1 Một số câu hỏi lý thuyết và bài tập Vật lý đại cương II PHẦN I: ĐIỆN TỪ Chương 1: Trường tĩnh điện 1. Khái niệm điện trường, vectơ cường độ điện trường tại một điểm và vai trò của điện trường trong đối với các tương tác tĩnh điện. Nêu một cách để phát hiện một nơi có điện trường hay không? 2. Khái niệm vectơ cường độ điện trường tại một điểm, vectơ cảm ứng điện, đường đường sức điện trường và mối liên hệ giữa mật độ đường sức điện trường và vectơ cường độ điện trường tại một điểm? 3. Trình bày định luật Culomb về tương tác tĩnh điện trong các môi trường. Hãy cho một ví dụ trong cuộc sống về việc ứng dụng các tương tác tĩnh điện? 4. Trình bày khái niệm đường sức điện trường, các tính chất của đường sức điện trường. Hãy vẽ dạng đường sức điện trường của một điện tích dương cô lập và một điện tích dương cô lập. 5. Khái niệm vectơ cảm ứng điện, điện thông qua một mặt phẳng S được đặt trong điện trường đều và hãy chỉ ra các trường hợp điện thông đó đạt cực đại và bằng không. 6. Định nghĩa mặt đẳng thế và các tính chất của mặt đẳng thế. 7. Chứng minh trường tĩnh điện là một trường lực thế? 8. Cáctính chất của vật dẫn mang điện, hãy cho một ví dụ về ứng dụng liên quan đếnmỗitính chất đó. 9. Trình bày khái niệm, tính chất của cường độ dòng điện và vectơ mật độ dòng điện. 10. Trình bày mối liên hệ giữa vectơ mật độ dòng điện và mật độ hạt tải điện trong vật dẫn chỉ có một loại hạt tải điện dương. 11. Trình bày khái niệm dòng điện và bản chất của dòng điện trong môi trường kim loại, trong chất điện phân, trong chất khí. 12. Trình bày nội dung thuyết electron cổ điển về kim loại 13. Trình bày những hạn chế của thuyết electron cổ điển 14. So sánh sự giống và khác nhau giữa dòng điện dẫn và dòng điện dịch 15. Trình bày khái niệm hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện để xảy ra giao thoa. Lấy một ví dụ trong thực tế về ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng. 16. Trình bày nội dung ba định luật cơ bản của quang hình học. Mỗi định luật lấy một ví dụ ứng dụng của nó trong thực tế 17. Tại sao sóng điện từ lại có thể truyền đi được trong tất cả các môi trường kể cả môi trường chânkhông 18. Điện trường có mang năng lượng không? Nếu điện trường có mang năng lượng thì n ăng lượng đó được phân bố và xác định như thế nào? 19. Khái niệm cơ bản về mạch điện và các định luật Kirchofftương ứng. 20. Khái niệm từ trường, vai trò của từ trường đối với các tương tác từ và hãy nêu các tương tác từ mà bạn biết? 21. Địnhluật BiotSavartLaplace và ứng dụng chính của định luật. 22. Phát biểu nguyên lý chồng chất từ trường. Áp dụng nguy ên lý này để tính vectơ cảm ứng từ gây ra bởi một dây dẫn thẳng d ài. 23. Phát biểu các định luật cảm ứng điện từ. Hãy cho một ví dụ về ứng dụng của các định luật n ày trong cuộc sống. 2 24. Trình bày và giải thích hiện tượng tự cảm và hiện tượng hỗ cảm. 25. Hãy nêu luận điểm thứ nhất, thứ hai của Maxwell và các phương trình biểu diễn tương ứng với các lu ận điểm đó. 26. Trình bày khái niệm chiết suất, chiết suất tỷ đối, chiết suất tuyệt đối và quang lộ của hai điểm A, B bất kì. 27. Phát biểu nguy ên lý HuyghenFresnel và khái niệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Hãy cho một ví dụ trong tự nhiên về hiện tượng nhiễu cạ ánh sáng. 28. Trình bày thuy ết photon của Einstein và một số đặc điểm của photon (động lượng, khối lượng tương đối, khối lượng nghỉ). 29. Trình bày nội dung ba định luật quang điện của hiện tượng quang điện ngoài. 30. Hãy nêu sự và khác nhau của hiện tượng quangđiện trong và hiện tượng quang điện ngoài. Phát biểu các định luật quang điện. 31. Tại các đỉnh A, B, C của một hình tam giác người ta lần lượt đặt các điện tích điểm: q 1 = 1.10 8 C; q2 = 4.10 8 C; q3= 7.10 8 C. Xác định lực tác dụng tổng hợp lên điện tích đặttại A. Cho biết AC = 3cm, AB = 4cm, BC = 5cm. Các điện tích đều đặt trong không khí. 32. Cho ba điện tích điểm q1 = q 2 = q 3 = 9.10 8 C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 10cm. O là giao điểm của AC và BD. Các điện tích được đặt trong chân không. a) Xác định D E , O E b) Tìm công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuy ển điện tích điểm 9 O q 9.10 C từ điểm D đến điểm O. 33. Cho ba điện tích điểm q1= q 2 = q 3 = 9.10 8 C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 1m. Xác định D D E ,V . 