồn với điểm 114 CHUYÊN ĐỀ SÓNG DỪNG 117 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 117 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 121 Dạng Đại cương sóng dừng Điều kiện có sóng dừng dây dài l 121 Dạng Bài toán liên quan đến phương trình sóng 123 CHUYÊN ĐỀ SÓNG ÂM 128 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 128 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 130 Dạng Bài toán liên quan đến đặc trưng vật lí âm 130 Dạng Bài tốn liên quan đến đặc trưng sinh lí âm, nguồn nhạc âm 133 CHƯƠNG III DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CHUYÊN ĐỀ MẠCH DAO ĐỘNG LC 137 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 137 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 140 Dạng Các đặc trưng mạch LC Biểu thức i, q, u 140 Dạng Sự phụ thuộc tần số f vào cấu trúc mạch dao động 141 Dạng Năng lượng mạch dao động 142 Dạng Mạch dao động tắt dần 143 Dạng Bước sóng sóng điện từ cộng hưởng với mạch, tụ xoay 143 Dạng 6* Sự phân bố điện tích mạch dao động 144 CHƯƠNG IV DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH CHUYÊN ĐỀ ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 147 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 147 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 150 Dạng Đại cương điện xoay chiều 150 Dạng Bài toán liên quan đến thời gian thiết bị hoạt động 151 Dạng Các giá trị hiệu dụng Tác dụng dòng điện xoay chiều 151 CHUYÊN ĐỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH 153 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 153 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 157 Dạng Đặc trưng dòng điện xoay chiều, đoạn mạch có phần tử 157 Dạng Viết biểu thức u, i Cuộn dây có điện trở 161 Dạng Phương pháp vectơ 163 Dạng Phương pháp đánh giá loại hàm số - phương pháp Khang Việt 166 Dạng Phương pháp biểu diễn phức 167 Dạng Công suất dòng điện xoay chiều 169 Dạng Khảo sát độ lệch pha 170 Dạng Khảo sát mạch RL, RC, LC 171 Dạng Mạch RLC có R thay đổi 173 Dạng 10 Mạch RLC có L thay đổi 176 Dạng 11 Mạch RLC có C thay đổi 178 Dạng 12 Mạch RLC có  f thay đổi 180 Dạng 13 Phương pháp chuẩn hoá số liệu 183 Dạng 14 Một số phương pháp tìm cực trị điện áp 186 Dạng 15 Bài toán hộp đen 188 CHUYÊN ĐỀ SẢN XUẤT VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 190 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 190 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 195 Dạng Máy phát điện xoay chiều 195 Dạng Động điện 197 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH Dạng Máy biến áp 199 Dạng Bài toán truyền tải điện 202 CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG CHUYÊN ĐỀ HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG 207 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 207 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 209 Dạng Các toán liên quan đến nguyên nhân tượng tán sắc 209 Dạng Các trường hợp tán sắc ánh sáng thường gặp 210 CHUYÊN ĐỀ HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 214 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 214 B MỘT SÓ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 215 Dạng Đại cương giao thoa ánh sáng 215 Dạng Bề rộng giao thoa trường Số vân sáng quan sát 216 Dạng Giao thoa ánh sáng tạp 217 Dạng Giao thoa ánh sáng trắng 220 Dạng Thay đổi cấu trúc điều kiện giao thoa 222 Dạng Một số trường hợp đặc biệt 223 Dạng Một số hệ giao thoa khác 228 CHUYÊN ĐỀ TIA X (TIA RƠNGHENT) 231 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 231 