Với: F: lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện đặt trong từ trường N I: cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn A l: chiều dài đoạn dây dẫn đặt trong từ trường m.. Dạng đường sức t[r]
(1)TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN MÔN VẬT LÝ 11 NÂNG CAO ÔN TẬP HK II Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm Tổ Vật lý A KIẾN THỨC CƠ BẢN I TỪ TRƯỜNG Từ trường: + Tồn xung quanh hặt mang điện chuyển động + Tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động nó(hay nam châm, dòng điện) + Đường sức từ: - Mỗi điểm từ trường, cẽ đường sức từ - Là đường cong kín (Nam châm: Bắc (N) và Nam (S)) - Không cắt - Qui ước: vẽ mau nơi có B lớn, thưa nơi B nhỏ Cảm ứng từ + Đặc trưng cho từ trường mặt tác dụng lực từ + Vectơ cảm ứng từ: B Điểm đặt: điểm khảo sát Phương: trùng với trục nam châm thử Chiều: từ cực Bắc (N) → cực Nam (S) Độ lớn: B F I l Với: F: lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện đặt từ trường (N) I: cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn (A) l: chiều dài đoạn dây dẫn đặt từ trường (m) Dạng đường sức từ + Các đường tròn đồng tâm nằm mp vuông góc d.điện (dd) + Tâm là giao điểm mp với d.điện (dd) Chiều đường sức từ / B Dòng điện thẳng Qui tắc nắm tay phải (đinh ốc 1): + Ngón cái → chiều I + Cổ tay → ngón tay khác: → chiều B Dòng điện tròn + Các đường cong nằm mp Qui tắc nắm tay phải (đinh ốc ( khung dây tròn) vuông góc mp khung dây 2): + Đường qua tâm là đường thẳng + Ngón cái → chiều B + Cổ tay → ngón tay khác: → chiều I Ống dây + Bên trong: các đường s.song trục Qui tắc nắm tay phải (đinh ốc ống dây và cách 2) + Bên ngoài: các đường cong tương tự nam châm thẳng Độ lớn B B 2.10 7 I r r: khoảng cách từ điểm ks đến dđ (m) B π.10 7 I R R: bán kính khung dây (vòng dây) (m) B 4 10 7 nI N n : số v.dây/1m l chiều dài ống dây Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường F Điểm đặt: trung điểm đoạn dây Phương: mp ( B, I ) Chiều: quy tắc bàn tay trái ( lòng bàn tay → hứng B ; cổ tay đến các ngón tay → dòng điện; ngón cái choãi 90º → F ) Độ lớn: F BIl sin θ với B, I Lực từ tác dụng lên khung dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường + Momen ngẫu lực từ: M NBIS sin θ NBIS cos α Với θ B, n : góc hợp B với vecto pháp tuyến khung dây α : góc hợp B với mp khung dây N: số vòng dây khung dây B: từ trường mà khung dây dẫn đặt vào (T) Lop12.net (2) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I: cường độ dòng điện qua khung dây (A) S: diện tích khung dây (m2) + Lưu ý: θ =90º → B // mp khung dây : M max NBIS θ =0º→ B mp khung dây: M = 0: khung dây không quay → trạng thái cân (bền không bền) + Ứng dụng: động điện, điện kế khung quay,… Lực lorentz + Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động từ trường + fL Điểm đặt: hạt mang điện xét Phương: mp ( B, v ) Chiều: qui tắc bàn tay trái (lòng bàn tay → hứng B ; cổ tay đến các ngón tay → v ; ngón cái choãi 90º → f L (q>0); ngược chiều f L (q<0)) Độ lớn: f L B q v sin θ , với B, v + Ứng dụng: ống phóng điện tử Tương tác hai dây dẫn mang dòng điện + I I : hút + I I : đẩy + Độ lớn lực tương tác: F 2.10 7 I1 I l r Với r: khoảng cách hai dây dẫn (m) l: chiều dài dây dẫn (m) Sự từ hóa các chất Sắt từ + Chất thuận từ và nghịch từ: tính từ hóa yếu + Chất sắt từ: tính từ hóa mạnh Ứng dụng: nam châm vĩnh cửu, nam châm điện → máy ghi âm, cần cẩu điện, đóng mở cửa tủ lạnh,… Từ trường trái đất + Độ từ thiên (D): góc lêch kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lí + Độ từ khuynh (I): góc hợp kim nam châm la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang II CẢM ỨNG TỪ 1.Từ thông: NBS cos θ ; Đơn vị: Vêbe (Wb) Với θ B, n : góc hợp B với vecto pháp tuyến khung dây (mạch điện kín) N: số vòng khung dây B: cảm ứng từ từ trường qua khung dây S: diện tích khung dây Hiện tượng cảm ứng điện từ + Dòng điện cảm ứng: dòng điện xuất mạch kín có biến đổi từ thông qua mạch điện kín → suất điện động cảm ứng → tượng cảm ứng điện từ + Định luật Lentz: dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường mà nó sinh chống lại nguyên nhân sinh nó : BC B : BC B + Định luật Faraday: ec ec t t : tốc độ biến thiên từ thông t + Đoạn dây chuyển động từ trường * Chiều dòng điện: qui tắc bàn tay phải ( lòng bàn tay → hứng B ; ngón cái choãi 90º → v ; cổ tay (M) đến các ngón tay (N)→ dòng điện ( M: cực âm, N: cực dương)) * Suất điện động cảm ứng: ec Blv sin θ Lop12.net (3) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN Với θ B,v : góc hợp vecto vận tốc và cảm ứng từ l: chiều dài đoạn dây (m) v: vận tốc đoạn dây (m/s) * Ứng dụng: máy phát điện + Dòng điện Fu cô - Sinh khối vật dẫn nó chuyển động từ trường hay đặt từ trường biến đổi theo thời gian - Tác dụng: * Có hại: lõi sắt máy biến thế, động cơ,…→ khắc phục: không sử dụng khối liền mà sử dụng lá thép silic mỏng phủ lớp sơn cách điện ghép sát * Có ích: tác dụng hãm phanh điện từ các xe có tải trọng lớn, kim đồng hồ nhạy,…; công tơ điện… + Hiện tượng tự cảm - Hiện tượng cảm ứng điện từ mạch điện chính biến đổi dòng điện mạch đó gây - Suất điện động tự cảm: etc L i i etc L t t Với L : độ tự cảm (hay hệ số tự cảm) mạch điện; L.i Ống dây: L 4 10 7 n 2V Li 10 B V 8 10 B - Mật độ lượng từ trường: w 8 III.KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - Năng lượng từ trường: W + Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm mp tới - Tia tới và tia khúc xạ nằm bên pháp tuyến điểm tới - Đối với môi trường suốt nhât định: sin i n sin r hay n1 sin i n sin r Với n n2 : chiết suất tỉ đối môi trường (2)chứa tia khúc xạ với môi trường tới (1) n1 + Lưu ý: * Khi ánh sáng từ mt có chiết suất n1 sang môi trường