Tóm tắt lý thuyết và bài tập ôn tập môn Vật lý và thí nghiệm 1 | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Tóm tắt lý thuyết và bài tập ôn tập môn Vật lý và thí nghiệm 1 của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

lOMoARcPSD|37054152
MCLC
Chương 1. Động lc hc cht điểm 3
1.1 Động hc chất điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Động lc hc chất điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Chương 2. Động lc hc h chất điểm - vt rn 13
2.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Chương 3. Năng lượng 19
3.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chương 4. Trường hp dn 25
4.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Chương 7. Trường tĩnh đin 27
7.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
7.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Chương 8. Vt dn 32
8.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
MCLC
Chương 9. Đin môi 37
9.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Chương 10. Từ trưng của dòng điện không đổi 40
lOMoARcPSD|37054152
10.1 Cm ng t
B
và cường độ t trường
H
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
10.2 Lc tác dng ca t trường lên dòng điện, điện tích chuyển động trong
t trường đều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
10.2.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
10.2.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Chương 11. Hiện tưng cm ứng điện t 48
11.1 Tóm tt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
11.2 Bài tp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Chương 1
ĐỘNG HC LC CHẤT ĐIỂM
1.1 Động hc chất điểm
1.1.1 Tóm tt lý thuyết
1. Chuyển động cong:
- Véctơ vận tc (tc thi hay gi tt là vn tc):
d~r
~v = (1.1)
dt ~
r
là bán kính véctơ của chất điểm chuyn động. - Vn
tc:
v (1.2)
vi s là hoành độ cong; x, y, z là các tọa độ ca chất điểm đang chuyển động h trc ta
độ Descartes vuông góc. - véc-tơ gia tốc toàn phn
d~v
~a ~a
n
(1.3)
dt
lOMoARcPSD|37054152
gia tc tiếp tuyến:
a
t
=
dv
dt
v2 gia
tc pháp tuyến: a
t
=
R Gia
tc toàn phn:
R là bán kính cong ca qu đạo tại điểm đang xét.
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG HC CHẤT ĐIM
4
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
2. Chuyển động thẳng đều: - Vn tc: v
=
s
= const t
- Gia tc: a = 0
- Phương trình chuyển động: s = v.t s quãng đường đi của chất điểm
chuyển động.
3. Chuyển động thng biến đổi đều:
- Vn tc: v = v
0
+ at; v
0
là vn tốc ban đầu.
- Gia tc: a = const. - Phương trình chuyển động:
1
s = v
0
t + at
2
2
- Mi liên h gia vn tc, gia tốc và quãng đường dch chuyn:
(1.5)
v as (1.6)
4. Chuyển động tròn: -
Vn tc góc:
ω =
dt
- Gia tc góc:
(1.7)
2
β =
=
dt dt
trong đó θ là góc quay.
Trường hp chuyển động tròn đều:
(1.8)
θ 2π
ω = , ω = = 2πf , t T
T là chu kì, f là tn s ca chuyn động.
Trường hp chuyển động tròn biến đổi đều:
(1.9)
ω = βt +ω
0
,
(1.10)
t , (1.11) ,
(1.12)
Liên h gia vn tc, gia tc dài vi vn tc và gia tc góc:
~v (1.13)
v = ; a
t
= ; a
n
=
2
.
(1.14)
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG HC CHẤT ĐIM
5
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
5. S rơi tự do: trưng hợp đặc bit ca chuyn động nhanh dần đều vi:
v
0
=
0; a = g = 9,81m/s
2
.
6. Chuyển động ném xiên:
Vật được ném xiên vi vn tốc ban đầu (~v, ox~ ) = α -
Gia tc:
ax = 0
~a = a
y
= −g
- Vn tc:
vx = vox = v
0
cos α
0
~v = v
y
= v
oy
+ a
y
t = v sin α gt
(1.15)
- Phương trình chuyển động:
x = v
0
cos α.t gx
y = α (1.17)
- Độ cao cực đại:
v
2
sin
2
ymax = 0α
2g
(1.18)
- Phương trình quỹ đạo:
(1.16)
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG HC CHẤT ĐIM
6
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
- Tm xa:
v
2
sin2
xmax = 0α
(1.19)
g
1.1.2 Bài tp
Bài 1.1. Phương trình chuyển đng ca chất đim có dng: x = a cos ωt; y = b sin ωt
Cho biết a = b = 20cm; ω = 31,4 rad/s . Tìm:
1. Qũy đạo chuyển đng ca chất điểm.
2. Vn tc và chu k ca chuyển động.
3. Gia tc ca chuyển động
Bài 1.2. Hai ô tô cùng chy trên một đoạn đường t A đến B. Chiếc ô tô th nht chy nửa đầu
đoạn đường vi vn tc v
1
và na sau của đoạn đường vi vn tc v
2
. Chiếc ô tô th hai chy
na thời gian đầu vi vn tc v
1
và na thi gian sau vi vn tc v
2
. Tìm vn tc trung bình ca
mỗi ô tô trên đoạn đưng AB. Cho biết v
1
= 60km/h và v
2
= 40km/h.
Đáp số: v
1
= 48km/h, v
2
= 50km/h
Bài 1.3. Một ngưi chèo mt con thuyn qua b sông theo hướng vuông góc vi b sông vi
vn tốc 7,2km/h. Nưc chảy đã mang con thuyn v phía xuôi dòng mt khong 150m. Tìm:
1. Thi gian cn thiết để thuyền qua được sông. Cho biết chiu rng
ca sông bng0,5km.
2. Vn tc của dòng c vi b sông.Đáp s: t = 250(s); v
23
=
0,6m/s
Bài 1.4. Mt xe la bắt đầu chuyển động giữa hai điểm (nm trên một đường thng) cách nhau
1,5km. Trong nửa đoạn đường đu xe la chuyn động nhanh dần đều, còn nửa đoạn đường
sau xe la chuyển đng chm dần đều. Vn tc ln nht ca xe la giữa hai điểm đó bằng
50km/h. Biết rng tr s tuyệt đối ca các gia tc trên hai đoạn đường bng nhau. Tính:
1. Gia tc ca xe l.
2. Thời gian để xe lửa đi hết quãng đường giữa hai điểm đó.
Đáp số: a 0,13m/s
2
; t 213,84 (s)
Bài 1.5. Mt vật đang đứng yên bắt đầu chuyển động nhanh dần đều, biết rng trong giây th
5 nó đi được mt quãng đường 18 m. Hi trong giây th 10, vật đó đi được quãng đường bng
bao nhiêu ?
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG HC CHẤT ĐIM
7
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Đáp số: s = 38 (m)
Bài 1.6. Một người đứng sân ga nhìn một đoàn tàu đang bắt đầu chuyn bánh, biết rng toa
th nht chạy ngang qua trưc mặt người đó trong 6s. Coi chuyển động của đoàn tàu nhanh
dn n. Hi toa th
n
đi qua trước mặt người quan sát trong bao lâu? Áp dng với trưng hp
n
= 7. Đáp số: 6(√7 6) (s)
Bài 1.7. Th vật rơi tự do t độ cao
h
= 20m. Tính:
1. Quãng đường mà vật rơi được trong 0,1s đu và 0,1s cui.
1. Thi gian cn thiết để vật đi được 1m đầu và 1m cui của độ cao
h
. Cho
g
=
10m/s
2
.
Đáp số: 1. h
1
= 0,05 (m) ; h= 1,95 (m)
2. t
1
= 0,45 (s) ; t= 0,05 (s)
Bài 1.8. Phi ném mt vật theo phương thẳng đng t độ cao
h
= 45m vi vn tốc ban đu v
0
bằng bao nhiêu để nó rơi tới mặt đất:
1. Trước 1 giây so với trường hp vật rơi tự do?
2. Sau 1 giây so với trưng hp vật rơi tự do. Cho
g
= 10m/s
2
. Đáp s: 1. m
xung vi vn tc v
0
= 12,5 (m/s).
2. Ném lên vi vn tc v
0
= 8,75 (m/s)
Bài 1.9. Một hòn đá được ném theo phương nm ngang vi vn tốc ban đầu
v
0
= 15m/s. Tìm
gia tc pháp tuyến và gia tc tiếp tuyến của hòn đá sau khi ném 1 giây.