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 232 Dạng Các đặc trưng tia X 232 Dạng Dòng điện chạy qua ống Rơnghent, nhiệt lượng tỏa A – nốt 233 CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHUYÊN ĐỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN 235 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 235 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 239 Dạng Xác định đặc trưng của: Kim loại, êlêctrơn quang điện, dòng quang điện 239 CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH Dạng Điện cực đại cầu cô lập điện 241 Dạng Xác định số vật lí 241 Dạng Cường độ dòng quang điện bão hòa, công suất nguồn sáng hiệu suất lượng tử 241 Dạng Chuyển động êlêctrôn điện trường từ trường 242 CHUYÊN ĐỀ MẪU NGUYÊN TỬ BO 244 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 244 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 247 Dạng Mẫu nguyên tử Bohr quang phổ vạch nguyên tử Hiđrô 247 Dạng Năng lượng nguyên tử Hiđrô 251 CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 253 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 253 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 256 Dạng Đại cương hạt nhân nguyên tử 256 Dạng Năng lượng phản ứng hạt nhân 257 Dạng Vận dụng định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân 258 Dạng Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng 259 CHUYÊN ĐỀ HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ 260 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 260 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN 262 Dạng Đại cương phóng xạ Qui luật dịch chuyển phóng xạ 262 Dạng Lượng chất tạo tượng phóng xạ 264 Dạng Ứng dụng tượng phóng xạ 265 TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ Chuyên đề ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A TÓM TẮT LÝ THUYẾT I Dao động cơ, dao động điều hoà Dao động (Dao động) Dao động tuần hồn 1.1 Dao động Ví dụ: Quan sát cành có gió, quan sát chuyển động lắc đồng hồ, chuyển động lắc lò xo, chuyển động lắc đơn Ta thấy, các vật có đặc điểm chung sau: Thứ nhất, chúng có vị trí cân (vị trí mà hợp lực theo phương tiếp tuyến 0) Thứ hai, chuyển động lặp lặp lại xung quanh vị trí cân khơng gian hẹp Khi đó, ta nói vật (chiếc lá, lắc đồng hồ, lắc lò xo, lắc đơn…) thực dao động học (dao động) Định nghĩa: Dao động chuyển động lặp lặp lại không gian hẹp, xung quanh vị trí cân 1.2 Dao động tuần hoàn Quan sát chuyển động lắc đơn hình vẽ: Nếu thả vật từ vị trí A vật chuyển động sang trái qua M, O đến B dừng lại, sau vật lại phía phải qua O, M lại A Chuyển động lặp lại liên tiếp mãi Chuyển động gọi dao động tuần hoàn Giai đoạn chuyển động AOBOA lặp lại trước Ta gọi dao động tồn phần hay chu trình Thời gian thực dao động tồn phần gọi chu kì (Kí hiệu T) dao động tuần hoàn Đơn vị T giây (s) Tần số dao động f, số dao động toàn phần thực giây: = Đơn vị f Héc (Hz) Định nghĩa: Dao động tuần hoàn dao động mà sau khoảng thời gian nhau, gọi chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ (trạng thái dao động lặp lại cũ) Dao động tuần hoàn đơn giản dao động điều hồ CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH 1.3 Dao động điều hòa Dao động điều hòa dao động có li độ phụ thuộc thời gian theo định luật dạng sin cos Phương trình dao động điều hòa Giả sử có điểm M chuyển động tròn theo chiều dương (ngược chiều kim đồng hồ) đường tròn tâm O, bán kính R với tốc độ góc ω (hình vẽ) Gọi P hình chiếu điểm M lên trục Ox trùng với đường kính đường tròn có gốc trùng với tâm O đường tròn Ta thấy, điểm M chuyển động tròn đường tròn hình