n2 > n1 → luôn có tia khúc xạ mt * Khi ánh sáng từ mt có chiết suất n1 sang môi trường n2 < n1 → xáy ht phản xạ toàn phần với sin i gh n ; Ứng dụng: sợi quang n1 S ' H nkx với H: điểm tới mặt phân cách mt; S’: ảnh S SH nt IV CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC * Mối quan hệ ảnh – vật: Lăng kính - khối suốt, đồng chất, giới hạn mp không song song - CT : xét lăng kính có chiết suất n đặt không khí Góc lớn Góc nhỏ Góc lệch cực tiểu: sin i n sin r n sin r ' sin i ' r r' A D i i ' A i i ' im ; r r ' i nr nr ' i ' r r' A D n 1A A Dm A D A A sin m n sin 2 Dm 2im A im - Lăng kính phản xạ toàn phần → ống nhòm, kính tiềm vọng,… Thấu kính * Phân loại: thấu kính mép mỏng (TKHT) và tk mép dày (TKPK) * Các tia đặc biệt: - Tia qua quang tâm truyền thẳng - Tia qua tiêu điểm vật chính (hoặc đường kéo dài)→ tia ló song song trục chính - Tia song song trục chính→ tia ló qua tiêu điểm ảnh chính (hoặc đường kéo dài) Lop12.net i > igh ; (4) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK * Độ tụ: D TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1 ; Đơn vị: điốp; với f = OF=OF’: tiêu cự thấu kính (m) n 1 f R1 R2 Qui ước: TKHT: D > 0; f > 0; TKPK: D < 0; f < R1, R2 > 0: mặt lồi; R1, R2 < 0: mặt lõm; 1 * CT thấu kính: d d' f R1(hoặcR2 ) = ∞: mặt phẳng Với d: khoảng cách từ vật đến thấu kính (m) d’: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (m) Qui ước: d > 0: vật thật trước thấu kính; d < 0: vật ảo sau thấu kính d’ > 0: ảnh thật; d’ < 0: ảnh ảo Măt * Cău tăo: găm giác măc, thăy dăch, thă thăy tinh, dăch thăy tinh tăăng đăăng thău kính (TK) hăi tă găi là TK mảt Tiêu că căa TK măt có thă thay đăi đăăc ănh thu đăăc là ănh thăt Màng lăăi ( hay võng măc) đóng vai trò màn ảnh Khoăng cách tă quang tâm TK đăn màng lăăi khoăng 17 mm (tiêu că TK măt) ăă tă không điău tiăt 58,5 dp * ăiăm căc và ăiăm căc viăn + ăiăm căc viăn (Cv): điăm xa nhăt trên trăc chính mà văt đăt tăi đó, măt nhìn rõ văt mà không điău tiăt Tiêu điăm TK năm trên màng lăăi: fmax = OV Măt không tăt: Cv + ăiăm căc (Cc): điăm găn nhăt trên trăc chính mà văt đăt tăi đó, măt nhìn rõ văt điău tiăt căc đăi Khoăng cách tă măt đăn Cc găi là khoĐng cĐc cĐn ( Đ): phă thuăc vào đă tuăi Măt bình thăăng: ă 25 cm ă 15 cm: 30 – 40 tuăi ă 40 cm: 50 tuăi Khoăng tă Cc Cv: khoăng nhìn rõ căa măt * Góc trông văt và suăt phân li căa măt Xét văt AB đăt vuông góc trăc chính cách măt đoăn l AB Găi là góc trông văt: tan l Năng suăt phân li ( ): góc trông nhă nhăt nhìn AB mà măt có thă phân biăt đăăc điăm A, B ăiău kiăn thăy rõ văt: 1' 3.10 4 rad * Să lău ănh căa măt : Sau ánh sáng kích thích trên màng lăăi tăt, măt văn còn có căm giác nhìn thăy văt khoăng 0,1 giây să lău ănh căa măt ăng dăng: điăn ănh @ Các tăt căa măt và cách săa * Căn thă.