Lý thuyết và bài tập Vật lí 11_Học kì II

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II MỤC LỤC Chương 4 TỪ TRƯỜNG 4 Bài 19 TỪ TRƯỜNG 4 I – Nam châm 4 II – Từ tính của dây dẫn có dòng điện 4 III – Từ trường 4 IV – Đướng sức từ 4 BÀI TẬP.

MỤC LỤC

Chương 4: TỪ TRƯỜNG 4

Bài 19: TỪ TRƯỜNG 4

I – Nam châm 4

II – Từ tính của dây dẫn có dòng điện 4

III – Từ trường 4

IV – Đướng sức từ 4

BÀI TẬP 5

Bài 20: CẢM ỨNG TỪ LỰC TỪ 7

I – Cảm ứng từ 7

II – Lực từ 7

BÀI TẬP 8

Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN 10

I – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng 10

II – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn N vòng 11

III – Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây N vòng 11

IV - Từ trường của nhiều dòng điện 12

BÀI TẬP 12

Từ trường gây ra bởi một dòng điện 12

Bài 22: LỰC LO-REN-XƠ 13

I - Lực Lo-ren-xơ 13

II - Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều (đọc thêm) 14

BÀI TẬP 14

Chương 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 16

Bài 23: TỪ THÔNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 16

I – Từ thông 16

II – Hiện tượng cảm ứng điện từ 16

III – Định luật Lenz về chiều của dòng điện cảm ứng 16

IV – Dòng điện Fu-cô 17

BÀI TẬP 17

Bài 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG 18

I – Suất điện động cảm ứng trong mạch kín 18

II - Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ 19

BÀI TẬP 19

Bài 25: TỰ CẢM 21

I - Từ thông riêng của một mạch kín 21

II - Hiện tượng tự cảm 21

III - Suất điện động tự cảm 21

IV - Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm (đọc thêm) 22

V - Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ 22

BÀI TẬP 22

Chương 5: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 24

Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 24

I – Sự khúc xạ ánh sáng 24

II – Chiết suất của môi trường 24

III – Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng 25

BÀI TẬP 25

Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 26

I – Sự truyền của ánh sáng vào môi trường có chiết quang kém hơn 26

II – Điều kiện để có phản xạ toàn phần 26

III - Ứng dụng 27

BÀI TẬP 27

Chương 7: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC 29

Bài 28: LĂNG KÍNH 29

I – Cấu tạo lăng kính 29

II – Khảo sát đường truyền của tia sáng qua lăng kính 29

III – Công thức lăng kính 29

IV - Ứng dụng 30

BÀI TẬP 30

Bài 29: THẤU KÍNH MỎNG 31

I – Phân loại thấu kính 31

II – Khảo sát thấu kính hội tụ 31

III – Khảo sát thấu kính phân kỳ 32

IV – Sự tạo ảnh bởi thấu kính 33

V – Công thức thấu kính 34

VI - Ứng dụng 35

BÀI TẬP 35

Bài 31: MẮT 37

I – Cấu tạo về mặt quang học của mắt 37

II – Sự điều tiết của mắt Điểm cực cận và cực viễn 37

III – Năng suất phân li của mắt 38

IV – Các tật của mắt và cách khắc phục 38

V – Hiện tượng lưu ảnh ở mắt 39

BÀI TẬP 39

Bài 32: KÍNH LÚP 41

I – Tổng quát về dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt 41

II – Công dụng và cấu tạo của kính lúp 41

III – Sự tạo ảnh bởi kính lúp 41

IV – Số bội giác của kính lúp 41

V – Một số công thức liên quan 42

BÀI TẬP 42

Bài 33: KÍNH HIỂN VI 43

I – Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi 43

II – Sự tạo ảnh bởi kính hiển vi 43

III – Số bội giác cuả kính hiển vi 44

BÀI TẬP 44

Bài 34: KÍNH THIÊN VĂN 45

I – Công dụng và cấu tạo kính thiên văn 45

II – Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn 45

III – Số bội giác của kính thiên văn 46

BÀI TẬP 46

- Mỗi nam châm bao giờ cũng có hai cực được gọi là cực Nam (S) và cực Bắc (N).

- Hai cực của hai nam châm đặt gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng tên và hút nhau khichúng khác tên

- Lực tương tác của hai nam châm với nhau gọi là lực từ, các nam châm được gọi là vật có từtính

II – Từ tính của dây dẫn có dòng điện

- Thực nghiêm cho thấy dây dẫn có dòng điện cũng có từ tính như nam châm

o Hai dây dẫn có dòng điện cùng chiều thì hút nhau

o Hai dây dẫn có dòng điện ngược chiều thì hút nhau

o Nam châm và dây dẫn có dòng điện cũng hút nhau

- Kết luận: Lực từ là lực tương tác giữa nam châm với nam châm, dòng điện với dòng điện

và nam châm với dòng điện Dòng điện và nam châm đều có từ tính

III – Từ trường

1 Đặt vấn đề: Dây dẫn có dòng điện và nam châm có thể tương tác với nhau mà không cân

tiếp xúc trực tiếp Vậy phải có một môi trường truyền tương tác Đó chính là từ trường

2 Định nghĩa: Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh nam châm và dòng điện Biểu

hiện của từ trường là tác dụng lực từ lên NC hoặc dòng điện khác đặt trong nó

3 Để phát hiện từ trường ta có thể dùng cách nào ?

