Tài liệu Tổng hợp kiến thức Vật lí 12

 Tổng hợp kiến thức Vật lí 12 - LTĐH 
 MỤC LỤC 
CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ ............................................................................................. 2 
CHƯƠNG II: SÓNG CƠ ................................................................................................... 23 
CHƯƠNG III: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ .............................................................. 31 
CHƯƠNG IV: DÒNG ĐIÊN XOAY CHIỀU ....................................................................... 35 
CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG ...................................................................................... 48 
CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ........................................................................... 55 
CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ........................................................................ 61 
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 65 
 Trang - 1/67- Tổng hợp kiến thức Vật lí 12 - LTĐH 
* Với hai thời điểm t1, t2 vật có các cặp giá trị x1, v1 và x2, v2 thì ta có hệ thức tính A & T như sau: 
 v 2 v 2 x 2 x 2
  2 1 T 2 1 2
 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
 x1 x 2 v 2 v1
 x1 v1 x2 v 2 x1 x 2 v 2 v1
 2 2 2 → 
 A A A A A A  2 2 2 2 2
 2 v1 x1 v 2 x 2v1
 A x1 2 2
  v 2 v1
* Sự đổi chiều các đại lượng: 
 Các vectơ a , F đổi chiều khi qua VTCB. 
 Vectơ v đổi chiều khi qua vị trí biên. 
* Khi đi từ vị trí cân bằng O ra vị trí biên: 
 Nếu  v chuyển động chậm dần. 
 Vận tốc giảm, ly độ tăng động năng giảm, thế năng tăng độ lớn gia tốc, lực kéo về tăng. 
* Khi đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng O: 
 Nếu  chuyển động nhanh dần. 
 Vận tốc tăng, ly độ giảm động năng tăng, thế năng giảm độ lớn gia tốc, lực kéo về giảm. 
* Ở đây không thể nói là vật dao động nhanh dần “đều” hay chậm dần “đều” vì dao động là loại 
chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hòa chứ không phải gia tốc a là hằng số. 
8. Mối liên hệ giữa dao động điều hòa (DĐĐH) và chuyển 
động tròn đều (CĐTĐ): 
a) DĐĐH được xem là hình chiếu vị trí của một chất điểm 
CĐTĐ lên một trục nằm trong mặt phẳng quỹ đạo & ngược lại 
 v
với: A = R; ω = 
 R
b) Các bước thực hiện: 
 Bước 1: Vẽ đường tròn (O ; R = A). 
 Bước 2: Tại t = 0, xem vật đang ở đâu và bắt đầu chuyển động 
theo chiều âm hay dương: 
 + Nếu 0: vật chuyển động theo chiều âm (về biên âm) 
 + Nếu 0: vật chuyển động theo chiều dương (về biên 
dương) 
 Bước 3: Xác định điểm tới để xác định góc quét Δφ, từ đó xác định được thời gian và quãng 
đường chuyển động. 
c) Bảng tương quan giữa DĐĐH và CĐTĐ: 
 Dao động điều hòa x = Acos(t+ ) Chuyển động tròn đều (O, R = A) 
 A là biên độ R = A là bán k nh 
  la tần số góc  la tốc độ góc 
 (t+ ) la pha dao động (t+ ) là tọa độ góc 
 vmax = A la tốc độ cực đại v = R là tốc độ dài 
 amax = A2 la gia tốc cực đại aht = R2 là gia tốc hướng tâm 
 Fphmax = mA2 là hợp lực cực đại tác dụng lên Fht = mA2 là lực hướng tâm tác dụng lên vật 
 vật 
9. Các dạng dao động có phương trình đặc biệt: 
 Biên độ A 
a x = a ± Acos(t + φ) với a = const Biên độ: Tọa độ VTCB: x =A 
 Tọa độ vị trí biên x = A 
 Trang - 3/67- Tổng hợp kiến thức Vật lí 12 - LTĐH 
 S
1. Tốc độ trung bình: vtb = với S là quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian Δt. 
 Δt
 4A 2v max
 Tốc độ trung bình trong 1 hoặc n chu kì là: vtb = = 
 T 
 x x x
2. Vận tốc trung bình: v 2 1 với Δx là độ dời vật thực hiện được trong khoảng thời gian 
 t t
Δt. 
