Lý thuyết và các dạng bài tập vật lý 12 Luyện thi Đại học và Cao đẳng

LỜI NÓI ĐẦU

Các em thân mến!
Nếu được hỏi môn nào là khó học nhất đối với các em, chắc đa số các em sẽ trả lời là môn Vật lý.
Đúng! về phía bản thân Thầy cũng thấy như vậy. Môn vật lý yêu cầu các em phải chuyển tải được các sự
kiện, hiện tượng vật lý sang các dạng toán cơ bản mà ta đã học. Đó là chưa kễ việc giải thích các sự kiện,
hiện tượng vật lý, tiến hành thí nghiệm, Tuy nhiên nói như vậy không có nghĩa là không thể học được môn
vật lý. Người ta nói nếu có lòng đam mê và chọn đúng con đường thì chúng ta nhất định sẽ đi đến đích. Trên
tinh thần như vậy và đặc biệt là nhằm giúp các em học sinh 12 trong các kì thi sắp đến, Thầy cùng tổ vật lý
đã biên soạn cuốn tài liệu “Lý thuyết và các dạng bài tập vật lý 12”. Tinh thần của cuốn tài liệu là trình bày
qua những kiến thức cơ bản của toàn chương, sau đó trình bày các chuyên đề cụ thể của chương, trong từng
chuyên đề thầy lại trình bày cách giải các bài mẫu dưới dạng ngắn gọn nhất có thể, sau đó là các bài tập áp
dụng được sắp xếp từ dễ đến khó và có đáp án cho mỗi câu. Đây là những chia sẽ mang tính chất tâm huyết
và Thầy hy vọng cuốn tài liệu này có thể giúp được các em bớt đi một ít khó khăn trong việc học môn vật lý.
Do thời gian hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các em và quý
thầy cô. Chúc các em đạt kết quả cao trong các kì thi sắp tới. Thân ái.

 Độ lệch pha của hai dao động giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên phương truyền sóng: ∆ϕ =
λ
π
d2
.
 Phương trình sóng:
N
ế
u ph
ươ
ng trình sóng t
ạ
i ngu
ồ
n O là u
O
= A
O
cos(
ω
t +
ϕ
) thì ph
ươ
ng trình
sóng t
ạ
i M là u
M
= A

ồ
n S
1
và S
2
cùng phát ra hai sóng gi
ố
ng h
ệ
t nhau: u
1
= u
2
=
Acos
ω
t thí sóng t
ổ
ng h
ợ
p t
ạ
i M: u
M
= 2Acos
λ
π
)(
12
dd −

bước sóng: d
2
– d
1
= k
λ
; (k
∈
Z).
 Cực tiểu giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lẻ nữa
bước sóng: d
2
– d
1
= (k +
2
1
)
λ
; (k
∈
Z).
3. Sóng dừng
 Định nghĩa: Sóng dừng là sóng có nút và bụng cố định trong
không gian.
 Đặc điểm: Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên
tiếp bằng nữa bước sóng.
 Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây
 Dây hai đầu cố định:
2

 Mức cường độ âm: L = lg
0
I
I
hoặc L =10 lg
0
I
I
; I
0
= 10
-12
W/m
2
: chuẩn cường độ âm. Đơn vị: ben
(B) hoặc đêxiben (dB): 1dB = 0,1B.
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
bước sóng (lamda)
1
2
bước sóng
bụng
nút
1
2
bước sóng
bụng
nút

S

ượ
ng sóng: W =
2
1
m
ω
2
A
2
(A: bi
ệ
n
độ
sóng).

T
ạ
i ngu
ồ
n phát O ph
ươ
ng trình sóng là u
O
= acos(
ω
t +
ϕ
) thì ph
ươ
ng trình sóng t

a hai dao
độ
ng gi
ữ
a hai
đ
i
ể
m cách nhau kho
ả
ng d trên ph
ươ
ng truy
ề
n sóng là:
∆ϕ
=
λ
π
d
2
.
- Hai
đ
i
ể
m dao
độ
ng
cù

pha nhau. Tính tần số của sóng.
* Gợi ý cách giải: Độ lệch pha giữa hai điểm trên cùng một phương truyền sóng ∆ϕ =
λ
π
d2
=
2
df
v
π
. Do hai
điểm dao động ngược pha và gần nhất nên
ϕ π
∆ =
(k = 0). Do đó
2
2,5 .
2
df v
f Hz
v d
π
π
=
⇒
= =
Bài 3. Một chiếc phao trên mặt biển nhô cao 5 lần trong 16s và khoảng cách giữa 10 đỉnh sóng liên tiếp là
90m. Tính vận tốc truyền sóng của sóng biển.
* Gợi ý cách giải:
- Phao nhô cao 5 lần trong 16s nên:

ề
n
só
ng
là
:
2,5 .
v m
T
λ
= =
Bài 4. M
ộ
t sóng ch
ạ
y truy
ề
n d
ọ
c theo tr
ụ
c x
đượ
c mô t
ả
b
ở
i ph
ươ
ng trình: u

ng
tạ
i m
ộ
t
đ
i
ể
m
cá
ch ngu
ồ
n m
ộ
t
khoả
ng x
có dạ
ng u
M
= acos(ωt - 2π
λ
x
+
ϕ). Do
đó
:
8 / .
8 / .
2

sóng đó (ĐS:
λ
= 0,25 m; T = 0,5 s; f = 2 Hz).
Bài 3. Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra sóng ổn định trên
mặt chất lỏng. Xét 5 gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất
cách gợn thứ năm 0,5 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng (ĐS: v = 15 m/s).
Bài 4. Một sóng có tần số 500 Hz và tốc độ lan truyền 350 m/s. Hỏi hai điểm gần nhất trên phương truyền
sóng cách nhau một khoảng bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha
4
π
? (ĐS: d = 8,75 cm).
Bài 5
. M
ộ
t sóng âm truy
ề
n trong thép v
ớ
i t
ố
c
độ
5000 m/s. Bi
ế
t
độ
l
ệ
ch pha c
ủ

a sóng âm
đ
ó
(
ĐS:
λ
= 8 m; f = 625 Hz).
Bài 6.
M
ộ
t sóng ngang truy
ề
n t
ừ
M
đế
n O r
ồ
i
đế
n N trên cùng m
ộ
t ph
ươ
ng truy
ề
n sóng v
ớ
i v
ậ

t +
6
π
) (cm); u
N
= 5cos(4
π
t -
2
π
) (cm)).
2. Giao thoa sóng – Sóng dừng
 Các công thức
 Giao thoa sóng

N
ế
u t
ạ
i hai ngu
ồ
n S
1
và S
2
cùng phát ra hai sóng gi
ố
ng h
ệ
t nhau (hai

)(
12
dd −
cos(ωt -
λ
π
)(
12
dd +
).
 Độ lệch pha của hai sóng từ hai nguồn truyền tới M là: ∆ϕ =
λ
π
)(2
12
dd −
.
* Tại M là cực đại giao thoa khi: ∆ϕ =
2
k
π
⇔
d
2
- d
1
= k
λ
.
* T

c ti
ể
u trên
đ
o
ạ
n th
ẳ
ng n
ố
i hai ngu
ồ
n là s
ố
các giá tr
ị
c
ủ
a k (k
∈
z) tính theo công
th
ứ
c (
đ
ây là công th
ứ
c t
ổ
ng quát, áp d

∆
+−
SS

≤
k
≤

π
ϕ
λ
2
21
∆
+
SS
.
* S
ố

đ
i
ể
m c
ự
c ti
ể
u:
π
ϕ

ϕ
1
.
* L
ư
u ý: Khi x
ả
y ra giao thoa, kho
ả
ng cách g
ầ
n nh
ấ
t gi
ữ
a hai
đ
i
ể
m dao
độ
ng v
ớ
i biên
độ
c
ự
c
đạ
i (ho

độ
ng v
ớ
i biên
độ
c
ự
c
đạ
i và m
ộ
t
đ
i
ể
m dao
độ
ng v
ớ
i biên
độ
c
ự
c ti
ể
u trên
đ
o
ạ
n th

2
λ
.

Kho
ả
ng cách gi
ữ
a nút và b
ụ
ng li
ề
n k
ề
c
ủ
a sóng d
ừ
ng là
4
λ
.
d
2
d
1
M
S
2
S

do:
l
= (2k + 1)
4
λ
(s
ố
nút = s
ố
b
ụ
ng = k + 1).
 Lưu ý:
Khi gi
ả
i bài toán v
ề
sóng d
ừ
ng, nên v
ẽ
hình hình
để
kh
ỏ
i nh
ầ
m v
ề
s

có
ph
ươ
ng trình dao
độ
ng là u
1
= u
2
= 5cos(10
π
t)cm. Bi
ế
t v
ậ
n t
ố
c truy
ề
n sóng là 20cm/s. Vi
ế
t ph
ươ
ng trình
sóng t
ạ
i
đ
i
ể

). Trong
đó:
.2
. 4 .
v
vT cm
π
λ
ω
= = =
Do đó: u
M
=
(8 7)
2.5.cos .cos 10 5 2cos 10 .
4 4 4
t t cm
π π π
π π
+
     
− = +
     
     

Bài 2. Trong thí nghi
ệ
m v
ề
giao thoa sóng trên m

ề
n sóng là 20cm/s. Tìm s
ố

đ
i
ể
m dao
độ
ng
v
ớ
i biên
độ
c
ự
c
đạ
i, c
ự
c ti
ể
u trên
đ
o
ạ
n th
ẳ
ng n
ố

2
:
π
ϕ
λ
2
21
∆
+−
SS
≤
k
≤

π
ϕ
λ
2
21
∆
+
SS

⇔
2,25 2,25 :0; 1; 2
k k
− ≤ ≤
⇒
± ±
(có 5 giá

ể
m c
ự
c ti
ể
u trên S
1
S
2
:
π
ϕ
λ
2
2
1
21
∆
+−−
SS
≤
k
≤

π
ϕ
λ
2
2
1

độ
c
ự
c
ti
ể
u.
Bài 3. M
ộ
t s
ợ
i dây
đ
àn h
ồ
i có
độ
dài AB = 80cm,
đầ
u B gi
ữ
c
ố

đị
nh,
đầ
u A g
ắ
n v

ậ
n t
ố
c truy
ề
n sóng trên dây.* G
ợ
i ý cách gi
ả
i: Dây 2
đầ
u c
ố

đị
nh và có 4 b
ụ
ng sóng nên k = 4. Do
đ
ó:
2
2 20 / .
2 2
v lf
l k v m s
f
λ

ậ
n t
ố
c sóng là 20 cm/s. Coi biên
độ
sóng không
đổ
i. Vi
ế
t ph
ươ
ng
trình dao
độ
ng t
ạ
i
đ
i
ể
m M cách A, B l
ầ
n l
ượ
t 7,2cm và 8,2cm (
Đ
S: u
M
= 5
2

ề
n sóng là
0,6 m/s. Tìm s
ố

đ
i
ể
m dao
độ
ng c
ự
c
đạ
i gi
ữ
a A và B trong các tr
ườ
ng h
ợ
p:

a
. Hai ngu
ồ
n dao
độ
ng cùng pha (
Đ
S: - 4,7 < k < 4,7; k


đ
i
ể
m c
ự
c
đạ
i là 10).
Bài 3.
Ở
b
ề
m
ặ
t m
ộ
t ch
ấ
t l
ỏ
ng có hai ngu
ồ
n phát sóng k
ế
t h
ợ
p S
1
và S

ng là 80 cm/s. Tìm s
ố

đ
i
ể
m dao
độ
ng v
ớ
i biên
độ
c
ự
c
đạ
i trên
đ
o
ạ
n th
ẳ
ng
S
1
S
2
(
Đ
S: 10

i m
ặ
t n
ướ
c.
Đ
i
ể
m M n
ằ
m trên AB, cách trung
đ
i
ể
m O là 1,5 cm, là
đ
i
ể
m g
ầ
n O
nh
ấ
t luôn dao
độ
ng v
ớ
i biên
độ
c

Đ
S: 22
đ
i
ể
m).
b.
d = 15cm (
Đ
S:20
đ
i
ể
m).
c.
d = 14cm (
Đ
S: 18
đ
i
ể
m).

Lý thuyết và các dạng bài tập vật lý 12 Luyện thi Đại học và Cao đẳng

 Bài tập về sóng dừng
Bài 1. Trên một sợi dây đàn hồi có chiều dài 240 cm với hai đầu cố định có một sóng dừng với tần số f = 50
Hz, người ta đếm được có 6 bụng sóng. Tính tốc độ truyền sóng trên dây (ĐS: v = 40 m/s).
Bài 2. Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao
động điều hòa với tần số 40 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền

I
I
; I
0
= 10
-12
W/m
2
: c
ườ
ng
độ
âm chu
ẩ
n.

T
ầ
n s
ố
sóng âm do dây
đ
àn có chi
ề
u dài
l
phát ra (hai
đầ
u c
ố

đầ
u b
ị
t kín, m
ộ
t
đầ
u
để
h
ở
): f = (2k + 1)
l
v
4
; k
= 0, âm phát ra là âm c
ơ
b
ả
n, k = 1, 2, 3, …, âm phát ra là các h
ọ
a âm th
ư
1, 2,

L
ư
u ý:
Hi

t ngu
ồ
n âm coi nh
ư
ngu
ồ
n
đ
i
ể
m phát âm
đẳ
ng h
ướ
ng trong không gian v
ớ
i công su
ấ
t âm P = 5W.
Tính c
ườ
ng
độ
âm và m
ứ
c c
ườ
ng
độ
âm t

-
C
ườ
ng
độ
âm:

I =
2
4
R
P
π
= 0,016W/m
2
.
- M
ứ
c c
ườ
ng
độ
âm: L(dB) =10 lg
0
I
I
= 10
( )
12
0,016

m
ộ
t
đươ
ng th
ẳ
ng qua O có hi
ệ
u m
ứ
c c
ườ
ng
độ
âm là 20dB. Tính t
ỷ
s
ố
c
ườ
ng
độ
âm t
ạ
i A và B.

* G
ợ
i ý cách gi
ả


   
 
   

=
 

 


Bài 3. Hai h
ọ
a âm liên ti
ế
p do m
ộ
t dây
đ
àn phát ra có t
ầ
n s
ố
h
ơ
n kém nhau 56Hz. Tính t
ầ
n s
ố
do h

n
, f
n-1
là t
ầ
n s
ố
c
ủ
a h
ọ
a âm th
ứ
n và n - 1. Do hai h
ọ
a âm
liên ti
ế
p h
ơ
n kém nhau 56Hz nên ta có: f
n
– f
n-1
= 56
⇔
nf
1
– (n – 1)f
n-1

a âm th
ứ
5 là: f
5
= 5f
1
= 280Hz.
 Bài tập áp dụng
Bài 1. Loa c
ủ
a m
ộ
t máy thu thanh có công su
ấ
t P = 2W.

Lý thuyết và các dạng bài tập vật lý 12 Luyện thi Đại học và Cao đẳng

a. Tính mức cường độ âm do loa tạo ra tại một điểm cách máy 4 m (ĐS: L = 100 dB).
b. Để tại điểm ấy mức cường độ âm chỉ còn 70 dB, phải giảm nhỏ công suất của loa bao nhiêu lần
(ĐS: 1000 lần).
Bài 2. Mức cường độ âm do nguồn S gây ra tại điểm M là L; cho nguồn S tiến lại gần M một khoảng D thì
mức cường độ âm tăng thêm 7dB.
a. Tính khoảng cách từ S đến M biết D = 62 m (ĐS: SM = 112 m).
b. Biết mức cường độ âm tại M là 73 dB. Tính công suất của nguồn (ĐS: P = 3,15 W).
Bài 3. Một sóng âm truyền trong không khí. Mức cường độ âm tại điểm M và tại điểm N lần lượt là 40 dB
và 80 dB. Biết cường độ âm tại M là 0,05 W/m
2
. Tính cường độ âm tại N (ĐS: I
N