Hướng dẫn giải bài tập lý 2 (đại học)

CHƯƠNG 23 Quick Quiz QQ23.1 Ba vật đưa gần nhau, lần hai vật Khi vật A B gần nhau, chúng đẩy Khi vật B C gần nhau, chúng đẩy lùi Điều sau đúng? (a) A C điện tích (b) A C khác điện tích (c) Tất ba vật thể điện tích (d) vật trung hịa (e) làm thêm thí nghiệm để xác định dấu điện tích QQ23.2 Ba vật đưa gần nhau, lần hai vật Khi vật A B gần nhau, chúng hút Khi vật B C gần nhau, chúng đẩy Điều sau đúng? (a) A C điện tích (b) A C khác điện tích (c) Tất ba vật thể điện tích (d) vật trung hịa (e) làm thêm thí nghiệm để xác định dấu điện tích QQ23.3 Điện tích A = +2µC, B = +6 µC, phát biểu sau đúng: Đáp án: FAB = - FBA (Vector) QQ23.4 Một điện tích thử +3 µC đặt điểm P, nơi mà điện trường bên hướng bên phải có độ lớn 4.10 N/C Nếu tháy P điện tích thử -3 µC điều xảy với điện trường bên ngồi P a) Nó khơng bị ảnh hưởng (b) Nó đảo ngược hướng (c) Nó thay đổi theo cách khơng thể xác định QQ23.5 Xếp theo thứ tự độ lớn điện trường giảm dần điểm A, B, C thể hình 23.21 Đáp án: A>B>C OBJECTIVE QUESTIONS Quick Quiz QQ23.1 Ba vật đưa gần nhau, lần hai vật Khi vật A B gần nhau, chúng đẩy Khi vật B C gần nhau, chúng đẩy lùi Điều sau đúng? (a) A C điện tích (b) A C khác điện tích (c) Tất ba vật thể điện tích (d) vật trung hịa (e) làm thêm thí nghiệm để xác định dấu điện tích QQ23.2 Ba vật đưa gần nhau, lần hai vật Khi vật A B gần nhau, chúng hút Khi vật B C gần nhau, chúng đẩy Điều sau đúng? (a) A C điện tích (b) A C khác điện tích (c) Tất ba vật thể điện tích (d) vật trung hịa (e) làm thêm thí nghiệm để xác định dấu điện tích QQ23.3 Điện tích A = +2µC, B = +6 µC, phát biểu sau đúng: Đáp án: FAB = - FBA (Vector) QQ23.4 Một điện tích thử +3 µC đặt điểm P, nơi mà điện trường bên hướng bên phải có độ lớn 4.10 N/C Nếu tháy điện tích thử -3 µC điều xảy với điện trường bên ngồi P a) Nó khơng bị ảnh hưởng (b) Nó đảo ngược hướng (c) Nó thay đổi theo cách khơng thể xác định QQ23.5 Xếp theo thứ tự độ lớn điện trường giảm dần điểm A, B, C thể hình 23.21 Đáp án: A>B>C Objective Questions OQ23.1 Một electron tự proton tự phóng thích điện trường i ii So sánh độ lớn lực tác dụng lên hạt này? a) Nó lớn hàng triệu lần so với electron b) Nó lớn hàng ngàn lần so với electron c) Chúng d) Nó nhỏ hàng ngàn lần so với electron e) Nó nhỏ hàng triệu lần so với electron So sánh độ lớn gia tốc chúng a) Nó lớn hàng triệu lần so với electron b) Nó lớn hàng ngàn lần so với electron (1836 lần: F = ma) c) Chúng d) Nó nhỏ hàng ngàn lần so với electron e) Nó nhỏ hàng triệu lần so với electron OQ23.2 Cái ngăn cản nguy bạn bị kéo vào trung tâm Trái Đất Chọn câu trả lời nhất: a) b) Khối lượng riêng vật chất lớn Các hạt nhân dương thân nguyên tử đẩy hạt nhân dương c) nguyên tử mặt đất Khối lượng riêng mặt đất lớn khối lượng riêng thể d) e) Các nguyên tử bị ràng buộc liên kết hóa học Các điện tử mặt đất chân bạn đẩy OQ23.3 Một bóng nhỏ khối lượng 5.10 -3kg tích điện µm Độ lớn điện trường hướng lên cân trọng lượng bóng cho bóng bị lơ lửng mặt đất Đáp án: b) 1,22.104 ( F = P  qE = mg) OQ23.4 Một e chuyển động với vận tốc 3.10 6m/s điện trường với độ lớn 103N/C Các đường sức từ song song chiều với vận tốc e e di chuyển bao xa trở trạng thái nghỉ Đáp án: a) 2,56 cm => OQ23.5 Một điện tích điểm -4nC đặt vị trí 0,1 m, Ex điểm (4, -2) m Đáp án: d) -1,15 N/C OQ23.6 Một vịng trịn tích điện q, bán kính b Độ lớn điện trường tai tâm vòng tròn Đáp án: a) OQ23.7 Điều xảy chất cách điện tích điện đặt gần kim loại chưa tích điện a) b) Chúng đẩy Chúng hút c) Chúng hút đẩy nhau, phụ thuộc vào điện tích chất cách điện d) e) dương hay âm Chúng không gây lực điện lên Chất cách điện tích điện ln tự phóng điện OQ23.8 Ước lượng cường độ điện trường proton nguyên tử hydro khoảng cách 5,29.10 -11 m gây ra, vị trí dự kiến điện tử nguyên tử Đáp án: e) OQ23.9 i Một đồng kim loại tích điện dương, liệu khối lượng a) b) c) d) e) Tăng lên đáng kể Tăng lên lượng nhỏ để đo trực tiếp Cịn lại khơng đổi Giảm lượng nhỏ để đo trực tiếp Giảm đáng kể ii Bây giờ, đồng xu tích điện âm Chuyện xảy với khối lượng a) b) c) d) e) Tăng lên đáng kể Tăng lên lượng nhỏ để đo trực tiếp Cịn lại khơng đổi Giảm lượng nhỏ để đo trực tiếp Giảm đáng kể OQ23.10 Giả sử điện tích hình OQ23.10 cố định Lưu ý khơng có đường nhìn từ vị trí q đến q1 Nếu bạn q1, bạn khơng nhìn thấy q2 phía sau q3 Làm để tính lực tác dụng vật với điện tích q1 a b Chỉ tìm lực tác dụng q2 lên q1 Chỉ tìm lực tác dụng q3 lên q1 c Thêm lực mà q2 tác dụng điện tích q đến lực mà q3 d tác dụng lên q1 Thêm lực mà q3 tác dụng đến phần nhỏ lực mà q tác dụng OQ23.11 Ba hạt tích điện bố trí góc hình vng thể hình OQ23.11, với điện tích -Q hai hạt góc bên trái phía góc phải, với điện tích +2Q hạt góc bên trái i Hướng điện trường góc bên phải, điểm khơng gian trống gì? (a) Nó bên phải (b) Nó thẳng đến bên phải (c) Nó thẳng xuống (d) Nó xuống đến bên trái (e) Nó vng góc với mặt phẳng tranh bên ii Giả sử +2Q tích điện góc bên trái dời Sau độ lớn điện trường góc bên phải (a) trở nên lớn (b) trở nên nhỏ (c) tương tự (d) thay đổi khơng thể đốn trước OQ12 Lực hút hai điện tích điểm có độ lớn F Nếu điện tích hạt giảm xuống cịn phần ba giá trị ban đầu khoảng cách hạt tăng lên gấp đôi, lực tác dụng lên chúng a) 1/12 F b) c) d) e) 1/3 F 1/6 F 3/4 F 3/2 F OQ23.13 Giả sử vành tích điện bán kính R điện tích Q tạo điện trường E(ring) điểm P trục nó, khoảng cách x xa trung tâm vòng hình OQ23.13a Bây điện tích Q lan truyền khắp vùng chứa vòng tròn, tạo thành đĩa phẳng tích điện với bán kính Hình OQ23.13b So sánh điện trường E(disk) tạo đĩa với điện trường tạo vòng điểm P? a) b) c) d) Edisk < Ering Edisk = Ering Edisk > Ering Không thể xác định OQ23.14 Một vật tích điện âm đặt vùng điện trường dọc chiều hướng lên Hướng lực tác dụng lên điện tích gì? (a) hướng lên (b) hướng xuống (c) Khơng có lực (d) Lực phương hướng OQ23.15 Độ lớn lực điện hai photon 2,3.10 -26N Chúng cách bao nhiêu? Đáp án: a) 0,1 m CONCEPTUAL QUESTIONS CQ23.2 Một lược tích điện thường hút mảnh nhỏ giấy