Độ dời trong 1 hoặc n chu kỳ bằng 0 Vận tốc trung bình trong 1 hoặc n chu kì bằng 0. 
 DẠNG 3: Xác định trạng thái dao động của vật sau (trước) thời điểm t một khoảng Δt. 
 Với loại bài toán này, trước tiên ta kiểm tra xem Δt = Δ nhận giá trị nào: 
 - Nếu Δ = 2k thì x2 = x1 và v2 = v1 ; 
 - Nếu Δ = (2k + 1) thì x2 = - x1 và v2 = - v1 ; 
 - Nếu Δ có giá trị khác, ta dùng mối liên hệ DĐĐH và CĐTĐ để giải tiếp: 
 Bước 1: Vẽ đường tròn có bán kính R = A (biên độ) và trục Ox nằm ngang 
 Bước 2: Biểu diễn trạng thái của vật tại thời điểm t trên quỹ đạo và vị trí tương ứng của M trên 
đường tròn. 
Lưu ý: ứng với x đang giảm: vật chuyển động theo chiều âm; ứng với x đang tăng: vật chuyển động 
theo chiều dương. 
 Bước 3: Từ góc Δ = Δt mà OM quét trong thời gian Δt, hạ hình chiếu xuống trục Ox suy ra vị 
trí, vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t + Δt hoặc t – Δt. 
 DẠNG 4: Tính thời gian trong một chu kỳ để |x|, |v|, |a| nhỏ hơn hoặc lớn hơn một giá trị 
nào đó (Dùng công thức tính & máy tính cầm tay). 
a) Thời gian trong một chu kỳ vật cách VTCB một khoảng 
 1 |x1|
 nhỏ hơn x1 là Δt = 4t1 = arcsin 
 ω A
 1 |x1|
 lớn hơn x1 là Δt = 4t2 = arccos 
 ω A
b) Thời gian trong một chu kỳ tốc độ 
 1 |v1|
 nhỏ hơn v1 là Δt = 4t1 = arcsin 
 ω Aω
 1 |v1|
 lớn hơn v1 là Δt = 4t2 = arccos 
 ω Aω
 (Hoặc sử dụng công thức độc lập từ v1 ta tính được x1 rồi tính như trường hợp a) 
c) Tính tương tự với bài toán cho độ lớn gia tốc nhỏ hơn hoặc lớn hơn a1 !! 
 DẠNG 5: Tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) từ thời điểm t1 đến t2. 
 Trong mỗi chu kỳ, vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần (chưa xét chiều chuyển 
động) nên: 
 Bước 1: Tại thời điểm t1, xác định điểm M1 ; tại thời điểm t2, xác định điểm M2 
 Bước 2: Vẽ đúng chiều chuyển động của vật từ M1 tới M2, suy ra số lần vật đi qua xo là a. 
 + Nếu Δt T Δt = n.T + to thì số lần vật qua xo là 2n + a. 
 + Đặc biệt: nếu vị trí M1 trùng với vị trí xuất phát thì số lần vật qua xo là 2n + a + 1. 
 DẠNG 6: Tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, Wt, Wđ, F) lần thứ n 
 Bước 1: Xác định vị trí M0 tương ứng của vật trên đường tròn ở thời điểm t = 0 & số lần vật 
qua vị trí x đề bài yêu cầu trong 1 chu kì (thường là 1, 2 hoặc 4 lần) 
 Bước 2: Thời điểm cần tìm là: t = n.T + t0 ; Với: 
 + n là số nguyên lần chu kì được xác định bằng phép chia hết giữa số lần “gần” số lần đề bài 
yêu cầu với số lần đi qua x trong 1 chu kì lúc này vật quay về vị trí ban đầu M0, và còn thiếu số 
lần 1, 2, ... mới đủ số lần đề bài cho. 
