Ôn tập thi học kỳ II môn Vật lý Lớp 11 - Trường Hồng Minh

Nội dung text: Ôn tập thi học kỳ II môn Vật lý Lớp 11 - Trường Hồng Minh

1. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản Chương IV. TỪ TRƯỜNG I. BÀI TẬP XÁC ĐỊNH LỰC TỪ + Lực từ tác dụng lên dây dẩn mang dòng điện: Có độ lớn: F = BIlsin . + Lực từ tác dụng lên hạt mang điện: Có độ lớn f = |q|vBsin . Bài tập 1. Cho một khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I=5A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ. Biết B = 0,02T. Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫn: Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương nằm trong mặt phẵng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, có chiều như hình vẽ và có độ lớn: -3 fAB = fCD = B.I.AB = 15.10 N; -3 fBC = fAD = B.I.BC = 25.10 N. Bài tập 2. Một proton bay vào trong từ trường đều theo phương hợp với đường sức từ một góc 300. Vận tốc ban 7 đầu của proton bằng v0 = 3.10 m/s và từ trường có cảm ứng từ B = 1,5 T. Tính độ lớn của lực Lorentz. Hướng dẫn: Độ lớn lực Lorentz : f Bqvsin 1,5.1,6.10 19 .3.10 7 .0,5 3,6.10 12 N Bài tập 3. Một electron bay vào trong từ trường đều B vuông góc với vecto vận tốc ban đầu v0 . a. Xem nằm trong mặt phẳng tờ giấy, vuông góc với mặt phẳng tờ giấy. Hãy vẽ vecto lực Lorentz f tác dụng lên electron. b. Tính độ lớn của nếu v0 = 2.105 m/s và B = 0,2 T. Hướng dẫn a. Giả sử từ trường đều và vecto vận tốc ban đầu của electron có chiều như hình vẽ. Khi đó áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực Lorentz, ta thấy lực có chiều hướng thẳng đứng lên trên. b. Độ lớn lực Lorentz: f = Bqvsinα = 0,2.1,6.10-19.2.105 = 6,4.10-15 N II. BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CẢM ỨNG TỪ + Cảm ứng từ của dòng điện + Cảm ứng từ tổng hợp Bài tập 1. Cho dòng điện có cường độ 1A chạy trong dây dẫn thẳng. Tính cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn 10 cm. Hướng dẫn: I 1 Cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn 10 cm: BT 2.10 7 2.10 2 2.10 6 ( ) r 0,1 Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 1
2. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản Bài tập 2. Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ I = 5 A người ta đo được cảm ứng từ B=31,4.10-6 (T). Hỏi đường kính của dòng điện đó? Hướng dẫn Đường kính của dòng điện tròn: II4.10 7 B 2 .10 7 d 2 R RB dm0,2( ) Bài tập 3. Một ống dây dài 50 cm có dòng điện cường độ I = 2 A chạy qua. Tính cảm ứng từ bên trong ống. Cho biết ống dây có 500 vòng. Hướng dẫn N 500 Cảm ứng từ bên trong ống: B 4 .10 7 nI 4 .10 7 I B 4 .10 7 2 25.10 4 ( T ) l 0,5 Bài tập 4. Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 10 cm trong không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1 = 6 A; I2 = 12 A chạy qua. Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 5cm và cách dây dẫn mang dòng I2 15 cm. Hướng dẫn Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 đi vào tại A, dòng I2 đi ra tại B thì các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M các véc tơ cảm ứng từ B1 và B2 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: -7 I1 -5 -7 I2 -5 B1 = 2.10 = 2,4.10 T; B2 = 2.10 = 1,6.10 T. AM BM Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: B = + B2 . Vì và B2 cùng phương, ngược chiều và B1 > B2 nên B cùng phương, chiều với và có độ lớn: -5 B = B1 - B2 = 0,8.10 T. Bài tập 5. Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 15cm trong không khí, có hai dòng điện cùng chiều, có cường độ I1 = 10 A, I2 = 5 A chạy qua. Xác định điểm M mà tại đó cảm ừng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra bằng 0. Hướng dẫn Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 đi vào tại A, dòng I2 đi vào tại B. Các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M các véc tơ cảm ứng từ và . Để cảm ứng từ tổng hợp tại M bằng 0: thì B = + = 0  = - tức là và phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB. -7 -7 I2 Với B1 = B2 thì 2.10 = 2.10 AB AM AB.I  AM = 1 = 10 cm;  MB = 5 cm. I1 I2 Vậy điểm M phải nằm trên đường thẳng cách dây dẫn mang dòng I1 10 cm và cách dây dẫn mang dòng I2 5 cm; ngoài ra còn có các điểm ở rất xa hai dây dẫn cũng có cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra cũng bằng 0 vì cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra ở các điểm cách rất xa nó bằng 0. Chương V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 2
3. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản I. BÀI TẬP TỪ THÔNG + Từ thông qua mạch kín:  = BScos( n, B ). Đơn vị từ thông là vêbe (Wb): 1 Wb = 1 T.1 m2. Bài tập 1. Một vòng dây phẵng giới hạn diện tích S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B=0,1 T. Mặt phẵng vòng dây làm thành với B một góc = 300. Tính từ thông qua S? Hướng dẫn Mặt phẵng vòng dây làm thành với góc 300 nên góc giữa và pháp tuyến n là 600. Do đó:  = BScos( ) = 25.10-6 Wb. Bài tập 2. Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẵng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10-5 Wb. Tính bán kín vòng dây Hướng dẫn Ta có:  = BScos( ) = B R2cos( )  -3  R = = 8.10 m = 8 mm. B cos(n, B) II. BÀI TẬP CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Suất điện động cảm ứng + Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điện cảm ứng.  + Định luật Fa-ra-đay về suất điện động cảm ứng: ec = - N . t Bài tập 1. Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi. Hướng dẫn 0 NBS cos(n, B) -4 Ta có: ec = - = - = 2.10 V. t Bài tập 2. Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T. Khung quay đều trong thời gian t=0,04 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung. Hướng dẫn -4 Ta có: 1 = 0 vì lúc đầu  ; 2 = BS = 2.10 Wb vì lúc sau // . 2 1 -3 Do đó: ec = - = - 5.10 V. t Bài tập 3. Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng S = 20 cm2 đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến n của mặt phẵng khung dây góc = 600, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 . Tính suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian t = 0,01 giây, cảm ứng từ: a. Giảm đều từ B đến 0. b. Tăng đều từ 0 đến 0,5B. Hướng dẫn NS cos(n, B) Ta có: |ec| = | | = .|B2 – B1| t Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 3
4. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản 3 0 10.2.10 cos 60 | ec | a. |ec| = .|0 – 0,04| = 0,04 V; i = = 0,2 A. 0,01 R | ec | b. |ec| = .|0,02 – 0| = 0,02 V; i = = 0,1 A. R III. BÀI TẬP TỰ CẢM N 2 + Hệ số tự cảm của ống dây: L = 4 .10-7 S. l + Từ thông tự cảm qua ống dây có dòng điện i chạy qua:  = Li i + Suất điện động tự cảm: etc = - L . t 1 2 + Năng lượng từ trường của ống dây: WL = Li . 2 Bài tập 1. Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8 cm có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua. a. Tính độ tự cảm của ống dây. b. Tính từ thông qua mỗi vòng dây. c. Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây. Hướng dẫn 2 d a. L = 4 .10-7 S = 4 .10-7 = 0,02 H. 2 b. Từ thông qua ống dây:  = Li = 0,04 Wb.  Từ thông qua mỗi vòng dây:  = = 4.10-5 Wb. N c. |etc| = |- L | = 0,4 V. Bài tập 2. Tìm độ tự cảm của một ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20cm, tiết diện ngang 9 cm2 trong hai trường hợp: a. Ống dây không có lỏi sắt. b. Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm  = 400. Hướng dẫn a. L = 4 .10-7 S = 9.10-4 H. b. L = 4 .10-7 S = 0,36 H. Bài tập 3. Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây. Đường kính của ống bằng 2 cm. Cho một dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây. Sau thời gian 0,01s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5 A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây. Hướng dẫn L = 4 .10-7 S = 4 .10-7 = 5.10-4 H; |etc| = |- L | = 0,075 V. Chương VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 4
5. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản I. BÀI TẬP KHÚC XẠ ÁNH SÁNG + Định luật khúc xạ ánh sáng: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẵng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) là một hằng sin i số: = hằng số. sin r sin i + Chiết suất tỉ đối: tỉ số không đổi trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường sin r 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới): = n21 + Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối c với chân không. n v n2 + Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: n21 = . n1 4 Bài tập 1. Tia sáng đi từ nước có chiết suất n1 = sang thủy tinh có chiết suất n2 = 1,5. Tính góc khúc xạ và góc 3 lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 300. Hướng dẫn sin i n n Ta có: 2  sinr = 1 sini = sin26,40  r = 26,40; sin r n1 n2 D = i – r = 3,60. Bài tập 2. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất n = 3 . Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới. Hướng dẫn sin i Ta có: = n; vì i’ + r = i + r =  sinr = sin( - i) = cosi sin r 2 2 sin i  = = tani = n = tan  i = . cos i 3 3 Bài tập 6. Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh có chiết suất n = 1,6 và vận tốc ánh sáng trong chân không là c = 3.108 m/s. Hướng dẫn c c Ta có: n =  v = = 1,875.108 m/s. v n Bài tập 7. Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 600 thì góc khúc xạ trong nước là r = 400. Lấy vận tốc ánh sáng ngoài không khí c = 3.108 m/s. Hướng dẫn sin i c.sin r Ta có: v = và n =  v = = 2,227.108 m/s. sin r sin i II. BÀI TẬP PHẢN XẠ TOÀN PHẦN + Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. + Điều kiện để có phản xạ toàn phần: - Ánh sáng phải truyền từ một môi trường sang môi trường chiết quang kém hơn (n2 < n1). Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 5
6. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản n2 - Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh; với sinigh = . n1 Bài tập 1. Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí, từ nước sang 4 không khí và từ thủy tinh sang nước. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5; của nước là . 3 Hướng dẫn n2 0 0 Ta có sinigh = = sin53  igh = 53 . n1 Chương VII. MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG I. BÀI TẬP THẤU KÍNH 1. Thấu kính + Các công thức: 1 1 1 A' B' d' f D = = ; k = = - = . f d d' AB d f d + Qui ước dấu: Thấu kính hội tụ: D > 0; f > 0; phân kì: D 0; vật ảo: d 0; ảnh ảo: d’ 0: ảnh và vật cùng chiều; k < 0: ảnh và vật ngược chiều. + Cách vẽ ảnh qua thấu kính: sử dụng 2 trong 4 tia sau: - Tia tới qua quang tâm -Tia ló đi thẳng. - Tia tới song song trục chính -Tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’. - Tia tới qua tiêu điểm vật chính F -Tia ló song song trục chính. - Tia tới song song trục phụ -Tia ló qua tiêu điểm ảnh phụ F’p. Lưu ý: Tia sáng xuất phát từ vật sau khi qua thấu kính sẽ đi qua (hoặc kéo dài đi qua) ảnh của vật. Bài tập 1. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, cách thấu kính 20 cm. Qua thấu kính cho một ảnh ngược chiều với vật và cao gấp 4 lần vật. Xác định loại thấu kính. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính. Vẽ hình. Hướng dẫn Ảnh ngược chiều với vật nên là ảnh thật. Vật thật cho ảnh thật nên đó là thấu kính hội tụ. d' f Ta có: k = - = = - 4 d f d 4d 1  f = = 16 cm = 0,16 m; D = = 6,25 dp. 5 f Bài tập 2. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, cách thấu kính 40 cm. Qua thấu kính cho một ảnh cùng chiều với vật và cao bằng một nửa vật. Xác định loại thấu kính. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính. Vẽ hình. Hướng dẫn Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 6
7. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản Ảnh cùng chiều với vật nên là ảnh ảo. Vật thật cho ảnh ảo nhỏ hơn vật nên đó là thấu kính phân kì. d' f 1 Ta có: k = - = =  f = - d = - 40 cm = 0,4 m; d f d 2 1 D = = - 2,5 dp. f Bài tập 3. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, cách thấu kính 30 cm. Qua thấu kính cho một ảnh ngược chiều với vật và cao bằng nửa vật. Xác định loại thấu kính. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính. Vẽ hình. Hướng dẫn Ảnh ngược chiều với vật nên là ảnh thật. Vật thật cho ảnh thật nên đó là thấu kính hội tụ. 1 d k = - = = -  f = = 10 cm = 0,1 m; D = = 10 dp. 2 3 Bài tập 4. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, cách thấu kính 10 cm. Qua thấu kính cho một ảnh cùng chiều với vật và cao gấp 2,5 lần vật. Xác định loại thấu kính. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính. Vẽ hình. Hướng dẫn Ảnh cùng chiều với vật nên là ảnh ảo. Vật thật cho ảnh ảo lớn hơn vật nên đó là thấu kính hội tụ. Ta có: k = - = = 2,5  1,5f = 2,5d  f = 25 cm = 0,25 m; D = = 4 dp. Bài tập 5. Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự 15 cm. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh A’B’ cách vật 60 cm. Xác định vị trí của vật và ảnh. Hướng dẫn a. Trường hợp ảnh thật (d’ > 0): d + d’ = 60  d’ = 60 – d. 1 1 1 1 1 60 Khi đó: = = =  d2 – 60d + 900 = 0 f d d' d 60 d 60d d 2  d = 30 (cm); d’ = 60 – 30 = 30 (cm). b. Trường hợp ảnh ảo (d’ < 0): |d’| - d = - d’ - d = 60  d’ = - 60 - d. Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 7
8. Ôn tập thi học kỳ II – các dạng bài tập cơ bản 1 1 1 1 1 60 Khi đó: = = =  d2 + 60d – 900 = 0 f d d' d 60 d 60d d 2  d = 12,43 cm hoặc d = 72,43 cm (loại vì để có ảnh ảo thì d < f)  d’= - 60 - d = - 72,43 cm. II. BÀI TẬP CÁC TÂT CỦA MẮT + Mắt có tật khi đeo kính (sát mắt): - Đặt vật ở CC, kính cho ảnh ảo ở CCK: dc = OCC; d’C = - OCCK - Đặt vật ở CV, kính cho ảnh ảo ở CVK: dV = OCV; d’V = - OCVK Để khắc phục tật cận thị ta dùng một thấu kính phân kì có tiêu cự thích hợp: fk = - OCV Bài tập1. Một người cận thị phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ -2,5 điôp mới nhìn rỏ các vật nằm cách mắt từ 25 cm đến vô cực. a. Xác định giới hạn nhìn rỏ của mắt khi không đeo kính. b. Nếu người này đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ -2 điôp thì sẽ nhìn rỏ được các vật nằm trong khoảng nào trước mắt. Hướng dẫn 1 Ta có: f = = - 0,4 m = - 40 cm. D a.Khi đeo kính nếu đặt vật tại CCK (điểm cực cận khi đeo kính), kính sẽ cho ảnh ảo tại CC (điểm cực cận khi không đeo kính) và nếu đặt vật tại CVK (điểm cực viễn khi đeo kính), kính sẽ cho ảnh ảo tại CV (điểm cực viễn khi không đeo kính). Do đó: dC = OCCK = 25 cm dC f  dC’ = = - 15,4 cm = - OCC  OCC = 15,4 cm; dC f dV = OCVK =  dV’ = f = - 40 cm = - OCV  OCV = 40 cm. Vậy: giới hạn nhìn rỏ của mắt người đó khi không đeo kính cách mắt từ 15,4 cm đến 40 cm. 1 ' b. Ta có: f1 = = - 0,5 m = - 50 cm; d C1 = - OCC = - 15,4 cm D1 ' dC1 f1 '  dC1 = ' = 22,25 cm = OCCK1; d V 1 = - OCV = - 40 cm dC1 f1 ' dV1 f1  dV1 = ' = 200 cm. dV1 f1 Vậy: khi đeo kính có độ tụ - 2 điôp thì người đó sẽ nhìn rỏ các vật đặt cách mắt từ 22,25 cm đến 200 cm (đây là trường hợp bị cận thị mà đeo kính chưa đúng số). Bài tập 2. Một người cận thị lúc già chỉ nhìn rỏ được các vật đặt cách mắt từ 30 cm đến 40 cm. Tính độ tụ của thấu kính cần đeo sát mắt để: a) Nhìn rỏ các vật ở xa mà không phải điều tiết mắt. b) Đọc được trang sách đặt gần nhất cách mắt 25 cm. Hướng dẫn 1 a. Ta có: f = - OCV = - 40 cm = - 0,4 m  D = = - 2,5 dp. f ' b. Ta có: dC1 = OCCK1 = 25 cm; d C1 = - OCC = - 30 cm ' dC1dC1 1 2  f1 = ' = 150 cm = 1,5 m; D1 = = dp. dC1 dC1 f1 3 Trương Hồng Minh – Phone: 0942831777 Trang 8