Tổng hợp định luật Vật lí 12 đầy đủ nhất — từ Nhiệt động lực học đến Vật lí hạt nhân. Bài viết trình bày từng định luật theo cấu trúc: phát biểu chuẩn → công thức → bảng quy ước dấu/đơn vị → 2–3 bài tập minh họa có lời giải ngắn gọn, bám sát cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT 2025–2026.
Điểm chính
- Vật lí 12 gồm 4 chương với ~15 định luật và công thức trọng tâm thường xuyên xuất hiện trong đề thi.
- Mỗi định luật cần nắm vững ba thứ — phát biểu, công thức và bảng quy ước dấu/đơn vị.
- Định luật I NĐLH, Boyle, Charles, Faraday và định luật phóng xạ là nhóm xuất hiện nhiều nhất trong đề THPT 2026.
- Công thức đổi đơn vị 1 u·c² = 931,5 MeV là chìa khóa giải toàn bộ bài tập hạt nhân.
- Nắm bảng thay đổi Z, A sau phóng xạ (α, β⁻, β⁺, γ) giúp viết phương trình nhanh không sai.
Chương 1: Vật lí nhiệt – Nhiệt động lực học
Định luật I Nhiệt động lực học
Phát biểu: Độ biến thiên nội năng của một hệ bằng tổng công mà ngoại lực thực hiện lên hệ và nhiệt lượng hệ nhận được từ môi trường.
ΔU = A + Q
| Đại lượng | Quy ước dấu dương (+) | Quy ước dấu âm (−) |
|---|---|---|
| ΔU | Nội năng tăng | Nội năng giảm |
| A | Ngoại lực thực hiện công lên hệ (nén khí) | Hệ thực hiện công ra ngoài (giãn khí) |
| Q | Hệ nhận nhiệt từ môi trường | Hệ truyền nhiệt ra môi trường |
Bài tập 1: Một khối khí nhận nhiệt Q = 500 J từ môi trường và đồng thời bị nén, ngoại lực thực hiện công A = 200 J. Tính ΔU.
Lời giải: ΔU = A + Q = 200 + 500 =700 J. Nội năng tăng 700 J.
Bài tập 2: Khí lí tưởng dãn đẳng áp, thực hiện công A′ = 400 J ra ngoài và nhận nhiệt Q = 1000 J. Tính ΔU.
Lời giải: Khí thực hiện công ra ngoài → A = −400 J (công ngoại lực lên hệ âm). ΔU = −400 + 1000 =600 J.
Bài tập 3 (hiệu suất động cơ nhiệt): Động cơ nhận nhiệt Q₁ = 5000 J từ nguồn nóng, nhả nhiệt Q₂ = 3500 J cho nguồn lạnh. Tính hiệu suất H.
Lời giải: H = (Q₁ − Q₂)/Q₁ = (5000 − 3500)/5000 = 1500/5000 =0,30 = 30%.
Chương 2: Khí lí tưởng
Định luật Boyle (Đẳng nhiệt)
Phát biểu: Ở nhiệt độ không đổi, tích áp suất và thể tích của một lượng khí lí tưởng xác định là hằng số.
p₁V₁ = p₂V₂ (T = const)
Đồ thị: p-V là đường hyperbol; p-1/V là đường thẳng qua O; p-V là đường thẳng song song trục hoành nếu vẽ theo nhiệt độ.
Bài tập 1: Khí có p₁ = 2 atm, V₁ = 3 lít. Nén đẳng nhiệt đến V₂ = 1 lít. Tính p₂.
Lời giải: p₂ = p₁V₁/V₂ = 2 × 3/1 =6 atm.
Bài tập 2: Xylanh kín chứa khí p₁ = 10⁵ Pa, V₁ = 4 dm³. Kéo piston cho V₂ = 6 dm³. Tính p₂.
Lời giải: p₂ = p₁V₁/V₂ = 10⁵ × 4/6 ≈6,67×10⁴ Pa.