chiếu (tức điểm P) dao động trục Ox xung quanh gốc tọa độ O, đóng vai trò vị trí cân Vị trí P so với vị trí cân O gọi li độ điểm P    (rad ) Tại thời điểm ban đầu (t = 0), điểm M vị trí M0, xác định góc POM    t    (rad ) Sau t (s) chuyển động đến vị trí M xác định góc POM Khi tọa độ điểm P xác định OP  x x  OM cos t    Đặt OM = A, ta phương trình: x  A cos t    Trong A, ω φ số Như vậy, dao động điểm P có li độ phụ thuộc vào thời gian theo định luật hàm số cos Ta nói P dao động điều hòa xung quanh vị trí cân O Phương trình x  A cos t    gọi phương trình dao động điểm P Nếu vật nhỏ chịu tác dụng lực chuyển động giống hệt điểm P Khi ấy, ta nói vật dao động điều hòa xung quanh vị trí cân O Dạng khác phương trình dao động điều hồ Bằng phép biến đổi tốn học, ta có phương trình dạng khác dao động điều hoà sau : = ( + ) TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH ( = + )+ ( = )+ + ( = ( + ) ( + ) + )+ Các đại lượng đặc trưng dao động điều hồ ( = Xét phương trình dao động điều hồ có dạng + ) Trong đó: li độ dao động - khoảng cách từ VTCB đến vị trí vật thời điểm t xét Biên âm N VT Biên M x O Li độ x có giá trị :  A  x  A = 0: Vị trí cân = + ∶ độ ự đạ ươ ( ê ươ ) = − ∶ độ ự đạ â ( ê â ) ( + ) = ±1 Biên độ biên độ, li độ cực đại li độ x ứng với lúc dương Chiều dài quĩ đạo: L = MN = 2A | | = : Vị trí biên ( + ) pha dao động thời điểm t Pha dao động dương, âm Nó cho phép ta xác định trạng thái dao động thời điểm t  pha ban đầu dao động, tức pha ( + ) vào thời điểm t = tần số góc dao động (rad/s), số dương Đặc trưng cho biến thiên nhanh hay chậm trạng thái dao động điều hoà Biết  ta tính chu kì T tần số f Chu kì tần số dao động điều hồ Từ cơng thức liên hệ =2 = Chu kì lắc: = Tần số: = = =2 = Vận tốc gia tốc dao động điều hồ ( = Xét phương trình dao động điều hồ có dạng + ) 5.1 Vận tốc Vận tốc đạo hàm li độ theo thời gian: = ( =− = + ) Như vậy, vận tốc hàm điều hoà theo thời gian có chu kì với li độ Chú ý: Tại biên ( + ) = ± vận tốc có giá trị cực tiểu: CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 + =0 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA Tại vị trí cân NGUYỄN THẾ THÀNH = vận tốc có giá trị cực đại: | =− qua O theo chiều dương; |= ( = vật vật qua O theo chiều âm trục toạ độ) Nếu xét pha, pha vận tốc v lớn pha li độ x lượng Ta nói v x vng pha hay v sớm pha x lượng Hệ thức độc lập thời gian: + =1ℎ + + Dạng khác : = =1 Tổng quát, có hai đại lượng biến thiên điều hồ theo thời gian có pha vng góc với nhau, dạng : ( = + ) = + + Thì ta ln có hệ thức độc lập thời gian sau: + =1 Trong x1 x2 hai đại lượng riêng biệt biến thiên điều hồ theo thời gian có pha vng góc với (ví dụ vận tốc v li độ x, …) hai giá trị đại lượng hai thời điểm khác có pha vng góc với (hai giá trị li độ hai thời điểm + ) 5.2 Gia tốc Gia tốc a đạo hàm vận tốc theo thời gian: = = =− ( + )= ( + + ) =− Như vậy, gia tốc hàm điều hoà theo thời gian có chu kì với li độ vận tốc Chú ý: |= Tại biên = ± gia tốc có giá trị cực đại:| Tại vị trí cân = gia tốc có giá trị cực tiểu: Từ phương trình = − hướng vị trí cân =0 cho thấy gia tốc a li độ x trái dấu gia tốc ⃗ Nếu xét pha, pha gia tốc a khác pha li độ x lượng Ta nói a x ngược pha Dễ dàng nhận gia tốc a vận tốc v vuông pha Hệ thức độc lập thời gian: Hay 10 + =1 + = TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA =− NGUYỄN THẾ THÀNH , với n = 1, 2, 3, … Khi → ∞: E∞ = 0: lượng tương tác không êlêctrôn xa hạt nhân Năng lượng để Ion hóa nguyên tử Hiđrô từ trạng thái (n = 1): lượng cần thiết làm êlêctrôn dịch chuyển