khơ sau bay chúng chạm vào lược Giải thích điều xảy Đáp án Giấy khơ ban đầu trung hịa điện Chiếc lược hút tờ giấy điện trường làm cho phân tử tờ giấy bị phân cực (tuy nhiên toàn tờ giấy khơng thể bị phân cực chất cách điện) Mỗi phân tử phân cực cho mặt khơng tích điện gần với điện tích lược so với mặt tích điện nó, phân tử chịu lực hút phía lược Khi giấy tiếp xúc với lược, điện tích chuyển từ lược sang giấy điện tích chuyển đủ cho giấy, giấy bị đẩy lùi điện tích lược CQ23.5 Nếu vật A lơ lửng bị hút vật mang điện B kết luận vật A mang điện ko? Giải thích Trả lời: Khơng Bởi A khơng mang điện vật B mang điện làm cho vật A nhiễm điện (do tượng tích điện cảm ứng, xem câu CQ2) CQ23.7: Khi thời tiết thuận lợi, điện trường bề mặt trái đất, có chiều hướng xuống đất Hỏi mặt đất mang điện gì? Trả lời: Các vector cường độ điện trường xuất phát từ điện tích dương kết thúc điện tích âm Do đó, với trường hợp trên, mặt đất mang điện tích âm CQ23.8 Tại nhân viên bệnh viện phải mặc giày chun dụng, có tính truyền dẫn mơi trường oxygen phịng mổ ? Điều xảy nhân viên mặc giày với đế cao su? Trả lời: Khi nhân viên bệnh viên di chuyển bị nhiễm điện ma sát với khơng khí, vậy, việc mang giày truyền dẫn tránh việc tích tụ tĩnh điện người Lúc này, điện tích thơng qua giày truyền xuống đất, người trung hòa điện Giày có đế làm cao su ngăn cách tiếp xúc người sàn nhà, điện tích người khơng truyền xuống đất nên bắn xung quanh dạng tia lửa điện, gây tình cháy nổ mơi trường giàu oxygen CQ23.11: Một vật thủy tinh nhận điện tích dương cách cọ xát với miếng vải lụa Trong trình cọ xát, vật thủy tinh, proton nhận vào hay đi? Trả lời: Vật thủy tinh bị electron làm cho tích điện dương Các proton (mang điện dương) bị khỏi thanh, chúng nằm hạt nhân nguyên tử PROBLEM Bài: P23.2 (a) Tính số electron pin Bạc nhỏ, trung hịa điện, có khối lượng 10,0 g Biết Bạc có 47 electron nguyên tử, khối lượng phân tử 107,87 g / mol (b) Hãy tưởng tượng thêm điện tử vào pin điện tích âm có giá trị lớn khoảng 1,00 mC Hỏi có electron thêm vào 109 electron có mặt? Giải: a) Số e 10 gam Bạc: N = 47 NA = 47 6,023.1023 = 2,62.1024(electron) b) Tổng số e thêm vào để đạt mC: ne = = = 6,25.1015 (electron) Lập tỷ số số e thêm vào số e sẵn có ta được: Bài: P23.5: Trong sấm sét, có điện tích gần + 40.0 C đám mây -40.0 C gần đáy đám mây Các điện tích cách 2.00 km Lực điện tử đám mây có giá trị ? Giải: Bài: P23.8: Richard Feynman (1918-1988) - đoạt giải Nobel, nói hai người đứng cách cánh tay người có nhiều electron 1% so với proton, lực đẩy họ đủ để nâng "trọng lượng" Trái đất Thực phép tính để chứng minh khẳng đinh Giải: Giả sử người có khối lượng 70 kg Đối với điện tử sơ cấp, số proton, electron neutron người gần Các electron có khối lượng Bài P37.4 Thí nghiệm giao thoa qua khe Young với ánh sáng xanh lục từ đèn lazer argon Hai khe hẹp cách 0.5mm, quan sát đặt cách 3.2m Vân sáng thứ cách vân sáng trung tâm khoảng 3.4mm Tính bước sóng? Giải: Bài P37.5 Thí nghiệm Young với ánh sáng 589nm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát 2m Vân tối thứ 10 vân sáng trung tâm 7.26mm Tính khoảng cách hai khe Giải: Bài P37.6 Tại trường hợp sau xảy ra? Hai khe hẹp kim loại đặt cách mm Một chùm sóng cực ngắn chiếu vng góc đến kim loại qua hai khe hứng ảnh quan sát Cho biết bước sóng xạ 1,00 cm ± 5%, muốn đo xác giá trị bước sóng Di chuyển đầu dị sóng cực ngắn dọc theo đường thẳng song song với quan sát để khảo sát hình ảnh giao thoa, đo vị trí vân sáng bậc 1, từ xác định xác giá trị bước sóng nguồn xạ Giải: Bài P37.7 Hai khe Young S1S2 cách khoảng d chiếu ánh sáng có bước sóng 620 nm Vân sáng (tính từ vân sáng trung tâm) quan sát góc 15 so với phương ngang Xác định khoảng cách d hai khe Giải: Bài P37.8 Thực thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng với thông số sau: khoảng cách hai khe 0,1 mm, ánh sáng chiếu có bước sóng 589 nm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát m (a) Xác định hiệu quang lộ hai sóng tới từ khe vị trí vân sáng bậc ba (b) Xác định hiệu quang lộ hai sóng tới từ khe vị trí vân tối thứ ba Giải: Bài P37.10 Ánh sáng bước sóng 442nm qua hai khe hẹp cách d = 0.4mm Xác định khoảng cách từ hai khe tới cho hai vân tối nằm đối diện với hai khe, hai vân tối vân sáng trung tâm Giải: Bài P37.11 Hai loa thùng nổ cách 35 cm Một dao động điện từ tạo dao động cho hai loa với tần số kHz Xác định góc tạo đường thẳng vng góc trung điểm đường nối hai loa để người quan sát nghe âm có cường độ lớn nhất, nhỏ nhất? Biết tốc độ truyền âm 340 m/s Giải: Bài P37.14 Một nhà kho ven sơng có số cánh cửa nhỏ hướng bờ sơng Hai số mở (hình 37.14) Các tường nhà kho lót vật liệu hấp thụ âm Hai người đứng cách hai cánh cửa khoảng cách L = 150 m Người A đứng dọc theo đường thẳng qua điểm hai cánh cửa, người B đứng cách người A khoảng y = 20 m Một tàu ven sơng phát tiếng cịi Để người A nghe âm to rõ, cịn người B khơng nghe âm khoảng cách hai cánh cửa mở phải bao nhiêu? Biết bước sóng nguồn âm m giả sử người B đứng vị trí cực tiểu Giải: Bài P37.18 Hình 37.18 Cho L = 1.2m, d = 0.12mm, hai khe nhiễu xạ với ánh sáng đơn sắc 500nm Tính độ lêch pha hai sóng tới P khi: a θ = 0.5o b y = 0.5mm c Tìm giá trị θ độ lệch pha 0.333rad d Tìm giá trị θ hiệu quang lộ λ/4 Giải: Bài P37.19 Các tia sáng kết hợp có bước sóng λ chiếu vào hai khe hẹp cách khoảng d, với góc tới θ theo phương ngang (hình 37.19) Các tia ló khỏi hai khe góc θ2 tương ứng Giải: Bài P37.21 Hai khe xếp hình P37.21, d = 0,150 mm, L =140 cm, λ 643 nm y = 1,80 cm (a) Tìm hiệu quang lộ? (b) Biểu diễn hiệu quang lộ theo bước sóng (c) P tương ứng với cực đại, cực tiểu hay trung gian? Giair thích Giải: Bài P37.23 Hai khe hẹp đặt cách 0,18 mm Hình ảnh giao thoa hứng chắn cách hai khe khoảng 80 cm ánh sáng có bước sóng 656,3 nm Hãy xác định phần trăm cường độ cực đại khoảng cách y = 0,6 cm so với cường độ cực đại vân sáng trung tâm Giải: Bài P37.24 Cho hàm sóng: E1 = 6,00sin(100t) E2 = 8,00sin(100t + /2) thêm vào để tạo sóng ER = sin (100t + φ) Tìm