Định luật Charles (Đẳng áp)
Phát biểu: Ở áp suất không đổi, thể tích của một lượng khí lí tưởng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
V₁/T₁ = V₂/T₂ (p = const)
Lưu ý then chốt: T (Kelvin) = t (°C) + 273. Tuyệt đối không dùng °C thay cho K trong công thức này.
Bài tập 1: Khí ở 27°C có V₁ = 2 lít. Nung đẳng áp đến 127°C. Tính V₂.
Lời giải: T₁ = 300 K; T₂ = 400 K. V₂ = V₁ × T₂/T₁ = 2 × 400/300 ≈2,67 lít.
Bài tập 2: Khí ở 0°C có V₁ = 5 lít. Cần nung đến nhiệt độ nào để V₂ = 7,5 lít?
Lời giải: T₂ = T₁ × V₂/V₁ = 273 × 7,5/5 = 273 × 1,5 = 409,5 K → t₂ = 409,5 − 273 ≈ 136,5°C.
Phương trình trạng thái khí lí tưởng
Phát biểu: Kết hợp hai định luật trên cho biến đổi tổng quát bất kỳ (cả p, V, T đều thay đổi).
p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
Dạng mở rộng (Clapeyron–Mendeleev): pV = nRT với R = 8,314 J/(mol·K).
Bài tập 1: Khí ở trạng thái 1: p₁ = 2×10⁵ Pa, V₁ = 3 lít, T₁ = 300 K. Sau khi biến đổi: p₂ = 3×10⁵ Pa, T₂ = 450 K. Tính V₂.
Lời giải: V₂ = p₁V₁T₂/(T₁p₂) = (2×10⁵ × 3 × 450)/(300 × 3×10⁵) = 270000000/90000000 =3 lít.
Bài tập 2 (động năng phân tử): Nhiệt độ khí tăng từ 27°C lên 327°C. Động năng trung bình phân tử thay đổi thế nào?
Lời giải: E_đ = (3/2)kT. T₁ = 300 K, T₂ = 600 K. E_đ2/E_đ1 = T₂/T₁ = 600/300 =2 lần — tăng gấp đôi.
Chương 3: Từ trường và Cảm ứng điện từ
Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
Phát biểu: Dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường chịu lực từ có độ lớn tỉ lệ với B, I, L và sin của góc hợp bởi dòng điện và từ trường.
F = BILsinα
Chiều: quy tắc bàn tay trái — bốn ngón hướng theo chiều dòng điện, lòng bàn tay hứng đường sức từ B → ngón cái choãi 90° chỉ chiều lực F. Đơn vị: B (T), I (A), L (m), F (N).
Bài tập 1: Dây dẫn dài L = 0,5 m mang I = 2 A, đặt vuông góc với B = 0,3 T. Tính lực từ.
Lời giải: F = BILsin90° = 0,3 × 2 × 0,5 × 1 = 0,3 N.
Bài tập 2: Dây dẫn L = 1 m, I = 4 A, hợp với B = 0,5 T một góc 30°. Tính F.
Lời giải: F = BILsinα = 0,5 × 4 × 1 × sin30° = 2 × 0,5 = 1 N.
Định luật Faraday về cảm ứng điện từ
Phát biểu: Độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.
Φ = BScos(α) và |ec| = N × |ΔΦ/Δt|
Đơn vị: Φ (Wb = T·m²), B (T), S (m²), ec (V), N (số vòng), t (s).
Bài tập 1: Cuộn dây 100 vòng, từ thông qua mỗi vòng giảm từ 0,05 Wb xuống 0 trong 0,2 s. Tính ec.
Lời giải: |ec| = N × |ΔΦ/Δt| = 100 × 0,05/0,2 = 25 V.
Bài tập 2: Khung dây S = 200 cm², B = 0,1 T, pháp tuyến song song B (α = 0°). Từ thông qua khung là bao nhiêu?
Lời giải: Φ = BScos0° = 0,1 × 200×10⁻⁴ × 1 = 2×10⁻³ Wb = 2 mWb.