từ quĩ đạo n = vô − 252 = – (−13,6 ) = 13,6 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Cấu tạo hạt nhân - Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ nuclon Có hai loại nuclon prơtơn kí hiệu p có khối lượng mp = 1,67262.10-27 kg mang điện tích nguyên tố dương +e nơtrơn kí hiệu n có khối lượng mn = 1,67493.10-27 kg trung hoà điện Đối với ngun tử Hiđrơ hạt nhân hạt prơtơn - Hạt nhân nguyên tố có nguyên tử số Z có Z prơtơn có N nơtrơn Số A = N + Z gọi số khối Kí hiệu hạt nhân nguyên tố X Kí hiệu hạt nhân nguyên tử nguyên tố hóa học X có số khối A nguyên tử số Z hay Ví dụ: kí hiệu hạt nhân Urani 238 hay Kích thước hạt nhân Hạt nhân coi cầu có bán kính nhỏ, cỡ 10-15 m: = 1,2 10 - Bán kính hạt nhân: - Thể tích hạt nhân: - Khối lượng riêng hạt nhân: = = ( ) (1,2 10 = = ( , ) ) = Đồng vị Các nguyên tử mà hạt nhân chứa số prơtơn Z có số nơtrơn N khác (do số khối A = N + Z khác nhau) gọi đồng vị: Đồng vị có hai loại, đồng vị bền chiếm khoảng 300 ngun tố, đồng vị khơng bền (đồng vị phóng xạ) chiếm khoảng vài nghìn nguyên tố Đơn vị khối lượng nguyên tử Trong vật lí hạt nhân, đơn vị khối lượng nguyên tử kí hiệu u Theo định nghĩa u có trị số khối lượng đồng vị Cacbon 1u  12  g  1,66055.1027 kg 12 6,.02.1023 CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 253 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA Từ hệ thức Anhxtanh = NGUYỄN THẾ THÀNH (hay = ) chứng tỏ rằng, khối lượng ngun tử đo đơn vị lượng E chia cho c2, cụ thể đo J/c2 hay eV/c2 hay MeV/c2 = 931,5 Với: = 10 = 1,6 10 / Độ hụt khối lượng liên kết Một hạt nhân có Z prơtơn N = A - Z nơtrơn tổng khối lượng prôtôn nơtrôn là: = + ( − ) Khối lượng hạt nhân m ta ln có: m < m0 lượng ∆ ∆ = − = + ( − ) − gọi độ hụt khối hạt nhân =∆ gọi lượng liên kết Năng lượng liên kết tính cho nuclon, , gọi lượng liên kết riêng, đặc trưng cho độ bền vững hạt nhân Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Chú ý: phân biệt khối lượng nguyên tử M khối lượng hạt nhân m: M = m +Zme ; Với me khối lượng êlêctrôn Phản ứng hạt nhân a Phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + → + Trong A B hạt nhân tương tác (hạt nhân ban đầu hay hạt nhân mẹ), hạt nhân C D hạt nhân sản phẩm (hạt nhân con) - Phản ứng hạt nhân thường chia làm hai loại: + Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt khác (sự phóng xạ) → + Trong A hạt nhân không bền, B hạt nhân con, C hạt α β + Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác + 254 → + TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH b Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Xét phản ứng: + → + - Định luật bảo tồn số Nuclơn (định luật bảo tồn số khối): Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm + = + - Định luật bảo tồn điện tích (định luật bảo tồn số Z): Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số hạt sản phẩm + = + Định luật bảo tồn điện tích bảo tồn ngun tử số Z (quy ước êlêctrơn có Z = 1) - Định luật bảo toàn lượng toàn phần (bao gồm động = lượng nghỉ = ): Tổng lượng toàn phần hạt tương tác tổng lượng toàn phần hạt sản phẩm + + + = + + + - Định luật bảo toàn động lượng: Vectơ tổng động lượng hạt tương tác vectơ tổng động lượng hạt sản phẩm ⃗ + ⃗ = ⃗ + ⃗ c Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: + → Khối lượng hạt nhân ban đầu là: + = + Khối lượng hạt nhân sản phẩm là: = + Tổng số nuclôn phản ứng bảo tồn, hạt nhân A, B, C, D có độ hụt khối khác nên - Nếu > ≠ : Phản ứng toả lượng Năng lượng tỏa phản ứng ΔΕ = Δ = [( Theo định luật bảo toàn lượng toàn phần thì: )−( ΔΕ = Δ = [( + + + )−( + )] )] = ( + )−( + ) Giả sử hạt nhân A B đứng yên, lượng tỏa phản ứng tồn dạng động hạt nhân C D, lượng photôn γ Năng lượng toả thường gọi lượng hạt nhân Khi phản ứng hạt nhân tỏa lượng phương trình phản ứng viết dạng: + → + + ΔΕ Trong phản ứng toả lượng, hạt nhân sinh bền vững hạt nhân ban đầu CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 255 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH - Nếu < : Phản ứng thu lượng Trong trường hợp này, tổng lượng nghỉ hạt nhân A + B, tức tổng lượng toàn phần hệ A + B nhỏ tổng lượng nghỉ hạt nhân sinh C + D Do theo định luật bảo tồn lượng tồn phần, phản ứng khơng thể tự xảy Muốn cho phản ứng xảy ra, ta phải cung cấp cho hạt A B lượng W dạng động Đây phản ứng thu lượng Năng lượng cần cung cấp cho phản ứng phải thoả mãn điều kiện: ) =( + )−( + ) ∆ =( − Như vậy, lượng tối thiểu cần cung cấp cho phản ứng hạt nhân động hạt tham gia phản ứng d Hai loại phản ứng hạt nhân toả lượng Phản ứng hạt nhân toả lượng gồm hai loại: - Phản ứng nhiệt hạch: Hai hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng + → + - Phản ứng phân hạch: Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ Ví dụ: phản ứng + toả lượng khoảng 185 MeV → + +2 Các số đơn vị thường sử dụng - Số Avôgađrô: = 6,022 10 - Đơn vị lượng: = 1,6 10 ;1 = 1,6 10 - Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 931,5 = 1,66055.10-27 = /c2 - Điện tích nguyên tố: | | = 1,6.10-19 - Khối lượng prôtôn: = 1,007276 - Khối lượng nơtrôn: = 1,008660 - Khối lượng electrôn: e = 9,1.10-31 = 0,0005 B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng Đại cương hạt nhân nguyên tử Xét hạt nhân có Z prơtơn N = A - Z nơtrơn Bán kính hạt nhân: Thể tích hạt nhân: = 1,2 10 ( ) = Khối lượng prôtôn nơtrôn cấu tạo nên hạt nhân là: = + Khối lượng hạt nhân m Độ hụt khối hạt nhân: ∆ 256 = − = − − TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH =∆ Năng lượng liên kết: Năng lượng liên riêng: =[ − − ] = Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Chú ý: phân biệt khối lượng nguyên tử M khối lượng hạt nhân m: M = m +Zme ; Với me khối lượng êlêctrôn Dạng Năng lượng phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: + → + Khối lượng hạt nhân ban đầu là: = + Khối lượng hạt nhân sản phẩm là: = + Độ hụt khối phản ứng là: ∆ =( Nếu > = − )−( + + ) : Phản ứng toả lượng: Năng lượng toả là: ∆ =( − ) = [( =( + )−( + )−( Khi đó, phương trình phản ứng viết dạng: + → + )] + + ) +∆ Với lưu ý, ∆ lượng tỏa phản ứng hạt nhân A tương tác với hạt nhân B tạo hạt nhân C hạt nhân D Vì mà đề u câu tính lượng tỏa phản ứng tổng hơp m(g) hạt nhân C (hoặc D) hay V(l) khí C (hoặc D) đktc Khi đó, ta phải tính xem m(g) hay V(l) có hạt nhân (nguyên tử) công thức sau: Số nguyên tử có m(g) là: = là: = (trong đó: m(g), A(g) số khối nguyên tử) Số nguyên tử có V(l) Với = 6,02 10 ê ử/ , số Avogadro = Từ đó, lượng tỏa là: ∆ Trong trường hợp phản ứng tạo k hạt X’ giống nhau, tìm lượng tỏa tổng hợp m(g) hạt nhân X’: + → + Theo phương trình phản ứng, tạo k hạt nhân X’ lượng tỏa đó,năng lượng tỏa tổng hợp hạt nhân X’ là: Vậy lượng tỏa tổng hợp m(g) hạt X’ là: = Do ∆ với N số nguyên tử X’ có m(g) hạt nhân X’ tính CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 257 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH Một số cơng thức tính nhanh lượng tỏa phản ứng + → + +∆ [( )−( )] + + ⎧ + ∆ ) − (∆ + ∆ )] ⎪ [(∆ )−( ) + + ∆ = ( ⎨( + ) − ( + ) ⎪ ⎩( + )−( + ) Chú ý: tốn, ta sử dụng cơng thức để tính E : Nếu E  phản ứng hạt nhân tỏa lượng Nếu E  phản ứng hạt nhân thu lượng