 Trang - 5/67- Tổng hợp kiến thức Vật lí 12 - LTĐH 
 Bài toán ngược: Xét trong cùng quãng đường S, tìm thời gian dài nhất và ngắn nhất: 
 .t min .tmax
 - Nếu S < 2A: S = 2Asin (tmin ứng với Smax) ; S = 2A (1 - cos ) (tmax ứng với Smin) 
 2 2
 T
 - Nếu S > 2A: tách S n.2A S ', thời gian tương ứng: t n t' ; tìm t’max, t’min như trên. 
 2
 Ví dụ: Nhìn vào bảng tóm tắt trên ta thấy, trong cùng quãng đường S = A, thì thời gian dài nhất 
là tmax = T/3 và ngắn nhất là tmin = T/6, đây là 2 trường hợp xuất hiện nhiều trong các đề thi!! 
 Từ công thức tính Smax và Smin ta có cách tính nhanh quãng đường đi được trong thời gian 
từ t1 đến t2: 
 Ta có: 
 S S
 - Độ lệch cực đại: ΔS = max min 0,4A 
 2
 - Quãng đường vật đi sau một chu kì luôn là 4A nên quãng đường đi được ‘‘trung bình’’ là: 
 t t
 S 2 1 .4A 
 T
 - Vậy quãng đường đi được: S S ΔS hay S ΔS S ΔS hay 0,4A S 0,4A 
 DẠNG 8: Bài toán hai vật cùng dao động điều hòa 
 Bài toán 1: Bài toán hai vật gặp nhau. 
* Cách giải tổng quát: 
 - Trước tiên, xác định pha ban đầu của hai vật từ điều kiện ban đầu. 
 - Khi hai vật gặp nhau thì: x1 = x2 ; giải & biện luận tìm t thời điểm & vị trí hai vật gặp nhau. 
* Cách 2: Dùng mối liên hệ DĐĐH và CĐTĐ (có 2 trường hợp) 
 - Trường hợp 1: Sự gặp nhau của hai vật dao động cùng biên độ, khác tần số. 
 Tình huống: Hai vật dao động điều hoà với cùng biên độ A, có vị trí cân bằng trùng nhau, nhưng 
với tần số f1 ≠ f2 (giả sử f2 > f1). Tại t = 0, chất điểm thứ nhất có li độ x1 
và chuyển động theo chiều dương, chất điểm thứ hai có li độ x2 chuyển 
động ngược chiều dương. Hỏi sau bao lâu thì chúng gặp nhau lần đầu tiên? Có thể xảy ra hai khả 
năng sau: 
 + Khi gặp nhau hai chất điểm chuyển động cùng chiều nhau. 
 Tại t = 0, trạng thái chuyển động của các chất điểm sẽ tương ứng 
với các bán kính của đường tròn như hình vẽ. Góc tạo bởi hai bán kính 
khi đó là  
 D    α α Trên hình vẽ, ta có: ε = α2 - α1 
 + Khi gặp nhau, chất điểm chuyển động ngược chiều nhau: 
 Trên hình vẽ: α1 = a + a' ; α2 = b + b' 
 0 0 
 Với lưu ý: a' + b' = 180 . Ta có: α1 + α2 = a + b +180 
 Trong đó: a, b là các góc quét của các bán kính từ t = 0 cho đến thời 
 điểm đầu tiên các vật tương ứng của chúng đi qua vị trí cân bằng. 