( vă hình 51.1 + 51.2) ăăc ăiăm: nhìn xa kém ă < 25 cm + ăiăm căc viăn (Cv): cách măt khoăng không lăn ( khoăng 2m tră lăi) + ăiăm căc (Cc): găn măt hăn bình thăăng + Khi không điău tiăt, tiêu điăm trăăc màng lăăi Lop12.net (5) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN Cách khăc phăc: cách + Dùng TK phân kì có đă tă thích hăp đeo trăăc măt hay găn sát giác măc + Phău thuăt giác măc thay đăi đă cong giác măc Tác dăng căa TK phân kì: + ănh căa văt ă hiăn lên khoăng nhìn rõ căa măt ( tăt nhăt là Cv tiêu diăn ănh căa TK) + Tiêu că TK: f k OC v * Viăn thă ( vă hình 51.3 + 51.4) ăăc ăiăm: nhìn găn kém ă > 25 cm + ăiăm Cc: xa măt hăn bình thăăng + Khi không điău tiăt, tiêu điăm sau màng lăăi + Nhìn ă , măt phăi điău tiăt Cách khăc phăc: cách + Dùng TK hăi tă có đă tă thích hăp đeo trăăc măt hay găn sát giác măc + Phău thuăt giác măc thay đăi đă cong giác măc Tác dăng căa TK hăi tă: + ănh căa văt ă qua TK năm ă Cc , ănh này là ănh ăo, xa măt hăn văt + Nhìn ă măt ít điău tiăt * Lão thă ăăc ăiăm: nhìn găn kém + ăăi tăăng: ngăăi lăn tuăi ( 40 tuăi ) + Khoăng căc ă tăng lên + ăiăm Cc xa măt hăn bình thăăng ( lúc tră) Cách khăc phăc: cách + Dùng TK hăi tă có đă tă thích hăp đeo trăăc măt hay găn sát giác măc + Phău thuăt giác măc thay đăi đă cong giác măc Nău lúc tră thă đeo kính tròng ( phăn trên là TKPK, phăn dăăi là TKHT) @ Lău ý: * Ngăm ă Cc: Văt thăt AB ănh ăo A’B’ ă Cc * Ngăm ă Cv: Văt thăt AB ănh ăo A’B’ ă Cv Kính lúp + Kính lúp: là kính hăi tă có tiêu că nhă ( vài cm) + Công dăng: bă tră cho măt, làm tăng góc trông ănh băng cách tăo ănh ăo, cùng chiău, lăn hăn văt + Să băi giác căa kính lúp (G) ( vă hình 52.1) + Să băi giác: tă să giăa góc trông ănh qua dăng că quang ( ) và góc trông trăc tiăp văt ( o ) tan văt đăt ă điăm căc G ; Do và o răt nhă G o tan o A' B' AB Đ Mà tan o và tan ;văi k A' B' d ' Gk d d' l Đ d' l AB + Ngăm ă Cc: d ' l Đ Lop12.net (6) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN Gc k AB Đ G f f Ngăm ă vô căc, să băi giác căa kính không phă thuăc vào vă trí đăt măt Kính hiăn vi: Cău tăo: + Văt kính (găn văt): TKHT tiêu că răt ngăn (vài mm) + Thă kính (găn măt): TKHT tiêu că ngăn ( vài cm) kính lúp Khoăng cách kính không đăi Ngăm chăng: AB răt nhă ănh thăt A1B1 ănh ăo A2B2 khoăng nhìn rõ căa măt Thay đăi khoăng cách tă văt đăn văt kính đăa toàn bă ăng kính lên hay xuăng cho măt nhìn rõ văt nhăt + Ngăm ă Cv: tan Să băi giác căa kính hiăn vi k k1 k Ta có: tan o AB AB Đ ; tan 2 ; G k ; d2 ' l Đ d2 ' l văi k1 A1 B1 d ' d1 AB k2 A2 B2 d ' d2 A1 B1 + Ngăm ă Cc: d ' l Đ nên Gc k + Ngăm ă vô căc: Đ AB tan 1 G k1 f2 f2 Găi F1 ' F2 : đă dài quang hăc căa kính hiăn vi G Đ f1 f B BÀI TẬP Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện, dài 300m, quấn thành ống dây có chiều dài 80cm, đường kính 20 cm Tính cảm ứng từ ống dây có dòng điện 0,5A chạy qua Một dây dẫn dài, đặt không khí có dòng điện cường độ 20A chạy qua a) Tính cảm ứng từ điểm M cách dòng điện 10cm b) Khoảng cách từ điểm N đến dòng điện là bao nhiêu cảm ứng từ N là 8.10-5 T? c) Tìm điểm đó cảm ứng từ phân nửa giá trị đã tính câu a Hai dây dẫn thẳng dài D1, D2 đặt song song không khí cách 10cm có dòng điện chạy qua cùng chiều và cùng có cường độ 2,4A Tính cảm ứng từ tại: a) M cách D1 và D2 khoảng 5cm b) N cách D1 20 cm, cách D2 10 cm c) P cách D1 8cm, cách D2 6cm d) Q cách hai dây dẫn và không nằm mặt phẳng chứa dây dẫn e) Làm lại các câu a,b,c,d trường hợp dòng điện chạy ngược chiều Hai dây dẫn thẳng, dài vô hạn trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy Dòng điện qua dây Ox, Oy là A và A Hãy xác định: a) Cảm ứng từ điểm A có tọa độ (2,4) (cm) b) Tập hợp các điểm có cảm ứng từ Một sợi dây dẫn dài căng thẳng , uốn thành vòng tròn hình Bán kính vòng tròn 6cm Cho cường độ dòng điện 3,75A chạy qua dây, xác định cảm ứng từ tâm vòng tròn Lop12.net (7) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN Một đoạn dây dẫn đồng chất có khối lượng 10g, dài 30m Đầu trên đoạn dây treo vào điểm O và có thể quay tự quanh O Đầu dây chạm vào thủy ngân đựng chậu Khi cho dòng điện có cường độ 8A chạy qua đoạn dây và đặt toàn đoạn dây từ trường có phương nằm ngang thì đoạn dây bị lệch khỏi phương thẳng đứng góc 5º Xác định cảm ứng từ từ trường Thanh kim loại MN có chiều dài 10cm, khối lượng 10g treo nằm ngang dây mảnh AM,BN và đặt từ trường B nằm ngang vuông góc dây dẫn hình vẽ và có B = 0,1T a) Để sức căng dây thì dòng điện qua MN bao nhiêu và theo chiều nào? b) Đổi chiều dòng điện thì sức căng dây bao nhiêu? Cho dây dài 20cm c) Nếu B thẳng đứng hướng lên, dòng điện I chạy qua đoạn dây dịch chuyển đên vị trí cân mới, dây treo hợp với phương thẳng góc bao nhiêu? Khung dây hình chữ nhật diện tích 20cm2 gồm 50 vòng dây Khung dây đặt thẳng đứng từ trường có B nằm ngang B = 0,2T Cho dòng điện 1A chạy qua Tính momen lực đặt lên khung khi: a) B song song mặt phẳng khung dây b) B vuông góc mp khung dây c) B hợp với mp khung dây góc 30º 9.Cho dây dẫn thẳng dài đặt song song với và có dòng chạy qua theo chiều sau: I I ; I I , dây cách đoạn 4cm Cho I I 10 A; I 20 A Tính lực tác dụng lên mét dây dòng điện I 10 Ba dây dẫn thẳng dài đặt song song cùng mp thẳng đứng và dây cách dây 1, dây khoảng a = 5cm Dây và giữ cố định, dây tự có I I A; I A qua Tìm chiều dịch chuyển dây và lực tác dụng lên 1m dây nó bắt đầu chuyển động I2 có chiều: a) Đi lên b) Đi xuống 11 Một điện tích có khối lượng 1,6 10 27 kg , có điện tích q1 e chuyển động vào từ trường B = 0,4T với vận tốc 10 m / s Biết v B a) Tính bán kính quỹ đạo điện tích b) Một điện tích thứ có khối lượng 9,6 10 27 kg , điện tích q 2e bay vuông góc vào từ trường trên có bán kính quỹ đạo gấp lần điện tích thứ Tính vận tốc điện tích thứ 12 Một proton bay vào từ trường có độ lớn B = 0,5T với vận tốc ban đầu 10 m / s , v B a) Tính lực Lorentz tác dụng lên proton b) Xác định quỹ đạo proton từ trường (quỹ đạo + bán kính quỹ đạo) c) Lực Lorentz này có thực công không d) Khi khỏi vùng từ trường, proton đạt vận tốc bao nhiêu? 13 Vòng dây có diện tích 100cm2 đặt từ trường B = 0,1T cho mp khung vuông góc B a) Xác định từ thông qua vòng dây b) Quay khung góc 90º Xác định từ thông qua vòng dây lúc này và độ biến thiên từ thông qua vòng dây 14 Một vòng dây đồng có đường kính 20cm, tiết diện dây 0,5mm2 đặt vào từ trường có cảm ứng từ vuông góc mp vòng dây Tính tốc độ biến thiên cảm ứng từ qua vòng dây để dòng điện xuất vòng dây là 2A Cho điện trở suất đồng là 1,75 10 8 .m 15 Một vòng dây tròn đường kính 10cm, điện trở 0,1Ω đặt nghiêng góc 60º với B từ trường Xác định suất điện động cảm ứng, độ lớn và chiều dòng điện xuất vòng dây thời gian 0,029s khi: a) Từ trường giảm từ 0,4T xuống b) Từ trường tăng từ 0,1T xuống 0,5T c) Từ trường không đổi 0,4T quay vòng dây đến vị trí B trùng với mp vòng dây 16 Cho mạch điện hình vẽ, E = 1,2V, r = 1Ω, MN = 40cm, RMN = 3Ω B vuông góc với khung dây, B = 0,4T Bỏ qua điện trở các phần còn lại khung dây Thanh MN có thể trượt không ma sát trên ray Lop12.net (8) TRƯỜNG THPT CHUYÊN NBK TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN a) Thanh MN chuyển động sang phải với vận tốc 2m/s Tìm dòng điện qua mạch và lực từ tác dụng vào MN b) Để không có dòng điện qua mạch, MN phải chuyển động theo hướng nào ? Vận tốc là bao nhiêu? 17 Một ống dây dài 50cm, bán kính 1cm, gồm 800 vòng dây đặt không khí Dòng điện qua ống dây là 2A Tính: a) Hệ số tự cảm ống dây b) Từ thông gởi qua tiết diện ngang ống c) Năng lượng từ trường ống 18 Một ống dây dài 50cm, tiết diện 20 cm2 đặt không khí Biết thời gian 0,01s thì cường độ dòng điện mạch biến thiên 1,5A và suất điện động tự cảm xuất mạch là 3V Tính số vòng ống dây 19 Một dòng điện ống dây phụ thuộc vào thời gian theo công thức i = 0,4(5 – t), i tinh A, t tính s Suất điện động tự cảm ống dây là 0,002 V Tính hệ số tự cảm Lưu ý: Bài tập khúc xạ ánh sáng + lăng kính + thấu kính: xem lại BT sgk + bt làm thêm trên lớp Xem lại tất các bài tập trắc nghiệm Đáp án: 375μT; a) 4.10-5 T; b) 5cm; c) 20cm a) 0; b) 7,2 10-6 T; c) 10-5 T; a) 10-5 T; b) y=0,4x.; 2,68 10-5 T; 3,56 10-3 T ; a) 10A; N→M; b) 0,1N; c) 45º ; a) 0,02N.m; b) 0; c) 3.10 2 N.m ;9 Song song mp chứa I , I và có độ lớn 10 3 N ; 10 a) Sang phải; b) Sang trái; F = 10 5 N ; 11 a) 2,5 cm; b) 0,66 10 m / s ; 12 a) 10 14 N ; tròn R = ; c) không sinh công; d) 10 m / s ; 13 a) 10 3 Wb - 10 3 Wb ; b) - 10 3 Wb 10 3 Wb ; 14 1,4T/s; 15 a) e 0,136V ;1,36 A ; b) e 0,136V ;1,36 A ; c) ; 16 a) 0,38A; 0,06N; b) sang trái; 7,5m/s.; 17 a) 5,12 10 4 H ; b) 1,28 10 6 Wb ; c) 10,28 10 4 J ; 18 200 vòng.; 19.0,005H Lop12.net (9)