Bài tập 3 (dây dẫn chuyển động): Thanh dây l = 0,4 m, v = 5 m/s vuông góc với B = 0,2 T. Tính ec.
Lời giải: ec = Blvsin90° = 0,2 × 0,4 × 5 = 0,4 V.
Định luật Lenz về chiều dòng điện cảm ứng
Phát biểu: Dòng điện cảm ứng trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch đó.
| Tình huống | Từ thông Φ | Từ trường cảm ứng B_c |
|---|---|---|
| Nam châm tiến lại gần cuộn dây | Tăng | Ngược chiều B ngoài |
| Nam châm rút ra xa cuộn dây | Giảm | Cùng chiều B ngoài |
Bài tập: Nam châm cực Bắc hướng xuống tiến lại gần mặt trên khung dây nằm ngang. Xác định chiều dòng cảm ứng nhìn từ trên xuống.
Lời giải: Φ tăng → B_c hướng lên (chống lại) → quy tắc nắm tay phải → dòng chạy ngược chiều kim đồng hồ nhìn từ trên xuống.
Dòng điện xoay chiều — giá trị hiệu dụng
Phát biểu: Giá trị hiệu dụng của đại lượng xoay chiều bằng giá trị cực đại chia căn 2, đặc trưng cho khả năng tỏa nhiệt thực tế.
I = I₀/√2; U = U₀/√2; E = E₀/√2
Phương trình tổng quát: i = I₀cos(ωt + φ). Suất điện động máy phát: E₀ = ωNBS.
Bài tập 1: Dòng điện i = 5cos(100πt) A. Tính I, f và T.
Lời giải: I₀ = 5 A → I = 5/√2 ≈3,54 A. ω = 100π → f = 50 Hz; T = 0,02 s.
Bài tập 2: Máy phát N = 200 vòng, S = 100 cm², B = 0,5 T, quay 50 vòng/s. Tính E₀ và E.
Lời giải: ω = 2πf = 100π rad/s. E₀ = ωNBS = 100π × 200 × 0,5 × 100×10⁻⁴ = 100π × 1 ≈ 314 V. E = E₀/√2 ≈222 V.
Bài tập 3 (nhiệt lượng): Dòng i = 2√2 cos(100πt) A qua R = 50 Ω trong 2 phút. Tính Q.
Lời giải: I = 2 A. Q = I²Rt = 4 × 50 × 120 =24 000 J.
Chương 4: Vật lí hạt nhân
Độ hụt khối và năng lượng liên kết
Phát biểu: Khối lượng hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nucleon rời. Chênh lệch đó gọi là độ hụt khối Δm, tương ứng với năng lượng liên kết W_lk = Δm·c².
Δm = Z×mp + N×mn − m_X
W_lk = Δm × c² → W_lk (MeV) = Δm (u) × 931,5
Năng lượng liên kết riêng ε = W_lk/A (MeV/nuclon) — đặc trưng độ bền hạt nhân. Hạt nhân bền nhất khi 50 < A < 80, ε ≈ 8,8 MeV/nuclon.
Bài tập 1: Tính W_lk của ²₁D. Biết mD = 2,0136 u, mp = 1,0073 u, mn = 1,0087 u.
Lời giải: Δm = 1,0073 + 1,0087 − 2,0136 = 0,0024 u. W_lk = 0,0024 × 931,5 ≈ 2,24 MeV.
Bài tập 2: Hạt nhân ²³⁵U có ε = 7,59 MeV/nuclon. Tính W_lk.
Lời giải: W_lk = ε × A = 7,59 × 235 ≈ 1784 MeV.
Bài tập 3 (so sánh độ bền): X và Y có cùng Δm. A_X > A_Y. Hạt nhân nào bền hơn?
Lời giải: W_lk bằng nhau. ε_X = W_lk/A_X < ε_Y = W_lk/A_Y → Y bền hơn X.
Năng lượng phản ứng hạt nhân
Phát biểu: Năng lượng phản ứng hạt nhân bằng hiệu khối lượng nghỉ trước và sau phản ứng nhân c².