 Đặc biệt: nếu lúc đầu hai vật cùng xuất phát từ vị trí x0 theo cùng 
chiều chuyển động. D  nên vật 2 đi nhanh hơn vật 1, chúng gặp 
nhau tại x1, suy ra thời điểm hai vật gặp nhau: 
 + Với < 0 (Hình 1): 
   2|φ|
 M1OA M2OA |φ| - ω1t = ω2 t -|φ|  t = 
 ω1+ω2
 2(π-φ)
 + Với > 0 (Hình 2) (π - φ) - ω1t = ω2t - (π - φ) t = 
 ω1+ω2
 Trang - 7/67- Tổng hợp kiến thức Vật lí 12 - LTĐH 
 2 2 2
 x1 x2 A ; v1 x2 ; v2 x1 (lấy dấu + khi k lẻ và dấu – khi k chẵn) 
 Bài toán 3: Hiện tượng trùng phùng 
 Hai vật có chu kì khác nhau T và T’. Khi hai vật cùng qua vị trí cân bằng và chuyển động cùng 
chiều thì ta nói xảy ra hiện tượng trùng phùng. Gọi Δt là thời gian giữa hai lần trùng phùng 
liên tiếp nhau. 
 T.T'
 t 
 - Nếu hai chu kì xấp xỉ nhau thì T T' 
 T a
 - Nếu hai chu kì khác nhau nhiều thì Δt = b.T = a.T’ trong đó: = phân số tối giản = 
 T' b
Chú ý: Cần phân biệt được sự khác nhau giữa bài toán hai vật gặp nhau và bài toán trùng phùng! 
 DẠNG 9: Tổng hợp dao động 
1. Công thức tính biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp: 
 2 2 2 A1 sin 1 A2 sin 2
 A A1 A2 2A1A2 cos( 2 1); tan 
 A1 cos 1 A2 cos 2
 2. Ảnh hưởng của độ lệch pha: Δ = 2 - 1 (với 2 > 1) 
 - Hai dao động cùng pha: Δφ = k.2π: A = A1 + A2 
 - Hai dao động ngược pha: Δφ = (2k+1)π: A = |A1 - A2| 
 π
 - Hai dao động vuông pha: Δφ = (2k+1) ; A A 2 A 2 
 2 1 2
 Δφ
 - Khi A1 = A2 A = 2A1cos ; 
 2
 2π
 + Khi Δφ = = 1200 A = A1 = A2 
 3
 + Khi Δφ = = 600 A = A1 3 = A2 3 
 3
 - Hai dao động có độ lệch pha Δφ = const: |A1 - A2| A A1 + A2 
* Chú ý: Hãy nhớ bộ 3 số trong tam giác vuông: 3, 4, 5 (6, 8, 10) 
3. Dùng máy tính tìm phương trình (dùng cho FX 570ES trở lên) 
Chú ý: Trước tiên đưa về dạng hàm cos trước khi tổng hợp. 
 - Bấm chọn MODE 2 màn hình hiển thị chữ: CMPLX. 
 - Chọn đơn vị đo góc là độ bấm: SHIFT MODE 3 màn hình hiển thị chữ D 
 (hoặc chọn đơn vị góc là rad bấm: SHIFT MODE 4 màn hình hiển thị chữ R) 
- Nhập: A1 SHIFT (-) φ1 + A2 SHIFT (-) φ2 màn hình hiển thị: A1  1 + A2  2 ; sau đó 
nhấn = 
 - Kết quả hiển thị số phức dạng: a+bi ; bấm SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả: A  
4. Khoảng cách giữa hai dao động: d = x1 – x2 = A’cos(t + ’ ) . Tìm dmax: 
 2 2 2
 * Cách 1: Dùng công thức: dmax A1 A2 2A1A2 cos( 1 2 ) 
 * Cách 2: Nhập máy: A1  1 - A2  2 SHIFT 2 3 = hiển thị A’  ’ . Ta có: dmax = A’ 
5. Ba con lắc lò xo 1, 2, 3 đặt thẳng đứng cách đều nhau, biết phương trình dao động của con lắc 1 
và 2, tìm phương trình dao động của con lắc thứ 3 để trong quá trình dao động cả ba vật luôn 
 x1 x3
thẳng hàng. Điều kiện: x2 x3 2x2 x1 
 2
Nhập máy: 2(A2  2) – A1  1 SHIFT 2 3 = hiển thị A3  3 
 Trang - 9/67-