34. Cho ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 9, 10 8 C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 10cm. a) Xác định D E . b) Trên đường thẳng AC đặt điện tích Q sao cho D E 0 , xác Q và định vị trí của nó. 35. Cho ba điện tích điểm q1 = q2 = q3= q = 9.10 8 C đặt lần lượt tạiba đỉnh A, B và C của ABC (AB = BC = AC = 1m). a) Xác định lực tác dụng lên điện tích q 3, từ đó suy ra điện trường do các điện tích đặt tại hai đỉnh A, B gây ra đối với đỉnh C. b) Trên đường thẳng chứa AB đặt điện tích Q sao cho lực điện tác dụng lên điện tích q3(tại C) bằng không. Xác định vị trí và điện tích Q. 36. Cho một lưỡng cực điện q 1= q 2 = 3.10 9 C đặt tại A , B. khoảng cách giữa q 1và q 2là AB = L = 30cm. I là trung điểm của AB, N nằm trên mặt phẳng trung trục của AB và có NA = NB = AB. a) Xác định I N E , E . b) Xác định I N V ,V . 37. Cho hai điện tích q và 2q được đặt lần lượt tại các điểm A, B cách nhau 10 cm. Hãy tìm điểm V trong không gian để tại đó điện trường bằng không. 38. Một dây dẫn hình tròn bán kính a = 8cm tích điện đều với mật độ điện dài = 10 8 Cm. Xác định c ường độ điện trường tại một điểm A trên trục của hình tròn và 3 cách tâm hình tròn một đoạn b = 6cm. Có nhận xét gì nếu b>>a (b lớn hơn a rất nhiều lần). 39. Xác định vị trí của những điểm ở gần hai điện tích điểm q1 và q2 t ại đó điện trường bằng không trong hai trường hợp sau đây: 1) q 1 , q2 cùng dấu; 2) q 1 , q 2 khác dấu. Cho biết khoảng cách giữa q 1 và q 2là l. 40. Lực đẩy tĩnh điện giữa hai proton sẽ lớn hơn lực hấp dẫn giữa chúng bao nhiêu lần, cho biết điện tích của proton là 1,6.10 19 C, khối lượng của nó bằng 1,67.10 27 kg. 41. Một electron điện tích e, khối lượng m chuyển động đều trên một quỹ đạo tròn bán kính r quanh hạt nhân nguy ên tử Hyđrô. Xác định vận tốc chuyển độngcủa electron trên quỹ đạo. Cho e = 1,6.10 19 C, m = 9,1.10 28 kg, khoảng cách trung bình từ electron đến hạt nhân là r = 10 8 cm. 42. Cho hai điện tích điểm q 1 = 2.10 6 C, q2= 10 6 C đặt cách nhau 10cm. Tính công của lực tĩnh điện khi điện tích q 2 dịch chuyển trên đư ờng thẳng nối hai điện tích đó xa thêm một đoạn 90cm. 43. Tính công cần thiết để dịch chuyển một điện tích q = (13).10 7 C từ một điểm M cách quả cầu tích điện bán kính r = 1cm một khoảng R = 10cm ra xa vô cực. Biết quả cầu có mật độ điện mặt = 10 11 Ccm 2 . 44. Một vòng dây tròn bán kính 4cm tích điện đều với điện tích Q = (19).10 8 C. Tính điện thế tại: a) Tâm vòng dây. b) Một điểm M trên trục vòng dây, cách tâm của vòng dây một đoạn h = 3cm. 45. Tại hai đỉnh C, D của một hình chữ nhật ABCD (có các cạnh AB = 4m, BC = 3m) người ta đặt hai điện tích điểm q 1= 3.10 8 C (tại C) và q 2 = 3.10 8 C (tại D). Tính hiệu điện thế giữa A và B. 46. Tính công của lực điện trường khi chuyển dịch điện tích q = 10 9 C từ điểm C đến điểm D nếu a = 6cm, Q 1 = (103).10 9 C, Q2= 2.10 9 C (hình dưới). 47. Hai dòng điện thẳng dài vô hạn, có cường độ dòng điện I 1 = I 2 = 5A, được đặt vuông góc với nhau và cách nhau một đoạn AB = 2cm. Chiều các dòng điện như hình vẽ bên. Xác định vectơ cường độ từ trường tại điểm M nằm trong mặt phẳng chứa I 1 vàvuông góc với I 2, cách dòng điện I 1một đoạn MA = 1cm. 48. Trên hình vẽ bên mặt cắt vuông góc của hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn ngược chiều nhau. Khoảng cách giữa hai dòng điện AB = 10cm. Cường độ của các dòng điện lần lượt bằng I 1 = 20A, I2= 30A. Xác định vectơ cường độ từ trường tổng hợp tại các điểm M 1, M2, M3. Cho biết M 1A = 2cm, AM 2 = 4cm, BM 3= 3cm. 49. Trên hình vẽ bênbiểu diễn tiết diện của ba dòng điện thẳng song song dài vô hạn. Cường độ các dòng điện lần lượt bằng: I 1 = I 2 = I; I 3= 2I. Biết AB = BC = 5cm. Q2 D Q1 C q a a a A B A B M I1 I2 A I2 M1 M2 M3 I1 B A I3 I1 C B I2 4 Tìm trên đoạn AC điểm có cường độ từ trường tổng hợp bằng không. 50. Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt thẳng góc với nhau và nằm trong cùng một mặt phẳng (hình bên). Xác định vectơ cường độ từ trường tổng hợp tại các điểm M 1và M 2, biết rằng: I 1 = 2A; I 2= 3A; AM 1= AM2= 1cm; BM1= CM2= 2cm; 51. Một dây dẫn được uốn thành hình chữ nhật, có các cạnh a = 16cm, b= 30cm, có dòng điện cường độ I = 6A chạy qua. Xác định vectơ cường độ từ trường tại tâm của khung dây. 52. Một dây dẫn được uốn thành tam giác đều mỗi cạnh a = 50cm. Trong dây dẫn có dòng điện cường độ I = 3,14A chạy qua. Tìm cường độ từ trường tại tâm của tam giác đó. 53. Một dây dẫn được uốn thành hình thang cân, có dòng điện cường độ I = 6,28A chạy qua (hình bên). Tỉ số chiều dài hai đáy bằng 2. Tìm cảm ứng từ tại điểm A – giao điểm của đường kéo dài 2 cạnh bên. Cho biết: đáy bé của hình thang l = 20cm, khoảng cách từ A tới đáy bé b = 5cm. 54. Một dây dẫn dài vô hạn được uốn thành một góc vuông, trên có dòng điện 20A chạy qua. Tìm: a) Cường độ từ trường tại điểm A nằm trên một cạnh góc vuông và cách đỉnh O một đoạn OA = 2cm (hình bên); b) Cường độ từ trường tại điểm B nằm trên phân giác của góc vuông và cách đỉnh O một đoạn OB = 10cm. 55. Một dây dẫn dài vô hạn được uốn thành một góc 56 0 . Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn I = 30A. Tìm cường độ từ trường tại điểm A nằm trên phân giác của góc và cách đỉnh góc một đoạn a = 5cm (h ình bên). 56. Trên hình vẽ bên biểu một đoạn dây dẫn bằng đồng AB có dạng nửa hình tròn với bán kính R = 3m. Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế U = 30V. Hãy xác định cường độ từ trường tại tâm O của hình tròn chứa dây dẫn. Biết tiết diện ngang của dây dẫn là S = 1,6.10 7 m 2 và điện trở suất của đồng là = 1,7.10 8 .m. 57. Mộtelectron được gia tốc bởi hiệu điện thế U = 1000V bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,19.10 3 T. Hướng bay của electron vuông góc với các đường sức từ trường. Tìm: a) Bán kính quỹ đạo của electron. b) Chu kỳ quay của electron trên quỹ đạo. 58. Một electron sau khi được gia tốc bằng hiệu điện thế U = 300V thì chuy ển động song song với một dây dẫn thẳng dài và cách dây dẫn một khoảng a = 4mm. Tìm lực tác dụng lên electron nếu cho dòng điện I = 5A chạy qua dây dẫn. 59. Một hạt có động năng W d = 500 eV bay theo hướng vuông góc với đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T. Biết điện tích và khối lượng của hạt lần lượt là +2e và m = 4u = 4.1,67.10 27 kg, hãy tìm: a) Lực tác dụng lên hạt ỏ; O B C M2 M1 A I1 I2 E D C B l α A b O A B I A a O O A B R 5 b) Bán kính quỹ đạo của hạt; c) Chu kỳ quay của hạt trên quỹ đạo. 60. Một electron chuyển động trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10 3 T. Quỹ đạo của electron là một đường đinh ốc có bán kính R = 2cm và có bước h = 5cm. Xác định vận tốc của electron. 61. Một electron được gia tốc bằng một hiệu điện thế U = 6000V bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,3.10 2 T. Hướng bay của electron hợp với đường sức từ một góc = 30 0 ; qu ỹ đạo của electron khi đó là một đường đinh ốc. Tìm: a) Bán kính của một vòng xoắn ốc. b) Bước của đường đinh ốc. 62. Một khung hình vuô ng được đặt trong một từ trường có cảm ứng từ biến đổi theo định luật B = B0 sint, trong đó B0= 0,01Tesla, T 2 , T = 0,02 giây. Diện tích của khung S = 25 cm 2 . Mặt phẳng của khung vuông góc với đường sức từ trường. Tìm sự phụ thuộc vào thời gian và giá trị cực đại của các đại lượng sau: a) Từ thông gửi qua khung. b) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung. 63. Cho một dây dẫn dài vô hạn xy có hình dạng như hình vẽ bên. Bên trong dây dẫn có cường độ dòng điện không đổi I = 30A. Biết ABCD làhình vuông với cạnh AB = a = 10cm. Hãy xác định vector cường độ từ trường tại điểm D. 64. Cho một dây dẫn dài vô hạn xy có hình dạng như hình vẽ bên. Bên trong dây dẫn có cường độ dòng điện không đổi I = 10A. Biết ABC là một tam giác đều với cạnh AB = a = 10cm. Hãy xác định vector cường độ từ trường tại trung điểm D của cạch AC và điểm B. 65. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S 1S2= 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 1 0.5 m , 2 0.6 m vào khe S. Miền giao thoa quan sát được trên màn có bề rộng MN = 30mm. a) Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 của bức xạ 1 và vân tối bậc 6 của 2 . b) Tìm trên màn quan sát những vị trí mà hai vân sáng trùng nhau. c) Tìm số vân sáng có màu là màu của 1 quan sát được. 66. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S 1 S 2= 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m. Chiếu bức xạ có bước sóng 0.5 m vào khe S. a) Xác định khoảng vân và khoảng cách giữu vân tối bậc 3 và vân sáng bậc 4. b) Đặt ngay sau khe S 1 bản mỏng có độ dày d 1, chiết suất n 1 và ngay sau khe S 2 bản mỏng có độ dày d 2, chiết suất n 2. Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng này để vân sáng trung tâm không bị dịch chuyển. 67. Trong thí nghiệm với tế bào quang điện, kim loại dùng làm catốt có công thoát A = 7.23.10 19 J. a) Xác định giới hạn quang điện của kim loại. A B D C x y I A B D C x y I 6 b) Dùng bức xạ có tần số f = 1.5.10 15 Hz chiếu vào catốt, xác định U h và vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện. 68. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S 1 S 2= 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 1 0,5 m , 2 0,6 m vào khe S. Nhúng toàn bộ hệ thống thí nghiệm vào trong chất lỏng có chiết suất đối với 1 và 2 lần lượt là n 1= 1,5 và n 2 = 1,4. Xác định các khoảng vânvà vị trí gần vân trung tâm nhất m à hai vân sáng trùng nhau. 69. Catốt của tế bào quang điện được làm bắng Xêdi (Cs) có công thoát là A=1.9eV. a) Tính tần số giới hạn và bước sóng giới hạn của hiện tượng quang điện. b) Nếu bức xạ kích thích có bước sóng 300nm thì h iệu điện thế hãm và vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu? 70. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, khoảng khoảng cách giữa hai khe S 1S2 = a = 1mm, khoảng cách giữa hai khe S 1S2tới màn quan sát D = 1.2m. a) Biết khoảng vân i = 0.6mm, xác định bước sóng của ánh sáng phát ra từ khe S và vị trí vân tối bậc 3. b) Ngay sau khe S1 , đặt một bản mỏng trong suốt hai mặt song song, dày e 1= 20.10 6 m và có chiết suất n 1= 1.5. Xác độ rời của vân sáng trung tâm. c) Trong trường hợp b) để vân sáng trung tâm trở về vị trí ban đầu (như khi chưa đặt bản mỏng e 1) người ta đặt ngay sau khe S2một bản mỏng trong suốt, chiết suất n2 =43 và hai mặt song song. Xác định độ dày e 2 của bản mỏng này. 71. Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 6 0.4.10 m được dùng để chiếu vào một tế bào quang điện. Công thoát đối với kim loại dùng làm catốt là A = 2.26eV. a) Xác định bước sóng và tần số giới hạn quang điện của kim loạ i làm catốt. b) Xác định vận tốc cực đại của electron quang điện. c) Bề mặt có ích của catốt nhận được công suất chiếu sáng P = 3mW. Cường độ dòng quang điện bão hào của tế bào quang điện là I bh = 6.43.10 6 A. Tính số phôtôn n mà catốt nhận được trong mỗi giây và số electron n’ bị bật ra trong mỗi giây. 72. Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc vuông góc với bản cho vân tròn Niutơn và quan sát ánh sáng phản xạ. Bán kính của hai vân tối liên tiếp lần lượt bằng 4,00mm và 4,38mm, bán kính cong của thấu kính bằng 6.4m. Tìm số thứ tự của các vân tối trên và bước sóng của ánh sáng tới. 73. Khi chiếu lần lượt các bức xạ có tần số f 1 = 2.2.10 15 Hz và f2 = 4.6.10 15 Hz vào một kim loại thì các electron b ắn ra bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U 1= 6.5V và U2= 16.5V. Biết e = 1.6.10 19 C, c = 3.10 8 ms. Hãy xác định hằng số Plăng(h) và công thoát A của kim loại đó. 74. Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng 1 0.5 m vuông góc với mặt của một nêm không khí và quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm, người ta thấy bề rộng mỗi vân bằng 0.05cm. a) Xác định góc nghiêng giữa hai mặt nêm b) Thay ánh sáng chiều vào bằng ánh sáng có bước sóng 2 0.6 m , xác định bề rộng mỗi vân lúc này. 75. Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng 1 = 0,4 m; 2 = 0,6 m vào một kim loại Natri (trong tế bào quang điện) 7 a) Hỏi hiệntượng quang điện có xảy ra không? Biết công thoát của các e quang điện là A = 2,27 eV. b) Khi hiện tượng quang điện xảy ra, hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các e đó? 76. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S 1S2= 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 1 0.5 m , 2 0.6 m vào khe S. Miền giao thoa quan sát được trên màn có bề rộng MN = 30mm. a) Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 của bứcxạ 1 và vân tối bậc 6 của 2 . b) Tìm trên màn quan sát những vị trí mà hai vân sáng trùng nhau. 77. Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 6 0.4.10 m được dùng để chiếu vào một tế bào quang điện. Công thoát đối với kim loại dùng làm catốt là A = 2.26eV. a) Xác định bước sóng và tần số giới hạn quang điện của kim loạ i làm catốt. b) Xác định vận tốc cực đại của electron quang điện. c) Bề mặt có ích của catốt nhận được công suất chiếu sáng P= 3mW. Cường độ dòng quang điện bão hào của tế bào quang điện là I bh = 6.43.10 6 A. Tính số phôtôn n mà catốt nhận được trong mỗi giây và số electron n’ bị bật ra trong mỗi giây. 78. Chiếu một chùm ánh sáng trắng xiên một góc 45lên một màng nước xà phòng. Tìm bề dày nhỏ nhất của màng để những tia phản chiếu có màu vàng. Cho biết bước sóng của ánh sáng vàng là 6.10 5 cm. Chiết suất của bản là n = 1,33. 79. Rọi một chùm tia sáng trắng song song vào một bản mỏng (chiết suất n = 1,33) góc tới i = 52. Hỏi với bề dày của bản mỏng bằng bao nhiêu thì chùm tia phản xạ được nhuộm mạnh nhất bởi ánh sáng màu vàng có bước sóng = 0,55µm. 80. Một chùm tia sáng đơn sắc bước sóng = 0,6µm được rọi vuông góc với một mặt nêm thủy tinh (chiết suất n = 1,5). Xác định góc nghiêng của nêm. Biết rằng số vân giao thoa chứa trong khoảng l = 1cm là N = 10. 81. Xét một hệ thống vân tròn Newton. Xác định bề d ày của lớp không khí ở đó ta quan sát thấy vân sáng đầu tiên biết rằng ánh sáng tới có bước sóng = 0,6µm. 82. Một chùm tia sáng đơn sắc bước sóng = 0,6µm được rọi vuông góc với một bản cho vân tròn Newton. Tìm bề dày của lớp không khí tại vị trí của vân tối thứ tư của chùm tia phản xạ. 83. Thấu kính trong hệ thống cho vân tròn Newton có bán kính cong bằng 15m. Chùm ánh sáng đơn sắc tới vuông góc vớihệ thống, quan sát các vân giao thoa của chùm tia phản chiếu. Tìm bước sóng của ánh sáng tới biết rằng khoảng cách giữa vân tối thứ tư và vân tối thứ 25 bằng 9mm.
Trang 1Một số câu hỏi lý thuyết và bài tập Vật lý đại cương II
PHẦN I: ĐIỆN TỪ Chương 1: Trường tĩnh điện
1 Khái niệm điện trường, vectơ cường độ điện trường tại một điểm và vai trò của điện trường trong đối với các tương tác tĩnh điện Nêu một cách để phát hiện một nơi có điện trường hay không?
2 Khái niệm vectơ cường độ điện trường tại một điểm, vectơ cảm ứng điện, đường đường sức điện trường và mối liên hệ giữa mật độ đường sức điện trường và vectơ cường độ điện trường tại một điểm?
3 Trình bày định luật Culomb về tương tác tĩnh điện trong các môi trường Hãy cho một ví dụ trong cuộc sống về việc ứng dụng các tương tác tĩnh điện?
4 Trình bày khái niệm đường sức điện trường, các tính chất của đường sức điện trường Hãy vẽ dạng đường sức điện trường của một điện tích dương cô lập và một điện tích dương cô lập
5 Khái niệm vectơ cảm ứng điện, điện thông qua một mặt phẳng S được đặt trong điện trường đều và hãy chỉ ra các trường hợp điện thông đó đạt cực đại và bằng không
6 Định nghĩa mặt đẳng thế và các tính chất của mặt đẳng thế
7 Chứng minh trường tĩnh điện là một trường lực thế?
8 Các tính chất của vật dẫn mang điện, hãy cho một ví dụ về ứng dụng liên quan đến mỗi tính chất đó
9 Trình bày khái niệm, tính chất của cường độ dòng điện và vectơ mật độ dòng điện
10 Trình bày mối liên hệ giữa vectơ mật độ dòng điện và mật độ hạt tải điện trong vật dẫn chỉ có một loại hạt tải điện dương
11 Trình bày khái niệm dòng điện và bản chất của dòng điện trong môi trường kim loại, trong chất điện phân, trong chất khí
12 Trình bày nội dung thuyết electron cổ điển về kim loại
13 Trình bày những hạn chế của thuyết electron cổ điển
14 So sánh sự giống và khác nhau giữa dòng điện dẫn và dòng điện dịch
15 Trình bày khái niệm hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện để xảy ra giao thoa Lấy một ví dụ trong thực tế về ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng
16 Trình bày nội dung ba định luật cơ bản của quang hình học Mỗi định luật lấy một
ví dụ ứng dụng của nó trong thực tế
17 Tại sao sóng điện từ lại có thể truyền đi được trong tất cả các môi trường kể cả môi trường chân không
18 Điện trường có mang năng lượng không? Nếu điện trường có mang năng lượng thì năng lượng đó được phân bố và xác định như thế nào?
19 Khái niệm cơ bản về mạch điện và các định luật Kirchoff tương ứng
20 Khái niệm từ trường, vai trò của từ trường đối với các tương tác từ và hãy nêu các tương tác từ mà bạn biết?
21 Định luật Biot-Savart-Laplace và ứng dụng chính của định luật
22 Phát biểu nguyên lý chồng chất từ trường Áp dụng nguyên lý này để tính vectơ cảm ứng từ gây ra bởi một dây dẫn thẳng dài
23 Phát biểu các định luật cảm ứng điện từ Hãy cho một ví dụ về ứng dụng của các định luật này trong cuộc sống
Trang 224 Trình bày và giải thích hiện tượng tự cảm và hiện tượng hỗ cảm
25 Hãy nêu luận điểm thứ nhất, thứ hai của Maxwell và các phương trình biểu diễn tương ứng với các luận điểm đó
26 Trình bày khái niệm chiết suất, chiết suất tỷ đối, chiết suất tuyệt đối và quang lộ của hai điểm A, B bất kì
27 Phát biểu nguyên lý Huyghen-Fresnel và khái niệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng Hãy cho một ví dụ trong tự nhiên về hiện tượng nhiễu cạ ánh sáng
28 Trình bày thuyết photon của Einstein và một số đặc điểm của photon (động lượng, khối lượng tương đối, khối lượng nghỉ)
29 Trình bày nội dung ba định luật quang điện của hiện tượng quang điện ngoài
30 Hãy nêu sự và khác nhau của hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài Phát biểu các định luật quang điện
31 Tại các đỉnh A, B, C của một hình tam giác người ta lần lượt đặt các điện tích điểm: q1 = 1.10-8C; q2 = 4.10-8C; q3 = -7.10-8C Xác định lực tác dụng tổng hợp lên điện tích đặt tại A Cho biết AC = 3cm, AB = 4cm, BC = 5cm Các điện tích đều đặt trong không khí
32 Cho ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 9.10-8C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 10cm O là giao điểm của AC và BD Các điện tích được đặt trong chân không
a) Xác định ED
, EO
b) Tìm công của lực tĩnh điện trong sự dịch chuyển điện tích điểm 9
O
q 9.10 C từ điểm D đến điểm O
33 Cho ba điện tích điểm q1 = - q2 = q3 = 9.10-8C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 1m Xác định E , V D D
34 Cho ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 9, 10-8C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của hình vuông ABCD có cạnh AB = 10cm
a) Xác định ED
b) Trên đường thẳng AC đặt điện tích Q sao cho ED 0
, xác Q và định vị trí của
nó
35 Cho ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = q = 9.10-8C đặt lần lượt tại ba đỉnh A, B và C của ABC (AB = BC = AC = 1m)
a) Xác định lực tác dụng lên điện tích q3, từ đó suy ra điện trường do các điện tích đặt tại hai đỉnh A, B gây ra đối với đỉnh C
b) Trên đường thẳng chứa AB đặt điện tích Q sao cho lực điện tác dụng lên điện tích q3 (tại C) bằng không Xác định vị trí và điện tích Q
36 Cho một lưỡng cực điện q1 = -q2 = 3.10-9C đặt tại A, B khoảng cách giữa q1 và
q2 là AB = L = 30cm I là trung điểm của AB, N nằm trên mặt phẳng trung trục của AB và có NA = NB = AB
a) Xác định E , E I N
b) Xác định V , VI N
37 Cho hai điện tích q và 2q được đặt lần lượt tại các điểm A, B cách nhau 10 cm Hãy tìm điểm V trong không gian để tại đó điện trường bằng không
38 Một dây dẫn hình tròn bán kính a = 8cm tích điện đều với mật độ điện dài = 10 -8
C/m Xác định cường độ điện trường tại một điểm A trên trục của hình tròn và
Trang 3cách tâm hình tròn một đoạn b = 6cm Có nhận xét gì nếu b>>a (b lớn hơn a rất nhiều lần)
39 Xác định vị trí của những điểm ở gần hai điện tích điểm q1 và q2 tại đó điện trường bằng không trong hai trường hợp sau đây: 1) q1, q2 cùng dấu; 2) q1, q2 khác dấu Cho biết khoảng cách giữa q1 và q2 là l
40 Lực đẩy tĩnh điện giữa hai proton sẽ lớn hơn lực hấp dẫn giữa chúng bao nhiêu lần, cho biết điện tích của proton là 1,6.10-19C, khối lượng của nó bằng 1,67.10-27
kg
41 Một electron điện tích e, khối lượng m chuyển động đều trên một quỹ đạo tròn bán kính r quanh hạt nhân nguyên tử Hyđrô Xác định vận tốc chuyển động của electron trên quỹ đạo Cho e = -1,6.10-19C, m = 9,1.10-28kg, khoảng cách trung bình từ electron đến hạt nhân là r = 10-8cm
42 Cho hai điện tích điểm q1 = 2.10-6C, q2 = -10-6C đặt cách nhau 10cm Tính công của lực tĩnh điện khi điện tích q2 dịch chuyển trên đường thẳng nối hai điện tích
đó xa thêm một đoạn 90cm
43 Tính công cần thiết để dịch chuyển một điện tích q = (1/3).10-7C từ một điểm M cách quả cầu tích điện bán kính r = 1cm một khoảng R = 10cm ra xa vô cực Biết quả cầu có mật độ điện mặt = 10-11C/cm2
44 Một vòng dây tròn bán kính 4cm tích điện đều với điện tích Q = (1/9).10-8C Tính điện thế tại:
a) Tâm vòng dây
b) Một điểm M trên trục vòng dây, cách tâm của vòng dây một đoạn h = 3cm
45 Tại hai đỉnh C, D của một hình chữ nhật ABCD (có các cạnh AB = 4m,
BC = 3m) người ta đặt hai điện tích điểm q1 = -3.10-8C (tại C) và q2 = 3.10-8C (tại D) Tính hiệu điện thế giữa A và B
46 Tính công của lực điện trường khi chuyển dịch điện tích q = 10-9C từ điểm C đến điểm D nếu a = 6cm, Q1 = (10/3).10-9C, Q2 = -2.10-9C (hình dưới)
47 Hai dòng điện thẳng dài
vô hạn, có cường độ
dòng điện I1 = I2 = 5A,
được đặt vuông góc với nhau và cách nhau một đoạn AB
= 2cm Chiều các dòng điện như hình vẽ bên Xác định
vectơ cường độ từ trường tại điểm M nằm trong mặt
phẳng chứa I1 và vuông góc với I2, cách dòng điện I1 một
đoạn MA = 1cm
48 Trên hình vẽ bên mặt cắt vuông góc của hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn ngược chiều nhau Khoảng cách giữa hai dòng điện AB = 10cm Cường độ của các dòng điện lần lượt bằng I1 = 20A, I2 = 30A Xác
định vectơ cường độ từ trường tổng hợp tại các điểm M1,
M2, M3 Cho biết M1A = 2cm, AM2 = 4cm, BM3 = 3cm
49 Trên hình vẽ bên biểu diễn tiết diện của ba dòng điện
thẳng song song dài vô hạn Cường độ các dòng điện
lần lượt bằng: I1 = I2 = I; I3 = 2I Biết AB = BC = 5cm
Q 2
D
Q 1
C
q
a a
a
A
B
M
I 1
I2
A
I 2
M1 M2 M 3
I 1
B
A
I 3
I 1
C
B
I 2
Trang 4Tìm trên đoạn AC điểm có cường độ từ trường tổng hợp bằng không
50 Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt thẳng góc với nhau và nằm trong cùng một mặt phẳng (hình bên) Xác định vectơ cường độ từ trường tổng
hợp tại các điểm M1 và M2, biết rằng: I1 = 2A; I2 = 3A; AM1 =
AM2 = 1cm; BM1 = CM2 = 2cm;
51 Một dây dẫn được uốn thành hình chữ nhật, có các cạnh a =
16cm, b= 30cm, có dòng điện cường độ I = 6A chạy qua Xác
định vectơ cường độ từ trường tại tâm của khung dây
52 Một dây dẫn được uốn thành tam giác đều mỗi cạnh a = 50cm Trong dây dẫn có dòng điện cường độ I = 3,14A chạy qua Tìm cường độ từ trường tại tâm của tam giác đó
53 Một dây dẫn được uốn thành hình thang cân, có dòng
điện cường độ I = 6,28A chạy qua (hình bên) Tỉ số
chiều dài hai đáy bằng 2 Tìm cảm ứng từ tại điểm A –
giao điểm của đường kéo dài 2 cạnh bên Cho biết: đáy
bé của hình thang l = 20cm, khoảng cách từ A tới đáy
bé b = 5cm
54 Một dây dẫn dài vô hạn được uốn thành một góc vuông, trên có dòng điện 20A chạy qua Tìm:
a) Cường độ từ trường tại điểm A nằm trên một
cạnh góc vuông và cách đỉnh O một đoạn OA
= 2cm (hình bên);
b) Cường độ từ trường tại điểm B nằm trên phân
giác của góc vuông và cách đỉnh O một đoạn
OB = 10cm
55 Một dây dẫn dài vô hạn được uốn thành một góc
560 Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn I = 30A
Tìm cường độ từ trường tại điểm A nằm trên phân giác
của góc và cách đỉnh góc một đoạn a = 5cm (hình
bên)
56 Trên hình vẽ bên biểu một đoạn dây dẫn bằng đồng AB có
dạng nửa hình tròn với bán kính R = 3m Đặt vào hai đầu AB
một hiệu điện thế U = 30V Hãy xác định cường độ từ trường
tại tâm O của hình tròn chứa dây dẫn Biết tiết diện ngang của
dây dẫn là S = 1,6.10-7m2 và điện trở suất của đồng là =
1,7.10-8.m
57 Một electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U = 1000V bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,19.10-3T Hướng bay của electron vuông góc với các đường sức từ trường Tìm:
a) Bán kính quỹ đạo của electron
b) Chu kỳ quay của electron trên quỹ đạo
58 Một electron sau khi được gia tốc bằng hiệu điện thế U = 300V thì chuyển động song song với một dây dẫn thẳng dài và cách dây dẫn một khoảng a = 4mm Tìm lực tác dụng lên electron nếu cho dòng điện I = 5A chạy qua dây dẫn
59 Một hạt có động năng Wd = 500 eV bay theo hướng vuông góc với đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T Biết điện tích và khối lượng của hạt lần lượt là +2e và m = 4u = 4.1,67.10-27kg, hãy tìm:
a) Lực tác dụng lên hạt ỏ;
O B
C
A
I 1
I 2
E
D
C
B
l α A
b
O
A
B
I
A
a
O
O
A
B
R
Trang 5b) Bán kính quỹ đạo của hạt;
c) Chu kỳ quay của hạt trên quỹ đạo
60 Một electron chuyển động trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10-3T Quỹ đạo của electron là một đường đinh ốc có bán kính R = 2cm và có bước h = 5cm Xác định vận tốc của electron
61 Một electron được gia tốc bằng một hiệu điện thế U = 6000V bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,3.10-2T Hướng bay của electron hợp với đường sức từ một góc = 300; quỹ đạo của electron khi đó là một đường đinh ốc Tìm: a) Bán kính của một vòng xoắn ốc
b) Bước của đường đinh ốc
62 Một khung hình vuông được đặt trong một từ trường có cảm ứng từ biến đổi theo định luật B = B0sint, trong đó B0 = 0,01Tesla,
T
2 , T = 0,02 giây Diện tích của khung S = 25 cm2 Mặt phẳng của khung vuông góc với đường sức từ trường Tìm sự phụ thuộc vào thời gian và giá trị cực đại của các đại lượng sau:
a) Từ thông gửi qua khung
b) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
63 Cho một dây dẫn dài vô hạn xy có hình dạng như hình
vẽ bên Bên trong dây dẫn có cường độ dòng điện không
đổi I = 30A Biết ABCD là hình vuông với cạnh AB = a
= 10cm Hãy xác định vector cường độ từ trường tại
điểm D
64 Cho một dây dẫn dài vô hạn xy có hình dạng như
hình vẽ bên Bên trong dây dẫn có cường độ dòng
điện không đổi I = 10A Biết ABC là một tam giác
đều với cạnh AB = a = 10cm Hãy xác định vector
cường độ từ trường tại trung điểm D của cạch AC
và điểm B
65 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S1S2 = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m Chiếu đồng thời hai bức
xạ có bước sóng 1 0.5 m , 2 0.6 m vào khe S Miền giao thoa quan sát được trên màn có bề rộng MN = 30mm
a) Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 của bức xạ1và vân tối bậc 6 của 2
b) Tìm trên màn quan sát những vị trí mà hai vân sáng trùng nhau
c) Tìm số vân sáng có màu là màu của 1quan sát được
66 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S1S2 = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m Chiếu bức xạ có bước sóng 0.5 m vào khe S
a) Xác định khoảng vân và khoảng cách giữu vân tối bậc 3 và vân sáng bậc 4 b) Đặt ngay sau khe S1 bản mỏng có độ dày d1, chiết suất n1 và ngay sau khe S2 bản mỏng có độ dày d2, chiết suất n2 Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng này
để vân sáng trung tâm không bị dịch chuyển
67 Trong thí nghiệm với tế bào quang điện, kim loại dùng làm catốt có công thoát A
= 7.23.10-19J
a) Xác định giới hạn quang điện của kim loại
A
B
D
C
x
y
I
A
B
D C
Trang 6b) Dùng bức xạ có tần số f = 1.5.1015Hz chiếu vào catốt, xác định Uh và vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện
68 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S1S2 = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m Chiếu đồng thời hai bức
xạ có bước sóng 1 0,5 m, 2 0,6 mvào khe S Nhúng toàn bộ hệ thống thí nghiệm vào trong chất lỏng có chiết suất đối với 1và2 lần lượt là n1 = 1,5
và n2 = 1,4 Xác định các khoảng vân và vị trí gần vân trung tâm nhất mà hai vân sáng trùng nhau
69 Catốt của tế bào quang điện được làm bắng Xêdi (Cs) có công thoát là A=1.9eV a) Tính tần số giới hạn và bước sóng giới hạn của hiện tượng quang điện
b) Nếu bức xạ kích thích có bước sóng 300nm thì hiệu điện thế hãm và vận tốc ban đầu cực đại của quang electron là bao nhiêu?
