Vl1 sách bài tập vật lý đại cương a1

Vl1 sách bài tập vật lý đại cương a1 Vl1 sách bài tập vật lý đại cương a1 Vl1 sách bài tập vật lý đại cương a1 Vật lý đại cương – Giải bài tập Nhiệt học của Lương Duyên Bình. Câu 1. Có 40 gam khí O2 chiếm thể tích 3 lít ở áp suất 10 at. a) Tính nhiệt độ của khí. b) Cho khối khí giãn nở đẳng áp tới thể tích 4 lít.

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG ===== ===== SÁCH HƯỚNG DẪN HỌC TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG (A1) (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) Lưu hành nội HÀ NỘI - 2005 Giới thiệu mơn học GIỚI THIỆU MƠN HỌC GIỚI THIỆU CHUNG: Môn Vật lý học môn khoa học tự nhiên nghiên cứu dạng vận động tổng quát giới vật chất để nắm qui luật, định luật chất vận động vật chất giới tự nhiên Con người hiểu biết điều để tìm cách chinh phục giới tự nhiên bắt phục vụ người Vật lý học nghiên cứu dạng vận động sau: Vận động cơ: chuyển động tương tác vật vĩ mô không gian thời gian Vận động nhiệt: chuyển động tương tác phân tử nguyên tử Vận động điện từ: chuyển động tương tác hạt mang điện photon Vận động nguyên tử: tương tác xảy nguyên tử, hạt nhân với electron electron với Vận động hạt nhân: tương tác hạt bên hạt nhân, nuclêon với Trong phần Vật lý đại cương A1 chương trình xét dạng vận động cơ, nhiệt điện từ Do mục đích nghiên cứu tính chất tổng quát giới vật chất, quy luật tổng quát cấu tạo vận động vật chất, đứng khía cạnh coi Vật lý sở nhiều môn khoa học tự nhiên khác hoá học, sinh học, học lý thuyết, sức bền vật liệu, điện kỹ thuật, kỹ thuật điện tử -viễn thông, kỹ thuật nhiệt… Vật lý học có quan hệ mật thiết với triết học Thực tế chứng tỏ phát minh mới, khái niệm, giả thuyết định luật vật lý làm phong phú xác thêm quan điểm triết học đồng thời Giới thiệu môn học làm phong phú xác tri thức người giới tự nhiên vơ vơ tận Vật lý học có tác dụng to lớn cách mạng khoa học kỹ thuật Nhờ thành tựu Vật lý học, khoa học kỹ thuật tiến bước dài trong nhiều lĩnh vực như: Khai thác sử dụng nguồn lượng mới: lượng hạt nhân, lượng mặt trời, lượng gió, lượng nước… Nghiên cứu chế tạo loại vật liệu mới: vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, vật liệu vơ định hình, vật liệu nanơ, chất bán dẫn mạch tổ hợp siêu nhỏ siêu tốc độ … Tạo sở cho cách mạng công nghệ thông tin thâm nhập vào ngành khoa học kỹ thuật đời sống… MỤC ĐÍCH MƠN HỌC: Cung cấp cho sinh viên kiến thức Vật lý trình độ đại học, Tạo sở để học tốt nghiên cứu ngành kỹ thuật sở chuyên ngành, Góp phần rèn luyện phương pháp suy luận khoa học, tư logich, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Góp phần xây dựng giới quan khoa học tác phong khoa học cần thiết cho người kỹ sư tương lai PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MƠN HỌC: Để học tốt mơn học này, sinh viên cần lưu ý vấn đề sau : 1- Thu thập đầy đủ tài liệu : ◊ Bài giảng Vật lý đại cương Võ Đinh Châu, Vũ Văn Nhơn, Bùi Xuân Hải, Học viện Công nghệ BCVT, 2005 ◊ Bài tập Vật lý đại cương Võ Đinh Châu, Vũ Văn Nhơn, Bùi Xuân Hải, Học viện Cơng nghệ BCVT, 2005 Nếu có điều kiện, sinh viên nên tham khảo thêm: Giới thiệu môn học ◊ Đĩa CD- ROM giảng điện tử Vật lý Đại cương Học viện Công nghệ BCVT ấn hành ◊ Vật lý đại cương; Bài tập Vật lý đại cương (tập I, II) Lương Dun Bình, Dư Trí Cơng, Bùi Ngọc Hồ Nhà Xuất Giáo dục, 2003 2- Đặt mục tiêu, thời hạn cho thân: Đặt mục mục tiêu tạm thời thời hạn cho thân, cố gắng thực chúng Cùng với lịch học, lịch hướng dẫn Học viện môn học môn học khác, sinh viên nên tự đặt cho kế hoạch học tập cho riêng Lịch học mơ tả tuần học (tự học) kỳ học đánh dấu số lượng công việc cần làm Đánh dấu ngày sinh viên phải thi sát hạch, nộp luận, kiểm tra, liên hệ với giảng viên Xây dựng mục tiêu chương trình nghiên cứu Biết rõ thời gian nghiên cứu bắt đầu nghiên cứu thử thực hiện, cố định thời gian hàng tuần Suy nghĩ thời lượng thời gian nghiên cứu để “Tiết kiệm thời gian” “Nếu bạn nhiều nghiên cứu”, bạn nên xem lại kế hoạch thời gian 3- Nghiên cứu nắm kiến thức đề cốt lõi: Sinh viên nên đọc qua sách hướng dẫn học tập trước nghiên cứu giảng môn học tài liệu tham khảo khác Nên nhớ việc học thông qua đọc tài liệu việc đơn giản so với việc truy cập mạng Internet hay sử dụng hình thức học tập khác Hãy sử dụng thói quen sử dụng bút đánh dấu dịng (highline maker) để đánh dấu đề mục nội dung, công thức quan trọng tài liệu 4- Tham gia đầy đủ buổi hướng dẫn học tập: Thông qua buổi hướng dẫn học tập này, giảng viên giúp sinh viên nắm nội dung tổng thể môn học giải đáp thắc mắc; đồng thời sinh viên trao đổi, thảo luận sinh viên khác lớp Thời gian bố trí cho buổi hướng dẫn khơng nhiều, đừng bỏ qua buổi hướng dẫn lên kế hoạch 5- Chủ động liên hệ với bạn học giảng viên: Giới thiệu môn học Cách đơn giản tham dự diễn đàn học tập mạng Internet Hệ thống quản lý học tập (LMS) cung cấp môi trường học tập suốt 24 giờ/ngày ngày/tuần Nếu khơng có điều kiện truy nhập Internet, sinh viên cần chủ động sử dụng sử dụng dịch vụ bưu phương thức truyền thông khác (điện thoại, fax, ) để trao đổi thông tin học tập 6- Tự ghi chép lại ý chính: Nếu đọc khơng khó cho việc ghi nhớ Việc ghi chép lại hoạt động tái kiến thức, kinh nghiệm cho thấy giúp ích nhiều cho việc hình thành thói quen tự học tư nghiên cứu -Trả lời câu hỏi ôn tập sau chương, Cuối chương, sinh viên cần tự trả lời tất câu hỏi Hãy cố gắng vạch ý trả lời chính, bước phát triển thành câu trả lời hoàn thiện Đối với tập, sinh viên nên tự giải trước tham khảo hướng dẫn, đáp án Đừng ngại ngần việc liên hệ với bạn học giảng viên để nhận trợ giúp Nên nhớ thói quen đọc ghi chép chìa khố cho thành cơng việc tự học! Chương - Động học chất điểm CHƯƠNG - ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM 1.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU: Sau nghiên cứu chương 1, yêu cầu sinh viên: Nắm khái niệm đặc trưng chuyển động, hệ quy chiếu, vận tốc, gia tốc chuyển động thẳng chuyển động cong Nắm khái niệm phương trình chuyển động, phương trình quỹ đạo chất điểm Phân biệt dạng chuyển động vận dụng công thức cho dạng chuyển động 1.2 TÓM TẮT NỘI DUNG Vị trí chất điểm chuyển động xác định tọa độ hệ tọa độ, thường hệ tọa độ Descartes Oxyz, có trục Ox, Oy, Oz vng góc nhau, gốc O trùng với hệ qui chiếu Khi chất điểm chuyển động, vị trí thay đổi theo thời gian Nghĩa vị trí chất điểm hàm thời gian: G G r = r (t ) hay x=x(t), y=y(t), z=z(t) Vị trí chất điểm cịn xác định hồnh độ cong s, hàm thời gian s=s(t) Các hàm nói phương trình chuyển động chất điểm Phương trình liên hệ tọa độ khơng gian chất điểm phương trình quỹ đạo Khử thời gian t phương trình chuyển động, ta thu phương trình quỹ đạo Vectơ vận tốc G v = G G dr ds = dt dt đặc trưng cho độ nhanh chậm, phương chiều chuyển động, có chiều trùng với chiều chuyển động, có độ lớn bằng: 3.Vectơ gia tốc G G dv a= dt G G G dr ds = v=v = dt dt đặc trưng cho biến đổi véctơ vận tốc theo thời gian Nó gồm hai thành phần: gia tốc tiếp tuyến gia tốc pháp tuyến G Gia tốc tiếp tuyến a t đặc trưng cho thay đổi độ lớn vectơ vận tốc, có độ lớn: at = dv dt Chương - Động học chất điểm G có phương tiếp tuyến với quỹ đạo, có chiều chiều với véctơ vận tốc v G chuyển động nhanh dần, ngược chiều với v chuyển động chậm dần G G Gia tốc pháp tuyến a n (vng góc với a t ) đặc trưng cho biến đổi phương vectơ vận tốc, có độ lớn an = v , R G có phương vng góc với quỹ đạo (vng góc với a t ), hướng tâm quỹ đạo Như gia tốc tổng hợp bằng: G G G a = an + at Nếu xét hệ tọa độ Descartes thì: G G G G a = a x i + ay j + azk đó, ax= dv x d x = dt dt , ay= dv y dt = d 2y dt , az= dv z dt = d 2z dt Trường hợp riêng R = ∞, quĩ đạo chuyển động thẳng Trong chuyển động thẳng, an = 0, a = at Nếu at= const, chuyển động thẳng biến đổi Nếu t0= 0, ta có biểu thức: v= ds = v o + at dt at Δs = v t + 2 a Δs = v - v 02 Nếu s0 = Δs= s = vo t + at 2 , a s = v - v 02 Nếu a>0, chuyển động nhanh dần Nếu a0 nhanh dần đều, β0, a< 10 Thiết lập công thức cho toạ độ, vận tốc chất điểm chuyển động thẳng đều, chuyển động thay đổi đều, chuyển động rơi tự G G G G G G 11 Biểu diễn hình vẽ quan hệ vectơ β, R, a t , v, ω1 , ω trường hợp ω2 > ω1, ω2 < ω1 12 Khi vận tốc khơng đổi vận tốc trung bình khoảng thời gian có khác vận tốc tức thời thời điểm khơng? Giải thích 1.4 BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP A BÀI TẬP VÍ DỤ Chương - Động học chất điểm Thí dụ Một ô tô chuyển động đường trịn bán kính 50m Qng đường quỹ đạo có cơng thức: s = -0,5t2 + 10t + 10 (m) Tìm vận tốc, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến gia tốc tồn phần ơtơ lúc t = 5s Đơn vị quãng đường s mét (m) Lời giải G 1.Vận tốc ô tô lúc t: v = at ds = − t + 10 dt Lúc t = 5s, v =-5 +10 = 5m/s Gia tốc tiếp tuyến a t = an dv = −1m / s dt αα G a at < 0, tơ chạy chậm dần 2.Gia tốc pháp tuyến lúc t = 5s: an = v2 52 = = 0,5 m s 50 R Gia tốc toàn phần a = Vectơ gia tốc tồn phần góc α xác định bởi: tg α = a t2 + a n2 = + ,25 = 1,12 m s G a hợp với bán kính quĩ đạo (tức hợp với at +1 = = 2, ,5 an o G an ) o α = 63 25' 48' ' ≈ 63 26' Thí dụ Một vật ném lên từ mặt đất theo phương thẳng đứng với vận tốc ban đầu vo = 20 m/s Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 a Tính độ cao cực đại vật thời gian để lên độ cao b Từ độ cao cực đại vật rơi tới mặt đất hết bao lâu? Tính vận tốc vật vật chạm đất Bài giải a Khi vật lên theo phương thẳng đứng, chịu sức hút trọng trường nên chuyển động chậm dần với gia tốc g ≈ 10m/s2; vận tốc giảm dần, đạt tới độ cao cực đại vận tốc không v = vo – gt1 = 0, với t1 thời gian cần thiết để vật từ mặt đất lên đến độ cao cực đại Từ ta suy ra: t = vo = 20 = 2s g Ta suy ra: độ cao cực đại: 10 h max = v o t - (Ta tính hmax theo cơng thức 10 v2 gt1 = o 2g =20m v2–v2o=2gs Chương 12 - Hiện t ượng cảm ứng điện từ Đáp số: a Từ thông Φ= BS = B S.sin ω t = B S.sin 2π t T = B S.sin100 π t (Wb) đó: φ max = Bo S = 0,01.25.10 −4 = 2,5.10 −5 Wb b Sức điện động cảm ứng xuất khung: dφ ε =− = B S.100 π cos(100 π t) (V) dt = Bo S 100π = 2,5.10 −5.314π = 7,85.10 −3 V đó: ε max c Dịng điện i xuất khung i= đó: l= i= ε max R ε R = ε max cos(100π t ) R , R điện trở khung tính R= p.l / S với 4.5.10 −2 cm= 0,2m chu vi khung S tiết diện dây đồng Thay điện trở xuất đồng 1,72.10 −8 Ω m S = 10 −6 m , ta tìm điện trở khung dây R =34,4.10 −4 Ω Cuối phép tính cho ta cường độ dịng điện cực đại khung: i= ε max R = 2,3 A 18 Một ống dây dẫn thẳng gồm N = 500 vòng đặt từ trường cho trục ống dây song song với đường sức từ trường Tìm suất điện động trung bình xuất ống dây, cho biết cảm ứng từ B thay đổi từ đến 2T thời gian Δt = 0,1s đường kính ống dây d = 10 cm Đáp số: Δφ πd ΔB SΔ B ε=N =N =N = 78,5V Δt Δt Δt 19 Để đo cảm ứng từ hai cực nam châm điện, người ta đặt vào cuộn dây N = 50 vịng, diện tích ngang vịng S = 2cm2 Mặt phẳng cuộn dây vng góc với đường sức từ trường Cuộn dây khép kín điện kế để đo diện lượng q phóng qua Điện trở điện kế R = 2.103 Ω Điện trở cuộn dây nhỏ so với điện trở điện kế nên bỏ qua Tìm cảm ứng từ B hai cực nam châm, biết rút nhanh cuộn dây N khỏi nam châm điện lượng q phóng qua điện kế q = 10-6 C Đáp số: B= q.R 10 −6.2.10 = = 0,2T S N 2.10 − 4.50 20 Trong ống dây có hệ số tự cảm L = 0,021 H có dịng điện biến thiên i = io sin ωt , io = 5A, tần số dòng điện f = 50 Hz Tìm suất điện động tự cảm xuất cuộn dây Đáp số: εtc = - đó: 78 L di = -Li ω cos ω.t = - 0,021.5.2π.50 cos ω.t = -33 cos 100 πt dt εtc max = 33 V Chương 13 - Trường điện từ CHƯƠNG 13 - TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 13.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU: Sau nghiên cứu chương này, yêu cầu sinh viên: Hiểu hai luận điểm Maxwell Thành lập phương trình MaxwellFaraday, phương trình Maxwell-Ampère dạng tích phân dạng vi phân Nắm khái niệm trường điện từ lượng trường điện từ Nắm khái niệm sóng điện từ tính chất 13.2 TĨM TẮT NỘI DUNG Nghiên cứu chất tượng điện từ, Maxwell nhận thấy điện trường từ trường biến thiên theo thời gian chuyển hố lẫn Từ ơng khái qt thành hai luận điểm Luận điểm 1: “Mọi từ trường biến đổi theo thời gian làm xuất điện trường xoáy” Đường sức điện trường xốy đường cong kín Các điện tích nằm điện trường xốy dịch chuyển theo đường cong kín để tạo thành dịng điện Dòng điện gọi dòng điện cảm ứng Hiện tượng thực nghiệm xác nhận Luận điểm biểu diễn định lượng phương trình Maxwell-Faraday: Dạng tích phân G ∂B G - ∫∫ dS ( S ) ∂t G G ∂B rotE = ∂t G G ∫ E dl = (C) Dạng vi phân Luận điểm 2: “Mọi điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường” Xét mặt gây từ trường điện trường biến đổi theo thời gian tương đương với dòng điện Maxwell gọi dòng điện dòng điện dịch Trong mạch điện xoay chiều, lòng tụ điện, dòng điện dịch nối tiếp dòng điện dẫn làm cho dòng điện khép kín tồn mạch Luận điểm biểu diễn định lượng phương trình MaxwellAmpère: Dạng tích phân (13-13) G G H ∫ dl (C) G G ∂D G = ∫( J + ).dS t ∂ (S ) 79 Chương 13 - Trường điện từ G rotH Dạng vi phân (13-14) = G J + G ∂D ∂t Điện trường từ trường biến thiên theo thời gian chuyển hóa lẫn tạo thành trường thống nhất, gọi trường điện từ Trường điện từ biểu diễn định lượng hệ phương trình Maxwell Hệ phương trình Maxwel bao hàm tất tượng điện từ Điện trường tĩnh từ trường dừng trường hợp riêng trường điện từ Trường điện từ lan truyền không gian tạo thành sóng điện từ Sóng điện từ lan truyền chân không với vận tốc c = 3.108m/s lan truyêǹ G G môi trường với vận tốc v= c/ εμ Sóng điện từ sóng ngang, hai vectơ E , H G G G G G G vuông góc với với phương truyền sóng, tức E ⊥ H , E ⊥ v, H ⊥ v Phương trình sóng điện từ có dạng: Phương trình truyền sóng vectơ cường độ điện trường G G ∂2 E ∇ E- 2 = v ∂t (13-36) Phương trình tương tự vectơ cảm ứng từ G G ∂2 E ∇ B- = v ∂t 2 (13-37) Sóng điện từ có tính chất sau đây: − Sóng điện từ truyền mơi trường chất chân khơng − Vận tốc truyền sóng điện từ chân không là: c = 3.108m/s, c n mơi trường đồng nhất, đẳng hướng có μ ε vận tốc là: v= , với n= με chiết suất tuyệt đối môi trường − Sóng điện từ mang lượng, mật độ lượng sóng điện từ có trị số bằng: 2 w = ε Oε E + μ 0μ H Sóng điện từ đơn sắc sóng điện từ phát nguồn có tần số (hoặc chu kỳ T) xác định Trong môi trường định, sóng điện từ có bước sóng λ xác định Bước sóng liên hệ với vận tốc theo cơng thức: λ =vT, chân không: λo =cT, bước sóng sóng điện từ chân khơng 80 Chương 13 - Trường điện từ Maxwell đưa giả thuyết coi ánh sáng sóng điện từ Giả thuyết sau thực nghiệm xác nhận Ánh sáng thấy có bước sóng nằm khoảng từ 0,44μm (màu tím) đến 0,78μm (màu đỏ) 13.3 CÂU HỎI ÔN TẬP Phát biểu luận điểm Maxwell Phân biệt khác trường tĩnh điện điện trường xốy Thành lập phương trình Maxwell – Faraday dạng tích phân dạng vi phân G Chiều điện trường E chiều dòng điện cảm ứng thay đổi G tốc độ biến thiên cảm ứng từ ΔB Δt thay đổi (xét G ΔB > Δt G ΔB < ) Δt Phát biểu luận điểm Maxwell Dịng điện dịch gì? Nêu khác giống dòng điện dịch dòng điện dẫn Chứng tỏ dòng điện dịch nối tiếp dịng dẫn khoảng khơng gian hai tụ điện Thành lập phương trình Maxwell – Ampère dạng tích phân dạng vi phân Nêu chiều cảm ứng từ thay đổi (xét G ΔE > Δt G B thay đổi tốc độ biến thiên G ΔE < ) Δt G ΔE Δt Trường điện từ gì? Sóng điện từ gì? Viết phương trình biểu diễn định lượng chúng Nêu tính chất sóng điện từ 13.4 BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP Một tụ điện có số điện môi ε = mắc vào hiệu điện xoay chiều U = U o cos ωt với Uo = 300 V, chu kì T = 0,01s Tìm giá trị mật độ dịng điện dịch, biết hai tụ cách 0,4 cm Đáp số: G ε εU 8,85.10 −12.6.300.200π sin 200π J di = o o ω sin ωt = d 4.10 −3 G -3 J di = 2,51.10 sin200 π ( A/m ) A/m2 Điện trường tụ điện phẳng biến đổi theo quy luật E = Eo sin ωt với Eo=200V/cm tần số f = 50Hz, khoảng cách d = 2cm, điện dung tụ điện C = 2000 ρF Tìm giá trị cực đại dòng điện dịch 81 Chương 13 - Trường điện từ Đáp số: idi max = CdEo 2πf = 2000.10 -12 2.10 -2 200.10 2π 50 = ,512.10 -4 mA Xác định mật độ dòng điện dịch tụ điện phẳng hai dịch chuyển song song với xa với vận tốc tương đối u, nếu: a) Điện tích không đổi b) Hiệu điện U hai không đổi Khoảng cách d hai dịch chuyển nhỏ so với kích thước hai Đáp số: a Đã biết: G G G ∂D ∂E ∂ σ = εε o J di = = εε o ∂t ∂t ∂t εε o ,trong đó: σ = q S Vì q khơng đổi dịch chuyển hai luôn song song với nhau, nên S khơng đổi, G σ không đổi Vậy trường hợp J di = b Nếu hai dịch chuyển, hiệu điện U hai khơng đổi thì: G G G ∂D ∂E ∂ U = εε o J di = = εε O ∂t ∂t ∂t d jdi = εεoU ∂ (d ) = d ∂t εεoU u d2 Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C = 0,025 μF ống dây có hệ số tự cảm L = 1,015 H Bỏ qua điện trở mạch Tụ điện tích điện lượng q = 2,5.10-6C a) Viết phương trình ( với hệ số số ) biểu diễn biến thiên hiệu điện tụ điện cường độ dòng điện mạch theo thời gian b) Tìm giá trị hiệu điện tụ cường độ dòng điện mạch vào thời điểm T/8; T/4 T/2 Đáp số: a) U = 100 cos(2π 10 t ) V, i= dq = qo ωo sin ωo t = 15 ,7 sin (2π 10 t ) mA dt b) U1 = 70,7 V 82 I1 = -11,1 mA U2 = I2 = -15,7 mA U3 = -100 V I3 = Chương 13 - Trường điện từ Đối với mạch điện tốn trên: a) Viết phương trình (với hệ số số) biểu diễn biến thiên theo t lượng điện trường, lượng từ trường, lượng tồn phần b) Tìm giá trị lượng điện trường, lượng từ trường, lượng toàn phần thời điểm: T/8; T/4 T/2 Đáp số: a) We = ( )J WM ( )J qU = 12,5.10 −5 cos 2π 10 3.t = Li = 12,5.10 −5 sin 2π 10 3.t W = WM + WE = 12,5.10-5 J b) WE1 = 6,25.10-5 J; WM1 = 6,25.10-5 J; W1 = 12,5.10-5 J WM2 = 12,5.10-5 J; W2 = 12,5.10-5 J WE2 = ; WE3 = 12,5.10-5 J; WM3 = ; W3 = 12,5.10-5 J Cho mạch điện LC Cho biết phương trình biểu diễn biến thiên theo t hiệu điện tụ điện có dạng U = 50 cos 10 πt (V), điện dung C tụ 0,1 μF Tìm: a) Chu kỳ dao động T mạch b) Hệ số tự cảm mạch c) Định luật biến thiên cường độ dòng điện mạch d) Bước sóng tương ứng với mạch dao động Đáp số: a) T= 2π ω = 2π = 2.10 − s = 2π LC 10 π T2 = 10,15 ( mH ) 4πC dU dq =C = −C.50.10 π sin 10 πt = −157 sin 10 πt i= dt dt b) L = c) ( mA ) d) λ = cT = 3.108.2.10-4 = 6.104 ( m ) Phương trình biểu diễn biến thiên theo thời gian cường độ dòng điện mạch dao động cho dạng: i = −0,02 sin 400πt (A), hệ số tự cảm L mạch 1H Tìm: a) Chu kỳ dao động b) Điện dung C mạch c) Hiệu điện cực đại tụ điện d) Năng lượng từ trường cực đại e) Năng lượng điện trường cực đại 83 Chương 13 - Trường điện từ Đáp số: a) T= 2π ω = 2π = 5.10 −3 s , 400π b) C = c) Umax = 25,2 V, e) WE = d) WM T2 = 6,3.10 −7 F 4π L = L.I max = 1,97.10 − J 2 CU max = 1,97.10 − J Tìm tỉ số lượng từ trường lượng điện trường mạch dao động LC thời điểm T/8 dq CdU = = −CUω sin ω.t dt dt Đáp số: U = U cos ω.t ;I = Do đó: WM = Ta có: WM LCω sin ω.t = = LCω tg 2ω.t WE cos ω.t 2 LI = LC 2U ω sin ω.t 2 Tại thời điểm t = T/8, sin ω.t = Ngồi ra, vì: LC = T / 4π Nên cuối ta có: WM sin ωt = =1 WE cos ωt ; W M = CU 2 2/2 = CU cos ω.t ; cos ω.t = / = 1/ ω Một mạch dao gồm tụ điện có điện dung C= μF , cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,23H điện trở 40 Ω Tụ điện tích địên lượng q= 5,6C Tìm: a) Chu kì dao động mạch b) Viết phương trình biểu diễn biến thiên hiệu hai tụ c) Tìm giá trị hiệu thời điểm T/2, T, 3T/2 2T Đáp số: a) T = 2π LC = 2.3,14 0,23.7.10 −8 = 8.10 −3 s b) U = U e − βt cos ωt = 80.e −87 t cos 250πt (V ) c) U1= -56,5V; U2= 40V; U3=-28V; U4= 20V 10 Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C= 0,2 μF , cuộn cảm có hệ số tự cảm L= 5,07.10-3H Tìm điện trở R mạch Đáp số: 84 Lδ 2.5 ,07.10 ,22 R= = = 11,1Ω T 2.10 Chương 13 - Trường điện từ 11 Một mạch dao động điện từ gồm tụ điện có điện dung C = 250 ρF cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 100 μH Hỏi mạch dao động cộng hưởng với bước sóng điện từ gửi tới Đáp số: Khi sóng điện từ gửi tới mạch dao động LC đó, kích thích mạch dao động điện từ cưỡng Khi tần số Ω sóng điện từ kích thích trùng với tần số riêng Ω = ω o = LC mạch, tượng cộng hưởng điện từ xảy Khi tổng trở Z mạch bằng: ⎛ Z = R + ⎜⎜ Lω o − Cω o ⎝ ⎞ ⎟⎟ = R ⎠ Và cường độ dòng điện mạch cực đại: I o max = Uo R Nhưng tần số tỉ lệ với chu kì chu kì tỉ lệ với bước sóng, nói tượng cộng hưởng điện xảy chu kì riêng To mạch trùng với chu kì T sóng kích thích hay bước sóng λo mạch bước sóng λ sóng kích thích Ta có: λ = λo = c.To = c.2π LC =300m Trong đó: c = 3.108 m/s vận tố sóng điện từ chân khơng 12 Một mạch thu vơ tuyến có tụ điện biến thiên với điện dung biến đổi giớ hạn từ C1 đến C2 = 9C1 Tìm dải tần số sóng mà máy thu bắt điện dung C1 tương ứng với bước sóng λ1 = m Đáp số: Dải tần số sóng mà máy thu bắt nằm giới hạn: λ1 = cT1 = 2π c LC1 λ2 = cT2 = 2π c LC = 6π c LC1 = 3λ1 Trong T1 T2 chu kỳ bé lớn mạch dao động, c vận tốc lan truyền sóng chân khơng L hệ số tự cảm mạch dao động Vậy dải tần mà máy thu bắt ứng với bước sóng từ λ1 = 3m đến λ2 = 9m 85 Phần phụ lục - Các ký hiệu thường dùng PHẦN PHỤ LỤC CÁC KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG Thứ tự 86 Tên đại lượng Ký hiệu Chương p G D, D G B, B A P G E, E G H, H G E*, E * G E*, E * I, i T G S, S C 5, 11, 12, 13 3, 4, 6, 7, 10, 11, 12 3, 7, 8, 9, 10, 12, 13 11, 12, 13 10 12, 13 10, 11 7, 8, 9, 10, 11 8 10 11 12 13 Áp suất Cảm ứng điện Cảm ứng từ Công lực, mômen lực Công suất Cường độ điện trường Cường độ từ trường Cường độ điện trường lạ Cường độ điện trường xoáy Cường độ dịng điện Chu kỳ quay Diện tích Điện dung 14 15 Điện Điện tích, điện lượng V, ϕ Q, q 7, 8, 9, 10, 11 16 17 18 19 20 Điện thông Điện trở Động lượng Động Gia tốc φe R, r G K, K Wđ A 10 3, 11 1, 2, 3, 21 22 23 Gia tốc góc Hệ số hỗ cảm Hệ số tự cảm β M L 1, 12 12 24 25 26 Hiệu suất Hiệu điện Khối lượng η U M, m 2, 3, Phần phụ lục - Các ký hiệu thường dùng Thứ tự Tên đại lượng 27 Lực 28 Ký hiệu G Chương F, F 2, 3, 4, 7, 10, 11 Mật độ điện tích dài λ 29 Mật độ điện tích mặt σ 30 Mật độ điện tích khối ρ J, G J 31 Mật độ dòng điện 32 Mật độ lượng điện trường ωe 33 Mật độ lượng từ trường ωm 12 34 35 Mơmen lực Mơmen qn tính 4, 11 36 Mômen từ M, I G pm, p m 37 38 Mômen ngẫu lực Mômen động lượng G M 7, 11 39 Mômen lưỡng cực điện 40 41 42 43 44 45 46 Năng lượng từ trường Năng lượng điện trường Năng lượng Nhiệt lượng Nhiệt độ tuyệt đối Nội Quãng đường dịch chuyển 47 G M 10 11 G L, L G G p e , Pe 7, 9, 11 Wm We W Q T U s, l 11, 12, 13 8, 12, 13 3, 8, 11, 13 5, 5, 1, 3, 4, 11 Suất điện động ξ 10 48 Suất điện động cảm ứng ξc 12 49 Suất điện động hỗ cảm ξ hc 12 50 51 52 53 54 Số bậc tự Tần số Thế Thể tích Thời gian I F Wt V T 5, 5, 6, 7, 10, 12 1, 2, 3, 55 Từ thông φm 11, 12, 13 87 Thứ phụ tự lục - Một số Tên đạisốlượng Ký hiệu Phần vật lý thường dùng 56 Chương ω Vận tốc góc 1, MỘT SỐ HẰNG SỐ VẬT LÝ THƯỜNG DÙNG Thứ tự 88 Tên số Ký hiệu Trị số Gia tốc rơi tự g 9,8m/s2 Hằng số hấp dẫn G 6,67.10 -11Nm2 /kg2 Số Avôgadrô (số phân tử kilơmol) No 6,025.1026kmol Thể tích kilômol điều kiện tiêu chuẩn VO 22,4m3/kmol Hằng số khí R 8,31.103J/kmol.K Hằng số Bolzman k 1,38.10 -23J/K Điện tích electron e 1,602.10 -19C Khối lượng nghỉ electron me 9,11.10-31kg Hằng số điện môi εo 8,86.10-12F/m 10 Hằng số từ μo 1,257.10-6H/m =4π.10-7H/m 11 Vận tốc ánh sáng chân không c 3.108m/s 12 Khối lượng nghỉ proton mp 1,67.10-27kg Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật lý đại cương Tập I, II - Lương Duyên Bình, Dư Trí Cơng, Bùi Ngọc Hồ Nhà xuất Giáo Dục - 2003 Cơ sở Vật lý Tập I, II, III, IV, V - Hallidy, Resnick, Walker Nhà xuất Giáo Dục - 1998 Vật lý đại cương Tập II - Nguyễn Hữu Thọ Nhà xuất Trẻ - 2004 Tuyển tập tập vật lý đại cương - L.G Guriep, X.E Mincova (bản tiếng Nga) Matxcơva - 1998 Bài tập Vật lý đại cương tập I, II - Lương Duyên Bình Nhà xuất Giáo Dục - 1999 89 Mục lục MỤC LỤC Giới thiệu môn học Giới thiệu chung Mục đích mơn học Phương pháp nghiên cứu môn học Chương - Động học chất điểm 1.1 Mục đích, yêu cầu 1.2 Tóm tắt nội dung 1.3 Câu hỏi ôn tập 1.4 Bài tập hướng dẫn giải tập Chương - Động lực học chất điểm 17 2.1 Mục đích, yêu cầu 17 2.2 Tóm tắt nội dung 17 2.3 Câu hỏi ôn tập 19 2.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 20 Chương - Công lượng 26 3.1 Mục đích, yêu cầu 26 3.2 Tóm tắt nội dung 26 3.3 Câu hỏi ôn tập 28 3.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 28 Chương - Chuyển động hệ chất điểm vật rắn 33 4.1 Mục đích, yêu cầu 33 90 Mục lục 4.2 Tóm tắt nội dung 33 4.3 Câu hỏi ôn tập 36 4.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 37 Chương - Các định luật thực nghiệm chất khí 41 5.1 Mục đích, yêu cầu 41 5.2 Tóm tắt nội dung 41 5.3 Câu hỏi ôn tập 41 5.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 41 Chương - Các nguyên lý nhiệt động lực học 44 6.1 Mục đích, yêu cầu 44 6.2 Tóm tắt nội dung 44 6.3 Câu hỏi ôn tập 44 6.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 44 Chương - Trường tĩnh điện 48 7.1 Mục đích, yêu cầu 48 7.2 Tóm tắt nội dung 48 7.3 Câu hỏi ôn tập 49 7.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 49 Chương - Vật dẫn 52 8.1 Mục đích, yêu cầu 52 8.2 Tóm tắt nội dung 52 8.3 Câu hỏi ôn tập 53 8.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 54 Chương - Điện mơi 55 9.1 Mục đích, u cầu 55 9.2 Tóm tắt nội dung 55 9.3 Câu hỏi ôn tập 56 9.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 56 Chương 10 - Dịng điện khơng đổi 58 91 Mục 10.1.lục Mục đích, yêu cầu 58 10.2 Tóm tắt nội dung 58 10.3 Câu hỏi ôn tập 59 Chương 11 - Từ trường dịng điện khơng đổi 61 11.1 Mục đích, yêu cầu 61 11.2 Tóm tắt nội dung 61 11.3 Câu hỏi ôn tập 64 11.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 65 Chương 12 - Hiện tượng cảm ứng điện từ 72 12.1 Mục đích, yêu cầu 72 12.2 Tóm tắt nội dung 72 12.3 Câu hỏi ôn tập 74 12.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 74 Chương 13 - Trường điện từ 79 13.1 Mục đích, yêu cầu 79 13.2 Tóm tắt nội dung 79 13.3 Câu hỏi ôn tập 81 13.4 Bài tập hướng dẫn giải tập 81 Phần phụ lục: - Các ký hiệu thường dùng - Một số số vật lý thường dùng Tài liệu tham khảo 92 86 88 89 ... đổi, độ biến thiên động vật công A12 trao đổi vật với ngoại vật: A12 = Wñ - Wñ1 = mv 22 - mv12 (1) Nếu A12 > động vật tăng, vận tốc tăng, cơng phát động Nếu A12 < động vật giảm, vận tốc giảm,... Giới thiệu môn học ◊ Đĩa CD- ROM giảng điện tử Vật lý Đại cương Học viện Công nghệ BCVT ấn hành ◊ Vật lý đại cương; Bài tập Vật lý đại cương (tập I, II) Lương Dun Bình, Dư Trí Công, Bùi Ngọc Hồ... electron với Vận động hạt nhân: tương tác hạt bên hạt nhân, nuclêon với Trong phần Vật lý đại cương A1 chương trình xét dạng vận động cơ, nhiệt điện từ Do mục đích nghiên cứu tính chất tổng quát