Cho g = 10m/s
2
. B qua mi lc cn.
Đáp số: a
t
= 5,4 m/s
2
; a
n
= 8,2m/s
2
Bài 1.10. Người ta ném mt qu bóng vi vn tốc ban đu
v
0
= 10m/s theo phương hp vi
mt phng nm ngang mt góc α = 30 . Ga s qu bóng được ném đi từ mặt đất. Hi:
1. Độ cao ln nht mà qu bóng có th đạt được.
2. Tm bay xa ca qu bóng.
3. Thi gian t lúc ném qu bóng ti lúc bóng chạm đất.
Cho g = 10m/s
2
. B qua mi lc cn.
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG HC CHẤT ĐIM
8
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
v
2
0
sin
2
α v
2
0
sin2α Đáp số:
ymax = , xmax = 2g 9
Bài 1.11. T độ cao
h
= 25m ngưi ta ném một hòn đá lên phía trên vi vn tốc ban đầu v
0
=
15m/s theo phương hp vi mt phng nm ngang mt góc α = 30 . Xác định:
1. Thi gian chuyển động ca hòn đá.
2. Vn tc của hòn đá lúc chạm đất.Cho g = 10m/s
2
. B qua
mi lc cn.
Đáp số: 1. t = 3,1 (s), 2. v = 26,7 (m/s)
Bài 1.12. T một đỉnh tháp cao
h
= 30m, người ta ném một hòn đá xuống đất vi vn tc ban
đầu v
0
= 10m/s theo phương hp vi mt phng nm ngang mt góc α = 30 .
Tìm:
1. Thi gian chuyển động của hòn đá.
2. Khong cách t chân tháp đến ch rơi của hòn đá.
3. Dng qu đạo của hòn đá.
Cho g = 10m/s
2
. B qua mi lc cn.
Đáp số: 1. t = 2(s), 2. x = 17,3(m), 3. y = h x tan α
gx
2
Bài 1.13. Một vô lăng sau khi bắt đầu quay được một phút thì thu được vn tc 700vòng/phút.
Tính gia tc góc của vôlăng s vòng vôlăng quay đưc trong phút y nếu chuyển đng
của vô lăng là chuyển động nhanh dần đều. Đáp số: 1. β = 1,22 (rad/s
2
), 2. n = 350 vòng
Bài 1.14. Một đoàn tàu bắt đu chy vào mt đoạn đường tròn, bán kính 1km, i 600m vi
vn tốc 54km/h. Đoàn tàu chạy hết quãng đường đó trong 30s. Tìm vận tc dài, gia tc pháp
tuyến, gia tc tiếp tuyến, gia tc toàn phn gia tc góc của đoàn tàu cuối quãng đường
đó. Coi chuyển động của đoàn tàu là chuyển động nhanh dần đều.
Đáp số: v = 25 (m/s); a
n
= 0,625(m/s
2
); a = 0,7(m/s
2
)
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG LC HC CHẤT ĐIM
9
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
1.2 Đng lc hc chất điểm
1.2.1 Tóm tt lý thuyết
Phương pháp giải một bài toán động lc hc:
c 1: Xác định đầy đ chính xác các lc tác dng lên vt v các lc tác dng lên
hình.
c 2: Viết phương trình cơ bản của động lc học (phương trình định lut 2 Newton):
~
F
= m~a, vi
~
F là tng các lc tác dng lên vt.
c 3: Chiếu phương trình lên các phương, thu được phương trình đi s và gii.
1. Lực ma sát trưt:
f
ms
= kN
,
(1.20)
trong đó,
k
là h s ma sát,
N
là độ ln ca phn lc pháp tuyến.
2. Phương trình Newton:
dK
~
, (1.21)
dt
vi
~
F
lc tng hp tác dng n chất điểm, véctơ động ng ca cht
đim có khối lượng m và vn tc~v
3. Mômen động lượng:
~
L (1.22)
4. Định lý v mômen động lượng: Đối vi mt chất điểm:
d
. (1.23) dt
Trường hp chất điểm chuyển động tròn vi vn tc góc
ω
~ :
~
dL d
= (
dt dt Iω~)
vi I = mr
2
là mômen quán tính ca chất điểm đối vi O.