Dạng Vận dụng định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân: + → + Định luật bảo tồn số Nuclơn: A +A = A +A Định luật bảo tồn điện tích: Z +Z = Z +Z Định luật bảo toàn lượng toàn phần: m c +K +m c +K =m c +K +m c +K Định luật bảo toàn động lượng: P⃗ + P⃗ = P⃗ + P⃗ Vận dụng tìm hạt nhân thiếu phản ứng hạt nhân tốn lượng, động lượng Tìm hạt nhân thiếu phản ứng hạt nhân: áp dụng định luật bảo toàn số khối định luật bảo toàn điện tích Chú ý: Các hạt nhân đặc biệt - Hạt α: - Hạt êlêctrôn: - Hạt poziton: - Hạt prôtôn: ℎ - Hạt Nơtrơn: Bài tốn động lượng, lượng tồn phần: Động lượng hạt nhân có khối lượng m, vận tốc ⃗ là: ⃗ = Động hạt nhân có khối lượng m, vận tốc ⃗ là: - Mối liên hệ động lượng P động K: ⃗ = 258 ⃗ = ⃗ ⇒ = =2 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH - Khi tính động K hay vận tốc v ta thường kết hợp định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn lượng toàn phần + + ⃗ + + ⃗ = ⃗ + = + ⃗ + + Dạng Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 259 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH CHUYÊN ĐỀ HIỆN TƯỢNG PHĨNG XẠ A TĨM TẮT LÍ THUYẾT Hiện tượng phóng xạ Hiện tượng phóng xạ tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác → Phương trình tượng phóng xạ: + Trong đó, X hạt nhân mẹ, Y hạt nhân con, Z tia phóng xạ Đặc điểm tượng phóng xạ: - Khơng phụ thuộc vào điều kiện vật lí bên ngồi áp suất, nhiệt độ….và độc lập với thành phần hoá học mà nguyên tố phóng xạ có mặt - Phóng xạ phản ứng hạt nhân Hạt nhân phóng xạ gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành gọi hạt nhân Các loại phóng xạ - Phóng xạ α ( ): Tia phóng xạ hạt nhân nguyên tử Hêli ( → + ) ′ Có thể viết gọn hơn: → ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng Hệ thống tuần hồn có số khối giảm đơn vị - Phóng xạ β- ( ): Tia phóng xạ hạt êlêctrôn ( → + ) ′ Dạng tổng quát q trình phóng xạ β- sau: ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí tiến bảng Hệ thống tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β- nơtrôn biến thành prôtôn, êlêctrôn nơtrinơ: → - Phóng xạ β+ ( + + ( ℎạ ): Tia phóng xạ hạt pôzitôn ( → + ) ) ′ Dạng tổng quát q trình phóng xạ β+ sau: ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng hệ thống tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β+ hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, pôziton nơtrinô: → + + ( ℎạ ) - Phóng xạ (ℎạ ℎ ): Tia phóng xạ xạ điện từ có bước sóng ngắn (ngắn tia X) hạt phôtôn có lượng cao 260 TÀI LIỆU ƠN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng cao E1 chuyển mức lượng thấp E2 đồng thời phóng photơn có lượng: =ℎ = Trong phóng xạ phóng xạ α β ℎ = − khơng có biến đổi hạt nhân Do phóng xạ thường kèm theo Định luật phóng xạ a Đặc tính q trình phóng xạ - Có chất q trình biến đổi hạt nhân - Có tính tự phát khơng điều khiển được, khơng chịu tác động yếu tố thuộc mơi trường bên ngồi nhiệt độ, áp suất… - Là trình ngẫu nhiên: với hạt nhân phóng xạ cho trước, thời điểm phân hủy khơng xác định Ta nói đến xác suất phân hủy hạt nhân Như vậy, ta khơng thể khảo sát biến đổi hạt nhân đơn lẻ Tuy nhiên ta khảo sát biến đổi thống kê số lớn hạt nhân phóng xạ b Định luật phóng xạ = 0, khối lượng chất phóng xạ - Tại thời điểm ban đầu số hạt nhân - Tại thời điểm t, khối lượng chất phóng xạ số hạt nhân lại chưa bị phân rã - Chu kì bán rã T: Là khoảng thời gian mà sau khoảng thời gian đó, số hạt nhân phóng xạ nửa = Ta có: với = số phóng xạ, đặc trưng cho loại chất phóng xạ .2 = hay = hay = - Số hạt nhân khối lượng chất phóng xạ bị