Để phát hiện sự tồn tại của từ trường tại một điểm, người ta sử dụng kim nam châm nhỏ, đặttại điểm đó Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nằm cânbằng tại đó

- Bên ngoài thanh NC các ĐST là những đường cong đi ra từ cực Bắc và đi vào từ cực Namcủa NC.

- Ờ xa NC thì ĐST thưa, càng gần thì ĐST càng dày (hình vẽ)

b) Đặc điểm ĐST của nam châm hình chữ U

- Bên ngoài thanh NC các ĐST là những đường cong đi ra từ cực Bắc và đi vào từ cực Namcủa NC

- Ờ xa NC thì ĐST thưa, càng gần thì ĐST càng dày (hình vẽ)

- Ở khoảng giữa của hai cực của NC ĐST là những đường thẳng, song song và cách đều nhau

c) Đặc điểm ĐST dây dẫn thẳng dài có dòng điện

- ĐST là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn và có tâm nằm trêndây

- Chiều ĐST được xác định bằng quy tắc nắm bàn tay phải: Đặt bàn tay sao cho ngón cái dọctheo dây dẫn và chỉ theo dòng điện, khi đó các ngón kia nắm lại chỉ chiều của ĐST

d) Đặc điểm ĐST của dây dẫn tròn có dòng điện

- ĐST là những đường tròn có chiều đi vào một mặt và đi ra mặt kia của dòng điện tròn ấy

- ĐST ở tâm dòng điện là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng dòng điện tròn ấy

Quy ước: mặt ĐST đi ra là mặt Bắc còn mặt ĐST đi vào là mặt Nam Mặt Nam là mặt là

khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ còn mặt Nam là mặt ngược lại

3 Tính chất của ĐST

- Các ĐST không cắt nhau

- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu

- Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắcvào Nam ra Bắc)

- Những chổ từ trường mạnh thì ĐST dày, chỗ từ trườn yếu thì ĐST thưa

BÀI TẬP

Câu 1: Từ trường là

A dạng vật chất tồn tại xung điện tích chuyển động

B dạng vật chất tồn tại xung quanh electron.

C dạng vật chất tồn tại xung quanh ion dương, ion âm.

D dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện.

Câu 2: Cho hai thanh kim loại M và N đặt gần nhau thì chúng hút nhau Tình huống nào sau đây

không thể xảy ra

A N là nam châm và M là thanh sắt.

B M và N là hai thanh nam châm.

C M là nam châm và N là thanh sắt.

D M và N là hai thanh sắt.

Câu 3: Vật liệu nào sau đây không phải là vật liệu từ ?

A Niken B Mangan C Côban D Phót pho

Câu 4: Lực nào sau đây không phải lực từ ?

A Lực Trái đất tác dụng lên kim nam châm ở trạng thái tự do làm nó định hướng theo

phương bắc nam

B Lực hai dây dẫn mang dòng điện tác dụng lên nhau.

C Lực Trái Đất tác dụng lên vật nặng.

D Lực nam châm tác dụng lên dây dẫn bằng nhôm mang dòng điện.

Câu 5: Vật liệu nào sau đây không thể là nam châm ?

Câu 6: Ta có thể thấy được

Câu 7: Các đường sức từ là các đường cong vẽ trong không gian có từ trường sao cho

A tiếp tuyến tại mọi điểm tạo với hướng của từ trường một góc không đổi.

B pháp tuyến tại mọi điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.

C pháp tuyến tại mỗi điểm tạo với hướng của từ trường một góc không đổi.

D tiếp tuyến tại mọi điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A Các đường sức từ là những đường cong kín.

B Đường sức mau ở nơi có cảm ứng từ lớn, đường sức thưa ở nơi có cảm ứng từ nhỏ.

C Qua bất kỳ điểm nào trong từ trường ta cũng có thể vẽ được một đường sức từ.

D Đường sức từ do nam châm thẳng tạo ra xung quanh nó là những đường thẳng.

Câu 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng? Người ta nhận ra từ trường tồn tại xung quanh dây

dẫn mang dòng điện vì

A có lực tác dụng lên một kim nam châm đặt song song cạnh nó.

B có lực tác dụng lên một hạt mang điện đứng yên đặt bên cạnh nó.

C có lực tác dụng lên một dòng điện khác đặt song song cạnh nó.

D có lực tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động dọc theo nó.

Câu 10: Nhận định nào sau đây không đúng về nam châm ?