Q = (m_trước − m_sau) × c² = (m_trước − m_sau) × 931,5 MeV (khi tính bằng u)
| Trường hợp | Kết luận |
|---|---|
| m_trước > m_sau (Q > 0) | Phản ứng tỏa năng lượng |
| m_trước < m_sau (Q < 0) | Phản ứng thu năng lượng |
Bài tập 1: Phản ứng ²D + ³T → ⁴He + n. Biết mD = 2,0136 u, mT = 3,0161 u, mHe = 4,0026 u, mn = 1,0087 u. Tính Q.
Lời giải: m_trước = 5,0297 u; m_sau = 5,0113 u. Δm = 0,0184 u. Q = 0,0184 × 931,5 ≈ 17,14 MeV (tỏa).
Bài tập 2 (phân hạch): 1 g U-235 phân hạch hoàn toàn, mỗi phân hạch tỏa 200 MeV. Tính năng lượng tỏa ra.
Lời giải: N = (0,001/0,235) × 6,02×10²³ = 2,56×10²¹. Q = 2,56×10²¹ × 200 × 1,6×10⁻¹³ ≈ 8,2×10¹⁰ J.
Phương trình phóng xạ — bảng thay đổi A và Z
Phát biểu: Trong phóng xạ, bảo toàn số khối A và bảo toàn số điện tích Z.
| Loại phóng xạ | Hạt phát ra | A thay đổi | Z thay đổi | Ví dụ |
|---|---|---|---|---|
| Alpha (α) | ⁴₂He | Giảm 4 | Giảm 2 | ²³⁸U → ²³⁴Th + ⁴He |
| Beta trừ (β⁻) | ⁰₋₁e (electron) | Không đổi | Tăng 1 | ¹⁴C → ¹⁴N + e⁻ |
| Beta cộng (β⁺) | ⁰₊₁e (positron) | Không đổi | Giảm 1 | ³⁰P → ³⁰Si + e⁺ |
| Gamma (γ) | Bức xạ điện từ | Không đổi | Không đổi | Đi kèm sau α/β |
Bài tập 1: ²²⁶₈₈Ra phóng xạ α. Xác định hạt nhân con.
Lời giải: A = 226−4 = 222; Z = 88−2 = 86 →²²²₈₆Rn.
Bài tập 2: ¹³¹₅₃I phóng xạ β⁻. Xác định hạt nhân con.
Lời giải: A không đổi = 131; Z = 53+1 = 54 →¹³¹₅₄Xe.
Định luật phóng xạ và chu kỳ bán rã
Phát biểu: Số hạt nhân phóng xạ còn lại trong mẫu giảm theo hàm số mũ theo thời gian.
N(t) = N₀ × 2^(−t/T) = N₀ × e^(−λt)
m(t) = m₀ × 2^(−t/T) ; H = λN; λ = ln2/T ≈ 0,693/T
Chu kỳ bán rã T là hằng số đặc trưng của từng đồng vị — không phụ thuộc nhiệt độ, áp suất, khối lượng mẫu hay trạng thái hóa học.
Bài tập 1: Chất phóng xạ T = 5 năm. Sau 15 năm còn lại bao nhiêu %?
Lời giải: t/T = 3. m/m₀ = 2⁻³ = 1/8 = 12,5%.
Bài tập 2 (định tuổi C-14): Mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ C-14 bằng 1/4 so với cây vừa chết. Tính tuổi mẫu. T(C-14) = 5730 năm.
Lời giải: H/H₀ = 1/4 = 2⁻² → t/T = 2 → t = 2 × 5730 =11 460 năm.
Bài tập 3 (tính số hạt phân rã): Po-210 có T = 138 ngày, ban đầu 10 g. Sau 69 ngày, số nguyên tử đã phân rã là bao nhiêu?
Lời giải: t/T = 0,5. N₀ = (10/210) × 6,02×10²³ = 2,867×10²² hạt. N = N₀ × 2⁻⁰·⁵ = 2,027×10²². ΔN = 2,867×10²² − 2,027×10²² ≈ 8,4×10²¹ hạt.