giá trị ER φ Giải: Bài P37.25 Trong Hình P37.18, cho L = 120 cm d = 0,250 cm Các khe chiếu sáng với ánh sáng 600 nm Tính khoảng cách y từ cực đại trung tâm để cường độ sáng trung bình 75,0% giá trị cực đại Giải: Bài P37.27 Cường độ ánh sáng điểm giao thoa hai khe 64,0% giá trị cực đại (a) Xác định độ lệch pha nhỏ (tính rad) hai nguồn (b) Biểu diễn độ lệch pha dạng hiệu quang lộ ánh sáng có bước sóng 486,1 nm Giải: Bài P37.30 Một màng bong bóng xà phịng (chiết suất n = 1,33) bay khơng khí, lớp bong bóng dạng hình cầu, bề dày 120 nm (a) Bước sóng ánh sáng nhìn thấy phản xạ mạnh là? (b) Giải thích làm bong bóng có độ dày khác phản xạ mạnh ánh sáng có bước sóng (c) Xác định độ dày nhỏ màng xà phòng (lớn 120 nm) để ánh sáng phản xạ lớn với giá trị bước sóng Giải: Bài P37.31 Một màng dầu mỏng (n = 1,25) mặt đường trơn, ẩm ướt Khi chiếu vuông góc với mặt đường, màng dầu phản chiếu ánh sáng đỏ mạnh 640 nm không phản chiếu ánh sáng xanh bước sóng 512 nm Xác định bề dày màng dầu? Giải: Bài P37.32 Vật liệu có chiết suất 1,30 sử dụng làm lớp phủ chống phản xạ mảnh thủy tinh (n = 1,50) Độ dày tối thiểu lớp màng để giảm thiểu phản xạ ánh sáng 500 nm? Giải: Bài 37.34 Một lớp màng mỏng MgF2 có chiết suất 1,38, dày 10-5cm sử dụng để phủ ống kính máy ảnh (a) Xác định ba bước sóng dài tăng cường (b) Có bước sóng ánh sáng quang phổ nhìn thấy khơng? Giải: Bài P37.36 Một màng dầu (n = 1.45) mặt nước chiếu sáng ánh sáng trắng theo phương pháp tuyến Màng dầu dày 280 nm Trong vùng ánh sáng nhìn thấy: (a) Tìm bước sóng màu sắc ánh sáng phản xạ mạnh (b) Bước sóng màu sắc ánh sáng truyền qua mạnh Giải thích lý bạn Giải: Bài P37.37 Một nêm khơng khí hình thành hai thủy tinh tách cạnh sợi dây trịn Hình P37.37 Khi nêm chiếu sáng từ cao ánh sáng 600 nm, 30 vân tối quan sát thấy Tính đường kính d dây Giải: Bài P37.52 Trong thí giao thoa Young, hai khe cách 0,50 mm, ánh sáng tới bao gồm hai bước sóng: λ1 = 540 nm (xanh cây) λ2 = 450 nm (màu xanh da trời) Các vân giao thoa chồng chéo quan sát hình cách khe hở 1,40 m Tính khoảng cách tối thiểu từ vân trung tâm đến điểm mà vân sáng ánh sáng màu xanh trùng với vân sáng ánh sáng màu xanh da trời Giải: Bài P37.57 Các hiệu ứng nhiễu tạo điểm P hình kết tia trực tiếp từ nguồn 500 nm tia phản chiếu từ gương Hình P37.57 Giả sử nguồn cách 100 m bên trái hình 1,00 cm phía gương Tìm khoảng cách y đến vạch tối phía gương Giải: ... = 20 .1.cos(180) =20 (N.m2/C) - Đối với mặt phía sau, góc hợp điện trường pháp tuyến 0: = E.A.cos(θ) = 20 .1.cos(0) = 20 (N.m2/C) Vậy tổng thông lượng điện trường: = 20 − 35 – 25 + 15 + 20 + 20 ... eV (c) 1.6x 10 -22 eV (d) 6 .25 x 1 022 eV (e) 1.6x 10-19 eV Giải: a OQ25.9 Sắp xếp hệ điện tích thể hình OQ25.9 từ lớn đến nhỏ Cho biết trường hợp thích hợp Giải: c > a > d > b OQ25.10 Bốn hạt nằm... µC, q2 = 1.50 µC, q3 = -2. 00 µC Khoảng cách điện tích là: d1 = 3,00 cm d2 = 2, 00 cm Tính cường độ hướng lực điện q1,q2 q3 Giải: Độ lớn lực điện tác dụng lên q1 : Fq1 = F1 – F2 = 46,7 (N), hướng