A Các cực cùng tên của các nam châm thì đẩy nhau.

B Mọi nam châm khi nằm cân bằng thì trục đều trùng theo phương bắc nam của Trái Đất.

C Mọi nam châm bao giờ cũng có hai cực.

D Mọi nam châm đều hút được sắt.

Câu 11: Chọn câu đúng.

A Đường sức từ của nam châm là đường đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam

B Nam chân tác dụng lực từ lên dòng điện nhưng dòng điện không tác dụng lực từ lên nam

châm

C Từ trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện.

D Mỗi nam châm có hai cực Bắc và Nam Tuy nhiên có một số nam châm chỉ có một cực Câu 12: Trường hợp nào sau đây không có từ trường ?

A Xung quanh một điện tích đang chuyển động.

B Xung quanh dây dẫn có dòng điện.

C Xung quanh điện tích đứng yên.

D Xung quanh nam châm.

Câu 13: Hình vẽ nào sau đây vẽ đúng chiều của đường sức từ xung quanh dây dẫn thẳng có dòng

Xét một đoạn dây dẫn có chiều dài l đặt vuông góc với đường sức từ, dòng điện qua dây dẫn

là I, lực từ tác dụng lên dây dẫn là F Tiến hành thí nghiệm khi cho I và l thay đổi thì ta thấy thương

số

F

Il không thay đổi Nếu vectơ cảm ứng từ hợp với chiều dòng điện một góc α thì độ lớn cảm ứng

từ được tính bởi: sin

F B



b) Định nghĩa cảm ứng từ

Cảm ứng từ B tại điểm M là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của từ trường tại điểm M,

được đo bằng thương số sin

F B

Il 



urur

có:

- Điểm đặt tại vị trí đang xét

- Hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đang xét

- Độ lớn sin

F B

2 Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện

Trong một từ trường đều có cảm ứng từ Br

, ta đặt một đoạn dâydẫn M1M2 = ℓ hợp với đuờng sức từ một góc  cho dòng điện có cường

độ I chạy qua thì xuất hiện lực từ Fr

tác dụng lên đọan dây có:

- Điểm đặt tại trung điểm của đọan dây

- Phương vuông góc mặt phẳng chứa Br

và ℓ

- Chiều theo qui tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón tay cái choãi

ra 90 o chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

- Độ lớn được xác định bởi công thức:

B

2 Các hình vẽ bên dưới là đoạn dây dẫn dài ℓ, mang dòng điện I được đặt trong từ trường đều

a) Hình a: nằm ngang, B = 0,02 T; I = 2 A; ℓ = 5 cm;  = 300 Tìm

b) Hình b: thẳng đứng, B = 0,03 T; ℓ = 10 cm; F = 6.10–3 N Tìm I và phương, chiều của c) Hình c: I = 5 A; ℓ = 10 cm; F = 0,01 N Tìm và góc 

(F = 10–3 N; I = 2 A; 0,02 T)

3 Vẽ và tính lực từ tác dụng vào đoạn dây dẫn có chiều dài ℓ = 10 cm, mang dòng điện I = 5 A, được đặt trong từ trường đều có B = 0,02 T có hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ (0,01 N)

4 Một đoạn dây dẫn có chiều dài ℓ = 10 cm, mang dòng điện I = 5 A, được đặt trong từ trường

đều có B = 0,02 T sao cho đoạn dây hợp với đường sức từ một góc 300 Tính độ lớn của lực từ tác dụng vào đoạn dây dẫn

ĐS: 0,005 N

5 Một đoạn dây dẫn có chiều dài ℓ = 20 cm, mang dòng điện I = 10 A, được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,2 T thì chịu một lực tác dụng một lực là 0,5 N Tính góc hợp bởi dây dẫn và đường sức từ ĐS: 38,60

6 Một đoạn dây dẫn có chiều dài ℓ = 15 cm, mang dòng điện I = 10 A, được đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với đường sức từ một góc 450 thì chịu một lực tác dụng một lực là 0,8 N Tính độ lớn cảm ứng từ nơ đặt dây dẫn ĐS: 0,75 T

7 Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ Biết B = 0,02 T Vẽ và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây ĐS: FAB=FCD=0,015N; FBC=FDA=0,025N

8 Một dây dẫn hình tam giác vuông KMN đặt trong một từ trường đều

cùng hướng từ K đến N như hình vẽ Cho B=0,1T, KN=12cm,

KM=16cm Dòng điện qua dây có chiều như hình và I=5A

a) Vẽ các lực từ tác dụng lên trung điểm các cạnh của tam giác

b) Tính độ lớn các lực tác dụng lên các cạnh của tam giác

ĐS: FMN=0,08N, FNK=0N; FKM=0,08N

9 Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB=10cm ; BC=20cm, có dòng điện I=4A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây như hình vẽ Biết B=0,04T a) Vẽ và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây b) Dưới tác dụng của lực từ như trên thì trạng thái của khung dây sẽ như thế nào nếu nó được đặt tự do ? ĐS: FAB=FCD=0N; FBC=FDA=0,032N; Xoay quanh một trục đi qua trung điểm của hai cạnh AB và CD

10 Một khung dây dẫn có dạng tam giác vuông cân ADC như hình Khung dây đặt từ trường

đều có cảm ứng từ B=0,1T, sao cho vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng ADC Cho

AD=AC=20cm, dòng điện qua khung I=5A theo chiều CADC Vẽ

và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây

ĐS: FAD=0,1N, FDC=0,14N; FCA=0,1N

11 Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB=10cm; BC=20cm, có dòng điện I=5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây và hợp với cạnh AD một góc =300 như hình vẽ Biết B=0,02T Vẽ và tính độ lớn của lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD và DA

Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT

I – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng

1 Đường sức từ

Từ trường do dđiện thẳng gây ra với đường sức từ có:

- Hình dạng là những đường tròn đồng tâm, nằm trong mặt phẳng

( )  vuông góc với dây dẫn, có tâm O là giao điểm của dây dẫn

và mặt phẳng ( )

- Chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải

sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng

điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ

2 Công thức

Độ lớn của cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài gây ra tại một điểm Mcách dây dẫn là r:

72.10 I

B

r



Trong đó:

- Hình dạng là những đường cong, càng gần tâm O độ cong càng

giảm, tại tâm O đường sức là đường thẳng trùng với trục của vòng

- Hình dạng như hình vẽ, bên trong ống dây đường sức

là những đường thẳng song song với trục của ống dây

và cách đều nhau (từ trường đều) Bên ngoài ống dây,

giống đường sức từ bên ngoài của một nam châm

thẳng

- Chiều của đường sức từ được xác định bởi quy tắc nắm bàn tay phải

- Phát biểu qui tắc: “Đặt nắm bàn tay phải dọc theo trục vuông góc với mặt phẳng khung dây, chiều 4 ngón nắm lại theo chiều dòng điện trong khung, khi đó chiều ngón tay cái là chiều của các đường sức từ.”

2 Công thức

Độ lớn của cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn gây ra tại một điểm bên trong ống dây:

7

l

 Trong đó:

o l: chiều dài ống dây (m)

o N: số vòng quấn của ống dây

Chú ý: Gọi

N n l



là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài (mật độ quấn) của ống dây thì 7

4 10

B   nI .

IV - Từ trường của nhiều dòng điện

Khi có hai từ trường chồng chất lên một điểm thì cảm ứng từ tổng hợp tại đó tính bởi:

2 2

1 1 2 1 2cos

B B B  B B 

Với  ( ; )B Br r1 2

BÀI TẬP

Từ trường gây ra bởi một dòng điện

1 Một dòng điện thẳng dài có cường độ I = 10 A đặt trong không khí Tính độ lớn cảm ứng từ

tại M cách dây dẫn 5 cm

ĐS: 4.10-5 T

2 Dòng điện I = 5 A chạy qua một vòng dây dẫn tròn, gây ra tại tâm O cảm ứng từ có độ lớn B0 = 31,4.10–6 T Tính đường kính của vòng dây dẫn

(20 cm)

3 Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt trong không khí Cảm ứng từ ở tâm vòng dây là

6,28.10-6 T Tìm dòng điện qua cuộn dây, biết bán kính vòng dây R = 5 cm

ĐS: I = 5 mA

4 Ống dây dài ℓ = 20 cm, có 80 vòng dây đang có dòng điện I = 5 A chạy qua Tính cảm ứng từ bên trong lòng ống dây ĐS: 2,5.10-3 T

5 Ống dây dài ℓ = 40 cm, có 800 vòng dây và điện trở R = 4  Ống dây mắc vào nguồn điện ( = 3 V; r = 2 ) Tính cảm ứng từ bên trong lòng ống dây (12,56.10–4 T)

6 Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B = 5.10-4T Tính cường độ dòng điện I ĐS: 0,4A

7 Một dây thẳng chiều dài 18,84 cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây tròn Cho dòng điện có cường độ I = 0,4 A đi qua vòng dây Tính cảm ứng từ trong vòng dây ĐS: 0,84.10-5T

8 Một ống dây thẳng chiều dài 20 cm, đường kính 2 cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300 cm được quấn đều theo chiều dài ống Ống dây không có lõi và đặt trong không khí Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là 0,5 A Tìm cảm ứng từ trong ống dây ĐS: B=0,015T

Từ trường gây ra bởi hai dòng điện thẳng 9 Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song và vuông góc với mặt giấy có dòng điện I1=I2=5A có chiều như hình vẽ bên Vẽ và tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do dòng điện I1 và I2 gây ra tại điểm M Cho AB=BM=10cm ĐS : 5.10-6T

10 Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong không khí, có hai dòng điện ngược chiều, cùng cường độ I1 = I2 = 9 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra tại điểm M tại trung điểm của đường nối hai dây ĐS: 3,6.10-5T

11 Hai dây dẫn thẳng D1 và D2 rất dài đặt song song cách nhau 6 cm trong không khí, có dòng điện I1 = I2= 2A đi qua cùng chiều Xác định véc tơ cảm ứng từ tại: a) M cách D1 và D2 một khoảng 3 cm b) N cách D1 khoảng 4 cm, cách D2 khoảng 2 cm c) K cách D1 khoảng 10 cm, cách D2 khoảng 4 cm

12 Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1=12A; I2=15A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp do

hai dòng điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 15 cm và cách dây dẫn mang dòng I2 5cm

ĐS: 7,6.10-5T

13 Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song cùng chiều cách nhau 10 cm trong không khí có I1=I2=6A Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách đều I1 và I2 một khoảng 20 cm

Bài 22: LỰC LO-REN-XƠ

I - Lực Lo-ren-xơ

1 Định nghĩa lực Lo-ren-xơ

Lực Lo-ren-xơ là lực từ tác dụng lên hạt điện tích chuyển động trong một từ trường theo phương cắt các đường cảm ứng từ

2 Xác định lực Lo-ren-xơ

- Điểm đặt: Tại điện tích điểm

- Phương: vuông góc với vr

và Br

- Chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều vr

, thì ngón tay cái choãi ra

90 0 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên hạt mang điện dương và ngược lại khi hạt mang điện âm.

- Độ lớn: f  q vBsin

Trong đó:

o f: lực Lo-ren-xơ (N)

o q: độ lớn điện tích (C)

o v: tốc độ bay của điện tích (m/s)

B v

o B: cảm ứng từ (T)

o  ( ; )B vr r

Chú ý:

o Khi

0 max

B v :r   r 90 f  q vB

o Khi

0 min

B  v : 0;180 f 0

ur r

II - Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều (đọc thêm)

BÀI TẬP

1. Một electron bay vào trong từ trường đều với vận tốc v = 2.106 m/s vuông góc với từ trường

có độ lớn B = 0,2 T Tính độ lớn của lực Lo-ren-xơ, biết qe = -1,6.10-19C

2 Vẽ lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện tích q = – 5.10–8 C, chuyển động trong từ trường đều B = 0,02 T với véctơ vận tốc nằm trên mặt phẳng hình vẽ và v = 5.105 m/s, véctơ cảm ứng từ B vuông góc mặt phẳng và có chiều như hình vẽ Tính độ lớn lực Lorentz (0,5.10–3 N)

3 Proton chuyển động theo đường tròn đường kính d = 6,8 cm trong từ trường đều có  Biết B = 1,5 T; mp = 1,67.10–27 kg Tìm vận tốc của proton Cho biết điện tích của proton là qp = + 1,6.10-19C

(4,9.107 m/s)

4 Proton bay vào trong từ trường đều theo phương hợp với đường sức từ góc  = 300 Biết B = 1,5 T và v = 3 107 m/s Tìm lực Lorentz tác dụng vào proton Cho biết điện tích của proton là qp = + 1,6.10-19C

(3,6.10–12 N)

5 Một electron bay vào trong từ trường đều có B = 1,2.10-3 T Khi vào từ trường, vận tốc của electron là v=106m/s và véctơ v hợp với véctơ B một góc 900 Cho biết qe = -1,6.10-19C Tính độ lớn lực Lorentz ĐS: F1=1,92 10-16N

6 Một electron khối lượng m = 9,1.10-31kg chuyển động với vận tốc v = 107m/s vuông góc trong từ trường đều Quỹ đạo của electron là đường tròn bán kính R = 20 mm Tính độ lớn cảm ứng từ

7 Một proton có khối lượng m1=1,6.10-27kg, bay vào từ trường đều B=0,4T với vận tốc v1=106m/s theo hướng vuông góc với vecto cảm ứng từ a) Tính độ lớn lực Lorentz b) Tính bán kính quỹ đạo điện tích ĐS: 6,4.10-14N; 0,15m

8. Điện tích q = 10-6C khối lượng m = 10-4g chuyển động vuông góc trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,2 T Tính chu kỳ chuyển động của điện tích trên Cho biết điện tích của proton là qp = + 1,6.10-19C

9 Hạt proton chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 5 m dưới tác dụng của một từ trường

đều B = 10-2 T Cho biết điện tích của proton là qp = + 1,6.10-19C Xác định :

a) Tốc độ của proton

b) Chu kì chuyển động của proton

Cho mp=1,672.10-27kg, qp=-e

ĐS: 4,8.106m/s; 6,56.10-6s

Chương 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 23: TỪ THÔNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

I – Từ thông

1 Định nghĩa

Xét một mặt tròn (C) có diện tích S đặt trong từ trường đều Véctơ cảm ứng từ Br

hợp vớivéctơ pháp tuyến nr

một góc α Từ thôngxuyên qua tiết diện S được tính bởi:

cos

 Trong đó:

Từ thông có đơn vị là Vêbe (Wb)

Từ thông nói chung có giá trị đại số, dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của nr

.Thông thường ta sẽ chọn nr

sao cho α nhọn để dương

II – Hiện tượng cảm ứng điện từ

1 Thí nghiệm

Một mạch kín (C) hai đầu nối vào điện kế G đặt (C) vào trong từ trường của một nam châm

SN Ta thấy kim điện kế cho biết có dòng điện chạy trong (C) khi:

- Cho nam châm hay khung dây dịch chuyển tịnh tiến lại gần hoặc xa nhau

- Cho khung dây hoặc nam châm quay một góc 

- Thay đổi diện tích của khung dây

Nhận xét: Dòng điện trong (C) tắt khi dừng các thay đổi trên, dòng điện trong (C) đổi chiều

khi các thay đổi trên đổi chiều

2 Hiện tượng cảm ứng điện từ

Hiện tượng làm xuất hiện dòng điện trong cuộn dây dẫn kín khi từ thông xuyên qua mạchbiến thiên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Dòng điện xuất hiện đó gọi là dòng điện cảm ứng ic

III – Định luật Lenz về chiều của dòng điện cảm ứng

Lenz đã tìm ra quy luật về chiều của dòng điện cảm ứng và khái quát thành định luật

1 Định luật

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường của dòng điện cảmứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín

2 Áp dụng

Định luật Lenz cho ta xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín Gọi B là

từ trường ban đầu tạo từ thông  qua mạch kín và Bc là từ trường do dòng điện cảm ứng Ic gây ra

- Trường hợp từ thông qua (C) tăng: Bc cùng chiều với B  chiều của ic

- Trường hợp từ thông qua (C) giảm: Bc nguợc chiều với B  chiều của ic

Chiều của Ic được xác định bằng quy tắc vặn nút chai: Vặn nút chai sao cho chiều tiến của nút là chiều của cảm ứng từ Brc

thì chiều xoay của nút là chiều của dòng điện i c

VD2: Áp dụng định luật Lenz để xác định chiều của dòng điện cảm ứng khi nam châm rơi

- Lò cảm ứng để nung nóng kim loại

- Dòng Fu-cô cũng được ứng dụng trong một số lò tôi kim loại

- Trong trường hợp, dòng Fu-cô có hại như làm nóng máy điện Để giảm tác dụng của dòngFu-cô, khối kim loại nguyên vẹn được thay bằng một khối nhiều lá kim loại xếp liền nhau,cách điện đối với nhau

b) Tịnh tiến khung dây ra xa dây dẫn thẳng (hình 2).

c) Biến trở R di chuyển theo chiều từ M sang N sang phải (hình 3)

2. Khung dây đồng ABCD hình chữ nhật có kích thước 5cm x 10cm đặt vào từ trường đều, có

B = 0,2 T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung 60o

a) Tính từ thông qua khung dây

b) Nếu tăng độ lớn cảm ứng từ lên 2 lần đồng thời tăng số vòng của khung dây lên 100vòng thì từ thông qua khung thay đổi thế nào ?

ĐS: 8,66.10-4 Wb, tăng 200 lần

3. Khung dây bằng đồng ABCD có dạng hình chữ nhật có kích thước 5 cm X 10 cm đặt vào từ

trường đều, có B = 0,2 T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc  = 600 Tính từthông gởi qua khung dây

(8,66.10–4 Wb)

4 Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ Từ thông qua khung dây là  = 1,2.10-5Wb

a) Tính bán kính vòng dây

b) Bây giờ nghiêng khung dây sao cho mặt phẳng của khung làm với cảm ứng từ một góc

600 Tính lại từ thông qua khung

ĐS: 0,8cm; 10-5Wb

5. Khung dây dẫn ABCD có dạng hình chữ nhật gồm 200 vòng dây, được đặt vào từ trườngđều, có B = 0,2 T Kích thước các cạnh của khung là AB = 2 cm và BC = 3 cm Tìm vị trícủa khung dây để

a) Từ thông gởi qua khung có giá trị bằng 0.

b) Từ thông gởi qua khung có giá trị lớn nhất Tìm giá trị này

(900; 00 và max = 0,024 Wb)

6. Một vòng dây phẳng có đường kính d = 10 cm đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1T

Mặt phẳng vòng dây làm thành với



B một góc 300 a) Tính từ thông qua S

b) Bây giờ tăng số vòng dây lên 100 vòng đồng thời tăng đường kính của vòng dây lên 10lần thì từ thông qua vòng dây thay đổi thế nào ?

ĐS: 3,9.10-4Wb; tăng 10000 lần

Bài 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

I – Suất điện động cảm ứng trong mạch kín

Dòng điện cảm ứng sinh ra trong mạch kín Vậy mạch kín này tương đương với nguồn điện.Suất điện động của nguồn này gọi là suất điện dộng cảm ứng

Phát biểu: Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến

thiên từ thông qua mạch kín đó

o Ec: suất điện động cảm ứng (V)

o      : độ biến thiên từ thông (Wb)2 1

o    : độ biến thiên thời gian (s)t t2 t1



 



II - Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ

Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng

BÀI TẬP

1. Khung dây dẫn bằng đồng ABCD có dạng hình chữ nhật, có kích thước 20 cm x 10 cm,

được đặt vào từ trường đều, có B = 0,5 T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc

 = 300

a) Tính từ thông gởi qua khung dây

b) Cho từ trường giảm đều đến giá trị 0 trong thời gian t = 0,1 s Tính suất điện động cảmứng xuất hiện trong khung trong thời gian biến đổi

(0,005 Wb; 5.10–2 V)

2. Khung dây dẫn phẳng gồm 1000 vòng, bán kính mỗi vòng là R = 0,1 m Khung dây được

đặt trong từ trường đều, pháp tuyến của khung dây song song với đường sức từ Lúc đầu,

cảm ứng từ có giá trị B = 0,2 T Hãy tìm suất điện động cảm ứng từ trong cuộn dây nếutrong thời gian t = 0,1s

a) Cảm ứng từ của từ trường tăng gấp đôi

b) Cảm ứng từ của từ trường giảm đều đến 0

(62,8 V; 62,8 V)

3. Mạch kín hình vuông, cạnh 10 cm, đặt vuông góc với từ trường đều có độ lớn thay đổi theothời gian Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i = 2 A vàđiện trở của mạch là r = 5 

(103 T/s)

4. Khung dây đồng hình vuông, cạnh a = 10 cm, đặt vào từ trường đều Vectơ cảm ứng từ vuông

góc với mặt phẳng khung dây Trong khoảng thời gian t = 0,05 s, cho độ lớn của cảm ứng từ

tăng đều từ 0 đến 0,5 T

a) Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

b) Biết khung có điện trở 0,01 Ω Tính cường độ dòng điện cảm ứng chạy trong khung

ĐS: 0,1 V; 10 A

5. Khung dây đồng ABCD hình chữ nhật, có 1000 vòng, mỗi vòng có kích thước 20cm x 10cm

đặt vào từ trường đều, có B = 0,5 T Véctơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung 30o a) Tính từ thông qua khung dây

b) Cho từ trường giảm đều đến không trong thời gian 0,1s Tính suất điện động cảm ứngxuất hiện trong khung trong thời gian biến đổi

c) Biết khung có điện trở 10Ω Tính cường độ dòng điện cảm ứng chạy trong khung

ĐS: 5Wb; 50V; 5A

6. Một khung dây dẫn phẳng tròn, có 1000 vòng, bán kính cuộn dây là 0,1m Cuộn dây được

đặt trong từ trường đều, pháp tuyến khung dây song song với đường sức từ Lúc đầu, cảm

ứng từ có giá trị 0,2T Hãy tìm suất điện động cảm ứng từ trong cuộn dây nếu trong thờigian 0,1s

a) Cảm ứng từ của từ trường tăng gấp đôi

b) Cảm ứng từ của từ trường giảm đều đến 0

c) Khung dây nghiêng so với lúc đầu một góc 900

ĐS: 62,8 V; 62,8 V; 62,8 V

7 Một mạch kín hình vuông, cạnh 10 cm, đặt vuông góc với đường sức từ một từ trường đều

có độ lớn thay đổi theo thời gian Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòngđiện cảm ứng I = 2 A và điện trở của mạch r = 5 

ĐS: 4.10-3 T/s

8. Một vòng dây đồng có đường kính d=20cm, tiết diện Sd=0,5mm2 đặt vào trong từ trường

đều có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Cho điện trở suất của đồng là

=1,75.10-8Ωm Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ qua vòng dây để dòng điện cảm ứngxuất hiện trong vòng dây là 2 A

ĐS: 1,4T/s

9. Khung dây MNPQ bằng đồng, phẳng, gồm 10 vòng dây,

diện tích mỗi vòng là S = 25 cm2 Khung đặt trong từ

trường đều có cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như

Tron đĩ: L là một hệ số tỉ lệ gọi là độ tự cảm của (C)

o Đơn vị của L là henry (H)

o L chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín (C)

o Độ tự cảm L của một ống dây điện:

2 7

: số vò ng dâ y.

: chiề u dà i ố ng dâ y (m).

S : tiế t diê n ố ng dâ y (m

Để tăng độ tự cảm của ống dây ta đặt một lõi sắt vào giữa ống dây Khi đĩ

2 7

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch cĩ dịng điện mà

sự biến thiên từ thơng qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dịng điện trong mạch

- Trong các mạch điện hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đĩng mạch và khi ngắt mạch

- Trong các mạch điện xoay chiều, luơn luơn xảy ra hiện tượng tự cảm

2 Một số thí nghiệm về hiện tượng tự cảm

a) Thí nghiệm 1

Trong mạch điện như hình, hai đèn 1 và 2 giống nhau; điện trở R và ống

dây tự cảm L cĩ cùng giá trị điện trở Khi đĩng khĩa K, đèn 1 sáng lên ngay

cịn đèn 2 sáng lên từ từ

Giải thích:

Khi đĩng khĩa K, dịng điện qua ống dây và đèn 2 tăng lên đột ngột, khi đĩ trong ống dâyxảy ra hiện tượng tự cảm cản trở sự tăng của dịng điện qua L Do đĩ dịng điện qua L và qua đèn 2tăng lên từ từ

b Thí nghiệm 2

Trong mạch điện vẽ trên Hình 25.3, điều chỉnh biến trở R để độ sáng của

đèn yếu, vừa đủ để trơng rõ được sợi dây tĩc Nếu đột ngột ngắt khĩa K, ta thấy

đèn sáng bừng lên trước khi tắt

Giải thích:

Khi ngắt K, dòng điện iL qua L giảm đột ngột xuống 0 Trong ống dây xảy ra hiện tượng tựcảm rong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng chạy qua đèn làm cho đèn sáng bừng lên trước khitắt.

III - Suất điện động tự cảm

Khi có hiện tượng tự cảm xảy ra trong một mạch điện thì xuất hiện suất điện động tự cảm

IV - Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm (đọc thêm)

Năng lượng từ trường trong ống dây có khi có dòng điện chạy qua, được tính bởi:

212

2. Suất điện động tự cảm 0,75 V xuất hiện trong một cuộn cảm có 25 mH tại đó cường độdòng điện giảm từ giá trị I xuống 0 trong 0,01 s Tính I

ĐS: 0,3 A

3. Một ống dây hình trụ chiều dài 62,8 cm quấn 1000 vòng dây, mỗi vòng có diện tích 50

cm2 Cường độ dòng diện bằng 4 A Bên trong ống dây là chân không và điện trở ống dâykhông đáng kể

4. Một ống dây dài 40 cm, đường kính 4 cm có 400 vòng dây quấn sát nhau Ống dây mangdòng điện cường độ I = 1 A

5. Ống dây hình trụ lõi là không khí, dài ℓ = 62,8 cm gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng có diệntích S = 50 cm2 Cường độ dòng diện chạy qua ống dây là I = 4 A Ống dây có điện trở khôngđáng kể

6. Ống dây hình trụ có lõi không khí, dài ℓ = 20 cm, gồm 2000 vòng dây, diện tích mỗi vòng

100 cm2

a) Tính độ tự cảm L của ống dây

b) Dòng điện qua cuộn cảm tăng đều từ 0 đến 5 A trong t = 0,1 s Tính suất điện động tựcảm xuất hiện trong ống dây (0,25 H; 12.57 V)

7. Cuộn cảm L = 3 H, điện trở trong R = 0, được nối với nguồn điện ( = 6 V; r = 0) Sau thờigian bao lâu tính từ lúc nối vào nguồn điện thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm tăng đều

(1,25 s)

Phần 3: QUANG HÌNH HỌC Chương 5: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến

so với tia tới

- Với hai môi trường trong suốt bất kì thì tỉ số giữa sini và sinr luôn không đổi

sinsin

i hs

r 

II – Chiết suất của môi trường

1 Chiết suất tỉ đối

Tỉ số

sinsin

2 Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối (còn gọi là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môitrường đó so với chân không

- Theo đó thì chiết suất của chân không là 1

- Chiết suất của không khí có thể xem là 1

- Với hai môi trường trong suốt nhất định thì

2 21 1

n n n



o Trong đó:

 n2: là chiết suất tuyệt đối của MT (2).

 n1: là chiết suất tuyệt đối của MT (1)

- Vậy công thức của ĐLKX trở thành n sini n sinr1  2

- Liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường với tốc là

c n v



 c: tốc độ ánh sáng trong chân không

 v: tốc độ của ánh sáng trong môi trường đang xét

III – Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng

Với hai môi trường trong suốt nhất định, tia sáng truyền đi theo đường nào thì truyền ngượclại cũng theo đường đó

xạ

ĐS : 30,60

3 Chiết suất của thủy tinh là nt = và của không khí là nk = 1 Tính góc khúc xạ r ứng với cácgóc tới 00; 300; 450; 600; 900 trong trường hợp Ánh sáng truyền từ không khí vào thủy tinh

4 Cho biết vận tốc ánh sáng truyền trong thuỷ tinh là 2.105 km/s và vận tốc ánh sáng đi trongchân không là c=3.108 m/s

a) Tính chiết suất tuyệt đối của thuỷ tinh.

b) Sau đó ánh sáng đi vào nước có chiết suất 4/3 Tính vận tốc của ánh sáng trong nước.

ĐS: 3/2; 2,25.108 m/s