GIẢI CHI TIẾT
CÁC BÀI TẬP LẠ VÀ KHÓ
TRONG ĐỀ THI
THPT QUỐC GIA 2017
MÔN VẬT LÍ
Tác giả: Th.s. Lê Thị Túy Phượng


Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................................ 3
GIẢI ĐỀ THI VẬT LÍ – KÌ THI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUỐC GIA 2017 ......................... 4
I. Dao động cơ ..................................................................................................................................... 4
II. Sóng cơ .......................................................................................................................................... 14
III. Điện xoay chiều .......................................................................................................................... 23
IV. Dao động điện từ ....................................................................................................................... 33
V. Sóng ánh sáng .............................................................................................................................. 36
VI. Lượng tử ánh sáng ..................................................................................................................... 40
VII. Vật lí hạt nhân ........................................................................................................................... 43


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng

LỜI NÓI ĐẦU
- Tài liệu viết về cách giải các bài tập lạ và khó được trích ra từ đề thi Vật lí THPT Quốc Gia 2017 với
mã đề từ 201 đến 204.
- Tài liệu chủ yếu dành cho đối tượng học sinh phổ thông khối 12 tham khảo.
- Một số bài tập khó được giải chi tiết để hiểu nên khá dài dòng.
- Trong tài liệu có các công thức được đóng khung để có thể giúp làm nhanh một số dạng toán liên
quan.
- Các bài tập liên quan đến các đại lượng biến thiên điều hòa được giải chủ yếu thông qua phương
pháp đường tròn được sưu tầm ở tài liệu ‚Phương pháp, thủ thuật giải nhanh các dạng trắc nghiệm Vật lí 12 –

B. 0,24 s.
C. 0,22 s.
D. 0,20 s.
Hướng dẫn
-

Ở thời điểm t1, Wđ1 =

v
9
9
9
9
Wđmax  v12 =
vmax2  v1 = 
vmax => cosϕv1 = 1 
10
10
10
v max
10

 ϕv1 = 18,430 (ϕv1: góc hợp bởi vectơ quay với trục Ov ở thời điểm t1)
-

Ở thời điểm t2, Wđ2 =

v
8
8

Ở thời điểm t = 0,25 s, Wđ =





T
 4 
2

8
T

Wđ max W
W
2
 => Wt =
 x = ±A
2
2
2
2

=> Thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí x = A đến vị trí x = A

2
T
là Δt’ = 0,25 (s) = => Δt’ = Δt =
2
8


Gọi O là vị trí điểm treo vật A khi hệ dao động ở trạng thái cân bằng.

-

Khi treo hệ hai vật vào lò xo, độ dãn của lò xo ở vị trí cân bằng là IO = Δl0 =

(m A  m B ) g
 0,04(m)
k
-

Lúc hệ bắt đầu chuyển động, độ dãn của lò xo là Δl = Δl0 + A = 4 + 4 2 (cm) => A = 4 2 (cm)

-

Điều kiện để dây treo giữa vật A và B không bị chùng khi hệ tham gia dao động là A ≤ Δl0
(xem giải thích cuối bài giải) nhưng theo dữ kiện, ta có A > Δl0 nên từ khi hệ bắt đầu dao
động đến khi điểm treo vật nặng A lên đến vị trí I (x = - Δl0 = -4 cm) thì lực căng dây T = 0 nên
dây treo bị chùng lại. Lúc đó ta có thể xem chỉ vật A tham gia dao động đi lên (vật B không
tham gia dao động, nó chuyển động chậm dần đều đi lên chỉ dưới tác dụng của trọng lực PB).
Sự dao động của hệ vật từ lúc bắt đầu đến khi vật A dừng lại lần đầu có thể xét trong hai quá
trình sau:

-

Quá trình 1(từ lúc hệ vật bắt đầu dao động đến lúc lò xo không biến
dạng lần đầu):
+ Hệ vật đi từ vị trí x = A = 4 2 cm đến vị trí x = - IO = - Δl0 = -4 cm = -


8 8
k

Quá trình 2 (từ lúc lò xo không biến dạng lần đầu đến lúc vật A dừng lại lần đầu):
+ Chỉ có vật A tham gia dao động nên vị trí cân bằng lúc này là O’ sao cho IO’ = Δl0’ =

m A g 0,04
4

(m)  (cm) (O’ là vị trí điểm treo vật A khi vật A cân bằng)
k
3
3
+ Tần số góc của dao động là: ω’ =

k
 5 30 (rad / s)
mA

+ Ở vị trí lò xo không biến dạng(vị trí I): li độ của điểm treo vật A (so

4
với O’) là x’ = -IO’ = - Δl0’ =  (cm) , tốc độ của vật A là v = 20 10 (cm / s)
3
 Biên độ của dao động của vật A trong quá trình 2 là A’ =

x' 2 

v2
8

- Khi hệ hai vật dao động thì hai vật chuyển cùng gia tốc a = -ω2x
- Xét vật m, theo định luật II Newton, ta có: -T + Pm = ma  - T + mg = - mω2x
 T = mg + mω2x (với  2 

k
)
M m

- Lực căng dây có độ lớn cực tiểu khi x = - A: Tmin = mg - mω2A
Ngọc bất trác bất thành khí

6


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
Để dây treo không bị chùng thì Tmin ⩾ 0  mg – m ω2A ⩾ 0  A ⩽
Với Δl0 =

( M  m) g
hay A ≤ Δl0)
k

( M  m) g
là độ dãn của lò xo khi hệ vật ở trạng thái cân bằng.
k

C}u 3 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 203 – câu 27):
Hình bên l| đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc v theo
thời gian t của một vật dao động điều hòa. Phương trình dao
động của vật là

6
 3

D. x 

3

 20
cos
t   (cm).
4
6
 3

Hướng dẫn
-

Lúc t = 0, v = 2,5 (cm/s) =

v max

và vận tốc đang giảm nên pha vận tốc là ϕv =
2
3

=> pha dao động ban đầu ϕx = ϕv -


  
=    (1)


vmax





3
(cm) (3)
4

Từ (1), (2) và (3) => đ{p {n D

Ngọc bất trác bất thành khí

7


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
C}u 4 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 203 – câu 34):
Một con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang. Cứ sau mỗi chu kì biên độ giảm
2%. Gốc thế năng tại vị trí của vật mà lò xo không biến dạng. Phần trăm cơ năng của con lắc bị
mất đi trong hai dao động toàn phần liên tiếp có giá trị gần nhất với giá trị n|o sau đ}y?
A. 7%.

B. 4%.

C. 10%.

D. 8%.


D. 2,77s.

Hướng dẫn
-

Chọn chiều dương hướng từ trái qua phải

-

Chiều dài đoạn dây DC là DC = l – TD = 0,64 (m)

-

Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có: WC = WA  mghC = mgl(1 –
cosα0) (1)

-

Với hC = C’O = TO – TD’ – D’C’ = l – TDcosα1 - CD.cos(α1 + α2) ≈ 9,346.10-3 (m)

Ngọc bất trác bất thành khí

8


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
-

Thay hC vào (1), ta được α0 = 5,6560



 Quá trình 2 (vật đi từ vị trí B đến vị trí C, vị trí cân bằng ở O’, chiều dài dây treo là CD = 0,64
m)
+ Ở vị trí B, li độ góc của vật là αB’ = -α1 = -40
+ Ở vị trí C, li độ góc là αC’ = - α0’ = -(α1+α2) = - 80
 Góc quét tương ứng của vectơ quay trên đường tròn khi vật đi từ B
qua C lần đầu là ΔϕBC =
 Thời
ΔtBC =

gian

vật


3

đi

từ

vị

trí

B

đến



B.

Ngọc bất trác bất thành khí

3
.
2

F1
bằng
F2
C.

9
.
4

D.

2
.
3
9


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
Hướng dẫn
-


A. 401,6 s.

B. 403,4 s.

C. 401,3 s.

D. 403,5 s.

Hướng dẫn
-

Lúc t = 0, li độ của vật là x = 2,5 cm và v > 0

-

Thời điểm vật qua vị trí x = -2,5 cm lần đầu là t1 =
T 1  2 
 
  0,2( s)
2 2  

-

Sau mỗi chu kì, có 2 thời điểm vật qua vị trí x = -2,5 cm nên thời

điểm vật qua vị trí x = -2,5 cm lần thứ 2017 là t2017 = t1 +

2016T
= 403,4 (s) => đ{p {n B
2


Do x1 ngược pha x3 nên x1 cùng pha với (-x3) => x1 – x3 = x1 + (-x3) cùng pha với x1 => pha ban
đầu của dao động 1 là ϕ1 = ϕ1-3 =

Ngọc bất trác bất thành khí

2
3
10


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
-

Dựa vào pha ban đầu của x1 và x12, ta có thể vẽ giản đồ như hình bên

-

Theo định lí sin trong ΔOA12A2, ta có

A2
A12
A12 sin 30 0


A

2
sin 
sin 30 0 sin 

 vmax = 20 3 cm/s = 0,2 3 m/s
20

-

Với T = 2 (s), k = 20 N/m => m =

-

Khi x = 3π (cm) = 0,03π (m) thì Wđ = W – Wt = 0,5mvmax2 – 0,5kx2 = 0,03 (J) => đ{p {n C