70 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, khoảng khoảng cách giữa hai khe S1S2 = a = 1mm, khoảng cách giữa hai khe S1S2 tới màn quan sát D = 1.2m a) Biết khoảng vân i = 0.6mm, xác định bước sóng của ánh sáng phát ra từ khe S
và vị trí vân tối bậc 3
b) Ngay sau khe S1, đặt một bản mỏng trong suốt hai mặt song song, dày e1 = 20.10-6m và có chiết suất n1 = 1.5 Xác độ rời của vân sáng trung tâm
c) Trong trường hợp b) để vân sáng trung tâm trở về vị trí ban đầu (như khi chưa đặt bản mỏng e1) người ta đặt ngay sau khe S2 một bản mỏng trong suốt, chiết suất n2=4/3 và hai mặt song song Xác định độ dày e2 của bản mỏng này
71 Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0.4.10 m6 được dùng để chiếu vào một tế bào quang điện Công thoát đối với kim loại dùng làm catốt là A = 2.26eV
a) Xác định bước sóng và tần số giới hạn quang điện của kim loại làm catốt b) Xác định vận tốc cực đại của electron quang điện
c) Bề mặt có ích của catốt nhận được công suất chiếu sáng P = 3mW Cường độ dòng quang điện bão hào của tế bào quang điện là Ibh = 6.43.10-6A Tính số phôtôn n mà catốt nhận được trong mỗi giây và số electron n’ bị bật ra trong mỗi giây
72 Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc vuông góc với bản cho vân tròn Niutơn và quan sát ánh sáng phản xạ Bán kính của hai vân tối liên tiếp lần lượt bằng 4,00mm và 4,38mm, bán kính cong của thấu kính bằng 6.4m Tìm số thứ tự của các vân tối trên và bước sóng của ánh sáng tới
73 Khi chiếu lần lượt các bức xạ có tần số f1 = 2.2.1015Hz và f2 = 4.6.1015Hz vào một kim loại thì các electron bắn ra bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm U1 = 6.5V và U2 = 16.5V Biết e = 1.6.10-19C, c = 3.108 m/s Hãy xác định hằng số Plăng (h) và công thoát A của kim loại đó
74 Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng 1 0.5 m vuông góc với mặt của một nêm không khí và quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm, người ta thấy
bề rộng mỗi vân bằng 0.05cm
a) Xác định góc nghiêng giữa hai mặt nêm
b) Thay ánh sáng chiều vào bằng ánh sáng có bước sóng 2 0.6 m , xác định
bề rộng mỗi vân lúc này
75 Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng 1 = 0,4 m; 2 = 0,6 m vào một kim loại Natri (trong tế bào quang điện)
Trang 7a) Hỏi hiện tượng quang điện có xảy ra không? Biết công thoát của các e quang điện là A = 2,27 eV
b) Khi hiện tượng quang điện xảy ra, hãy tính vận tốc ban đầu cực đại của các e đó?
76 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách giữu hai khe S1S2 = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m Chiếu đồng thời hai bức
xạ có bước sóng 1 0.5 m , 2 0.6 m vào khe S Miền giao thoa quan sát được trên màn có bề rộng MN = 30mm
a) Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 của bức xạ 1 và vân tối bậc 6 của 2
b) Tìm trên màn quan sát những vị trí mà hai vân sáng trùng nhau
77 Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0.4.10 m6 được dùng để chiếu vào một tế bào quang điện Công thoát đối với kim loại dùng làm catốt là A = 2.26eV
a) Xác định bước sóng và tần số giới hạn quang điện của kim loại làm catốt b) Xác định vận tốc cực đại của electron quang điện
c) Bề mặt có ích của catốt nhận được công suất chiếu sáng P = 3mW Cường độ dòng quang điện bão hào của tế bào quang điện là Ibh = 6.43.10-6A Tính số phôtôn n mà catốt nhận được trong mỗi giây và số electron n’ bị bật ra trong mỗi giây
78 Chiếu một chùm ánh sáng trắng xiên một góc 45 lên một màng nước xà phòng Tìm bề dày nhỏ nhất của màng để những tia phản chiếu có màu vàng Cho biết bước sóng của ánh sáng vàng là 6.10-5cm Chiết suất của bản là n = 1,33
79 Rọi một chùm tia sáng trắng song song vào một bản mỏng (chiết suất n = 1,33) góc tới i = 52 Hỏi với bề dày của bản mỏng bằng bao nhiêu thì chùm tia phản xạ được nhuộm mạnh nhất bởi ánh sáng màu vàng có bước sóng = 0,55µm
80 Một chùm tia sáng đơn sắc bước sóng = 0,6µm được rọi vuông góc với một mặt nêm thủy tinh (chiết suất n = 1,5) Xác định góc nghiêng của nêm Biết rằng số vân giao thoa chứa trong khoảng l = 1cm là N = 10
81 Xét một hệ thống vân tròn Newton Xác định bề dày của lớp không khí ở đó ta quan sát thấy vân sáng đầu tiên biết rằng ánh sáng tới có bước sóng = 0,6µm
82 Một chùm tia sáng đơn sắc bước sóng = 0,6µm được rọi vuông góc với một bản cho vân tròn Newton Tìm bề dày của lớp không khí tại vị trí của vân tối thứ tư của chùm tia phản xạ
83 Thấu kính trong hệ thống cho vân tròn Newton có bán kính cong bằng 15m Chùm ánh sáng đơn sắc tới vuông góc với hệ thống, quan sát các vân giao thoa của chùm tia phản chiếu Tìm bước sóng của ánh sáng tới biết rằng khoảng cách giữa vân tối thứ tư và vân tối thứ 25 bằng 9mm