Bảng tổng hợp nhanh — ôn thi cấp tốc
| Định luật | Công thức cốt lõi | Đơn vị then chốt |
|---|---|---|
| Định luật I NĐLH | ΔU = A + Q | J |
| Hiệu suất động cơ nhiệt | H = (Q₁−Q₂)/Q₁ | % hoặc hệ số |
| Boyle (đẳng nhiệt) | p₁V₁ = p₂V₂ | Pa, m³ (hoặc cùng đơn vị) |
| Charles (đẳng áp) | V₁/T₁ = V₂/T₂ | T phải là Kelvin |
| Phương trình trạng thái | p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ | T phải là Kelvin |
| Động năng phân tử | E_đ = (3/2)kT | k = 1,38×10⁻²³ J/K |
| Lực từ (Ampere) | F = BILsinα | T, A, m, N |
| Từ thông | Φ = BScos(α) | Wb = T·m² |
| Định luật Faraday | |ec| = N|ΔΦ/Δt| | V |
| Suất điện động dây chuyển động | ec = Blvsinθ | V |
| Giá trị hiệu dụng DĐXC | I = I₀/√2; U = U₀/√2 | A, V |
| Suất điện động máy phát | E₀ = ωNBS | V |
| Độ hụt khối & năng lượng liên kết | W_lk = Δm × 931,5 MeV | u → MeV |
| Năng lượng phản ứng hạt nhân | Q = (m_trước − m_sau) × 931,5 | MeV (Δm tính bằng u) |
| Định luật phóng xạ | N = N₀×2^(−t/T); λ = ln2/T | T (s, năm, ngày) |
Câu hỏi thường gặp khi ôn tập định luật Vật lí 12
Vật lí 12 có bao nhiêu định luật quan trọng cần thuộc?
Chương trình Vật lí 12 mới (2025–2026) có khoảng 15 định luật và công thức trọng tâm chia thành 4 chương. Nhóm xuất hiện nhiều nhất trong đề thi là Định luật I NĐLH, ba định luật khí lí tưởng (Boyle, Charles, phương trình trạng thái), Faraday, Lenz và Định luật phóng xạ.
Công thức đổi đơn vị nào quan trọng nhất trong phần hạt nhân?
1 u·c² = 931,5 MeV là công thức then chốt. Từ đó: W_lk (MeV) = Δm (u) × 931,5. Áp dụng cho cả năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng và năng lượng phản ứng hạt nhân bất kỳ.
Định luật Faraday và Lenz khác nhau thế nào?
Faraday cho độ lớn suất điện động cảm ứng: |ec| = N|ΔΦ/Δt|. Lenz cho chiều của dòng cảm ứng: chống lại sự biến thiên từ thông. Hai định luật bổ sung cho nhau — Faraday trả lời "lớn bao nhiêu", Lenz trả lời "theo chiều nào".
Định luật phóng xạ có mấy dạng công thức cần nhớ?
Ba dạng tương đương cho số hạt nhân: N = N₀×2^(−t/T) = N₀×e^(−λt). Tương tự áp dụng cho khối lượng m và độ phóng xạ H. Hằng số phóng xạ λ = ln2/T ≈ 0,693/T. Chu kỳ bán rã T đặc trưng cho từng đồng vị, không phụ thuộc yếu tố bên ngoài.
Kết luận
Bài viết tổng hợp 15 định luật và công thức phổ biến nhất trong chương trình Vật lí 12 — đủ để ôn thi tốt nghiệp THPT 2026 hiệu quả. Mỗi định luật đều kèm phát biểu chuẩn, bảng quy ước/đơn vị và bài tập minh họa có lời giải. Để đi sâu từng chủ đề, tham khảo thêm các bài chuyên sâu về hiện tượng cảm ứng điện từ, năng lượng liên kết hạt nhân và hiện tượng phóng xạ. Tài liệu bổ sung tại tailieuonthi.edu.vn và VietJack.