phân rã: ∆ = − = (1 − ) ∆ = − = (1 − ) - Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: Phần trăm chất phóng xạ lại: ∆ ( ) =1− = - Số hạt nhân bị (phân rã) số hạt nhân tạo thành: ∆ = − = (1 − - Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t = Trong đó: Δ = (1 − ) = ) (1 − ) A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 261 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH m0 khối lượng ban đầu chất phóng xạ ban đầu NA = 6,022.10-23 mol-1 số Avôgađrô c Độ phóng xạ H Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã giây : H   N   N e t t Hay H   N  H e t Với H   N độ phóng xạ ban đầu Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = phân rã/giây Curi (Ci); Ci = 3,7.1010 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây(s) B MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng Đại cương phóng xạ Qui luật dịch chuyển phóng xạ Quy luật dịch chuyển phóng xạ - Phóng xạ α ( ): Tia phóng xạ hạt nhân nguyên tử Hêli ( → + ) ′ Có thể viết gọn hơn: → ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng Hệ thống tuần hồn có số khối giảm đơn vị - Phóng xạ β- ( ): Tia phóng xạ hạt êlêctrơn ( → + ) ′ Dạng tổng quát trình phóng xạ β- sau: ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí tiến bảng Hệ thống tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β- nơtrôn biến thành prôtôn, êlêctrôn nơtrinô: → - Phóng xạ β+ ( + + ( ℎạ ): Tia phóng xạ hạt pơzitơn ( → + ) ) ′ Dạng tổng quát q trình phóng xạ β+ sau: ′ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng hệ thống tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β+ hạt prôtôn biến thành hạt nơtrôn, pôziton nơtrinô: → + + ( ℎạ ) - Phóng xạ (ℎạ ℎ ): Tia phóng xạ xạ điện từ có bước sóng ngắn (ngắn tia X) hạt phơtơn có lượng cao 262 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng cao E1 chuyển mức lượng thấp E2 đồng thời phóng photơn có lượng: =ℎ = Trong phóng xạ phóng xạ α β ℎ = − khơng có biến đổi hạt nhân Do phóng xạ thường kèm theo Xác định số phóng xạ α β chuỗi phóng xạ ỗ ó Cho chuỗi phóng xạ: ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ y phóng xạ β Xác định x y ′ biết biến thành ′ sau x phóng xạ α Ta viết chuỗi phóng xạ dạng: → + + ′ =4 + Giải hệ phương trình: ta tìm x y =2 + + ′ Chú ý: Nếu tìm y > chứng tỏ phóng xạ chuỗi phóng xạ β+, y < phóng xạ chuỗi phóng xạ β3 Vận dụng định luật phóng xạ Xét q trình phóng xạ: A1 Z1 X  AZ22Y  ZA33 Z Trong X chất phóng xạ có chu kì bán rã T, số phóng xạ   ln T Gọi số hạt nhân khối lượng X thời điểm ban đầu (t = 0) N0 m0 với liên hệ N  m0 N A A1 Khi đó, số hạt nhân khối lượng X CÒN LẠI thời điểm t  k T là: N m N0  N e t k N m A1  k0  m0 e t NA Số hạt nhân khối lượng chất phóng xạ X bị phân rã: N X  N  N  N (1  e  t ) mX  m0  m  m0 (1  e  t ) Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: Phần trăm chất phóng xạ lại: N m    e  t N0 m0 m  e  t m0 Độ phóng xạ : CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 263 TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH Độ phóng xạ thời điểm t : H   N   N e   t Độ phóng xạ thời điểm ban đầu (t = 0) : H   N Liên hệ độ phóng xạ H với số hạt nhân N khối lượng m: ln m N A T A H AT m ln 2.N A H  N  m( g ); A(g)  H ( Bq )  Trong công thức trên, ý đơn vị :  T , t ( s )  N A  6, 02.1023 mol 1 Dạng Lượng chất tạo tượng phóng xạ Xét q trình phóng xạ có phương trình: → + Trong q trình phóng xạ trên, ta lưu ý, hạt nhân X bị phân rã phóng xạ tạo hạt nhân Y đồng thời tạo hạt nhân (tia) Z Do đó, số hạt nhân bị phân rã (mất đi) số hạt nhân tạo thành