Tài liệu hỗ trợ tự học Định hướng trả lời câu hỏi và bài tập Vật lí 11

TRẦN ANH TIẾN TÀI LIỆU HỖ TRỢ TỰ HỌC ĐỊNH HƯỚNG TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VẬT LÍ 11 Quảng ngãi, năm 2008 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 1 - MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG. ................................................................ - 2 - BÀI 1. ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU – LƠNG. ...................................................................... - 2 - BÀI 2. THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH. ............................... - 4 - BÀI 3. ĐIỆN TRƢỜNG VÀ CƢỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƢỜNG. ĐƢỜNG SỨC ĐIỆN. .............. - 7 - BÀI 4. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN. ............................................................................................. - 12 - BÀI 5. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ ..................................................................................... - 15 - BÀI 6. TỤ ĐIỆN ...................................................................................................................... - 18 - CHƯƠNG II. DÕNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI .................................................................. - 20 - BÀI 7. DÕNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN .............................................................. - 20 - BÀI 8. ĐIỆN NĂNG. CƠNG SUẤT ĐIỆN ............................................................................. - 26 - BÀI 9. ĐỊNH LUẬT ƠM ĐĨI VỚI TỒN MẠCH ................................................................ - 30 - BÀI 10. GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ ................................................................ - 34 - CHƯƠNG III. DÕNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG .................................... - 37 - BÀI 13. DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI ............................................................................ - 37 - BÀI 14. DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ............................................................. - 39 - BÀI 15. DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ ........................................................................... - 40 - BÀI 16: DÕNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHƠNG ................................................................... - 43 - CHƯƠNG IV. TỪ TRƯỜNG ........................................................................................ - 44 - BÀI 19. TỪ TRƢỜNG ............................................................................................................. - 44 - BÀI 20. LỰC TỪ. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ............................................................................... - 46 - BÀI 21. TỪ TRƢỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT ......................................................................................................................................... - 49 - BÀI 22. LỰC LO – REN – XƠ ................................................................................................ - 52 - CHƯƠNG V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ............................................................................ - 55 - BÀI 23. TỪ THƠNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ .......................................................................... - 55 - BÀI 24. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG ............................................................................... - 58 - BÀI 25. TỰ CẢM ..................................................................................................................... - 61 - PHẦN II - QUANG HÌNH HỌC ................................................................................... - 64 - CHƯƠNG VI. KHƯC XẠ ÁNH SÁNG ........................................................................ - 64 - BÀI 26. KHƯC XẠ ÁNH SÁNG ............................................................................................. - 64 - BÀI 27. PHẢN XẠ TỒN PHẦN ........................................................................................... - 67 - CHƯƠNG VII. MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG ....................................................... - 71 - BÀI 28. LĂNG KÍNH .............................................................................................................. - 71 - BÀI 29. THẤU KÍNH MỎNG ................................................................................................. - 74 - BÀI 30. GIẢI BÀI TỐN VỀ HỆ THẤU KÍNH .................................................................... - 79 - BÀI 31. MẮT ........................................................................................................................... - 82 - BÀI 32. KÍNH LÚP .................................................................................................................. - 88 - BÀI 33. KÍNH HIỂM VI .......................................................................................................... - 90 - BÀI 34. KÍNH THIÊN VĂN .................................................................................................... - 94 - Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 2 - CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG. BÀI 1. ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU – LƠNG. C1. Trên hình 1.2, AB và MN là hai thanh đã đƣợc nhiễm điện. Mũi tên chỉ chiều quay của đầu B khi đƣa đầu M đến gần. Hỏi đầu B và đầu M nhiễm điện cùng dấu hay trái dấu ? C2.Nếu tăng khoảng cách giữa hai quả cầu lên ba lần thì lực tƣơng tác giữa chúng ( hai điện tích điểm ) tăng lên hay giảm bao nhiêu lần ? C3. Khơng thể nĩi về hằng số điện mơi của chất nào dƣới đây ? A. Khơng khí khơ. B. Nƣớc tinh khiết. C. Thuỷ tinh. D. Đồng. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Điện tích điểm là gì ? 2. Phát biểu định luật Cu – lơng. 3. Lực tƣơng tác giữa các điện tích khi đặt C1:Vì lực tƣơng tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ nghịch với bình phƣơng khoảng cách giữa chúng nên lực tƣơng tác giữa chúng giảm 9 lần. C2:Vì đầu M đẩy đầu B nên hai đầu M và B nhiễm điện cùng dấu C3: vì hằng số điện mơi là một đại lƣợng đặc trƣng cho tính chất điện của một chất cách điện nên chọn D. 1. Điện tích điểm là một vật tích điện cĩ kích thƣớc rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. 2. Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân khơng cĩ phƣơng trùng với đƣờng thẳng nối hai điện tích đĩ, cĩ độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phƣơng khoảng cách giữa chúng. 2 21 r qq kF  ; k = 9.10 9 2 2. C mN 3. Nhỏ hơn  lần so với khi đặt trong chân A B M N H 1.2 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 3 - trong một điện mơi sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn khi đặt trong chân khơng ? 4. Hằng số điện mơi của một chất cho ta biết điều gì ?  5. Chọn câu đúng. Khi tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và khoảng cách giữa chúng lên gấp đơi thì lực tƣơng tác giữa chúng A. tăng gấp đơi. B. giảm đi một nữa. C. giảm đi bốn lần. D.khơng thay đổi 6. Trong trƣờng hợp nào sau đây ta cĩ thể coi các vật nhiễm điện là các điện tích điểm ? A. Hai thanh nhựa đặt gần nhau. B. Một thanh nhựa và một quả cầu đặt gần nhau. C. Hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau. D. Hai quả cầu lớn đặt gần nhau. 7. Nêu những điểm giống và khác nhau giữa định luật Culơng và định luật vạn vật hấp dẫn. 8. Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích cĩ độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 10 cm khơng. 4. Nĩ cho ta biết, khi đặt các điện tích trong chất đĩ thì lực tác dụng giữa chúng nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân khơng. 5. Chọn D. 6. Chọn C 7. Hai định luật này giống nhau về hình thức phát biểu, nhƣng khác nhau về nội dung ( một định luật nĩi về lực cơ học, cịn định luật kia nĩi về lực điện ). Các đại lƣợng vật lí tham gia vào hai định luật cĩ bản chất vật lí khác hẳn nhau. 8. Với q1 = q2 = q. Áp dụng định luật Cu – lơng ta cĩ: Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 4 - trong chân khơng thì tác dụng lên nhau một lực là 9.10-3 N. Xác định điện tích của hai quả cầu đĩ. 2 2 r q kF  q =  1.10-7C. BÀI 2. THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH. C1: Hãy vận dụng thuyết êlectron để giải thích hiện tƣợng nhiễm điện của thanh thuỷ tinh khi cọ xát vào dạ. Cho rằng trong hiện tƣợng này, thuỷ tinh bị nhiễm điện dƣơng và chỉ cĩ các êlectron cĩ thể di chuyển từ vật nọ sang vật kia. C2: Hãy nêu một định nghĩa khác về vật dẫn điện và vật cách điện. C3: Chân khơng dẫn điện hay cách điện ? Tại sao ? C4: Hãy giải thích sự nhiễm điện của một quả cầu kim loại khi cho nĩ tiếp xúc với một vật nhiễm điện dƣơng. C5: Hãy vận dụng thuyết êlectron để giải thích hiện tƣợng nhiễm điện do hƣởng ứng. Biết rằng trong kim loại cĩ êlectron C1: Khi cọ xát vào dạ thì thuỷ tinh nhiễm điện dƣơng.Vì khi cọ xát nhƣ vậy thì do một cơ chế nào đĩ mà ta chƣa rõ, một số electron từ thuỷ tinh đã chuyển sang dạ. Thuỷ tinh đang ở trạng thái khơng mang điện bị mất êlectron sẽ trở thành nhiễm điện dƣơng. C2: Vật dẫn điện là vật trong đĩ ta cĩ thể di chuyển từ điểm nọ đến điểm kia các điện tích mà ta đƣa từ ngồi vào. Vật cách điện là vật mà ta khơng thể di chuyển các điện tích mà ta đƣa vào từ điểm nọ đến điểm kia. C3: Chân khơng là một mơi trƣờng cách điện vì khơng chứa các điện tích tự do. C4: Một quả cầu kim loại ở trạng thái trung hồ điện vẫn chứa các điện tích tự do. Khi cho quả cầu kim loại tiếp xúc với một vật nhiễm điện dƣơng, thì một số êlectron của quả cầu bị hút sang vật nhiễm điện dƣơng làm cho quả cầu cũng bị nhiễm điện dƣơng. C5: Khi đƣa quả cầu A nhiễm điện dƣơng lại gần đầu M của một thanh kim loại MN thì quả cầu A sẽ hút các êlectron tự do của thanh MN về phía mình làm cho êlectron + A - + M N Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 5 - tự do. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Trình bày nội dung của thuyết êlectron. 2. Giải thích hiện tƣợng nhiễm điện dƣơng của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron. 3. Trình bày hiện tƣợng nhiễm điện do hƣởng và vận dụng giải thích hiện tƣợng đĩ bằng thuyết electron. tập trung nhiều ở đầu M nên M sẽ nhiễm điện âm; cịn đầu N sẽ thiếu êlectron nên nhiễm điện dƣơng. Những điện tích tập trung ở M và N sẽ tác dụng lên các êlectron tự do cịn lại trong thanh MN những lực ngƣợc chiều với lực hút của A. Nếu các điện tích tập trung đủ lớn thì các lực tác dụng của các điện tích ở A, M và N lên mỗi êlectron tự do cịn lại trong thanh MN sẽ cân bằng nhau và sẽ khơng cịn cĩ thêm êlectron đến tập trung ở đầu M nữa. Đầu M thừa vào nhiêu êlectron thì đầu N sẽ thiếu bấy nhiêu êlectron. 1. – Electron cĩ thể rời khỏi nguyên tử di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dƣơng gọi là ion dƣơng. - Một nguyên tử trung hồ cĩ thể nhận thêm eclectron để trở thành một hạt mang điện âm và đƣợc gọi là ion âm. - Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron mà nĩ chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dƣơng (prtơn ). Nếu số êlectron ít hơn số prơton thì vật nhiễm điện dƣơng. 2. Giống câu C4. 3. Giống câu C5. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 6 - 4. Phát biểu định luật bảo tồn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tƣợng xảy ra khi cho một quả cầu nhiễm điện dƣơng tiếp xúc với một quả cầu nhiễm điện âm.  5. Chọn câu đúng. Đƣa quả cầu tích điện Q lại gần quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đầu một sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đĩ thì A. M tiếp tục bị hút dính vào Q. B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q. C. M rời Q về vị trí thẳng đứng. D. M bị đẩy lệch về phía bên kia. 6. Đƣa một quả cầu Q tích điện dƣơng lại gần đầu M của một khối trụ kim loại MN ( H 2.4 ) Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tƣợng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I, trung điểm của MN ? A. Điện tích ở M và N khơng thay đổi. B. Điện tích ở M và N mất hết. C. Điện tích ở M cịn, ở N mất. 4. - Định luật bảo tồn điện tích: Trong một hệ cơ lập tổng đại số các điện tích là khơng đổi. - Khi cho qủa cầu nhiễm điện dƣơng tiếp xúc với một quả cầu nhiễm điện âm thì một số electron ở quả cầu nhiễm điện âm sẽ di chuyển sang B, đến một lúc nào đĩ thì điện tích của hai quả cầu này cân bằng nhau. 5. Chọn D. 6. Chọn A. - + + Q M N Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 7 - D. Điện tích ở M mất, ở N cịn. 7. Hãy giải thích hiện tƣợng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thƣờng xuyên quay rất nhanh. 7. Các cánh quạt trần cĩ phủ một lớp sơn. Lớp sơn này là chất cách điện. Khi quạt quay thì lớn sơn này cọ xát với khơng khí nên bị nhiễm điện và hút các hạt bụi trong khơng khí. Các hạt bụi này sẽ dính chặt vào cánh quạt, nên khi cánh quay, chúng vẫn khơng bị văng ra. BÀI 3. ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN. C1. Hãy chứng minh vectơ cƣờng độ điện trƣờng tịa điểm M của một điện tích điểm Q cĩ phƣơng và chiều nhƣ trên hình H.3.3 C1: Nếu đặt tại điểm M trong điện trƣờng một điện tích thử dƣơng q thì phƣơng và chiều của lực điện tác dụng lên q sẽ cho biết phƣơng và chiều của cƣờng độ điện trƣờng tại đĩ. Vì vậy, vectơ cƣờng độ điện trƣờng của điện tích điểm dƣơng sẽ hƣớng ra xa điện tích đĩ; của điện tích âm sẽ hƣớng về điện tích đĩ. C2: Dựa vào hệ thống đƣờng sức ( hình 3.6 và 3.7), hãy chứng minh rằng, cƣờng độ điện trƣờng của một điện tích điểm càng gần điện tích điểm đĩ thì càng lớn. C2: Dựa vào quy ƣớc vẽ đƣờng sức điện. Ta thấy ở gần điện tích Q, các đƣờng sức sít nhau, ở xa điện tích Q, các đƣờng sức nằm xa nhau. Điều chứng tỏ, ở gần điện tích Q thì cƣờng độ điện trƣờng lớn, ở xa điện tích Q cƣờng độ điện trƣờng nhỏ. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Điện trƣờng là gì ? 1. Điện trƣờng là dạng vật chất ( mơi trƣờng ) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trƣờng tác dụng lực điện trƣờng lên các lực điện tích khác đặt trong nĩ. Q + - o M E  M E  o H 3.3 + - H3.6 H3.7 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 8 - 2. Cƣờng độ điện trƣờng là gì ? Nĩ đƣợc xác định nhƣ thế nào ? Đơn vị cƣờng độ điện trƣờng là gì ? 2. - Cƣờng độ điện trƣờng là đại lƣợng đặc trƣng cho tác dụng mạnh yếu của điện trƣờng tại một điểm. - Nĩ đƣợc xác định bằng thƣơng số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q dƣơng đặt tại điểm đĩ và độ lớn của q. q F E    - Đơn vị: V/m 3. Vectơ cƣờng độ điện trƣờng là gì ? Nêu những đặc điểm của vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại một điểm. 3. - Vectơ cƣờng độ điện trƣờng là đại lƣợng biểu diẽn phƣơng chiều và độ lớn của cƣờng độ điện trƣờng tại một điểm. - Đặc điểm E  : + Phƣơng và chiều trùng với phƣơng và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dƣơng + Chiều dài biểu diễn độ lớn của cƣờng độ điện trƣờng theo một xích nào đĩ. 4. Viết cơng thức tính và nêu những đăc điểm của cƣờng độ điện trƣịng của một điện tích điểm. 4. Cơng thức cƣờng độ điện trƣờng của một điện tích điểm trong chân khơng: 2r Q k q F E  Đặc điểm: độ lớn của cƣờng độ điện trƣờng E khơng phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q. 5. Cƣờng độ điện trƣờng của một hệ điện tích điểm đƣợc xác định nhƣ thế nào ? 5. Cƣờng độ điện trƣờng của một hệ điện tích điểm gây ra tại 1 điểm đƣợc xác định bằng tổng các vectơ điện trƣờng tại điểm đĩ. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 9 - 6. Phát biểu nguyên lý chồng chất điện trƣờng. 6. Các điện trƣờng 21, EE  đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trƣờng tổng hợp E  : 21 EEE   Các vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại 1 điểm đƣợc tổng hợp theo quy tắc hình bình hành. 7. Nêu định nghĩa và đặc điểm của đƣờng sức điện. 7. Định nghĩa: Đƣờng sức điện là đƣờng mà tiếp tuyết tại mỗi điểm của nĩ là giá của vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại điểm đĩ. Nĩi cách khác, đƣờng sức điện là đƣờng mà lực điện tác dụng dọc theo đĩ. Đặc điểm: + Qua mỗi điểm trong điện trƣờng cĩ một đƣờng sức điện và chỉ một mà thơi + Đƣờng sức điện là những đƣờng cĩ hƣớng. Hƣớng của đƣờng sức điện tại một điểm là hƣớng của vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại điểm đĩ. + Đƣờng sức điện của trƣờng tĩnh điện là những đƣờng khơng khép kín. Nĩ đi ra từ điện tích dƣơng và kết thúc ở điện tích âm. + Ở chỗ cƣờng độ điện trƣờng lớn thì các đƣờng sức điện đƣợc vẽ mau, cịn ở chỗ cƣờng độ điện trƣờng nhỏ thì các đƣờng sức điện sẽ thƣa hơn. 8. Điện trƣờng đều là gì ? 8. Điện trƣờng đều là điện trƣờng mà vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại mỗi điểm Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 10 - đều cĩ cùng phƣơng, chiều và độ lớn; đƣờng sức điện là những đƣờng thẳng song song cách đều.  9. Đại lƣợng nào dƣới đây khơng liên quan đến cƣờng độ điện trƣờng của một điện tích điểm Q tại một điểm ? A. Điện tích Q. B. Điện tích thử q. C. Khoảng cách từ Q đến q. D. Hằng số điện mơi của mơi trƣờng. 9. Chọn B. 10. Đơn vị nào sau đây là đơn vị cƣờng độ điện trƣờng ? A. Nuitơn. B. Culơng. C. Vơn nhân mét. D. Vơn trên mét. 10. Chọn D. 11. Tính cƣờng độ điện trƣịng và vẽ vectơ cƣờng độ điện trƣờng do một điện tích điểm +4.10-8C gây ra tại một điểm cách nĩ 5 cm trong một mơi trƣờng cĩ hằng số điện mơi là 2. 11. Ta cĩ: E = k 2r Q  = 9.10 9 .  22 8 10.5.2 10.4   = 72.10 3 V/m. 12. Hai điện tích điểm q1 = + 3.10 -8 C và q2 = - 4.10 -8 C đƣợc đặt cách nhau 10 cm trong chân khơng. Hãy tìm các điểm mà tại đĩ cƣờng độ điện trƣờng bằng khơng. Tại các điểm đĩ cĩ cƣờng độ điện trƣờng hay khơng ? 12. Gọi C là điểm mà tại đĩ cƣờng độ điện - + CE1  A B q1 q2 C CE2  + E  Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 11 - trƣờng tổng hợp bằng khơng. + Gọi CC EE 21 ,  là cƣờng độ điện trƣờng do các điện tích q1, q2 gây ra tại C. Ta cĩ: 021   CC EE CC EE 21    CC EE 21 ,  là 2 vectơ cùng phƣơng, nghĩa là C nằm trên đƣờng thẳng AB. Hai vectơ này phải ngƣợc chiều, tức là C nằm ngồi đoạn AB. Hai vectơ này phải cĩ độ lớn bằng nhau, nghĩa là điểm C nằm gần A hơn B vì 21 qq  + Đặt AB = l và AC = x, ta cĩ: 2 29 2 19 )( 10.910.9 xl q x q   x x xl q q         2 1 2 = 64,6 cm. Ngồi ra cịn phải kể tất cả các điểm nằm rất xa q1 và q2. Tại điểm C cƣờng độ điện trƣờng bằng khơng nên tại đĩ khơng cĩ điện trƣờng. 13. Tại hai điểm A và B cách nhau 5 cm trong chân khơng cĩ hai điện tích q1 = + 16.10 -8 C và q2 = -9.10 -8 C. Tính cƣờng độ điện trƣờng tổng hợp và vẽ vectơ cƣờng độ điện trƣờng tại điểm C nằm cách A một khoảng 4 cm và cách B một khoảng 3cm. 13. Gọi 21, EE  là các vectơ cƣờng độ điện trƣờng do các điện tích q1, q2 gây ta tại C. 21, EE  cĩ hƣớng nhƣ hình vẽ, và cĩ độ lớn lần lƣợt là: E1 = 9.10 9 5 2 1 10.9 AB q V/m. E2 = 9.10 9 5 2 2 10.9 BC q V/m. 1E  2E  CE  C A B q1 >0 q2 <0 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 12 - Cƣờng độ tổng hợp tại C: 21 EEEC   Ec = 2 E1 = 12,7.10 5 . BÀI 4. CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN. C1. Hãy nêu sự tƣơng tự giữa cơng của lực điện trong trƣờng hợp này với cơng của lực điện. C1. Cơng của trọng lực khi một vật cĩ khối lƣợng m di chuyển từ điểm M đến điểm N cĩ hiệu độ cao là h, theo một đƣờng cong bất kì, cĩ độ lớn là: A = mgh Cơng này chỉ phụ thuộc vào h mà khơng phụ thuộc vào dạng đƣờng đi. Nghĩa là chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đƣờng đi, điều này tƣơng tự nhƣ cơng của lực điện. C2. Cho một điện tích điểm Q nằm tại tâm của một vịng trịn. Khi di chuyển một điện tích thử q dọc theo cung MN của vịng trịn đĩ thì cơng của lực điện sẽ bằng bao nhiêu ? C2. Cơng của lực điện trong trƣờng hợp này sẽ bằng khơng vì lực điện F  nằm trên đƣờng thẳng nối hai điện tích trong trƣờng hợp này luơn vuơng gĩc với quãng đƣờng dịch chuyển. C3. Thế năng của điện tích thử q trong điện trƣờng của điện tích điểm Q nêu ở câu C2 sẽ thay đổi thế nào khi q di chuyển dọc theo cung MN ? C3. Khi cho điện tích q dịch chuyển dọc theo cung MN nhƣ ở C2 thì thế năng của điện tích q trong điện trƣờng sẽ khơng thay đổi vì lực điện khơng sinh cơng. 1E  2E  CE  C A B q1 >0 q2 <0 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 13 - CÂU HỎI VÀ BÀI TÂP 1. Viết cơng thức tính cơng của lực điện trong sự dịch chuyển của một điện tích trong một điện trƣờng đều. 1. Cơng của lực điện trong sự dịch chuyển địên tích q trong điện trƣờng đều từ M đến N là: AMN = qEd 2. Nêu đặc điểm của cơng của lực điện tác dụng lên điện tích thử q khi cho q di chuyển trong điện trƣờng. 2. Cơng của lực điện trong sự dịch chuyển điện tích q từ một điểm M đến N trong một điện trƣờng bất kì khơng phụ thuộc vào dạng đƣờng di từ M đến N mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của M và N. 3. Thế nằng của điện tích q trong điện trƣờng phụ thuộc vào q nhƣ thế nào ? 3. Thế năng của điện tích q tại điểm M trong điện trƣờng tỉ lệ thuận với q WM = AM = VM.q  4. Cho điện tích thử q di chuyển trong một điện trƣờng đều dọc theo hai đoạn thẳng MN và NP. Biết rằng lực điện sinh cơng dƣơng và MN dài hơn NP. Hỏi kết quả nào sau đây là đúng, khi so sánh các cơng AMN và ANP của lực điện ? A. AMN > ANP B. AMN < ANP C. AMN = ANP D. Cả ba trƣờng hợp A,B,C đều cĩ thể xảy ra. 4. Chọn D. 5. Một êlectron di chuyển đƣợc đoạn đƣờng 1 cm, dọc theo một đƣờng sức điện, dƣới tác dụng của lực điện trong một 5. Ta cĩ: A = qEd với q = -1,6.10 -19 C và d = -1 cm ( vì elẻcton mang điện âm nên di chuyển ngƣợc chiều điện trƣờng ) A Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 14 - điện trƣờng đều cĩ cƣờng độ điện trƣờng 1000 V/m. Hỏi cơng của lực điện cĩ giá trị nào sau đây ? A. – 1,6.10-16 J B. + 1,6.10 -16 J. C. – 1,6.10-18 J. D. + 1,6.10 -18 J. = 1,6.10 -18 J. 6. Cho một điện tích di chuyển trong điện trƣờng dọc theo một đƣờng cong kín, xuất phát từ điểm M rồi trở lại điểm M. Cơng của lực điện bằng bao nhiêu ? 6. A = 0 vì A = AMN + ANM mà AMN = - ANM 7. Một electron đƣợc thả khơng vận tốc đầu ở sát bản âm, trong điện trƣờng đều giữa hai bản kim loại phẳng, tích điện trái dấu. Cƣờng độ điện trƣờng giữa hai bản là 1000 V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Tính động năng của êlectron khi nĩ đến đập vào bản dƣơng. 7. Áp dụng định lí động năng ta cĩ: ½ mv 2 – ½ mv0 2 = Anl Với v0 = 0; Anl = qEd = (-1,6.10 -19 ).1000.( -0,01) = 1,6.10 -18 J. Vậy động năng của electron khi nĩ đến đập vào bản dƣơng là 1,6.10-18 J. 8. Một điện tích dƣơng Q đặt tại điểm O. Đặt một điện tích âm q tại điểm M. Chứng minh rằng thế năng của q ở M cĩ giá trị âm. 8. Điện tích q bị điện tích Q hút. Thế năng của q tại M cĩ gía trị bằng cơng của lực điện tác dụng lên q trong sự dịch chuyển của q từ M ra vơ cực. Giả sử q di chuyển dọc theo đƣờng thẳng OM, từ M ra vơ cực. Trong sự di chuyển này lực điện luơn luơn cùng phƣơng, ngƣợc chiều với độ dịch chuyển do đĩ lực điện sinh cơng âm: AM < 0. Do đĩ: WM < 0. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 15 - BÀI 5. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ C1. Chứng minh rằng, điện thế tại mọi điểm trong điện trƣờng của một điện tích điểm âm ( Q < 0 ) đều cĩ giá trị âm. C1. Đặt tại điểm M mà ta xét một điện tích thử q dƣơng. Di chuyển q từ điểm đĩ ra vơ cực dọc theo đƣờng thẳng qua Q. Trong sự dịch chuyển này, lực hút giữa Q và q sinh cơng âm: AM < 0. Điện thế tại M là VM = q AM CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Điện thế tại một điểm trong điện trƣờng là gì ? Nĩ đƣợc xác định nhƣ thế nào ? 1. Điện thế tại một điểm trong điện trƣờng là đại lƣợng đặc trƣng cho điện trƣờng về phƣơng diện tạo ra thế năng của điện tích q. Nĩ đƣợc xác định bằng thƣơng số của cơng của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vơ cực và độ lớn của q VM = q AM 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trƣờng là gì ? 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trƣờng đặc trƣng cho khả năng sinh cơng của điện trƣờng trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nĩ đƣợc xác định bằng thƣơng số của cơng của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự dịch chuyển từ M đến N và độ lớn của q. 3. Viết hệ thức liên hệ hiệu điện thế gữa hai điểm với cơng do lực điện sinh ra khi 3. UMN = q AMN Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 16 - cĩ một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đĩ. 4. Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cƣờng độ điện trƣờng, nĩi rõ điều kiện áp dụng hệ thức đĩ. 4. E = d U d U MN  U là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N d là độ dài hình chiếu của đƣờng dịch chuyển trên phƣơng của đƣờng sức. d cĩ gía trị dƣơng khi chiều dịch chuyển cùng chiều với chiều dƣơng của đƣờng sức, âm nếu ngƣợc chiều đƣờng sức. Hệ thức trên đƣợc xây dựng dựa vào việc tính hiệu điện thế giữa hai điểm nằm trên cùng một đƣờng sức của điện trƣờng đều. Tuy nhiên hệ thức này vẫn dùng cho điện trƣờng khơng điều trong trƣờng hợp cho điện tích q di chuyển một đoạn đƣờng d rất ngắn dọc theo đƣờng sức, dọc theo đĩ E coi nhƣ khơng đổi.  5. Biết hiệu điện thế UMN = 3V. Hỏi đẳng thức nào dƣới đây chắc chắn đúng ? A. VM = 3V B. VN = 3V. C. VM – VN = 3V. D. VN – VM = 3V. 5. Chọn C. 6. Khi một điện tích q = -2C di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trƣờng thì lực điện sinh cơng – 6J. Hỏi hiệu điện thế UMN cĩ gía trị nào sau đây ? 6. Ta cĩ: UMN = q AMN = 2 6   = 3 V. Chọn C. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 17 - A. + 12V B. – 12V. C. + 3V. D. – 3V. 7. Chọn câu đúng. Thả một êlectron khơng vận tốc ban đầu trong một điện trƣờng bất kì. Êlectron đĩ sẽ A. chuyển động dọc theo một đƣờng sức điện. B. chuyển động từ điểm cĩ điện thế cao xuống điểm cĩ hiệu điện thế thấp. C. chuyển động từ điểm cĩ điện thế thấp lên điểm cĩ điện thế cao. D. đứng yên. 7. vì electron mang điện âm nên cĩ chịu tác dụng của lực F ngƣợc chiều điện trƣờng, nghĩa là chuyển động từ nơi cĩ điện thế thấp sang nới cĩ điện thế cao. 8. Cĩ hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa bản dƣơng và bản âm là 120V. Hỏi điện thế tại điểm tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6 cm sẽ là bao nhiêu ? Mốc điện thế ở bản âm. 8. Ta cĩ: U0 = E.d0 và U = E.d Tỉ số: d d U U 00  U = 0 0 U d d = 120 1 6,0 =72V Vây VM = 72V 9 vì V bản âm = 0. 9. Tính cơng mà lực điện tác dụng lên một êlectron sinh ra khi nĩ chuyển động từ điểm M đến điểm N. Biết hiệu điện thế UMN = 50 V. 9. Ta cĩ: AMN = q.UMN = ( - 1,6.10 -19 ).50 = - 8.10 -18 J Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 18 - BÀI 6. TỤ ĐIỆN C1. Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản bằng một dây dẫn thì sẽ xảy ra hiện tƣợng gì ? C1. Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản của tụ điện với nhau bằng một dây dẫn thì sẽ xảy ra hiện tƣợng phĩng điện từ bản này sang bản kia qua dây dẫn, điện tích trên các tụ sẽ giảm dần đi. Đĩ là vì điện trƣờng do các điện tích của tụ điện tạo ra trong dây dẫn sẽ làm cho các electron tự do trong dây dẫn chạy theo chiều từ bản âm sang bản dƣơng, làm cho êlectron của bản âm giảm dần và điện tích dƣơng bị trung hồ dần cho đến khi hết hẳn. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP: 1. Tụ điện là gì ? Tụ điện phẳng cĩ cấu tạo nhƣ thế nào ? 1. - Tụ điện là hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. - Tụ điện phẳng cĩ cấu tạo gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện mơi. 2. Làm thế nào để tích điện cho tụ điện ? Ngƣời ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản nào ? 2. - Muốn tích điện cho tụ, ngƣời ta nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện. Bản nối với cực dƣơng sẽ tích điện dƣơng, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm. - Ngƣời ta gọi điện tích của bản dƣơng là điện tích của tụ điện. 3. Điện dung của tụ điện là gì ? 3. Điện dung của tụ điện là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng tích điện của tụ điện ở Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 19 - một hiệu điện thế nhất định. Nĩ đƣợc xác định bằng thƣơng số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản đĩ. 4. Năng lƣợng của một tụ điện tích điện là dạng năng lƣợng gì ? 4. Khi tụ điện tích điện thì điện trƣờng trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lƣợng năng lƣợng đĩ gọi là năng lƣợng của điện trƣờng.  5. Gọi Q, C và U là điện tích, điện dung và hiệu điện thế giữa hai bản của một tụ điện. Phát biểu nào dƣới đây là đúng ? A. C tỉ lệ thuận với Q B. C tỉ lệ nghịch với U C. C phụ thuộc vào Q và U D. C khơng phụ thuộc vào Q và U. 5. Chọn D 6. Trong trƣờng hợp nào dƣới đây ta khơng cĩ một tụ điện Giữa hai bản kim là một lớp A. mica B. nhựa pơliêtilen. C. giấy tẩm dung dịch muối ăn. D. giấy tẩm parafin 6. Chọn C. vì muối ăn dẫn điện. 7. Trên vỏ một tụ điện cĩ ghi 20 F – 200V. Nối hai bản của tụ điện với một hiệu điện thế 120V a. Tính điện tích của tụ điện. b. Tính điện tích tối đa mà tụ điện tích 7. a. Điện tích của tụ điện: Q = CU = 20.10 -6 .120 = 24.10 -4 C b. Điện tích đối đa mà tụ điện tích đƣợc Qmax = C.Umax = 20.10 -6 .200 = 4.10 -3 C. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 20 - đƣợc. 8.* Tích điện cho tụ điện cĩ điện dung 20 F dƣới hiệu điện thế 60V. Sau đĩ cắt tụ điện ra khỏi nguồn a. Tính điện tích q của tụ. b. Tính cơng mà điện trƣờng trong tụ điện sinh ra khi phĩng điện tích q = 0,001q từ bản dƣơng sang bản âm. c. Xét lúc điện tích của tụ điện chỉ cịn bằng q/2. Tính cơng mà điện trƣờng trong tụ điện sinh ra khi phĩng điện tích q nhƣ trên từ bản dƣơng sang bản âm lúc đĩ. 8. a. Điện tích q của tụ q = CU = 20.10 -6 .60 = 12.10 -4 C. b. Vì lƣợng điện tích q rất nhỏ, nên điện tích và do đĩ hiệu điện thế giữa hai bản tụ coi nhƣ khơng thay đổi. Cơng của lực điện sẽ là A = q U = 72.10 -6 J c. - Điện tích của tụ giảm đi một nửa thì hiệu điện thế giữa hai bản cũng giảm đi một nữa: U’ = 2 U = 30V. - Cơng mà lực điện trƣờng sinh ra trong trƣờng hợp này: A’ = q U ’ = 0,001.12.10 -4 .30 = 36.10 -6 J CHƯƠNG II. DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI BÀI 7. DÕNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN C1. Nêu một ví dụ về mạch điện trong đĩ cĩ dịng điện khơng đổi chạy qua. C1. Đĩ là mạch điện kín nối liền hai cực của các loại pin, acquy.. C2. Đo cƣịng độ dịng điện bằng dụng cụ gì ? Mắc dụng cụ đĩ nhƣ thế nào vào mạch ? C2. Đo cƣờng độ dịng điện bằng ampe kế. Mắc ampe kế nối tiếp vào mạch điện tại chỗ cần đo cƣờng độ dịng điện chạy qua đĩ, sao cho dịng điện cĩ chiều đi tới chốt dƣơng (+)và đi ra chốt âm ( - ) của ampe kế. C3. Trong thời gian 2s cĩ một điện lƣợng 1,50C dịch chuyển qua tiết diện thẳng của C3. Cƣờng độ dịng điện chạy qua đèn: I =    2 50,1 t q 0,75 A. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 21 - dây tĩc một bĩng đèn. Tính cƣờng độ dịng điện chạy qua. C4. Dịng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại cĩ cƣờng độ là 1A. Tính số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian 1s. C4. Số electron đĩ: N =  e It e q 6,25.10 18 C5. Các vật cho dịng điện chạy qua đƣợc gọi là các vật gì ? Các hạt mang điện trong các vật loại này cĩ đặc điểm gì ? C5. Các vật cho dịng điện chạy qua là các vật dẫn. Các hạt mang điện trịn các vật loại này cĩ thể dịch chuyển tự do. C6. Giữa hai đầu một đoạn mạch hoặc giữa hai đầu bĩng đèn phải cĩ điều kiện gì để cĩ dịng điện chay qua chúng ? C6. Giữa chúng phải cĩ một hiệu điện thế. C7. Hãy kể tên một số các nguồn điện thƣờng dùng. C7. Pin, acquy, đinamơ xe đạp… C8. Bộ phận nào của mạch điện hình 7.2 tạo ra dịng điện chạy trong mạch này khi đĩng cơng tắc K. C8. Nguồn điện . C9. Nếu mắc mạch theo sơ đồ hình 7.3 thì số chỉ của vơn kế và số vơn ghi trên nguồn điện cĩ mối liên hệ gì ? Điều đĩ cho biết cĩ gì tồn tại giữa hai cực của nguồn điện ? C9. Số chỉ của vơn kế bằng số vơn ghi trên nguồn điện ( nếu nguồn là pin thì phải cịn mới để cho cĩ thể xem nhƣ điện trở trong nhỏ khơng đáng kể ). Điều đĩ cho biết cĩ một hiệu điện thế tồn tại giữa hai cực của nguồn điện. C10. Hãy làm thí nghiệm với pin điện hố C10. HS tự làm ở nhà theo sơ đồ. x + - K H.7.2 v + - + - H 7.3 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 22 - tự tạo: cắm hai mảnh kim loại khác loại ( chẳng hạn một mảnh đồng và một mảnh tơn ) vào một nữa quả quất hay nữa quả chanh đã đƣợc bĩp nhũn cả quả trƣớc đĩ và đo hiệu điện thế giữa hai mảnh kim loại này ( Hình 7.5 ) CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Khi cĩ dịng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động cĩ hƣớng tác dụng của lực nào ? 1. - Nếu vật dẫn thuộc đoạn mạch nối giữa hia cực của nguồn điện thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động cĩ hƣớng dƣới tác dụng của lực điện trƣờng tĩnh. - Nếu vật dẫn đĩ chính là nguồn điện thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động cĩ hƣớng dƣới tác dụng của lực lạ cĩ bản chất khơng phải là lực tĩnh điện. 2. Bằng cách nào để biết cĩ dịng điện chạy qua một vật dẫn ? 2. Bằng cách quan sát các tác dụng của dịng điện nhƣ tác dụng cơ, tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng hố hĩc, … 3. Cƣờng độ dịng điện đƣợc xác định bằng cơng thức nào ? 3. Ta cĩ: I = t q   hoặc I = t q 4. Bằng cách nào mà các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đĩ duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nĩ ? 4. Các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đĩ duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nĩ là vì bên trong các nguồn điện cĩ tác dụng của lực lạ làm tách các êlectron khỏi nguyên tử và chuyển các êlectron hay các ion dƣơng ra khỏi mỗi cực. Khi đĩ một cực thừa êlectron là cực âm, cực kia thiếu + - Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 23 - êlectron hoặc thừa ít êlectron hơn là cực dƣơng. Tác dụng này của lực lạ tiếp tục đƣợc thực hiện cả khi cĩ dịng điện chạy qua mạch điện kín gồm nguồn điện và các vật dẫn nối liền với hai cực của nĩ. 5. Đại lƣợng nào đặc trƣng cho khả năng thực hiện cơng của lực lạ bên trong nguồn điện ? Đại lƣợng này đƣợc xác định nhƣ thế nào ? 5. Suất điện động là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng thực hiện cơng của nguồn điện và đƣợc xác định bừng thƣơng số giữa cơng A của lực lạ thực hiện khi di chuyển khi di chuyển một điện tích dƣơng q ngƣợc chiều điện trƣờng và độ lớn của điện tích đĩ. E = q A  6. Cƣờng độ dịng điện đƣợc đo bằng dụng cụ nào sau đây ? A. Lực kế. B. Cơng tơ điện. C. Nhiệt độ. D. Ampe kế. 6. Ampe kế. Chọn D. 7. Đo cƣờng độ dịng điện bằng đơn vị nào sau đây ? A. Niutơn (N) B. Ampe ( A ) C. Jun (J ) D. Oát ( W ) 7. Chọn B. 8. Chọn câu đúng. 8. Chọn B. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 24 - Pin điện hố cĩ A. hai cực là hai vật dẫn cùng chất. B. hai cực là hai vật dẫn khác chất. C. một cực là vật dẫn và cực kia là vật cách điện. D. hai cực đều là các vật cách điện. 9. Hai cực của pin điện hố đƣợc ngâm trong chất điện phân là dung dịch nào sau đây ? A. Dung dịch muối. B. Dung dịch axit. C. Dung dịch bazơ. D. Một trong các dung dịch kể trên. 9. Chọn D. 10. Trong các pin điện hố cĩ sực dịch chuyển hố từ năng lƣợng nào sau đây thành điện năng ? A. Nhiệt năng. B. Thế năng đàn hồi. C. Hố năng. D. Cơ năng. 10. Chọn C. 11. Suất điện động đƣợc đo bằng đơn nị nào sau đây ? A. Culơng (C) B. Vơn ( V ) C. Héc ( z ) D. Ampe ( A ) 11. Chọn B. 12. Tại sao cĩ thể nĩi acquy là một pin 12. Acquy là một pin điện hố bởi vì sau Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 25 - điện hố ? Acquy hoạt động nhƣ thế nào để cĩ thể sử dụng đƣợc nhiều lần ? khi nạp, thì acquy cĩ cấu tạo nhƣ một pin điện hố, tức là gồm hai cực cĩ bản chất hố học khác nhau đƣợc nhúng trong chất điện phân. Khi acquy phát điện, do tác dụng của các bản cực với dung dịch axit H2SO4, mặt ngồi của các bản cực xuất hiện một lớp chì sunfat ( PbSO4 ) mỏng và xốp. Vì thế suất điện động của acquy giảm dần và acquy cần phải đƣợc nạp lại. Khi nạp điện cho acquy, các lớp chì sunfat tác dụng với dung dịch điện phân và các cực trở lại tƣơng ứng là PbO2 và Pb nhƣ trƣớc. Bây giờ acquy lại cĩ thể phát điện nhƣ một pin điện hố. Nhƣ vậy, acquy là nguồn điện hoạt động dựa trên phản ứng hố học thuận nghịch, nĩ tích trữ năng lƣợng khi đƣợc nạp điện và giải phĩng năng lƣợng khi phát điện. 13. Một điện lƣợng 6,0 mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian 2,0s. Tính cƣờng độ dịng điện chạy qua dây dẫn này. 13. Ta cĩ: I = t q   =   2 10.6 3 3.10 -3 A. 14. Trong khoảng thời gian đĩng cơng tắc để chạy một tủ lạnh thì cƣờng độ dịng điện trung bình đo đƣợc là 6A. Khoảng thời gian đĩng cơng tắc là 0,50 s. Tính điện lƣợng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn nối với động cơ của tủ lạnh. 14. tIq  = 6.0,50 = 3 C. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 26 - 15. Suất điện động của một pin là 1,5 V. Tính cơng của lực lạ khi dịch chuyển điện tích + 2C từ cực âm tới cực dƣơng bên trong nguồn điên. 15. Cơng của lực lạ: A = E .q = 1,5.2 = 3 J. BÀI 8. ĐIỆN NĂNG. CƠNG SUẤT ĐIỆN C1. Hãy cho biết đơn vị của các đại lƣợng cĩ mặt trong cơng thức 8.1 A = U.q = UIt C1. - Hiệu điện thế U cĩ đơn vị là V. - Cƣờng độ dịng điện I cĩ đơn vị là ampe ( A ) - Điện tích q cĩ đơn vị là Cuơng. ( C ) - Thời gian t cĩ đơn vị là giây (s ) - Cơng A cĩ đơn vị là jun ( J ). C2. Hãy nêu các tác dụng mà dịng điện cĩ thể sinh ra. C2. Các tác dung mà dịng điện cĩ thể sinh ra là: tác dụng từ, tác dụng cơ , tác dụng hố học,… C3. Dụng cụ dùng để đo điện năng tiêu thụ ? Mỗi số đo của dụng cụ đĩ cĩ giá trị là bao nhiêu jun ( J ). C3. Cơng tơ điện là dụng cụ để đo cơng của dịng điện hay điện năng tiêu thụ. Mỗi số đo của dụng cụ này là 1 kWh = 3600000 J. C4. Hãy cho biết đơn vị của các đại lƣợng cĩ mặt trong cơng thức ( 8.2 )P = UI t A  C4. Đơn vị của các đại lƣợng - Hiệu điện thế cĩ đơn vị là vơn ( V ) - Cƣờng độ dịng điện I cĩ đơn vị ampe ( A ) - Thời gian cĩ đơn vị giây ( s) - Cơng A cĩ đơn vị jun ( J ) Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 27 - - Cơng suất cĩ đơn vị là ốt ( W ) C5. Hãy chứng tỏ rằng, cơng suất toả nhiệt ở vật dẫn khi cĩ dịng điện chạy qua đƣợc tính bằng cơng thức: P = t Q = RI 2 = U 2/R và hãy cho biết đơn vị của các đại lƣợng cĩ mặt trong cơng thức trên. C5. Nếu đoạn mạch chỉ cĩ điện trở thì điện năng tiêu thụ đƣợc biến đổi hồn tồn thành nhiệt năng Q = A = UIt Định luật ơm cho đoạn mạch thuần điện trở: I = R U  Q = UIt = I2R.t = t R U 2 Vây P = t Q = RI 2 = U 2 /R CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Điện năng mà một đoạn mạch thực hiện đƣợc đo bằng cơng do lực nào thực hiện ? Viết cơng thức tính điện năng tiêu thụ và cơng suất điện của một đoạn mạch khi cĩ dịng điện chạy qua. 1. Điện năng mà một đoạn mạch thực hiện do cơng của lực điện trƣờng thực hiện. - Cơng thức tính điện năng tiêu thụ là: A = UIt - Cơng suất điện của một đoạn mạch khi cĩ dịng điện chạy qua: P = t Q = RI 2 = U 2 /R 2. Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trƣờng hợp dƣới đây : a) Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lƣợng ánh sáng. b) Khi hoạt động, biến đổi tồn độ điện năng thành nhiệt năng. c) Khi hoạt động biến đổi tồn bộ điện năng thành cơ năng và nhiệt năng. 2. Tên dụng cụ hay thiết bị a) Biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lƣợng ánh sáng nhƣ: bĩng đèn dây tĩc nĩng sáng, đèn nêon, đèn LED, mấy sấy tĩc, là sƣởi điện,… b) Biến đổi tồn bộ điện năng thành nhiệt năng: bếp điện, bàn là, ấm điện, que xoắn đun nƣớc,… Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 28 - d) Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành năng lƣợng hố học và nhiệt năng. c) Biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng là: quạt điện, động cơ điện, nam châm điện,… d) Biến đổi điện năng thành năng lƣợng hĩa học và nhiệt năng: bình điện phân, bình mạ điện, acquy đang nạp điện,… 3. Cơng suất toả nhiệt của đoạn mạch là gì và đƣợc tính bằng cơng thức nào ? 3. Cơng suất toả nhiệt của đoạn mạch là tốc độ toả nhiệt của đoạn mạch đĩ khi cĩ dịng điện chạy qua và đƣợc xác định bằng nhiệt lƣợng toả ra ở đoạn mạch đĩ trong thời gian 1 giây. Cơng thức tính cơng suất toả nhiệt là: P nh = RI 2 = R U 2 4. Cơng của nguồn điện cĩ mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch kín ? Viết cơng thức tính cơng và cơng suất của nguồn điện. 4. Cơng của nguồn điện bằng cơng của dịng điện chạy trong mạch kín - Cơng thức tính cơng của nguồn điện: Ang = E .It - Cơng thức tính cơng suất của nguồn điện : P ng = E.I  5. Chọn câu đúng. Điện năng tiêu thụ đƣợc đo bằng A. Vơn kế. B. Cơng tơ điện C. Ampe kế D. Tĩnh điện kế. 5. Chọn B. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 29 - 6. Cơng suất điện đƣợc đo bằng đơn vị nào sau đây ? A. Jun ( J ) B. Oát (W) C. Niutơn ( N ). D. Culơng ( C ). 6. Chọn B. 7. Tính điện năng tiêu thụ và cơng suất điện khi dịng điện cĩ cƣờng độ 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6V. 7. Điện năng tiêu thụ tồn mạch: A = U.It = 6.1.3600 = 21600 J Cơng suất điện của đoạn mạch: P =  3600 21600 t A 6W. 8. Trên nhãn của một ấm điện cĩ ghi 220V – 1000W a) Cho biết ý nghĩa của các số ghi trên đây. b) Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sơi 2 lít nƣớc từ nhiệt độ 25 0C. Tính thời gian đun nƣớc, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nƣớc là 4190 J/( kg.K ) 8. a) Số vơn ( 220 ) cĩ nghĩa là giá trị hiệu điện thế lớn nhất đƣợc phép đặt vào hai đầu dây của dụng cụ là hay cịn gọi là giá trị hiệu điện thế định mức. Số ốt ( 1000 W )là cơng suất định mức của dụng cụ, nghĩa là cơng suất tiêu thụ điện năng của dụng cụ khi nĩ đƣợc sử dụng đúng hiệu điện thế định mức. b) Nhiệt lƣợng cần cung cấp để đun sơi lƣợng nƣớc đã cho là: Q = mc ( t2 – t1 ) Lƣợng điện năng tiêu thụ là: A = Q. 90 100 = P t Thời gian đun nƣớc là: t = P9 10Q = P9 )(10 12 ttmc = 698s = 11 phút 38 giây. 9. Một nguồn điện cĩ suất điện động 12V. 9. Cơng của nguồn điện: Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 30 - Khi mắc nguồn điện này với một bĩng đèn để thành mạch điện kín thì nĩ cung cấp một dịng điện cĩ cƣờng độ là 0,8A. Tính cơng của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính cơng suất của nguồn điện khi đĩ. Ang = E.It = 12.0,8.15.60 = 8640 J. Cơng suất của nguồn điện: P = E .I = 12.0,8 = 9,6 W. BÀI 9. ĐỊNH LUẬT ƠM ĐĨI VỚI TỒN MẠCH C1. Trong thí nghiêm ở trên mạch điện phải nhƣ thế nào để cƣờng độ dịng điện I = 0 và tƣơng ứng U = U0. Tại sao khi đĩ U0 cĩ giá trị lớn nhất và bằng suất điện đơng E của nguồn điện : U0 = E . C1. Để cƣờng độ dịng điện I = 0 và tƣơng ứng U = U0 thì mạch ngồi hở, tức là điện trở mạch ngồi Rn =  . Khi đĩ U0 cĩ gía trị lớn nhất Umax = U0 = E vì độ giảm điện thế mạch trong ( Ir ) bằng khơng. C2. Từ hệ thức ( 9.4 ) UN = IRN = E - Ir , hãy cho biết trong những trƣờng hợp nào thì hiệu điện thế UAB giữa hai cực của nguồn điện bằng suất điện động E của nĩ ? C2. Trong trƣờng hợp - Khi mạch ngồi hở I = 0 nếu điện trở trong của nguồn điện khác khơng ( r ≠ 0) - Trong mọi trƣờng hợp nếu điện trở trong của nguồn điện bằng khơng ( r = 0 ). C3. Một pin cĩ số vơn ghi trên vỏ là 1,5 V và cĩ điện trở trong là 1,0 Ω. Mắc một bĩng đèn cĩ điện trở R = 4Ω vào hai cực của pin này để thành mạch điện kín. Tính cƣờng độ dịng điện chạy qua đèn khi đĩ và hiệu điện thế giữa hai đầu của nĩ. C3. Số vơn ghi trên vỏ của pin là suất điện động của pin. Định luật Ơm đối với tồn mạch: I = rR + E = 0.3A. Hiệu điện thế giữa hai đầu của nĩ: Un = IR = 0,3.4 = 1,2 V. C4. Hãy cho biết vì sao sẽ rất nguy hiểm nếu hiện tƣợng đoản mạch xảy ra đối với C4. Đối với mạng điện gia đình, hiệu điện thế đƣợc sử dụng là 220V điện thế này Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 31 - mạng điện ở gia đình. Biện pháp nào đƣợc sử dụng để tránh khơng xảy ra hiện tƣợng này ? tƣơng đƣơng nhƣ suất điện động của nguồn điện. Nguồn điện này cĩ suất điện động và điện trở trong khá nhỏ, khoảng vài ơm. Vì vậy nếu hiện tƣợng đoản mạch xảy ra thì dịng điện cĩ cƣờng độ tới hàng trăm ampe làm nĩng dây cĩ thể gây cháy nổ rất nguy hiểm. Để tránh xảy ra hiện tƣợng đoản mạch, ngƣời ta sử dụng cầu chì attơmát cĩ tác dụng ngắt mạch tự động khi cƣờng độ dịng điện tăng lên tới một giá trị xác định nào đĩ chƣa tới mức nguy hiểm. C5. Từ cơng thức ( 9.9)H = EE NCoich UIt A A  It UN , hãy chứng tỏ rằng, trong trƣờng hợp mạch ngồi chỉ gồm điện trở RN thì hiệu suất của nguồn điện cĩ điện trong r đƣợc tính bằng cơng thức: H = rN N R R C5. Ta cĩ: H = rR R rRI IU N N N N     )( R N E CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Định luật Ơm đối với tồn mạch cĩ thể đề cập tới loại mạch điện kín nào ? Phát biểu định luật và viết hệ thức biểu thị định luật đĩ. 1. - Định luật Ơm đối với tồn mạch cĩ thể đề cập đến loại mạch kín cĩ: nguồn điện cĩ suất điện động E, điện trở trong r, và RN là điện trở tƣơng đƣơng của mạch ngồi bao gồm các vật dẫn nối liền hai cực của nguồn điện. - Nội dung: Cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 32 - điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở tồn phần của mạch đĩ. r I N +R = E 2. Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là gì ? Phát biểu mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín. 2. Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là tích của cƣờng độ dịng điện chạy qua đoạn mạch và điện trở của đoạn mạch đĩ. - Đối với mạch điện kín đơn giản: Suất điện động của nguồn điện cĩ gía trị bằng tổng độ giảm điện thế ở mạch ngồi và mạch trong. 3. Hiện tƣợng đoản mạch xảy ra khi nào và cĩ thể gây ra tác hại gì ? Cĩ cách nào để tránh đƣợc hiện tƣợng này ? 3. Hiện tƣợng đoản mạch xảy ra khi nối hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn cĩ điện trở nhỏ (điện trở mạch ngồi RN = 0 ) - Khi hiện tƣợng này xảy ra, dịng điện chạy trong mạch kín cĩ cƣờng độ lớn làm hỏng nguồn điện, dây dẫn nĩng mạnh cĩ thể gây cháy… - Để tránh hiện tƣợng này xảy ra, ta phải dùng cầu chì đúng định mức hoặc sử dụng cơng tắc hay cầu dao tự động ngắt mạch khi cƣờng độ dịng điện tăng tới một giá trị xác định chƣa tới mức nguy hiểm ( aptơmat )  4. Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngồi UN phụ thuộc nhƣ thế nào vào điện trở RN của mạch ngồi ? A. UN tăng khi RN tăng. B. UN tăng khi RN giảm. 4. Vì UN = IRN. Chọn A. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 33 - C. UN khơng phụ thuộc vào RN. D. UN lúc đầu giảm, sau đĩ tăng dần khi RN tăng dần từ 0 tới vơ cùng. 5. Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của một nguồn điện cĩ điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4V. a) Tính cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện. b) Tính cơng suất mạch ngồi và cơng suất của nguồn điện khi đĩ. 5. a) Cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch: I = = 14 4,8 = R NU 0,6A. Suất điện động của nguồn điện: E = I( R + r ) = 0,6( 14+1) = 9V. b) Cơng suất mạch ngồi: P = UI = 8,4.0,6 = 5,04W. Cơng suất của nguồn điện: P ng = E I = 9.0,6 = 5,4W 6. Điện trở trong của một acquy là 0,06Ω và trên vỏ của nĩ ghi 12V. Mắc vào hai cực của acquy này một bĩng đèn cĩ ghi 12V - 5W. a) Hãy chứng tỏ rằng bĩng đèn khi đĩ gần nhƣ sáng bình thƣờng và tính cơng suất tiêu thụ điện thực tế của bĩng đèn khi đĩ. b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trƣờng hợp này. 6. Điện trở và dịng điện định mức của bĩng đèn là: R đ = d dU P 2 = 28,8 Ω và I đ = = 12 5 = dU d P 0,4167A Cƣờng độ dịng điện chạy qua đèn: I= = 06,0+8,28 12 = + rR E 0,4158A nhận xét:I đ ≈ I nên đèn gần nhƣ sán bình thƣờng. b) Hiệu suất của nguồn trong trƣờng hợp này: H = E NU với UN = E – Ir = 12- 0,4158.0,06 = 11,97V  H = 99,79%. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 34 - 7. Nguồn điện cĩ suất điện động là 3V và cĩ điện trở trong là 2Ω. Mắc song song hai bĩng đèn nhƣ nhau cĩ cùng điện trở là 6Ω vào hai cực của nguồn này. a) Tính cơng suất tiêu thụ của mỗi bĩng đèn. b) Nếu tháo bỏ một bĩng đèn thì bĩng cịn lại sáng mạnh hơn hay yếu hơn so với trƣớc. 7. a) Điện trở mạch ngồi là: Rn =  22 2 d d d R R R 3Ω Cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch là: I = = 2+3 3 = + rRn E 0,6 A. Vì điện trở mỗi bĩng đèn giống nhau nên cƣờng độ dịng điện chạy qua mỗi bĩng là: Id1 = I/2 = 0,3A. Cơng suất tiêu thụ của mỗi bĩng đèn là: P đ = Id1 2 .R đ = 0,3 2 .6 = 0,54 W. b) Khi tháo một bĩng đèn thì điện trở mạch ngồi là: Rn = 6Ω cƣờng độ dịng điện chạy qua đèn là: Id = I =   26 3 0,375 A > Id1 nên bĩng đèn này sáng mạnh hơn trƣớc. BÀI 10. GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ C1. Hãy viết hệ thức liên hệ giữa suất điện động E với cƣờng độ dịng điện I và các điện trở r, R, R1 của mạch điện kín. C1. Ta cĩ: I = 1++ RRr E C2. Hãy viết hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế UAB, cƣờng độ dịng điện I và C2. Ta cĩ: UAB = IR1 X X X X + - R R1 I A B R I Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 35 - điện trở R1 đối với đoạn mạch hình 10.2b C3. Hãy viết hệ thức tính UAB đối với đoạn mạch Hình 10.2a và tính hiệu điện thế này khi cho biết E = 6V; I = 0,5A; r = 0,3Ω và R = 5,7Ω. C3. Ta cĩ: UBA = - E + I( R + r) = -6 + 0,5 ( 0,3 + 5,7 ) = -3V. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Dịng điện chạy qua đoạn mạch chƣa nguồn điện cĩ chiều nhƣ thế nào ? 1. Dịng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện cĩ chiều đi tới cực âm và đi ra từ cực dƣơng của nguồn điện. 2. Trình bày các mối quan hệ với đoạn mạch chứa nguồn điện. 2. Hiệu điện thế UAB giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện, trong đĩ đầu A nối với cực dƣơng của nguồn điện, bằng hiệu giữa suất điện động của nguồn và độ giảm điện thế tổng cộng trên đoạn mạch: UAB = E – I( R + r )I = rR U + - E 3. Trình bày cách ghép các nguồn điện thành bộ nguồn nối tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trƣờng hợp, hãy viết cơng thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nĩ. 3. a) Cách ghép các nguồn điện thành bộ nguồn mắc nối tiếp: Cực âm của nguồn trƣớc đƣợc nối bằng dây dẫn ( hoặc tiếp xúc trực tiếp ) với cực dƣơng của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp. - Suất điện động và điện trở trong của bộ R A + - B E , r Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 36 - nguồn nối tiếp. E b = E1 + E2 + E3 + …+ En và rb = r1 + r2 +…+ rn  4. Một acquy cĩ suất điện động và điện trở trong là E = 6V và r = 0,6Ω. Sử dụng acquy này để thắp sáng bĩng đèn cĩ ghi 6V - 3W. Tính cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai cực của acquy khi đĩ. 4. Điện trở của bĩng đèn là: R đ = = 2 d dU P 12Ω Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch: I = ≈ 6,0+12 6 = + rRd E 0,476 A. Hiệu điện thế giữa hai cực của acquy khi đĩ: U = E - I.r  5,714V. 5. Hai nguồn điện cĩ suất điện động và điện trở lần lƣợt là E 1 = 4,5V; r1 = 3Ω; E 2 = 3V; r2 = 2Ω. Mắc hai nguồn điện thành mạch điện kín nhƣ sơ đồ hình 10.6. Tính cƣờng độ dịng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế UAB. 5. Dịng điện chạy trong mạch cĩ chiều đi ra từ cực dƣơng của mỗi nguồn. Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch: I = 21 21 + + rr EE = 1,5A. Hiệu điện thế UAB trong trƣờng hợp này là: UAB = E1 – Ir1 = - E2 + Ir2 = 0 6. Trong mạch điện cĩ sơ đồ nhƣ hình 10.7, hai pin cĩ cùng suất điện động E = 1,5V và điện trở trong 1Ω. Hai bĩng đèn giống nhau cùng cĩ ghi trên đèn là 3V – 0,75W. Cho 6. a) Ta cĩ: I đ = = 3 75,0 = U P 0,25A. R đ = d dU P 2 = = 75,0 32 12Ω Cƣờng độ dịng điện qua mạch chính: A 11 , r 22 , r B + - + - X X + - Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 37 - rằng điện trở của các đèn khơng thay đổi theo nhiệt độ. a) Các đèn cĩ sáng bình thƣờng khơng ? Vì sao ? b) Tính hiệu suất của bộ nguồn. c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin. d) Nếu tháo bớt một đèn thì đèn cịn lại sáng mạnh hơn hay yếu hơn so với trƣớc đĩ ? Tại sao ? I = = 2+6 5,1.2 = + 2 = + bNbN b rRrR EE 0,375A. Vì I đ < I nên đèn sáng yếu hơn bình thƣờng. b) Hiệu suất của bộ nguồn. H = bN N b N RR RU + = E = 75%. c) Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin là: U1 = U2 = E – I1r = 1,125 V. d) Nếu tháo bớt một bĩng đèn thì điện trở mạch ngồi là: R = R đ = 12Ω. Dịng điện chạy qua đèn là: I2 = ≈ 14 3 = +R bd r E 0,214A. CHƯƠNG III. DÕNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG BÀI 13. DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI C1. Vì sao ngƣời ta chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở trong cơng nghiệp ? C1. Chủ yếu vì bạch kim cĩ điện trở suất tƣơng đối lớn, cĩ nhiệt độ nĩng chảy cao và khơng bị ơxi hố ở nhiệt độ cao. C2. Vì sao dịng điện chạy trong cuộn dây siêu dẫn khơng cĩ nguồn điện lại cĩ thể duy trì lâu dài ? Cĩ thể dùng dịng điện ấy làm cho đơng cơ chạy mãi đƣợc khơng ? C2. Vì cuộn dây siêu dẫn cĩ điện trở bằng khơng, năng lƣợng khơng bị tiêu hao. Khơng thể dùng dịng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi vì năng lƣợng điện bị mất đi do biến thành cơng của động cơ. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Hại tải điện trong kim loại là loại êlectron nào ? Mật độ của chúng vào cỡ nào ? 1. Là các êlectron hố trị, đã mất liên kết với ion kim loại. Mật độ của chúng vào cỡ 10 28 /m 3 . Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 38 - 2. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng ? 2. Vì khi T tăng độ mất trật tự của mạng tinh thể tăng. 3. Điện trở của kim loại thƣờng và siêu dẫn khác nhau thế nào ? 3. Ở nhiệt độ thấp, điện trở của kim loại thƣờng rất nhỏ nhƣng lớn hơn 0. Ở nhiệt độ thấp, dƣới nhiệt độ Tc điện trở của chất siêu dẫn bằng 0. 4. Do đâu mà trong cặp nhiệt điện cĩ suất điện động ? 4. Do cĩ sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu mối hàn của cặp nhiệt điện. Ở bài tập 5 và 6 dƣới đây, phát biểu nào là chính xác ? 5. Các kim loại đều A. dẫn điện tốt, cĩ điện trở suất khơng thay đổi. B. dẫn điện tốt, cĩ điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. C. dẫn điện tốt nhƣ nhau, cĩ điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. D. dẫn điện tốt, cĩ điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau. 5. Chọn B. 6. Hạt tải điện trong kim loại là A. các êlectron của nguyên tử. B. êlectron ở lớp trong cùng của nguyên tử. C. các êlectron hố trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. D. các êlectron hố trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể. 6. Chọn D. 7. Một bĩng đèn 220V - 100W khi sáng bình thƣờng thì nhiệt độ của dây tĩc đèn là 2000 0C. Xác định điện trở của đèn khi 7. Điện trở của đèn khi thắp sáng: Rs = 484 100 22022  P U Ω. Điện trở của đèn khi khơng thắp sáng: Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 39 - thắp sáng và khi khơng thắp sáng, biết rằng nhiệt độ mơi trƣờng là 200C và dây tĩc làm bằng vonfam (W) R = R0 [1 +α(t – t0)]    )(1 0 0 tt R R  8. Khối lƣợng mol nguyên tử của đồng là 64.10 -3 kg/mol. Khối lƣợng riêng của đồng là 8,9.103 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng gĩp một êlectron dẫn. a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng. b) Một dây tải điện bằng đồng, tiết diện 10mm 2, mang dịng điện 10A. Tính tốc độ trơi của êlectron dẫn trong dây dẫn đĩ. 8. Thể tích của 1mol đồng là: V =   3 3 10.9,8 10.64 7,19.10 -6 m 3 /mol. Mật độ êlectron tự do trong đồng là: n0 =  6 23 10.191,7 10.023,6 V N A 8,38.10 28 m -3 . b) Số electron tự do đi qua tiết diện tích S của dây dẫn trong 1 giây là: N = vSn0 Cƣờng độ dịng điện qua dây dẫn: I = eN = evSn0 5 28619 0 10.46,7 10.38,8.10.10.10.6,1 10 Sn    e I v m/s 9. Để mắc đƣờng dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng mà vẫn đảm bảo chất lƣợng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kilơgam dây nhơm ? Cho biết khối lƣợng riêng của đồng là 8900 kg/m 3, của nhơm là 2700 kg/m3. Điều kiện: R khơng đổi, suy ra: Cu Al Cu Cu S l S l .. **   Với l = AB, * là điện trở suất của vật liệu dùng làm dây dẫn. Khối lƣợng dây: mCu = ρCu,SCul; mAl = ρAlSAll (ρ là khối lƣợng riêng của vật liệu làm dây dẫn).  mAl = 490 kg. BÀI 14. DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN C1. Để phân biệt mơi trƣờng dẫn điện cĩ phải là chất điện phân hay khơng, ta cĩ thể làm cách nào ? C1. Để phân biệt mơi trƣờng dẫn điện cĩ phải là chất điện phân hay khơng ta cĩ thể quan sát xem khi dịng điện chạy qua cĩ Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 40 - hiện tƣợng điện phân hay khơng. C2. Vì sao các định luật Farađây cĩ thể áp dụng cả với chất đƣợc giải phĩng ở điện cực nhở phản ứng phụ ? C2. Vì lƣợng chất do phản ứng phụ sinh ra và lƣợng chất ban đầu sinh ra ở điện cực tỉ lệ với nhau. C3. Cĩ thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại từ số Farađây đƣợc khơng ? C3. Đƣợc. Số nguyên tử trong một mol kim loại bằng số Fa – Ra – Đây chia cho điện tích nguyên tố: N =  1910.602,1 96494 6,023.10 23 mol -1 . C4. Tại sao khi mạ điện, muốn lớp mạ đều, ta phải quay vật cần mạ trong lúc điện phân ? C4. Vì vật cần mạ làm catốt nĩi chung khơng phải là mặt phẳng, nên khoảng cách từ các điểm khác nhau của vật tới anốt khơng giống nhau. Điện lƣợng chạy đến các đơn vị diện tích bề mặt vật cần mạ khơng giống nhau dẫn đến lớp mạ khơng đều. Quay vật mạ là một cách làm cho điện lƣợng đên mỗi đơn vị diện tích sau một thời gian đủ dài trở nên khơng đồng đều, do đĩ chiều dày lớp mạ sẽ khơng đều. BÀI 15. DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ C1. Nếu khơng khí dẫn điện thì: a) Mạng điện trong gia đình cĩ an tồn khơng ? b) Ơ tơ, xe máy cĩ chạy đƣợc khơng ? c) Các nhà máy điện sẽ ra sao ? C1. Nếu chất khi dẫn điện thì tất cả hệ thống điện tiết kế nhƣ hiện nay đều khơng thể hoạt động đƣợc, điện từ nguồn cung cấp luơn luơn chay đi khắp nơi. Ta khơng thể ngắt điện và cũng khơng thể nối điện vào các thiết bị đƣợc. Ơ tơ, xa máy khơng chạy đƣợc vì nguồn điện để đánh lửa ở bugi bị nối tắt; nhà máy phát điện bị chập mạch và cháy... Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 41 - C2. Vì sao ngay từ lúc chƣa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thuỷ ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều ? C2. Vì chất khí bị các tác nhân ion hố nhƣ tia vũ trụ, tia tử ngoại trong bức xạ của mặt trời... chiếu vào. C3. Trong quá trình dẫn điện khơng tự lực của khí, khi nào dịng điện đạt gía trị bão hồ ? C3. Khi mọi electron và ion do tác nhân ion hố sinh ra đều đến đƣợc điện cƣcj, khơng bị tái hợp với nhau ở dọc đƣờng, và khơng cĩ quá trình nhân số hạt tải điện. C4. Khi cĩ quá trình nhân số hạt tải điện thì cƣờng độ điện trƣờng tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực cĩ giống nhau khơng ? Vì sao ? C4. Khơng. Vì mật độ hạt tải điện ở các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực khơng giống nhau. C5. Vì sao đi trên đƣờng gặp mƣa giơng, sấm sét dữ dội ta khơng nên đứng trên những gị đất cao hoặc trú dƣới gốc cây mà ta nên nằm dán ngƣời xuống đất ? C5. Vì sét là tia lửa điện thƣờng hay đánh vào các mũi nhọn. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Mơ tả thí nghiệm phát hiện, đo dịng điện qua chất khí và cách tạo ra hạt tải điện trong chất khí. 1. – Khi khơng đốt đèn ga kim điện kế hầu nhƣ chỉ số 0. Vậy bình thƣờng chất khí hầu nhƣ khơng dẫn điện, trong chất khí cĩ sẵn rất ít hạt tải điện. - Đốt đèn ga, kim điện kế lệch đáng kể khỏi vị trí số 0. - Kéo đèn ga ra xa, dùng quạt thổi khí nĩng đi qua giữa hai bản cực, kim điện kế vẫn lệch. - Thay đèn ga bằng đèn thuỷ ngân (tia tử ngoại) và làm thí nghiệm tƣơng tự nhƣ trƣớc, ta cũng thấy kết quả tƣơng tự. => Ngọn lửa ga và bức xạ của đèn thuỷ ngân đã làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí. Đ V G E R K Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 42 - (Ở đây phải dùng đèn ga vì đèn phải đủ nĩng thì hiện tƣợng tăng dịng điện mới rõ). C2. Trình bày hiện tƣợng nhân số hạt tải điện trong quá trình phĩng điện qua chất khí. 2. Những hạt tải điện đầu tiên cĩ trong chất khí là các êlectron và ion dƣơng do tác nhân ion hố sinh ra. Êlectron kích thƣớc nhỏ hơn ion dƣơng, nên đi đƣợc quãng đƣờng dài hơn ion dƣơng trƣớc khi va chạm với một phân tử khí. Năng lƣợng mà êlectron nhận đƣợc từ điện trƣờng ngồi E  trong quãng đƣờng bay tự do lớn hơn năng lƣợng mà ion nhận đƣợc khoảng 5 ÷ 6 lần. Khi điện trƣờng đủ lớn, động năng của electron cũng đủ lớn để khi va chạm với phân tử trung hồ thì ion hố nĩ, biến nĩ thành êlectron tự do và ion dƣơng. Quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ (“tuyết lở”) làm mật độ hạt tải điện tăng cho đến khi êlectron tới anốt. Chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn và dịng điện chạy qua chất khí tăng. Vì một electron ban đầu chỉ sinh ra một số hữu hạn hạt tải điện trên đƣơờng đi đến điện cực, nên tuy dịng điện cĩ tăng nhƣng vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hố từ bên ngồi đã sinh ra trong chất khí (Trong phần này chúgn ta khơng nĩi quá trình ngƣợc lại là quá trình tái hợp giữa ion dƣơng và êlectron làm biến mất một cặp êlectron – ion dƣơng. Trong thực tế quá trình tái hợp luơn tồn tại làm cho số Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 43 - hạt tải khơng tăng nhanh theo cấp số nhân nhƣ ta dự đốn) BÀI 16: DÕNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHƠNG C1. Trên đồ thị c) Hình 16.2 dịng bão hồ vào khoảng bao nhiêu ? C1. 20 mA C2. Vì sao khi áp suất cịn lớn ta khơng thấy quá trình phĩng điện qua khí, và khi áp suất đã đủ nhỏ lại cĩ quá trình phĩng điện tự lực ? C2. Vì quãng đƣờng bay tự do của ion dƣơng nhỏ, năng lƣợng nĩ nhận trong quãng đƣờng này khơng đủ để khi nĩ đập vào catốt cĩ thể làm bật ra êlectron. C3. Vì sao khi rút khí để đƣợc chân khơng tốt hơn thì tia catốt lại biến mất ? C3. Vì khi chân khơng cao, êlectron bay từ catốt đến anốt khơng va chạm với phân tử khí để ion hố nĩ thành ion dƣơng và êlectron. Khơng cĩ ion dƣơng nên khơng thể làm ca tốt phát ra êlectron, do đĩ khơng cĩ quá trình phĩng điện tự lực. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Vì sao chân khơng khơng dẫn điện ? Bằng cách nào ta tạo đƣợc dịng điện trong chân khơng ? 1. Vì chân khơng khơng cĩ hạt tải điện. Cho hạt tải điện vào trong đĩ, hạt tải điện cĩ thể chuyển động dƣới tác dụng của điện trƣờng tạo ra dịng điện. 2. Điốt chân khơng cĩ cấu tạo nhƣ thế nào 2. Điốt chân khơng cấu tạo bởi một bĩng O (V) IA (mA) 20 10 5 10 15 -5 -10 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 44 - và cĩ tính chất gì ? thuỷ tinh đã đƣợc hút chân khơng, bên trong cĩ một catốt K (dây tĩc vonfam) đƣợc đốt nĩng bằng dịng điện và một anốt là bản cực kim loại. Điốt chân khơng cĩ tính chỉnh lƣu. 3. Tia catốt là gì ? Cĩ thể tạo ra nĩ bằng cách nào ? 3. Tia catốt là một chùm êlectron chuyển động cĩ hƣớng trong chân khơng. CHƯƠNG IV. TỪ TRƯỜNG BÀI 19: TỪ TRƯỜNG C1. Vật liệu nào sau đây khơng thể làm nam châm ? A. Sắt non. B. Đồng ơxit. C. Sắt ơxit D. Mangan ơxit. C1. Chọn B. C2. Một thanh nam châm đƣợc giữ thằng bằng nằm ngang bằng một sợi dây thẳng đứng đi qua trọng tâm của nĩ (hình 19.2). Nguời quan sát cầm một thanh nam châm thứ hai sao cho khơng đƣợc chạm vào thanh nam châm M. Hỏi phải đặt thanh nam châm thứ hai nhƣ thế nào để cho cực Bắc của thanh nam châm M: a) đi lên ? b) đi xuống ? c) chuyển động theo đƣờng trịn trong mặt phẳng nằm ngang ? C2. a) Thanh nam châm thứ hai đặt trong mặt phẳng thẳng đứng (đồng phẳng với thanh M): - ở phía dƣới thanh M, cực Bắc gần N hay gần cực S của M - hoặc ở phía trên thanh M cực Nam gần cực N hay gần cực S của M. b) Tƣơng tự a. c) Thanh nam châm thứ hai nằm trong cùng mặt phẳng nằm ngang chứa thanh M, cĩ một cực gần N hoặc cực S của M. N S M Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 45 - C3. Xác định chiều dịng điện chạy trong vịng trịn (C) ở hình 19.10. Cho biết đƣờng sức từ cĩ chiều hƣớng về phía trƣớc mặt phẳng chứa vịng trịn (C). C3. Dịng điện trong ( C ) ngƣợc chiều kìm đồng hồ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Phát biểu định nghĩa từ trƣờng. 1. Từ truờng là dạng vật chất tồn tại trong khơng gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dịng điện hay một nam châm đặt trong nĩ. 2. Phát biểu định nghĩa đƣờng sức từ. 2. Đƣờng sức từ là đƣịng đƣợc vẽ trong khơng gian cĩ từ truờng, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm cĩ hƣớng trùng với hƣớng của từ trƣờng tại điểm đĩ. Qui ƣớc: chiều của đƣờng sức từ tại một điểm là chiều của từ trƣờng tại điểm đĩ. 3. So sánh những tính chất của đƣờng sức điện và đƣờng sức từ. sgk 4. So sánh bản chất của điện trƣờng và từ trƣờng. 4. Điện trƣịng là mơi trƣờng vật chất bao quanh điện tích. Từ trƣờng là mơi vật chất bao quanh dịng điện hoặc nam châm. 5. Phát biều nào dƣới đây là sai ? Lực từ là lực tƣơng tác A. giữa hai nam châm B. giữa hai điện tích đứng yên. C. giữa hai dịng điện. D. giữa một nam châm và một dịng điện. 5. Chọn B 6. Phát biểu nào sau đây là đúng ? Từ trƣờng khơng tƣơng tác với 6. Chọn B. . . . . . . Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 46 - A. các điện tích chuyển động. B. các điện tích đứng yên. C. nam châm đứng yên. D. nam châm chuyển động. 7. Đặt một kim nam châm nhỏ trên mặt phẳng vuơng gĩc với một dịng điện thẳng. Khi cân bằng, kim nam châm đĩ sẽ nằm theo hƣớng nào ? 7. Kim nam châm nhỏ nằm dọc theo hƣớng một đƣịng sức từ của dịng điện thẳng. 8. Hai kim nam châm nhỏ đặt xa các dịng điện và các nam châm khác; đƣờng nối hai trọng tâm của chúng nằm theo hƣớng Nam - Bắc. Khi cân bằng, hƣớng của hai kim nam châm đĩ sẽ nhƣ thế nào ? 8. BÀI 20: LỰC TỪ. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ C1. Hãy thiết lập thệ thức (20.1): F = mgtanθ C1. Khi cân bằng: TgmF   với T  là lực căng tổng cộng của hai sợi dây. Gọi θ là gĩc hợp bởi dây treo và phƣơng thẳng đứng. Từ hình vẽ ta cĩ: tan mg F =>F = mgtan  S S N N Hƣĩng Nam - Bắc (Khi từ trƣờng Trái Đất manh hơn từ trƣờng kim nam châm) (Khi từ trƣờng Trái Đất yếu hơn từ trƣờng kim nam châm) N S S N x   I gm  F  T  O1,2 Hƣớng từ trƣờng Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 47 - C2. Nghiệm lại nhận xét hƣớng của dịng điện, từ trƣờng và lực từ tạo thành một tam diện thuận. C2. Dựa vào qui tắc bàn tay trái. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Phát biểu các định nghĩa: a) Từ trƣờng đều; b) Lực từ; c) Cảm ứng từ. 1. Định nghĩa: a) Từ trƣờng đều: Từ trƣờng đều là từ trƣờng mà đặc tính của nĩ giống nhau tại mọi điểm; các đƣờng sức từ là những đƣờng thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. b) Lực từ: Lực từ F  tác dụng lên phần tử dịng điện I l  đặt trong từ truờng đều, tại đĩ cảm ứng từ là B  : - cĩ điểm đặt tại trung điểm của M1M2 - cĩ phuơng vuơng gĩc với l  và B  - cĩ chiều tuâ theo quy tắc bàn tay trái; - cĩ độ lớn: F = IlBsinα c) Cảm ứng từ B  tại một điểm: - Cĩ hƣớng trùng với hƣớng của từ trƣờng tại điểm đĩ; - Cĩ độ lớn là: Il F B  2. Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla 2. Tesla là đơn vị cảm ứng từ với lực từ F đo bằng đơn vị N, cƣờng độ dịng điện đo bằng ampe (A) và l đo bằng mét (m) 3. So sánh lực điện và lực từ. 3. Xung quanh điện tích cĩ điện trƣờng. Điện trƣờng tác dụng lực điện lên các điện tích đặt trong nĩ. Biểu thức tính lực điện: Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 48 - EqF   Xung quanh điện tích chuyển động cĩ từ trƣờng. Từ trƣờng gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hay một dịng điện đặt trong nĩ. Biểu thức xác định lực từ: F = IlBsinα 4. Phát biểu nào dƣới đây là sai ? Lực từ tác dụng lên phần tử dịng điện A. vuơng gĩc với phần tử dịng điện. B. cùng huớng với từ trƣờng. C. tỉ lệ với cƣờng độ dịng điện. D. tỉ lệ với cảm ứng từ. 4. Chọn B. 5. Phát biểu nào dƣới đây là đúng ? Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trƣờng A. vuơng gĩc với đƣờng sức từ. B. nằm theo hƣớng của đƣờng sức từ. C. nằm theo hƣớng của lực từ. D. khơng cĩ hƣớng xác định. 5. Chọn B. 6. Phần tử dịng điện I l  nằm trong từ trƣờng đều cĩ các đƣờng sức từ thẳng đứng. Phải đặt I l  nhƣ thế nào để cho lực từ a) nằm ngang ? b) bằng khơng ? 6. a) I l  phải đặt theo phƣơng khơng song với đƣờng sức từ b) I l  song song với các đƣờng sức từ. 7. Phần tử dịng điện I l  đƣợc treo nằm ngang trong một từ trƣờng đều. Hƣớng và độ lớn của cảm ứng từ B  phải nhƣ thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực m g  của phần tử dịng điện ? 7. Ta cĩ: 0   gmF => B  cĩ phƣơng nằm ngang: ( BlI  , ) = α  0 và 180 0 Cĩ chiều sao cho chiều quay từ I l  sang B  thuận đối với chiều thẳng đứng đi lên; Cĩ độ lớn thoả mãn hệ thức: IlBsinα = mg Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 49 - BÀI 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT C1. Hãy xác định chiều dịng điện trên hình 21.2b. C1. Dịng điện chạy từ phải sang trái. C2. Dựa vào qui tắc “vào Nam ra Bắc” nghiệm lại rằng, chiều các đƣờng sức từ của ống dây điện hình trụ cũng đƣợc xác định theo qui tắc nắm tay phải. C2. Ơng dây dẫn hình trụ là ống dây đƣợc tạo thành bởi một dây dẫn quấn đều quanh một lõi hình trụ (thƣờng cĩ chiều dài lớn hơn nhiều so với đƣờng kính tiết diện). Dựa vào nam châm thử cho biết chiều các đƣờng sức từ. Các đƣờng sức từ đi ra từ một đầu và đi vào đầu kia của ống giống nhƣ một Nam châm thẳng. Do đĩ cĩ thể coi một ống dây mang dịng điện cũng cĩ hai cực, đầu ống mà các đƣờng sức đi ra từ cực Bắc, đầu kia là cực Nam. Vì các vịng dây trong ống dây đƣợc quấn theo cùng một chiều nên dịng điện trong ống cĩ thể coi nhƣ gồm nhiều dịng điện trịn hợp thành. Vì vậy cĩ thể dùng qui tắc nắm tay phải để xác định chiều của đƣờng sức đối với dịng điện bên trong ống dây: Tƣởng tƣợng dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây sao cho các ngĩn trỏ, ngĩn giữa...hƣớng theo chiều dịng điện; khi đĩ ngĩn cái chỗi ra cho ta chiều của đƣờng sức từ. C3. Tìm một điểm trên đoạn O1O2 trong C3. Điểm phải tìm nằm tại trung điểm  B  Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 50 - đĩ cảm ứng từ tổng hợp bằng 0  . O1O2 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trƣờng của dịng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào ? 1. - Tỉ lệ với cƣờng độ dịng điện I gây ra từ trƣờng - Phụ thuộc vào dạng hình học của dây dẫn. - Phụ thuộc vào vị trí của điểm M - Phụ thuộc vào mơi trƣờng xung quanh 2. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trƣờng của dịng điện thẳng dài thay đổi thế nào khi điểm ấy dịch chuyển a) song song với dây ? b) vuơng gĩc với dây c) theo một đƣờng sức từ xung quanh dây ? 2. a) khơng thay đổi b) tăng khi chúng dịch chuyển lại gần sợi dây và giảm khi dịch chuyển ra xa sợi dây c) Khơng thay đổi. 3. Phát biểu nào dƣới đây là đúng ? Độ lớn cảm ứng từ tại tâm một dịng điện trịn a. tỉ lệ với cƣờng độ dịng điện. b. tỉ lệ với chiều dài đƣờng trịn c. tỉ lệ với diện tích hình trịn d. tỉ lệ nghịch với diện tích hình trịn 3. Chọn A. 4. Phát biều nào dƣới đây là đúng ? 4. Chọn C. O1 O2 M 1B  B  2B  Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 51 - Cảm ứng từ trong lịng ống dây điện hình trụ a. luơn bằng khơng b. tỉ lệ với chiều dài ống dây. c. là đồng đều d. tỉ lệ với tiết diện ống dây. 5. So sánh cảm ứng từ bên trong hai ống dây điện sau: Ống 1 5A 5000 vịng dài 2 m Ống 2 2A 10000 vịng dài 1,5 m 5. Ta cĩ: B = 4  .10 -7 I l N Nên: 2 5,1 10000 5 2 5000  6. Hai dịng điện đồng phẳng : dịng thứ nhất thẳng dài, I1 = 2A; dịng thứ hai hình trịn, tâm O2 cách dịng thứ nhất 40cm, bán kính R2 = 20 cm, I2 = 2A. Xác định cảm ứng từ tại O2. 6. Cảm ứng từ tại tâm O2 do dịng I1 gây ra là: B1 = 2.10 -7 . R I1 = 2.10 -7 T610 4,0 2  Cảm ứng từ tại tâm O2 do dịng I2 gây ra là: B2 = 2 .10 -7 . 2 2 R I =  2,0 2 10.14,3.2 7 62,8.10 -7 T Theo nguyên lí chồng chất từ trƣờng ta cĩ cảm ứng từ tại tâm O2 : 21 BBB   Tuỳ theo chiều của hai dịng điện: B =B1  B2 7. Hai dịng điện I1 = 3A và I2 = 2A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau 50 cm theo cùng một chiều. Xác định những điểm tại đĩ 0  B 7.Gọi 21 , BB  lần lƣợt là vectơ cảm ứng từ do I1, I2 gây ra tại M. Ta cĩ: 2121 0 BBBB   Do đĩ điểm M nằm trong mặt phẳng chứa hai dịng điện, phải nằm trên đƣờng thẳng vuơng gĩc với hai dịng điện và khoảng giữa hai dịng điện. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 52 - Ta cĩ: B1 = B2  2 2 1 1 r I r I  2 3 2 1 2 1  r r I I (1) Và r1 + r2 = 0,5 (2) Từ (1) và (2) ta suy ra: r1 = 0,3 m; r2 = 0,2 m. BÀI 22. LỰC LO – REN – XƠ C1. Khi nào lực Lorenxơ bằng 0  ? C1. Lực Lorenxơ bằng 0 khi B = 0, v = 0 hay B  // v  C2. Xác định lực lorenxơ trên hình 22.4 C2. Lực Lo – ren – xơ f  vuơng gĩc với B  , v  và hƣớng ra phía trƣớc mặt giấy. C3. Hình 22.6 là quỹ đạo trịn của một êlectron trong một mặt phẳng vuơng gĩc với từ trƣờng đều B  . Xác định chiều của B  . C3. B  hƣớng về phía sau mặt phẳng hình vẽ. (Vì chuyển động trịn đều nên lực lorenxơ f hƣớng về tâm. Theo qui tắc bàn tay trái ta suy ra). - Hình 22.4 Hình 22.6 - B  e - v  Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 53 - C4. Từ cơng thức (22.6): Bq mv R 0  , hãy tính chu kì của chuyển động trịn đều của hạt. Chứng tỏ rằng, chu kì đĩ khơng phụ thuộc vận tốc hạt (trong khi bán kính quỹ đạo tỉ lệ với vận tốc hạt). C4. Chu kì của chuyển động trịn đều: Bq m v R T 0 22   CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.Lực lorenxơ là gì ? Viết cơng thức của lực Lorenxơ. 1. Lực mà từ trƣờng tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động trong nĩ là lực Lorenxơ. Cơng thức của lực lorenxơ: f = 0q vBsinα. 2. Phát biểu qui tắc bàn tay trái cho lực lorenxơ. 2. Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trƣờng hƣớng vào lịng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngĩn giữa là chiều của v  khi q0 > 0 và ngƣợc chiều v  khi q0 < 0. Lúc đĩ chiều của lực Lorenxơ là chiều ngĩn cái chỗi ra. 3. Phát biểu nào dƣới đây là sai ? Lực lorenxơ A. vuơng gĩc với từ trƣờng. B. vuơng gĩc với vận tốc. C. khơng phụ thuộc vào hƣớng của từ trƣờng. D. phụ thuộc vào dấu của điện tích 3. Chọn C. 4. Phát biểu nào dƣới đây là đúng ? Hạt electron bay vào trong một từ trƣờng đều theo hƣớng của từ trƣờng B  thì A. hƣớng chuyển động thay đổi. B. độ lớn của vận tốc thay đổi. C. động năng thay đổi. 4. Chọn D. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 54 - D. chuyển động khơng thay đổi. 5. Một ion bay theo quỹ đạo trịn bán kính R trong một mặt phẳng vuơng gĩc với các đƣờng sức của một từ trƣờng đều. Khi độ lớn vận tốc tăng gấp đơi thì bán kính quỹ đạo là bao nhiêu ? A. R/2. B. R. C. 2R. D. 4R. 5. Chọn C. 6. So sánh lực điện và lực lorenxơ cùng tác dụng lên một điện tích. 6. Lực điện cùng phƣơng E  , cịn lực lorenxơ vuơng gĩc với B  7. Hạt prơtơn chuyển động theo quỹ đạo trịn bán kính 5 m dƣới tác dụng của một từ trƣờng đều B = 10-2T. Xác định: a) Tốc độ của prơtơn. b) Chu kì chuyển động của prơtơn Cho mP = 1,672.10 -27 kg. 7. a) Ta cĩ: R =  Bq mv 0 m BRq v 0  = 4,784.10 6 m/s. b) Chu kì chuyển động của prơtơn: T = v R2 = 6,6.10 -6 s. 8 *. Trong một từ trƣờng đều cĩ B  thẳng đứng, cho một dịng các ion bắt đầu đi vào từ trƣờng từ điểm A và đi ra tại C, sao cho AC là ½ đƣờng trịn trong mặt phẳng ngang. Các ion cĩ cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. cho biết khoảng cách AC giữa điểm đi vào và điểm đi ra đối với ion C2H5O + là 22,5 cm, xác định khoảng cách AC đối với các ion C2H5OH + ; C2H5 + ; OH + ; CH2OH + ; CH3 + ; CH2 + . 8. Khoảng cách AC là đƣờng kính quỹ đạo trịn bằng 2R, tỉ lệ thuận với khối lƣợng của ion, cũng tỉ lệ với phân từ gam của ion. C2H5O + C2H5OH + C2H5 + OH + CH2OH + CH3 + 45 46 29 17 31 15 Biết khoảng cách AC đối với C2H5O + là 22,5 cm, giá trị tƣơng ứng đối với các ion khác là: Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 55 - C2H5O + C2H5OH + C2H5 + OH + CH2OH + CH3 + 22,5 23 14,5 8,5 15,5 7,5 CHƯƠNG IV. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BÀI 23: TỪ THƠNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ C1. Hãy giải thích sự biến thiên từ thơng qua mạch kín (C) trong từng thí nghiệm. C1. Thí nghiệm 1: (Hình a) Từ thơng qua mạch kín (C) tăng. Thí nghiệm (2) : (Hình b) Từ thơng qua mạch kín (C) giảm. Thí nghiệm: (3): Nếu cho nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển lại gần nam châm, thì từ thơng qua mạch kín (C) tăng. Nếu cho nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển ra xa nam châm, thì từ thơng qua mạch kín giảm. C2. Mơ tả và giải thích thí nghiệm Fa – ra – đây đƣợc vẽ trên hình 23.4. C2. Khi đĩng khố K(Hình 23.4a) từ thơng qua mạch (C) tăng đột ngột, làm xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch (C). Khi ngắt khố K, từ thơng qua mạch (C) giảm đột ngột, là xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch. - Khi dịng điện tăng hoăc giảm (Hình 23.4b) thì từ thơng qua mạch kín (C) cũng a) S N Chuyển động S N b) Chuyển động Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 56 - tăng hoặc giảm, làm xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch (C) C3. Cho nam châm SN rơi thẳng đứng chui qua mạch kín (C) cố định (Hình 23.5). Hãy xác định chiều dịng điện cảm ứng xuất hiện trong (C). C3. Khi nam châm cịn ở phía trên mặt (C) thì từ thơng qua mạch kín tăng, trên mạch (C) xuất hiện dịng điện cảm ứng cĩ chiều sao cho mặt trên của mạch là mặt Bắc (từ trƣờng cảm ứng hƣớng ngƣợc chiều từ trƣờng nam châm), chống lại sự chuyển động của nam châm. Nếu nhìn từ trên xuống, dịng điện cảm ứng cĩ chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ. - Khi nam châm đã chui qua mạch (C) xuống dƣới thì từ thơng qua mạch kín (C) giảm, xuất hiện dịng điện cảm ứng cĩ chiều sao cho mặt dƣới của mạch (C) là mặt Bắc(từ trƣờng cảm ứng cùng chiều với từ trƣờng ban đầu) chống lại sự chuyển động của nam châm. Nếu nhìn từ trên xuống dƣới dịng điện cảm ứng cùng chiều với chiều kim đồng hồ. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Phát biểu các định nghĩa: - Dịng điện cảm ứng; - Hiện tƣợng cảm ứng điện từ. - Từ trƣờng cảm ứng. 1. Dịng điện cảm ứng: là dịng điện xuất hiện trong mạch kín mối khi cĩ từ thơng qua mạch kín biến thiên. - Hiện tƣợng xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch kín (C) gọi là hiện tƣợng cảm ứng điện từ. - Từ trƣờng cảm ứng là từ trƣờng do dịng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch sinh ra. 2. Dịng điện Fu - cơ là gì ? 2. Dịng điện Fu – cơ là các dịng điện Hình 23.5 S N Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 57 - cảm ứng đƣợc sinh ra ở trong các khối kim loại khi các khối này chuyển động trong từ trƣờng hoặc đƣợc đặt trong mơt từ trƣờng biến thiên theo thời gian. 3. Mạch kín (C) khơng biến dạng trong từ trƣờng đều B  . Hỏi trƣờng hợp nào dƣới đây, từ thơng qua mạch biến thiên ? A. (C) chuyển động tịnh tiến. B. (C) chuyển động quay quanh một trục cố định vuơng gĩc với mặt phẳng chứa mạch. C. (C) chuyển động trong một mặt phẳng vuơng gĩc với B  . D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch và trục này khơng song song với đƣờng sức từ. 3. Chọn D. 4. Mạch kín trịn (C) nằm trong cùng mặt phẳng P với dịng điện thẳng I (Hình 23.8). Hỏi trƣờng hợp nào dƣới đây, từ thơng qua (C) biến thiên ? A. (C) dịch chuyển trong mặt phẳng P lại gần I hoặc ra xa I. B. (C) dịch chuyển trong mặt phẳng P với vận tốc song song với dịng I. C. (C) cố định, dây dẫn thẳng mang dịng I chuyển động tính tiến dọc theo chính nĩ. D. (C) quay xung quanh dịng điện thẳng I. 4. Chọn A. Vì lúc đĩ từ thơng qua (C) tăng hoặc giảm. 5. Xác định chiều của dịng điện cảm ứng trong các thí nghiệm dƣới đây: (C) H23.8 I N S (C) Tịnh tiến H23.9a Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 58 - a) Nam châm chuyển động tịnh tiến (H23.9a) b) Mạch (C) chuyển động tịnh tiến (H23.9b) c) Mạch (C) quay (H23.9c) d) Nam châm quay liên tục (h23.9c) BÀI 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG C1.a) Nhắc lại định nghĩa suất điện động của một nguồn điện. C1. a) Suất điện động của nguồn điện là đại lƣợng đặc trƣng cho khả năng thực N S (C) Tịnh tiến H23.9a N S (C) Tịnh tiến H23.9b N S (C) Tịnh tiến H23.9b i N S (C) H23.9c Φ khơng đổi nên i =0 N S (C) H23.9c N S N S Quay liên tục (C) H23.9d d) Từ thơng qua khung biến thiên tuần hồn trong khung dây xuất hiện dịng điện cảm ứng xoay chiều. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 59 - b) Trong các sơ đồ mạch điện, nguồn điện lí tƣởng một chiều đƣợc kí hiệu nhƣ hình 24.1a. Ngồi ra, nguồn điện cịn đƣợc kí hiệu nhƣ hình 24.1b, trong đĩ, điểm ngọn của mũi tên chỉ vào cực dƣơng của nguồn; chiều mũi tên đƣợc gọi là chiều của suất điện động. Tính uAB theo sơ đồ hình 24.1c c) Tính uCD theo sơ đồ hình 24.1d. d) Tính uAB theo sơ đồ hình 24.1e với một nguồn cĩ r  0. e) Nhắc lại biểu thức của điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian t hiện cơng của nguồn điện và đƣợc đo bằng cơng của lực lạ khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dƣơng ngƣợc chiều điện trƣờng bên trong nguồn điện. b) uAB = E c) uCD = - E d) uAB = E – r.i e) tiA  E C2. Nghiệm lại rằng, trong cơng thức (24.4): t ec    , hai vế đều cĩ cùng đơn vị. C2. Đơn vị của vế thứ hai: V C J As J s m mA N s mT  22 . . s Wb . + E - r =0 a) E b) E c) E d) E e) Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 60 - C3. Xác định chiều của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín (C) trên hình 24.3 khi nam châm: a) đi xuống. b) đi lên. C3. a) Chiều âm. b) Chiều dƣơng. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Phát biểu các định nghĩa: - Suất điện động cảm ứng. - Tốc độ biến thiên từ thơng. 1. - Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dịng điện cảm ứng trong mạch kín. - Thƣơng số t  biểu thị độ biến thiên từ thơng qua mạch (C) trong một đơn vị thời gian, thƣơng số này đƣợc gọi là tốc độ biến thiên từ thơng qua mạch. 2. Nếu ít nhất ba ứng dụng của hiện tƣợng cảm ứng điện từ. 2. – Máy phát điện xoay chiều. - Máy phát điện một chiều. - Đàn ghi ta điện. 3. Phát biểu nào dƣới đây là đúng ? Khi một mạch kín phẳng quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trƣờng, thì suất điện động cảm ứng đổi chiều một lần trong A. 1 vịng quay B. 2 vịng quay. C. ½ vịng quay. D. ¼ vịng quay. 3. Chọn C. 4. Một mạch kín hình vuơng, cạnh 10 cm, 4. Suất điện động cảm ứng: ec = r.i = 5.2 = N S + n  (C) Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 61 - đặt vuơng gĩc với một từ trƣờng đều cĩ độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trƣờng, biết cƣờng độ dịng điện cảm ứng i = 2A và điện trở của mạch r = 5Ω. 10 V. Mặt khác: t SB t ec       . Suy ra: 3 2 10 1,0 10    S e t B c T/s 5. Một khung dây dẫn hình vuơng, cạnh a = 10 cm, đặt cố định trong một từ trƣờng đều cĩ vectơ cảm ứng từ B  vuơng gĩc với mặt khung. Trong khoảng thời gian t = 0,05s, cho độ lớn của B  tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng suất hiện trong khung. 5. Ta cĩ: 2.. aBSB  V t aB t ec 1,0 05,0 1,0.5,0. 22        6. * Một mạch kín trịn (C) bán kính R, đặt trong từ trƣờng đều, trong đĩ vectơ cảm ứng từ B  lúc đầu cĩ hƣớng song song với mặt phẳng chứa (C) (H24.4). Cho (C) quay đều xung quanh trục  cố định đi qua tâm của (C) và nằm trong mặt phẳng chứa (C); tốc độ quay là ω khơng đổi. Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong (C). 6. Φ đầu = 0 Φ = B.S.cosα = B.S.sinωt (α = 2  - t )   t tSB t ec       sin... = B.S.cosωt (Khi cho 0t , t t   )(sin tiến tới đạo hàm theo t của sinωt  ecmax = B.S.ω Bài 25: TỰ CẢM C1. Hãy thiết lập cơng thức (25.2) L = 4 S l N 2710.  C1. Cảm ứng từ trong lịng ống dây cho bởi: i l N B 710.4   Từ thơng qua ống dây (qua N vịng dây, tiết diện S)  B  (C) Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 62 - Φ = N.B.S =N.( i l N710.4  )S mặt khác : Φ = L.i => L = 4 S l N 2710.  C2. Trong mạch điện vẽ trên hình 25.4, khố K đang đĩng ở vị trí a. Nếu chuyển K sang vị trí b thì điện trở R nĩng lên. Hãy giải thích. C2. Khi khố K chuyển sang b thì từ thơng trong ống dây biến thiên nên trong ống dây suất hiện dịng điện cảm ứng cùng chiều với dịng điện iL ban đầu và chạy qua R, vì chuyển khố k đột ngột nên dịng điện cảm ứng này khá lớn làm điện trở R nĩng lên. Năng lƣợng nhiệt toả ra trong R chính là phần năng lƣợng đã tích luỹ trong ống dây tự cảm khi khố K cịn ở vị trí a C3. Chứng tỏ rằng hai vế của (25.4) W = ½ Li 2 cĩ cùng đơn vị là jun (J). C3. Vế phải của (25.4): JWb.A. A Wb 2 A CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Trong những hiện tƣợng nào cĩ hiện tƣợng tự cảm? 1. Hiện tƣọng tự cảm luơn xảy ra đổi với các mạch điện một chiều biến thiên (khi đĩng, ngắt mạch điện) và các mạch điện xoay chiều. 2. Phát biểu định nghĩa từ thơng riêng, độ tự cảm của một mạch kín. 2. Nếu một mạch kín (C), trong đĩ cĩ dịng điện cƣờng độ i, dịng điện i gây ra một từ trƣờng, từ trƣờng này gây ra một từ thơng qua (C) đƣợc gọi là từ thơng riêng của mạch. Độ tự cảm L của một mạch kín là một hệ số dƣơng, chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thƣớc của mạch kín (C). a b L R + - Hình 25.4 iL Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 63 - 3. Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lƣợng nào ? 3. t i Letc    Suất điện động tự cảm cĩ độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cƣờng độ dịng điện trong mạch. 4. Chọn câu đúng. Một ống dây cĩ độ tự cảm L, ống dây thứ hai cĩ số vịng dây tăng gấp đơi và diện tích mỗi vịng dây giảm một nữa so với ống dây thứ nhất. Nếu hai ống dây cĩ chiều dài nhƣ nhau thì độ tự cảm của ống dây thứ hai là A. L B. 2L. C. L/2. D. 4L 4. Chọn B L1 = 4 .10 -7 .μ. l N 2 1 S1 L2 = 4 .10 -7 .μ. l N 2 2 S2 Gt: N2 = 2N1 và S2 = ½ S1 => L2 = 2L1 5. Phát biểu nào dƣới đây là sai ? Suất điện động tự cảm cĩ gía trị lớn khi A. dịng điện tăng nhanh. B. dịng điện giảm nhanh C. dịng điện cĩ giá trị lớn. D. dịng điện biến thiên nhanh. 5. Chọn C 6. Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ cĩ chiều dài 0,5m gồm 1000 vịng dây, mỗi vịng dây cĩ đƣờng kính 20 cm. 6. Ta cĩ: L = 4  .10 -7 . l N 2 S = 4.3,14.10 -7 . 5,0 10002 .(  .0,1 2 ) = 0,079 H 7. Suất điện động tự cảm 0,75V xuất hiện trong một cuộn cảm cĩ L = 25mH; tại đĩ cƣờng độ dịng điện giảm từ giá trị ia xuống 0 trong 0,01s. Tính ia . 7. Ta cĩ: t i Letc    => 0,75 = 25.10 - 3 . 01,0 ai =>ia = 0,3A Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 64 - 8. Một mạch điện nhƣ hình 25.5, cuơn cảm L cĩ điện trở bằng khơng. Dịng điện qua L bằng 1,2A; độ tự cảm L = 0,2H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt luợng toả ra trong R. 8. Nhiệt lƣợng toả ra trên R chính là phần năng lƣọng đã tích luỹ trong ống dây tự cảm khi khố K cịn ở vị trí a. Ta cĩ: Q = ½ Li 2 = ½ .0,2.1,2 2 = 0,144J PHẦN II - QUANG HÌNH HỌC CHƯƠNG VI. KHƯC XẠ ÁNH SÁNG BÀI 26: KHƯC XẠ ÁNH SÁNG C1. Viết cơng thức của định luật khúc xạ với các gĩc nhỏ (<100) C1. Ta cĩ: i, r < 10 0 nên sini  i và sinr  r Do đĩ cơng thức: 1 2 sin sin n n r i  1 2 n n r i  C2. Áp dụng định luật khúc xạ cho trƣờng hợp i = 00. Kết luận. C2. i = 0 0  r = 0 0. Tia sáng truyền thẳng. C3. Hãy áp dụng cơng thức của định luật khúc xạ cho sự khúc xạ liên tiếp vào nhiều mơi trƣờng cĩ chiết suất lần lƣợt là n1, n2, ...nn và cĩ các mặt phân cách song song với nhau. Nhận xét. C3. Khi cĩ sự khúc xạ xảy ra liên tiếp ở các mặt phẳng phân cách song song, ta cĩ: n1sini1 = n2sini2 = ...= nnsinin CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Thế nào là hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng ? Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng. 1. Khúc xạ ánh sáng là hiện tuợng lệch phƣơng (gãy) của tia sáng khi truyền xiên gĩc qua mặt phân cách giữa hai mơi trƣờng trong suốt khác nhau. Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới(tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 65 - kia pháp tuyến so với tia tới. - Với hai mơi trƣờng trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin gĩc tới (sini) và sin gĩc khúc xạ (sinr) luơn khơng đổi:  r i sin sin hằng số 2. Chiết suất tỉ đối n21 của mơi trƣờng (2) đối với mơi trƣờng (1) là gì ? 2. Chiết suất tỉ đối n21 của mơi trƣờng (2) đối với mơi trƣờng (1) là một tỉ số khơng đổi r i sin sin trong hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng. 3. Chiết suất (tuyệt đối) n của một mơi trƣờng là gì ? Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối. 3. Chiết suất tuyệt đối (thƣờng gọi tắt là chiết suất) của một mơi trƣờng là chiết suất tỉ đối của mơi trƣờng đĩ đối với chân khơng. 4. Theo cơng thức của định luật khúc xạ ánh sáng, trƣờng hợp nào khơng cĩ hiện tƣợng khúc xạ ? 4. Khi tia tới vuơng gĩc với mặt phân cách giữa hai mơi trƣờng. 5. Thế nào là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng ? Chứng tỏ: n12 = 21 1 n Nƣớc cĩ chiết suất là 4/3. Chiết suất của khơng khí đối với nƣớc là bao nhiêu ? 5. – Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng: ánh sáng truyền đi theo đƣờng nào thì cũng truyền ngƣợc lại theo đƣờng đĩ. - Ta cĩ: n12 = 21 1 sin sin 1 sin sin n r ii r         - Chiết suất của khơng khí đối với nƣớc: nkk-n = ¾ = 0,75. 6. Một tia sáng truyền đến mặt thống của nƣớc. Tia này cho một tia phản xạ ở mặt thống và một tia khúc xạ. Ngƣời vẽ các tia này quên ghi lại chiều 6. Chọn B. S2 I S1 S3 Khơng khí Nƣớc H26.7 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 66 - truyền trong hình 26.7. Tia nào dƣới đây là tia tới ? A. Tia S1I B. Tia S2I C. Tia S3I D. S1I ; S2I; S3I đều cĩ thể là tia tới. 7. Tia sáng truyền từ nƣớc và khúc xạ ra khơng khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nƣớc vuơng gĩc với nhau. Nƣớc cĩ chiết suất là 4/3. Gĩc tới của tia sáng là bao nhiêu (tính trịn số) ? A. 37 0 . B. 42 0 . C. 53 0 . D. Một giá trị khác A, B, C. 7. Ta cĩ: 1 2 sin sin n n r i  = 4 3 => )90sin( 4 3 sin ii  => sin i = 0,75cosi => i = 37 0 . Chọn A. 8. Cĩ ba mơi trƣờng trong suốt (1), (2), (3). Với cùng gĩc tới i, một tia sáng khúc xạ nhƣ hình 26.8 khi truyền từ (1) vào (2) và từ (1) vào (3). Vẫn với gĩc tới i, khi tia sáng truyền từ (2) vào (3) thì gĩc khúc xạ là bao nhiêu (tính trịn số) A. 22 0 . B. 31 0 . C. 38 0 . 8. Chọn D. S I R i r S ’ i ’ (1) (2) 45 0 i (1) (3) 30 0 i Hình 26.8 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 67 - D. Khơng tính đƣợc. 9. Một cái thƣớc đƣợc cắm thẳng đứng vào bình cĩ đáy phẳng, ngang. Phần thƣớc nhơ khỏi mặt nƣớc là 4 cm. Chếch ở trên cĩ một ngọn đèn. Bĩng của thƣớc trên mặt nƣớc dài 4 cm và ở đáy dài 8 cm. Tính chiều sâu của nƣớc trong bình. Chiết suất của nƣớc là 4/3. 9. Ta cĩ: i = 45 0 => sinr = 4 3 sin45 0 => r  32 0 . xtan32 0 = 4 => x = 6,4 cm 10. Một tia sáng đƣợc chiếu đến điểm giữa của mặt trên một khối lập phƣơng trong suốt, chiết suất n = 1,50 (Hình 26.9). Tìm gĩc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối cịn gặp mặt đáy của khối. 10. Gĩc khúc xạ lớn nhất khi tia khúc xạ qua đỉnh của mặt đáy: Sin rm = 2 2 2 2 aa a  = 3 1 Suy ra: sin im = nsinrm = 2 3 im = 60 0 . BÀI 27: PHẢN XẠ TỒN PHẦN C1. Tại sao ở mặt cong của bán trụ, chùm tia tới hẹp truyền theo phƣơng bán kính lại truyền thẳng ? C1. Tia sáng cĩ i =0 0 . C2. Vận dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, hãy nêu ra các kết quả khi ánh sáng truyền vào mơi trƣờng chiết quang hơn C2. Cĩ thể cĩ các kết quả sau đây: + luơn cĩ tia khúc xạ. + r < i tia khúc xạ nằm gần pháp tuyến hơn so với tia tới. + i = 90 0 : r = rgh (gĩc giới hạn khúc xạ) i r H I J x n i Hình 26.9 i Hình 26.9 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 68 - Sinrgh = 2 1 n n CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Thế nào là phản xạ tồn phần ? Nêu điều kiện để cĩ phản xạ tồn phần. 1. Phản xạ tồn phần là hiện tƣợng phản xạ tồn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai mơi trƣờng trong suốt. - Điều kiện để cĩ phản xạ tồn phần: + Ánh sáng truyền từ mơi trƣờng chiết quang hơn(cĩ chiết suất lớn hơn) sang mơi chiết quang kém(cĩ chiết suất nhỏ hơn) n2 < n1 + Gĩc tới lớn hơn hoặc bằng gĩc giới hạn phản xạ tồn phần: i  igh với sinigh = 2 1 n n 2. So sánh phản xạ tồn phần với phản xạ thơng thƣờng. 2. Phản xạ thơng thƣờng (phản xạ một phần luơn) cĩ sự đi kèm của hiện tuợng khúc xạ) cịn phản xạ tồn phần là sự phản xạ của tồn bộ tia sáng tới. 3. Cáp quang là gì ? Hãy cho biết cấu tạo của cáp quang. Nêu một vài ứng dụng. 3. + Cáp quang là một bĩ sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt cĩ tính dẫn sáng nhờ phản xạ tồn phần. + Cấu tạo sợi quang: gồm hai phần chính - Phần lõi trong suốt bằng thuỷ tinh siêu sạch cĩ chiết suất lớn (n1) - Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thuỷ tinh cĩ chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi + Một vài ứng dụng: Cáp quang dùng trong lĩnh vƣc truyền thơng tin liên lạc, nội soi y học,... Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 69 - 4. Giải thích tại sao kim cƣơng và pha lê sáng lĩng lánh. Ngƣịi ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cƣơng hay các vật bằng pha lê để làm gì ? 4. Do phản xạ tồn phần xảy ra liên tiếp bên trong. Bản chất của kim cƣơng là cacbon kết tinh. Chiết suất của kim cƣơng rất lớn (n  2,42). Khi kim cƣơng ở trong khơng khí, gĩc giới hạn igh của tia sáng tới một mặt kim cƣơng cĩ giá trị khá nhỏ (igh  24 0 ). Kim cƣơng thƣờng đƣợc khai thác từ các mỏ. Để cĩ các viên kim cƣơng đẹp nhƣ ta thấy, ngƣời ta cắt gọt viên kim cƣơng thành các khối cĩ nhiều mặt. Khi một tia sáng rọi tới một mặt, nĩ sẽ bị khúc xạ, đi vào trong kim cƣơng và bị phả xạ tồn phần nhiều lần giữa các mặt của viên kim cƣơng trƣớc khi lĩ ta tới mắt ta, nên ta tháy ánh sáng từ viên kim cƣơng loé ra rất sáng. Ánh sáng tới kim cƣoơg là ánh trắng của Mặt Trời gồm vơ số ánh sáng màu từ đỏ đến tím. khi qua kim cƣơng ánh sáng bị tán sắc, do đĩ ta thấy kim cƣơng lấp lánh nhiều màu rực rỡ. 5. Một chùm tia sáng hẹp truyền từ mơi trƣờng (1) chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với mơi trƣờng (2) chiết suất n2. Cho biết n1 < n2 và i cĩ giá trị thay đổi. Trƣờng hợp nào sau đây cĩ hiện tƣơng phản xạ tồn phần ? A. Chùm tia sáng gần nhƣ sát mặt phẳng phân cách. B. Gĩc tới i thoả mãn điều kiện sini > 2 1 n n 5. Chọn D. Vì n1 < n2 nên khơng thoả mãn điều kiện xảy ra phản xạ tồn phần. Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 70 - C. Gĩc tới i thoả mãn điều kiện sini < 2 1 n n D. Khơng trƣờng hợp nào đã nêu. 6. Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong mặt phẳng tiết diện vuơng gĩc của một khối trong suốt nhƣ hình 27.10. Tia sáng phản xạ tồn phần ở mặt AC. Trong điều kiện đĩ, chiết suất n của khối trong suốt cĩ giá trị thế nào ? A. n  2 . B. n < 2 C. 1 < n < 2 D. Khơng xác định đƣợc. 6. Chọn A. 7. Cĩ ba mơi trƣờng trong suốt. Với cùng gĩc tới i: - Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì gĩc khúc xạ là 300. - Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì gĩc khúc xạ là 450. Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần ở mặt phân cách (2) và (3) cĩ gía trị nhƣ thế (tính trịn số) A. 30 0 . B. 42 0 . C. 45 0 . D. Khơng tính đƣợc. 7. Chọn C. 8. Một khối bán trụ cĩ chiết suất n = 1,41 = 2 . Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuơng gĩc, chiếu tới khối bán trụ nhƣ hình 27.11. Xác định đƣờng đi của chùm tia sáng với các giá trị nào sau đây của gĩc α. a) α = 60 0 ; i = 30 0 . Sinigh = 1 2 n n = 2 1 => igh = 45 0 . Vì i < igh nên tại mặt phân cách khơng cĩ hiện tƣợng phản xạ tồn phần. Phần lớn Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 71 - a) α = 600; b) α = 450; c) α = 300; tia sáng bị khúc xạ ra khơng khí với gĩc khúc xạ r = 450. b) α = 450; i = 45o. Tại mặt phân cách bắt đầu cĩ hiện tuợng phản xạ tồn phần. Gĩc khúc xạ lúc này r = 900. c) α = 300; i = 60 > igh tại mặt phân cách cĩ hiện tƣợng phản xạ tồn phần với i’ = 60 0 . CHƯƠNG VII. MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG BÀI 28: LĂNG KÍNH C1. Tại sao khi ánh sáng truyền từ khơng khí vào lăng kính, luơn cĩ sự khúc xạ và tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới ? C1. Ánh áng truyền từ một mơi trƣờng vào mơi trƣờng chiết quang hơn. Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa là lệch về phía đáy lăng kính. Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức là cũng lệch về phía đáy lăng kính. Vậy, khi cĩ tia lĩ ra khỏi đáy lăng kính thì tia lĩ bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới. C2. Hãy thiết lập các cơng thức lăng kính. sini1 = nsinr1 ; A = r1 + r2; sini2 = nsinr2; D = i1 + i2 – A. C2. – Áp dụng định luật khúc xạ ở điểm tới I, J ta cĩ sini1 = n sinr và sini2 = nsinr2; Xét tứ giác AIHJ: A + H = 1800. Xét  IJH: r1 + r2 + H = 180 0 A D R S i1 r1 r2 H K n i2 Tài liệu hỗ trợ tự học TAT TQT - 72 - => A = r1 + r2 Xét  KIJ: gĩc D là gĩc ngồi của tam giác nên: D =  KJIKIJ với  JKI = i1 – r1 và KJI = i2 – r2 Vậy D = i1 + i2 – A C3. Giải thích sự phản xạ tồn phần ở hai mặt bên của lăng kính ở hình 28.7 C3. Gĩc tới ở các mặt là i = 45 0 > igh  42 0. Tia phản xạ tồn phần vuơng gĩc với tia tới. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Lăng kính là gì ? Nêu cấu tạo và các đặc trƣng quang học của lăng kính. 1. - Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất (thuỷ tinh, nhựa...), thƣờng cĩ dạng lăng trụ tam giác. - Lăng kính đƣợc biểu diễn bằng tam giác tiết diện thẳng. Các phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên. - Đặc trƣng quang học của lăng kính: gĩc chiết quang A, chiết suất n 2. Trình bày tác dụng của lăng kính đối với sự truyền ánh sáng qua nĩ. Xét hai trƣờng hợp: - Ánh sáng đơn sắc. - Ánh sáng trắng - Ánh sáng đơn sắc khi qua lăng kính nĩ khơng bị tán sắc. - Ánh sáng trắng khi qua lăng kính bị phân tích thành nhiều chùm sáng cĩ màu sắc khác nhau (hiện tƣợng tán sắc ánh sáng) 3. Nêu các cơng dụng của lăng kính. 3. – Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng: Lăng kính cĩ tác dụng phân tích ánh sáng trắng truyền qua nĩ thành