2

= 2 (kg)

C}u 10 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 201 – câu 31):
Ở một nơi trên Tr{i Đất, hai con lắc đơn có cùng chiều d|i đang dao động điều hòa với cùng biên
độ. Gọi m1, F1 và m2, F2 lần lượt là khối lượng, độ lớn lực kéo về cực đại của con lắc thứ nhất và
của con lắc thứ hai. Biết m1 + m2 = 1,2 kg và 2F2 = 3F1. Giá trị của m1 là
A. 720 g.

B. 400 g.

C. 480 g.

D. 600 g.

Hướng dẫn
-


B. 0,35 kg.
C. 0,55 kg.
D. 0,45 kg.
Hướng dẫn
-

Chọn chiều dương thẳng đứng hướng xuống

-

Gọi I là vị trí của điểm treo vật khi lò xo không
biến dạng, O là vị trí cân bằng

-

Độ giãn của lò xo ở trạng thái cân bằng là Δl0 = IO

-

Biểu thức thế năng đàn hồi là: Wđh =

-

Ở thời điểm t1 = 0,05 (s) và t3 = 0,15 (s), Wđh1 = Wđh3 = 0 => vật nặng đang ở vị trí I

-

Từ thời điểm t1 đến thời điểm t3, thế năng đàn hồi tăng từ 0 đến giá trị Wđh2 = 0,0625 (J) (ở

1


-

Từ biểu thức (1) và (2) =>

A  l 0

A  l 0

0,0625 1
  A  2l 0
0,5625 3

 Góc quét tương ứng của vectơ quay trong thời gian lò xo nén(từ thời điểm t1 đến t3) là
Δϕnén =

2
3

 Thời gian lò xo nén là Δtnén =
 Δl0 =

g

2

20
T
= t3 – t1 = 0,1 (s) => T = 0,3 (s) => ω =
(rad/s)

II. Sóng cơ
C}u 1 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 204 – câu 19):
Trên một sợi d}y d|i đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo
chiều dương của trục Ox. Tại thời điểm t0, một đoạn của sợi dây có
hình dạng như hình bên. Hai phần tử dây tại M v| Q dao động lệch
pha nhau
A.


.
3

B. π.

C. 2π.

D.


.
4

Hướng dẫn
-

Theo đồ thị, ta có khoảng cách OA là 3a =



a=


.
3

C.

3
.
4

D.

2
.
3

Hướng dẫn
-

Theo đồ thị, ta có khoảng cách OA là 4a =



a=
2
8

 Khoảng cách từ vị trí cân bằng của phần tử tại O đến vị trí cân bằng của phần tử tại M là d =
3a =



D. 142 m.

Hướng dẫn
Ta có:

I 1 r22

I 2 r12

(Vì cường độ âm tại một điểm là I tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đó đến nguồn I =
P
)
4r 2



I
(r  50) 2
r  50 1


  r  100(m) => đ{p {n C
2
4I
r
2
r

C}u 4(Đề thi THPTQG 2017 – mã 204 – câu 40):


-

Phần tử sóng tại M là cực đại giao thoa nếu d2 – d1 = kλ (k   ) (1)

 ( d1  d 2 ) 

 Phương trình của M là: uM = 2U0 cos(k ) cos t   
 (*)



 Số điểm cực đại giao thoa trong đoạn S1S2 bằng số giá trị k nguyên thỏa: 

Ngọc bất trác bất thành khí

S1 S 2



k

S1 S 2


15


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
 -5,6 < k < 5,6 => k = 0; ±1; ±2; ±3; ±4; ±5

2

d12  d 22  S1 S 2
+ Trong tam giác S1S2M, ta có: d = d + S S – 2d1S1S2cosα d1cosα = a =
2 S1 S 2
22

12

2

1 22

(d1  d 2 )(d1  d 2 )  5,6 2 2
a=
(**)
2.5,6
 7k2  5,6 2 2  7k  5,6 2    7k  5,6 2 


 
+ Thay (1) và (2) vào (**), ta được: a =
2.5,6
2.5,6
 2.5,6 

 2   7k  5,6 2  2 2
 
+ Khoảng cách từ M đến đoạn S1S2 là x và x = d – a = (k – 7) 4 - 
2.5,6 


16


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng



 (d1  d 2 )
= n2π  d1 + d2 = 2nλ (n   )