Vậy ta ln có: ∆ = = Tại thời điểm ban đầu (t0 = 0), hạt nhân X có số nguyên tử khối lượng là: m0 (g) N0; với liên hệ: = (với A1 (g) số khối hạt X NA = 6,02.1023 nguyên tử/mol số Avogadro) = Sau thời gian t, lượng chất X lại là: = Suy ra, số hạt nhân X bị phân rã thời gian là: ∆ = − = (1 − ) Vậy, số hạt nhân (Y Z) tạo thành là: ∆ = = = 1− = (( ) Từ đây, ta tính khối lượng chất tạo thành qua công thức: = Cụ thể sau: = = = = ((1 − ) ((1 − ) Có thể tìm thể tích khí Z tạo điều kiện tiêu chuân: 264 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA TRƯỜNG THPT HIỆP HÒA NGUYỄN THẾ THÀNH = (( = Nếu t  T (hay chu kì bán rã T lớn)  e )  ln t T  (Với V0 = 22,4 l) ln t T Chú ý: - Số nguyên tử chất phóng xạ bị số nguyên tử chất tạo thành - Khối lượng chất tạo thành KHÔNG BẰNG khối lượng chất phóng xạ bị - Số prơtơn có m(g) ngun tử là: ( ) - Số nơtrơn có m(g) ngun tử là: ( ) ( − ) Dạng Ứng dụng tượng phóng xạ Xác định tuổi mẫu vật cổ có nguồn gốc thực vật Cơ sở: Dựa vào hàm lượng chất phóng xạ C14 Khi sống : Thành phần C14 không đổi thực vật hấp thụ thức ăn Khi chết : Thành phần C14 bị phân rã dần Để xác định tuổi mẫu vật có nguồn gốc thực vật, ta khảo sát hàm lượng C14 hai mẫu gỗ khối lượng: Mẫu gỗ tươi mẫu gỗ cổ Gọi N0 số nguyên tử C14 có mẫu tươi, N số nguyên tử C14 mẫu cổ Gọi t thời gian từ lúc mẫu gỗ cỗ bị chết đến thời điểm khảo sát Ta có : N N0 N  N 0e  t  e t  k N Lấy ln hai ta được:  t  ln N0 N hay t  ln N  N Nếu tính theo độ phóng xạ thì: t  H0 ln với H0 H phải có khối lượng hay  H số nguyên tử Chú ý: - Đơn vị H Bq Ci: = 3,7 10  H , H  Bq   T , t  s  - Trong công thức tính độ phóng xạ H  Xác định tuổi mẫu vật có nguồn gốc chất phóng xạ Cơ sở: Dựa vào tỉ số khối lượng chất phóng xạ chất tạo thành sau chuỗi phóng xạ ỗ ó Ta xét chuỗi phóng xạ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ′ với chất phóng xạ, ′ hạt nhân bền, không bị phân rã Sau thời gian t X biến thành X’ CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 265 TRƯỜNG THPT HIỆP HỊA NGUYỄN THẾ THÀNH Nếu ban đầu, mẫu vật có thành phần X (hoặc có thêm thành phần X’) sau thời gian t, X bị phân rã, biến thành X’, mẫu vật lúc gồm thành phần X X’ Với lưu ý, số nguyên tử (số hạt nhân) X bị số nguyên tử X’ tạo thành Tại t = 0: Số nguyên tử khối lượng X là: N0 m0 Đến thời điểm t: Số nguyên tử khối lượng X lại là: N  N  t T  N e t Số nguyên tử X bị sau thời gian t : ΔN  N  N  N 1  e  t  Số nguyên tử X bị số nguyên tử X’ tạo thành: N   ΔN  N 1  e  t  Gọi m m’ khối lượng hạt nhân X X’ thời điểm khảo sát ta có : m Suy ra: N N A m '  A ' NA NA m A N A N e  t A e  t    m ' A ' N ' A ' N0 1  e t  A '  e t Giải phương trình ta tìm t tuổi mẫu vật Chú ý: Có thể thời điểm ban đầu, mẫu có hàm lượng X’ Khi đó, thời điểm t Tỉ số khối lượng tính theo cơng thức khác Số phân rã thời gian ngắn - ứng dụng chữa bệnh ung thư Để tìm quan hệ số hạt bị phân rã thời gian ngắn ( t  T ), ta dựa vào biểu thức độ phóng xạ: H  H e  t  N N  t  e t  t0 Trong đó, N số hạt bị phân rã thời gian t0 thời điểm ban đầu khảo sát;  N số hạt bị phân rã thời gian t thời điểm t Ứng dụng chữa bệnh ung thư: Trong điều trị bệnh ung thư, bệnh nhân chiếu xạ với liều xác định từ nguồn phóng xạ, tức N  N ; thay vào công thức N N  t  e ta được: t  t0 1  t  e  t  t0 et t t0 Với t0 thời gian chiếu xạ ban đầu, t thời gian chiếu xạ sau thời điểm chiếu trước khoảng thời gian t 266 TÀI LIỆU ÔN THI THPT QUỐC GIA
- Xem thêm -

Xem thêm: TONG HOP CAC DANG BTVL-ok, TONG HOP CAC DANG BTVL-ok

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay