Bài tập trắc nghiệm Vật lý đại học (Tập 2) - Đại học Thủy lợi

TS PHẠM THỊ THANH NGA (CHỦ BIÊN) TS LƯƠNG DUY THÀNH - TS ĐẶNG THỊ MINH HUỆ ThS BÙI THỊ HOÀN - ThS NGUYỄN THỊ HƯƠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI HỌC TẬP II Hà Nội, tháng năm 2018 TS Phạm Thị Thanh Nga (Chủ biên) TS Lương Duy Thành - TS Đặng Thị Minh Huệ ThS Bùi Thị Hoàn - ThS Nguyễn Thị Hương BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI HỌC TẬP II Hà Nội, tháng năm 2018 LỜI TÁC GIẢ Trong năm gần đây, hầu hết môn thi kỳ thỉ Trung học phổ thông Quốc gia chuyển sang hình thức trắc nghiệm Cùng với đó, việc giảng dạy mơn Vật lý trường Đại học có thay đổi mặt phương pháp hình thức thi để phù hợp với xu hướng chung Nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên việc học tập mơn Vật lý theo học chế tín trường Đại học khối kỹ thuật, gỉảng viên thuộc Bộ môn Vật lý trường Đại học Thủy lợi tiến hành biên soạn xuất sách: Bài tập trắc nghiệm Vật lý Đại học Bộ sách chia làm hai tập: Tập I: Cơ - Nhiệt Tập II: Điện - Từ - Quang Trong tập sách, ngồi phần tóm tắt kiến thức bản, cịn có nhiều tập vỉ dụ theo dạng toán chương hệ thống câu hỏi trắc nghiệm Bên cạnh đó, chúng tơi đưa đề thỉ trắc nghiệm minh họa để bạn sinh viên luyện tập thêm Phần cuối tập sách có kèm theo đáp án lời giải cho so câu hỏi khó đề thi minh họa Chủng hy vọng với việc tham khảo nội dung sách với chiến lược học tập phù hợp thân, bạn sinh viên chuân bị tốt cho kỳ thi hết môn Vật lý trường Đại học Chúc bạn thành công! Cuối cùng, chân thành cảm ơn đánh giá cao ý kiến đóng góp, nhận xét đến từ đồng nghiệp bạn sinh viên để sách có chất lượng tot lần tải sau Hà Nội, tháng năm 2018 Các tác giả MỤC LỤC PHẦN I: TĨM TẮT CHƯƠNG CÁC ví DỤ VÀ CÂU HỎI TRÁC NGHIỆM CHƯƠNG ĐƠN VỊ, ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ VECTƠ CHƯƠNG 2: ĐIỆN TÍCH VÀ ĐIỆN TRƯỜNG CHƯƠNG ĐỊNH LUẬT GAUSS CHO ĐIỆN TRƯỜNG 21 CHƯƠNG ĐIỆN THẾ 30 CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VÀ Lực TỪ 47 CHƯƠNG NGUỒN CỦA TỪ TRƯỜNG 59 CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 73 CHƯƠNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 85 PHẦN II CÁC ĐỀ MINH HỌA 97 ĐỀ MINH HỌA SỐ 01 98 ĐỀ MINH HỌA SỐ 02 105 ĐỀ MINH HỌA SỐ 03 113 ĐỀ MINH HỌA SỐ 04 120 ĐỀ MINH HỌA SỐ 05 127 ĐỀ MINH HỌA SỐ 06 134 ĐỀ MINH HỌA SỐ 07 141 PHÀN III HƯỚNG DẢN GIẢI ĐÈ MINH HỌA 149 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 01 150 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 02 159 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 03 163 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 04 168 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 05 174 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 06 179 LƯỢC GIẢI ĐỀ MINH HỌA SỐ 07 183 PHÀN I TĨM TẮT CHƯƠNG CÁC VÍ DỤ VÀ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG ĐƠN VỊ, ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ VECTƠ Các đại lượng vật lý học nhiệt học khối lượng, độ dài, thời gian nhiệt độ Các đơn vị hệ SI tương ứng kilôgam (kg), mét (m), giây (s) Kenvil (K) Các đại lượng vơ hướng số tính tốn theo qui tắc số học thơng thường Các đại lượng vectơ có phương chiều độ lớn tổng hợp theo qui tắc cộng vectơ Các đại lượng vật lý đại lượng không đổi đại lượng biến thiên (theo thời gian) Phép cộng vectơ thực cách sử dụng thành phần vectơ Thành phần theo X D R = A + B tổng thành phần theo X A B tương tự cho thành phần theo y theo z: R.X = Ar + RZ=AZ + BVectơ tông R có: + độ lớn: R = ạỊrx2 +Ry2 + hướng: xác định góc a hợp vectơ R R chiều dương trục X, với: tan a = — R Các vectơ đơn vị mô tả hướng khơng gian, có độ lớn khơng có đơn vị Các vectơ đơn vị ĩ, J k, gắn với trục Ox, Oỵ Oz hệ trục toạ độ vng góc Oxyz Một vectơ A biểu diễn qua thành phần vectơ đơn vị: A - aJ + Ayj + A-k (1.2) Tích vơ hướng c - A»B hai vectơ A B đại lượng vô hướng Nó biểu thị hai cách: dạng độ lớn vectơ góc ộ hai vectơ, dạng thành phần A B Ả»B = AB.coscp = |a||ổ|cos^ (1.3) Ằ.B = AxBx + AyBy+AzBz (1.4) Tích vơ hướng có tính giao hoán; cho hai vecto A B bất kỳ, A»B - B» A Tích vơ hướng hai vectơ vng góc khơng Tích hữu hướng vectơ: c = AxB vectơ có thành phần biểu diễn dạng thành phần vectơ A B: Cx — AyB: - AZBy Cy = AzBx-AxBz (1.6) la) C- — AXBy- AyBX B Tích hữu hướng khơng có tính giao hốn, với hai vecto A B bất kỳ: AxB = —BX A Tích hữu hướng hai vectơ song song hay đối song không Ib) Trong nhiều tốn vật lý, ta phải lấy đạo hàm hay tích phân vectơ Ví dụ, cho trước vectơ A biểu diễn hệ tọa độ Đề các: Ấ(t) = Ax (f)ĩ + Av (t) J + A (t)k, ta phải xác định vecto R - hay xác định vectơ R - Khi xác định R = Aỹ) , ta lấy đạo hàm thành phần tương ứng dt vectơ cho trước A ta thành phân tương ứng vectơ R (R = Rỵĩ + Ryj + R.k): A «0.^ dt _ Độ lớn điện tích mồi hạt Id = r R = 11 Vk V9.109 174 Câu 8: Lực tương tác Coulomb hai điện tích đóng vai trị lực hướng tâm Do đó, theo định luật II Newton Fht = maht 5.10’6.(-5.10’6) 20.10"3.72 mv r = 0,23 m Câu 13: Hai điện tích trái dấu hút nhau, lực tác dụng lên điện tích dương có chiều hướng lại gần điện tích âm Độ lớn lực tương tác tĩnh điện F12 = 12 r- = 9.109 102 = 9.108 N + Vectơ điện trường diêm p vòng dây trịn gây -_ kQx ĩ Í2^2ỹ/2ỉ ■ I a +X I Câu 15: Độ lớn vectơ điện trường điện tích điểm q gây điểm bằng: E = k^- Tại nơi điện trường nhỏ lần có E' = k^yr = — Ềrr'2 Câu 16: Theo tính chất đối xứng tốn, điện trường điểm p có: + Phương: nằm ngang + Chiều: hướng theo chiều dương trục Ox Câu 17: + Áp dụng định lý công - lượng cho electron ta có: = K2-Kỵ Wtotl_^ công lực điện trường thực lên electron tăng tốc qua hiệu điện the V Ta có Wtotl_,2 = q(Vị —V2) Do đó: -V2) = K0 -Kl (với q= - e\ Vị = 0) Do hạt tăng tốc điện trường nên V| < V, —> eV = —mv —> V =, V m hay V ~ A/V 175 Câu 18: Công lực điện trường thực lên điện tích qo chuyến động từ điểm a đến điểm b là: wa^b=QOyab w, = 20.1 o-3 vab =— u_6 = 1000 V 20.10 Câu 19: Mối liên hệ điện điện trường E = ÕV ->ÔV = -E õx CX r Cx3 —> V = - Edx = - Cx2dx = - — + , J ' J , r Ch3 Chọn mơc tính điện thê x=0 biêu thức điện thê V = —— Câu 23: Độ lớn vectơ từ trường gây dây dẫn thẳng dài vô hạn B= 2nr Ị =ĨĨLb= Ị^Ọ’022.10~5 = a jU0 4^.10 Câu 24 : Vectơ vận tốc electron V = -vỉ, V tốc độ electron Vectơ từ trường B = -Bj B độ lớn vectơ từ trường Lực từ tác dụng lên electron Ẽ - qv xB - ) X(~Bj^ - -evBk Câu 26 Điện tâm cầu điện bề mặt cầu, nên 400V Câu 28 Từ thông qua khung dây đạt giá trị cực đại vectơ từ trường vng góc với mặt phẳng khung dây Khi (—— = —^—>m = k = k— ad d Tức k phải số nguyên chia hết cho 5, mặt khác \k\ < 8,9 nên có n* = vị trí cực đại trùng với cực tiểu ứng với k = ±5 Như vậy, số cực đại quan sát Vcđ = N-n* = 15 Câu 39: Khi đoạn dây dẫn thẳng chuyển động từ trường, có lực từ Lorentz tác dụng lên điện tích q dây dẫn Độ lớn lực từ tác dụng lên điện tích q xác định theo cơng thức Fl = qvB sin a, a góc V B Khi có chênh lệch điện đầu đoạn dây, lực điện tác dụng lên điện tích ợ FE=qE Ớ trạng thái cân ta có FL =FE^> qvBsina = qE ~^E = vBsìna Suất điện động u -EI- vBlsina - 2.0,25.0,8.sin30° = 0,2 V Câu 40: Điều kiện quan sát cực tiểu nhiễu xạ là: Isinớ \m < “7 = Q = 5,66 a 1 530.10 Với điều kiện m e Z;y= nên m = ±1, ±2 .±5 Tức số cực tiểu nhiễu xạ quan sát 10 178 ĐÁP ÁN ĐỀ MINH HỌA SỐ 06 1A 2B 3A 4D 5D 6C 7C 8C 9A 10B 11C 12C 13C 14D 15A 16B 17B 18D 19C 20C 21D 22A 23B 24A 25B 26D 27D 28C 29C 30A 31A 32D 33D 34C 35B 36B 37B 38A 39C 40B Lược GIẢI ĐÈ MINH HỌA SỐ 06 Câu Từ thông gửi qua vòng dây là: = B.A.COS^ = 0,l2.10“3 (16 - r).cos0° =(16 - r)10“5 Wb Biểu thức suất điện động cảm ứng: £ = -N dt = 2r.l0“3 V Độ lớn suất điện độ t = s là: £ = 2.10”3 V = mV Câu Độ rộng vân sáng nhiễu xạ bậc khoảng cách hai vân tối bậc bậc phía: — 3’c7'2 — Teri — f (tan ^2 — tan @t\) -TT,- • nCT 2.2 , „(27 Với sin ỚT = ——,sinớ a 22 ■ a Thay số, ta tìm / = 4,355 cm Câu Áp dụng định luật Gauss với mặt kín mặt lập phưong, ta có từ thơng tổng cộng gửi qua mặt là: o = g^=-l,610“19 £0 8,86.10“ =_18 10-9 V m Do tính đối xứng nên điện thơng gửi qua mặt nên điện thông gửi qua mặt là: £2 nên: E = E; -E2 = 900 -113 = 787 v/m ~* ' Câu 14 Áp dụng công thức: B - ÍẲ ° 4?r C!V X 7* r I Trong V = 4.106j , r - OP - 0,1 j Tađược: B 10-’.3.10-’4.10»0,l.ĩxỳ=lil0_8.T 0,l3 Câu 16 Chọc trục Ox có gốc o nằm mặt phẳng chiều hướng hình vẽ Điện trường gây mặt phẳng tích điện rộng vơ hạn điện trường có biểu thức: E = -^.z‘ 2^0 Do tính chất đối xứng mặt đẳng đổi với mặt phẳng, nên coi hai điểm M, N nằm phía phần dương trục Ox N Vmn = J M N N J Exdx = M _ -2.10 Thay SỐ: VMN = ~ n _ ,2 (0,2-0,1) = -11,29 V MN 2.8.854.10”12 Câu 17 Do tính chất đối xứng nên mặt đẳng dây dẫn dài vô hạn mặt trụ có trục dây dẫn, nên ta coi hai điểm nằm đường thẳng vng góc với dây dẫn: Vmn = J Erdr = TẺr J —■ = Aầr111^ • M 180 17ĩ£^rM r 17ĨSữ rM Thay số ta : Vmn = 12,47 V Câu 22 Chọn mốc tính điện vơ cực Vx = Điện tổng cộng hai điện tích gây điểm A(0; 2; 0) là: Ịạ_+t^ = 24+9^3)=_i8ov r2 q 0,2 0,1 Công lực điện trường điện tích q3 từ xa vơ cực điểm A là: =«v^ =«(K-K Ả = 0,571 //m Câu 26 Vectơ từ trường điếm p hai dòng điện gây phương chiều với nên = jBi+jB2=^L + _^; 2ĩlXỵ 27ĨX2 Thay số, ta tìm được: B = 6,25.10’5 T Câu 27 Áp dụng công thức độ lớn vectơ từ trường dòng điện I chạy phẩn tư vòng dây dẫn tròn gây tâm tròn B = ỊLụ ĩĩ/2 = Bọl 2R 27Ĩ 87? Thay số, ta B = 1,581.10’5 T Câu 28 Số cực đại nhiễu xạ qua khe hẹp chưa tính đến cực đại trung tâm xác định bởi: 181 2a Với m ì 0, -l.Như m = 3, 2, 1, -2, -3, -4 Neu tính cực đại trung tâm, ta quan sát cực đại Câu 29 Áp dụng nguyên lý chồng chất điện ta có: ;+v2=M+tỉi=9.io’ r2 h 0,05 0,05 10 = -180V Câu 32 Chọn góc (ị) ban đầu khơng khung dây vng góc với từ tường Ta có biểu thức góc ộ theo thời gian là: ộ = Cờt Từ thơng gửi qua vịng dây thời điếm t là: = B.A.COS(Ị) = B.A.coscửt Suất điện động cảm ứng cuộn dây là: = N.B.A.cũ.sin Cữt < N.B.A.Ủ) = V dt Câu 33 Điện tích dịch chuyển với tốc độ không đổi tức độ biến thiện động 0, nên cơng tồn phần Wtot = AK - £= Câu 35 Vì vectơ điện trường có thành phần theo trục Oz nên mặt đẳng mặt phang song song với mặt xOy, điện tính theo tích phân thành phần theo trục ơz: =K ~Vb = ỊỂ.dĩ = ịẼ.dĩ' = JEx.dx + JEy.dy + JEz.dz a a -V y« Nên: Va-Vh = í^-dz = 32 V £ Câu 39 Áp dụng công thức độ lớn vectơ từ trường lịng cuộn dây solenoi dài vơ hạn: B= LLnnZ = 4^.10’7.^^.5-6,28.10’2 T 0,1 182 ĐÁP ÁN ĐỀ MINH HỌA SỐ 07 1C 2D 3A 4B 5C 6D 7C 8D 9B 10A 11C 12B 13A 14C 15A 16B 17C 18A 19B 20C 21C 22A 23C 24B 25A 26A 27D 28A 29D 30B 31C 32D 33B 34A 35D 36A 37B 38D 39D 40C Lược GIẢI ĐÈ MINH HỌA SỐ 07 Câu Lực tương tác tĩnh điện hai điện tích điểm là: F _ kqỵq2 r2 9.1O9.3.1Q-6.12.1Q-6 z 0,32 Ị Câu Dòng điện chạy hai dây dẫn chiều nên từ trường điểm nằm mặt phẳng chứa hai dây hai dây phương ngược chiều Hai dịng điện có độ lớn, điểm p cách hai dây nên từ trường chúng gây p có độ lớn Như từ trường tổng cộng p Câu Bán kính quỹ đạo electron là: R = ^Ạ-‘;Ị0^1Ọ6=1.7.10-3 m \q\B l,6.10“19.0,01 Câu Công lực điện trường dịch chuyển q2 từ điểm B đến c là: \ rB rc ) Thay số ta Wbc - 0,9 J Câu 12 Từ thơng gửi qua vịng dây là: