Đề số 2: Lời giải và đáp án Kiểm tra Cuối Kỳ môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
THẦY PHẠM NGỌC LAM TRƯỜNG
TOÁN CAO CẤP MAPSTUDY –
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Họ và tên sinh viên:.......................................
ĐỀ ÔN TẬP KIỂM TRA CUỐI KÌ Trường:.............................................................
Học phần: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Tổng điểm Thời gian: 90 phút Mã đề: 02 (Đề gồm 19 câu)
Chú ý: Thí sinh không được phép sử dụng tài liệu. A. Trắc nghiệm Câu 1:
Sử dụng công thức lực tương tác giữa hai điện tích của định lu t
ậ Culông (với điện tích của electron
và hạt nhân hyđrô = − = −  , kho ng cách ả = ): q q 1,6 10 − C r 0,5 10 − m 19 10 ( ) ep    = − = 9 ( 10 1,6 10 − ) kq q 2   9 19 F 9,23 10 − N  12 8 r0,5 10 22 −10 Câu 2: ( )
Hiệu điện thế giữa hai bản: = =  = U E.d 55.5 10 − 2,75 V 2
Điện dung của tụ điện được xác định theo công thức: = εε S Cd 0 ( ) 
Điện tích trên các b n là: ả =
= εε S = 1.8,86 10 −− 1 =  12 Q CU U  2,75 0,487 10 C 0 10 d5 10 −2 Câu 3:
Ta đã có đối với quả cầu đặt trong không khí thì (nhớ luôn không chứng minh) = q 2
P64πε ε l sin α tgα 0 22 1 0 1 1 Khi nhúng các qu ả c u ầ vào dâu ho , ả mỗi qu ả c u
ầ sẽ chịu thêm tác dụng của lực đẩy Acsimét P 1
hướng ngược chiều với trọng lực. Do đó, ta thu được:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 1 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2 q0 PP− 6
=4πε ε l sin α tgα 122 2 0 2 2 Mặt khác: P =mg = ρVg; P = ρ Vg 10
Từ (1), (2) và (3), ta có: 2 PP− ε  sin α tgα ρρ− 1 1 1 1 0 == 2 Pρ
ε sin α tgα 2 2 2 22 ε
sin α tgα ρ = ε sin α tgα ρ− ρ 1 1 1 2 2 2 (0 ) 2 ε  s  in α tgα 2 2 2 ρ ρε  sin = α
  tgα ε sin−  α tgα 022 2 2 2 1 1 1 Thay số với: ε 1;ε
= = 2;α = 30 ;α= 27 ;ρ = ( 800 ) 3 kg / m 1 2 1 2 0 2 0 0 2 s in 27 tg27 ρ = 800 =
2550 (kg ) 3 / m 2 0 0 2 0 0 2 s
 in 27 tg2−7 sin 30 tg30 Câu 4:
Điện thông: ( (hay thông lượng của véctơ E gửi qua diện tích ΔS ) là đại lượng vô hướng xác E ) định bởi: (  == E ) EnΔS EΔScosα Với: ΔS : ph n t ầ ử di
ện tích đủ nhỏ trong điện trường
E : véc tơ cường độ điện trường t m thu ại điể ộc ΔS
n : véc tơ pháp tuyến của ΔS Theo bài ra, ta có: 222    =  EΔS c = osα E  = = 4 = πR  cosα = RR14 ( 1E ) 1E 11 11 ( ) = =   2 22 2 E 1 E  
EΔS cosα E 4πR cosα  R 2R 4
 2(E )1 22 ( 2E ) 2 ( ) ( ) ( ) Câu 5:
Khi không có từ trường, các electron bị văng ra mép đĩa do lực quán tính li tâm. Do đó, giữa tâm và
mép đĩa xuất hiện một hiệu điện thế. Lúc hiệu điện thế ổn định, lực điện chính b ng l ằ ực hướng tâm của các electron.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 2 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2 R 2 2 2 31 −− 2 2    29 mω mω mω R 9,1 10 (40π) 0,3 eE mω = r E  = r U  = Ed r== r dr= = =  − 4,038 10 V rr 19 ( ) e e 2e 2 1,6 10  0 Câu 6 : Tổng điện tích 2 tụ: εε S q + q= 2q = 2C U 1 với 0 1 2 0 ( ) Cd = . 0 ++ Khi các b n t
ả ụ dịch chuyển thì C1 d2 d vt q1 C 1 1 U d vt 2 = =  = = ( ) do U=U = U C −− 12 2 d1 d vt q 2 C 2 U2 d vt d v −t dq εε S Từ (1) và (2) suy ra: 2 0 q = C U  I= = vU . 20 2 d dt d Câu 7:
Chia thanh thành những đo n
ạ nhỏ dx . Chúng có điện tích là: qq dq d =x= − dx 22 l2 R R 0
Xét điện trường dE gây ra do đoạn dx gây ra tại điểm đang
xét. Ta có thể tách dE thành hai thành phần dE và dE . x y
Điện trường tổng cộng E là tổng t t c ấ ả ng các điện trườ dE đó.
Do tính đối xứng nên tổng tất cả các thành phần dE b ng 0 . Ta có: ằ y dq q 1 R qR 00 dE cos = α  = dx dx  = x23 4πεε  r +++ 4πεε (R ) 22 22 22 x Rx 4πε l ε l R x 02 00 000 ( ) l α 2 0 qR qR R 0 0 0
 E=  dE = dx =  dα x33 =− 4πεε l l − 4πεε l R x + cos α  R R +  tan α 2 0 0( 2) x R tan α 0 2 22 0 α 2 2 2 2 0 0 0 ( ) α 0 α 0 q q 2q  qq l E c = osαdα sinα =  =  = 0 0 0 0 ( ) = 4πεε lR 0 0 −− 4πεε lR 4 ε π ε lR 2πεε lR 2R 4πεε RR 0 0 α00 0 0 α −7  Thay số: 2 10 3 E =
 6 10 ( V )/m 1 − 2 4π 1  8,8
 6 10  3 0,1
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 3 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Câu 8: Xét m t Gaox là m ặ t tr ặ
ụ đáy tròn bán kính R có trục trùng với sợi dây, chiều cao h(h  1) ở vùng 0
giữa sợi dây và cách sợi dây một khoả  ng  R1
, ta có thể coi điện trường trên m t tr ặ ụ là đều. 0
Sử dụng định lý OtxtrôgratxkiGaox, ta có: 0 q 1q1h 1 q E.2πR  = =   = 0 h E εε εε l 2πεε R l 0 0 0 0 −16 − 7 −   
Lực điện tác dụng lên hạt bụi là: 1 q 2q 1,7 10 2 10 10
F = E q = =  212 3 10 −− (N ) 2πεε R l 2π 1  8,8
 6 10  4 10 1,5 00 Câu 9: Ta có: =  =  (− ) λ dA q dV q Edr = − q dr 2πεε r 0 Lấy tích phân r2 qλ qλ dr A = dA = − = − (ln ) qλ r1 r lnr− =  ln 21 2πεε r 2πεε 2πεε r 0 1 r 0 0 2
Vậy mật độ điện dài của dây là −12 − 7      2πεε A 2π 1 8,86 10 50 10 0 7 λ = = = 6 10 − ( 2 C )/ m r 2 4 1 −9 q ln 32 10 ln r2 Câu 10: == q V  V 4πεε R AD  Từ hình vẽ, ta có: 0  == q VV 4πεε r BC  0
Công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích q từ B đến C và từ A đến D là b ng không: ằ 0 A= q V− V = 0; A = q V − V= 0 BC 0 ( B )C AD 0 A ( D ) Câu 11:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 4 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4 −− 
Áp dụng biểu thức tính điện dung: εS 2 100 10 11 C = = =  − 3,54 10 (F ) 92
4πkd 4π  9 10  0,5 10
Áp dụng biểu thức tính điện tích trên tụ: 1 − 1 − 8
q = CU = 3,54 10
 30=0 1,062 10 (C )
Nhiệt động tỏa ra trên điện trở khi tụ phòng hết điện là − q (1, ) 2 8 2 062 1  0 6 W = = = 1,59
 3 10 − (J ) −11 2C 2 3,54  10 Câu 12:
Giá trị cực địa của dòng điện dịch qua tụ là j
= j= S εε ωE S dmax dmax 0 0 Mặt khác: ε 0 ε S Cd CS=  = dεε 0 Vậy j Cd (2πv ) − 6 3 E
0,2 10 − 2,5 10 2π 50 206 ( 5 3,− =  =       = 23  6 10 A dmax 0 ) ( ) Câu 13:
Xác định cường độ từ trường tại B : +) Đoạn dây y :
• Phương: vuông góc với mặt phẳng khung dây
• Chiều: hướng vào trong mặt phẳng. • Độ lớn: 1 1 3π H cosθ = cosθ
− = cos0 cos − yB ( ) 12 4πBH 4πBH 4  +) Đoạn dây x :
• Phương: vuông góc với mặt phẳng khung dây
• Chiều: hướng vào trong mặt phẳng.  • Độ lớn: π 11 H cosθ = cosθ − = cos cosπ−  xB ( ) 12 4πBK 4πBK 4 
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 5 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ +) Cư t
ờng độ ừ trường tổng hợp tại B :
• Phương: vuông góc với mặt phẳng khung dây
• Chiều: hướng vào trong mặt phẳng.     • Độ lớn: 2I 1 2.20 1 H = H + H = 1 + = + 1=     76,85 A / m B xB yB ( )  ππ  22       4πOBcos 4π 0    ,1 co  s  44    Câu 14: Tại vị trí cân b ng: ằ T + F + P= 0 Trong đó: σq
P = mg; F = Eq = 2εε 0 Từ hình vẽ ta thấy: −5 −9  F σq 4 10 10
tgα = 0,=2309 = = 0  α = 13 1 − 2 − 3 P ε 2 ε mg      0 2 1 8,86 10 10 9,81 Câu 15: −19 3     Vận tốc c c gia t ủa eloctron sau khi đượ ốc: 2eU 2 1,6 10 2 10 7 v = =
= 2,65 10 ( m )/s 3 − 1 m9,1 10  Bước xo n c ắ ủa đường đinh ốc: 7 3 − 1 0
2πmv∣ 2πmvcosα
2π 2,65 10  9,1 10  cos 30 l ( ) h = = = = 0,06308 = m 6,038 cm −2− 19 ( ) ( ) Be Be 1,3 10
1,6 10   B. Tự luận Câu 1:
1) (Lưu ý có vẽ hình minh họa)
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 6 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Lưỡng cực điện là hệ hai điện tích điểm có độ lớn b ng ằ
nhau nhưng trái dấu, cách nhau một khoảng I r t nh ấ ỏ so với kho ng cách t ả
ừ lưỡng cực điện tới những điểm đang xét của trường.
• Ý nghĩa vecto mô men lưỡng cực điện: đặc trưng cho
tính chất điện của lưỡng cực điện ( P= ql có hướng e
từ -q đến q; I là kho ng ả
cách từ -q tới q). Hình minh họa bên dưới.
• Tính cường độ điện trường:
• Xét M nằm trên đường trung trực của I ( ) OM = r . Vớ i rd ta có:  q E = + = = → = + = M 1 E 2 E 1 E  2 E
E E cosα E cosα 2E cosα 2 M 1 2 1  4πεε r 01 • Với l ql cosαE= → = . M3 2r 4πεε r 101 1 P Do 1 ql r r E → 4 = πεε r hay e E4πε = ε− r 1M 3 M3 0 0 2) Bài toán:
• Coi hệ q ,q là lưỡng cực điện: 10 p q l p ql 12.10 Cm − =  → = = 12 • Do  Ir
suy ra E có điểm đặt tại M , cùng phương, ngược chiều p − 10  • Độ lớn: p12 10 9 E = k = 9.10  = 400 V / m 33 r3.10 ( ) 1− Câu 2: 1)
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 7 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
a) Định lý: Đại lượng vật lý do ph n t ầ ử dòng điện t o ạ ra t i 1
ạ vị trí trong không gian bao quanh, đặc
trưng cho ảnh hưởng của từ trường gây ra bởi phần tử dòng điện với độ lớn μμ Idlsinθ 0 dB 4π = r 2
b) Từ trường do dòng điện th ng dài vô h ẳ n t ạ o ra: ạ
• Chia dây thành các ph n t ầ ử μμ Idlsinθ Idl t o ra ạ 0
dB : dB = 4πr 2 μ 0 μ sinθdl
 B= dB B = dB =    4πr 2 l l l Ta có lcotθ l Rcotθ r=  = và R Rdθ = sinθ d  l= 2 rsin θ θ2  Mà a μμ I R dθ sinθ μμ I μμ I 00 r B =  =   sin = θ dθ  0  B co = sθ (co ) sθ − 2 sinθ 4π 12 2 4π R R 4πa tθ  1 sin θsin 2 θ θ =0=μμ I Dây vô hạn có 10 = B θ  180 2πr 2 2) Bài toán
• Vecto cảm ứng từ t i O: ạ = B+ B + + B B B 1 2 3 4 −−  • Mà μμ I 4π 10 20 2 0 B = B= B = B = cos45 + cos45
 = B 4=B  4 = 2,26 10 T 1 2 3 4 ( ) 7 4 1 a4π 0,05  4π2
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 8 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Phương: vuông góc với khung dây, chiều hướng vào trong. Câu 3:
1) Năng lượng từ trường W i I=
• Năng lượng từ trường của ống dây 1 2 dW L. = i.di W
 = dW= L.i.di = LI   = 2 0 i 0
• Năng lượng từ trường bất kỳ 11 2 dW wdV == B dV
với w là mật độ năng lượng m 2μμ 0 11 2  B1 W = dW =  B dV . Mà H =  W BHdV mm =  2μμ m μμ 2 V0 0 V 2) Bài toán a) Số lớp dây c n cu ầ ốn −3  Ta có: nNI nI Hd 2000 0,3 10 H n = =  = = 6 = Nd d I 0,1 2 2 2  b) Độ tự cảm: n N S n l S −2 Lμ= μ= 1, =5 10 H 00 2 ld
c) Mật độ năng lượng: 1 2 7 − 2 3 Wμ=H
0,5= 4 3,14  10  2000  2,5 = J / m 0 2 Câu 4: 1) • Phát biểu: B t
ấ kỳ một từ trường nào biến thiên theo thời gian cũng sinh ra một điện trường xoáy
• Phân biệt điện trường tĩnh và điện trường xoáy: Điện trường tĩnh Điện trường xoáy
Cố định nhưng có thể di Điện tích Cố định chuyển
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 9 Học online t i:
ạ https: //mapstudy.vn
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Đường sức Không khép kín Khép kín
Công khi dịch chuyển điện qEdl= 0   A0 tích Kết quả Không tạo ra dòng điện Tạo ra dòng điện −  − − • Phương trình M-F: dd d m ξ Bd = S =  . Mà ξ = E  dl Edl= BdS    là phương CS ( ) dt dt C ( dt C ) C ( ) S trình M
− F d ng tích phân ạ 2) Bài toán  • Dòng điện dịch: DE Jεε== d0 tt  U U cos t  εε U 032 ( ) • Mà 00 E J 1,1.10 − = =  = = A / m dmax d d d __HẾT__
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Thầy Phạm Ngọc Lam Trường 10