+ Với d1 + d2 > 5,6λ  2nλ > 5,6λ  n > 2,8
+ Để khoảng cách từ M đến S1S2 bé nhất thì d1 + d2 có giá trị bé nhất hay n = 3 => d1 + d2 = 6λ
(3)



d

(
k

6
)
1
d

d


+ Khoảng cách từ M đến đoạn S1S2 là x và x = d – a = (k – 6) 4 - 
2.5,6 
2

12

2

2





+ Sử dụng máy tính cầm tay: nhấn MODE  7 và nhập hàm f(X) = x2 ở trên để tìm giá trị x
nhỏ nhất (với k = X lấy từ 1 đến 4)
-

So sánh kết quả của x2 tìm được từ hai trường hợp trên, ta thu được trường hợp k chẵn thì
xmin = 0,753766λ => đ{p {n A

C}u 5(Đề thi THPTQG 2017 – mã 203 – câu 29):
Một nguồn }m điểm S ph{t }m đẳng hướng với công suất không đổi trong một môi trường
không hấp thụ và không phản xạ }m. Lúc đầu, mức cường độ âm do S gây ra tại điểm M là L
(dB). Khi cho S tiến lại gần M thêm một đoạn 60 m thì mức cường độ âm tại M lúc này là L + 6
(dB). Khoảng cách từ S đến M lúc đầu là
A. 80,6 m.

B. 120,3 m.


2
2
r1  60
(r1  60)
r2

Ngọc bất trác bất thành khí

17


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
C}u 6(Đề thi THPTQG 2017 – mã 203 – câu 39):
Giao thoa sóng ở mặt nước với hai nguồn kết hợp đặt tại A và B. Hai nguồn dao động điều hòa
theo phương thẳng đứng, cùng pha và cùng tần số 10 Hz. Biết AB = 20 cm, tốc độ truyền sóng ở
mặt nước là 0,3 m/s. Ở mặt nước, gọi Δ l| đường thẳng đi qua trung điểm của AB và hợp với AB
một góc 600. Trên Δ có bao nhiêu điểm mà các phần tử ở đó dao động với biên độ cực đại?
A. 7 điểm.

B. 11 điểm.

C. 13 điểm.

D. 9 điểm.

Hướng dẫn

v
 3(cm)
f


 -3,33 < k < 3,33

 k = 0; ±1; ±2; ±3 => có 7 điểm cực đại trên đường thẳng Δ => đ{p {n A
* Giải thích phương ph{p
Đường hyperbol đi qua M’ và N’ (tiêu điểm là F1(-c,0) và F2(c,0))
không cắt hai đường tiệm cận của nó là y =
y=-

bx
(hình vẽ) và
a

b
bx
. Trong đó c2 = a2 + b2 = OF22 = OM2 và  tan  . Do vậy,
a
a

khi ta xét các đường hyperbol cắt các điểm trong đoạn M’N’ thì
các đường hyperbol này đều cắt 2 đường tiệm cận nói trên, còn
các đường hyperbol cắt các điểm ngoài đoạn M’N’ thì không
cắt đường tiệm cận.

Ngọc bất trác bất thành khí

18


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng

-

Dây có 8 nút nên k = 7, thay k vào biểu thức (1), ta được λ = 24 cm
=> v =


T

(2k  1)
(1)
4

 240 (cm/s) = 2,4 m/s

 Đ{p {n C

C}u 8(Đề thi THPTQG 2017 – mã 202 – câu 39):
Tại một điểm trên trục Ox có một nguồn }m điểm ph{t }m đẳng hướng ra môi trường. Hình vẽ
bên l| đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ âm I tại
những điểm trên trục Ox theo tọa độ x. Cường độ âm chuẩn
là I0 = 10-12 W/m2. M l| điểm trên trục Ox có tọa độ x = 4 m.
Mức cường độ âm tại M có giá trị gần nhất với giá trị n|o sau đ}y?
A. 24,4 dB.

B. 24 dB.

C. 23,5 dB.

D. 23 dB.


Ta có

I 1 r22
2,5.10 9
(a  2) 2

 a = 2 (m)
 2 
I 2 r1
6,25.10 10
a2

-

Gọi N là vị trí có tọa độ x = 4, khoảng cách từ N đến nguồn là r3 = a + 4 = 6 (m). Cường độ âm
tại N là I3

-

I
I 1 r32 6 2
25 10
Ta có:
 2  2 => I3 =
.10 (W/m2) => L3 = 10lg 3 ≈ 24,4 dB => đ{p {n A
I0
I 3 r1
9
2


A. 0,12.

B. 0,41.

C. 0,21.

D. 0,14.

Hướng dẫn
-

Gọi M1, M2 và M3 là ba điểm trên dây có cùng biên độ bằng 5 (cm), M1 và M2 là hai phần tử
xa nhất; M1 và M3 là hai phần tử cùng pha xa nhất (hình vẽ)

-

M1M2 = 2a + k


= 80 (cm) (1)
2

Ngọc bất trác bất thành khí

20


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng

-

2

+ Xét k = 3, ta có 2a = 20  a = 10 (chọn)
+ Xét k = 2, ta có 2a = 40  a = 20 >
 AM1 = Ab sin(

2a




(loại)
2

) = 5 cm (Giải thích công thức ở cuối bài giải)

 Biên độ bụng sóng là Ab =

10
3

(mm)

 Tỉ số tốc độ cực đại của phần tử bụng sóng và tốc độ truyền sóng là:

Ab 2Ab
= 0,12

f


C}u 1 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 204 – câu 37):
Đặt điện áp u = U 2 cos(ωt + ϕ) (U v| ω không đổi) v|o hai đầu đoạn mạch AB. Hình bên l| sơ
đồ mạch điện và một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp uMB giữa hai điểm M, B
theo thời gian t khi K mở v| khi K đóng. Biết điện trở R = 2r. Giá trị của U là
A. 193,2 V.
B. 187,1 V.
C. 136,6 V.
D. 122,5 V.
Hướng dẫn
-

-

Khi khóa K mở, uMB(t1) = 50 V =

U 0MB
và đang tăng nên pha
2

của uMB ở thời điểm t1 là ϕuMB = 


3

Khi khóa K đóng, uMB’(t1) = 100 V = U0MB’ nên pha của uMB’ ở
thời điểm t1 là ϕuMB’ = 0 (rad)

 uMB và uMB’ lệch pha nhau một góc Δϕ = ϕuMB’ – ϕuMB =
-


r
Z MB



r
Z MB '

 cosϕuMB/i = cosϕuMB’/i’  ϕuMB’/i’ = -ϕuMB/i  ϕuMB’ – ϕi’ = -(ϕuMB – ϕi)

(Lấy dấu ‚-‚ vì ϕuMB’ nhanh pha hơn ϕi’ mà ϕuMB lại chậm pha hơn ϕi)
Ngọc bất trác bất thành khí

23


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
=> ϕuMB’ + ϕuMB = ϕi + ϕi’ (c)
-

Từ (b) ta có:

rR rR
 cosϕu/i = cosϕu/i’  ϕu/i’ = -ϕu/i  ϕu – ϕi’ = -(ϕu – ϕi) 2ϕu = ϕi +

Z
Z '

ϕi’ (d)
(Lấy dấu ‚-‚ vì ϕu nhanh pha hơn ϕi’ và ϕu chậm pha hơn ϕi)

6
6
1 L . L
r Rr
ZL ZL
ZL
1

(1  )
3
3r 
3  3  ZL  3
  r
 r
2
Z Z
3
3
r
1  ZL 
1 L . L
1



r 3r
3 r 
UL’ =

3 Ur’  U’MB =


Ta có Δn = 18000 vòng/h = 5 vòng/s

-

Vì số cặp cực pA > pB nên để tần số của hai máy như nhau thì tốc độ quay của roto nA < nB
=> nB = nA + Δn

Ngọc bất trác bất thành khí

24


Biên tập: Th.s. Lê Thị Túy Phượng
-

Với fA = fB => pA.nA = pB.nB  pAnA = (pA – 2)(nA + Δn)  pAnA = pAnA + pAΔn – 2nA - 2Δn
 5pA - 2nA = 10  nA =

-

Ta có fA = pAnA = pA

5 p A  10
2

2,5 p A  10
= 60  pA = 6 cặp cực => pB = 4 cặp cực => đ{p {n C
2


Us Ns
U N

  2 (2)
Ut
Nt
2 N1

-

Lấy (1) nhân (2), vế theo vế, ta được:

U2
 1  U  4 (V) => đ{p {n D
16

C}u 4 (Đề thi THPTQG 2017 – mã 203 – câu 32):
Một m{y ph{t điện xoay chiều ba pha đang hoạt động ổn định. Suất điện động trong ba cuộn dây
của phần ứng có giá trị e1, e2 và e3. Ở thời điểm mà e1 = 30 V thì |e2 – e3| = 30 V. Giá trị cực đại của
e1 là
A. 40,2 V.

B. 51,9 V.

C. 34,6 V.

D. 45,1 V.

Hướng dẫn
-