(1.24)
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG LC HC CHẤT ĐIM
10
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
5. Phép biến đổi Galiléo:
Công thc cng vn tc:
(1.25)
Công thc cng gia tc:
~a =
~
a
+ V
~
.
(1.26)
6. Phương trình Newton trong hệ quy chiếu chuyn động (tnh tiến):
m
~
a=
~
F +
~
F
qt
(1.27)
vi là gia tôc tnh tiến ca h quy chiếu chuyển động.
1.2.2 Bài tp
Bài 1.15. Một người di chuyn mt chiếc xe vi vn tốc không đổi. Lúc đầu người y kéo xe v
phía trước, sau đó ngưi ấy đẩy xe v phía sau. Trong c hai trường hp, càng xe hp vi mt
phng nm ngang mt góc
α
. Hỏi trong trường hợp nào người y phải đặt lên xe mt lc ln
hơn? Biết rng trọng lượng ca xe là
P
, h s ma sát gia bánh xe và mặt đường là
k
.
Đáp số: Kéo xe v phía trước : f
ms
= k(P F.sin α)
Đẩy xe v phía sau: f
ms
= k(P + F.sin α)
Bài 1.16. Mt bn g phng A khối ng 5kg b ép gia hai mt phng thẳng đứng song
song. Lc ép vuông góc vi mi mt ca bn g bng 150N. H s ma sát ti mt tiếp c
0,20. Ly
g
= 10m/s
2
. Hãy xác đnh lc kéo nh nht cần để dch chuyn bn g A khi nâng
lên hoc h nó xung.
Đáp số: Kéo g lên phía trên: F
min
= mg + 2kN Kéo g
xuống dưới: F
min
= mg 2kN
Bài 1.17. Một tàu điện, sau khi xut phát, chuyển động vi gia tốc không đổi 0,5m/s
2
. Sau khi
bắt đầu chuyển động được 12s, ngưi ta tắt động cơ của tàu tàu chuyển động chm dn
đều cho ti khi dng hn. Trên toàn b quãng đường h s ma sát bng k = 0,01. Tìm:
1. Vn tc ln nht ca tàu.
2. Thi gian toàn b k t khi tàu xut phát cho ti khi tàu dng hn.
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG LC HC CHẤT ĐIM
11
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
3. Gia tc ca tàu trong chuyển động chm dần đều.
4. Quãng đường toàn b tàu đã đi được. Cho g = 10m/s
2
. Đáp số: 1. v = 6m/s; 2. t =
73,2s; 3. s = 216m.
Bài 1.18. Môt ôtô có khối lượng 5 tấn đang chy b hãm phanh chuyển động chm dần đều.
Sau 2,5s xe dng li. T lúc bắt đầu hãm phanh cho đến khi dng hẳn nó đi đưc 12m. Tìm:
1. Vn tc ca ôtô lúc bắt đầu hãm phanh.
2. Lc hãm trung bình. Cho g = 10m/s
2
. Đáp s: v = 9,6m/s; F = -
19,2.103N
Bài 1.19. Hai vt nng có khối lượng m
1
= 300g, m
2
= 500g đưc buộc vào hai đầu si
dây vt qua ròng rc có khối lượng không đáng k. Vt m
1
i vt m
2
mt khong h = 2m (hình vẽ). Xác định:
1. Gia tc chuyển động ca h vt và sức căng sợi dây.
2. Sau bao lâu hai vt m
1
m
2
cùng độ cao.
Cho
g
= 10m/s
2
, b qua khối ng ca dây, si dây không giãn, b qua
ma sát trc ca ròng rc. Đáp số: a = 2,5m/s2; T = 3,75N
Bài 1.20. Mt toa xe khối lượng 20 tn chuyển động vi vn tốc ban đầu 54km/h. Xác định lc
trung bình tác dng lên xe, nếu toa xe dng li sau thi gian:
1. 1 phút 40 giây.
2. 10 giây.
Đáp số: 1. F
1
= 3.103N; 2. F
2
= 3.104N
Bài 1.21. Một viên đạn khối lượng 10g chuyn động vi vn tc
v
0
= 200m/s đập vào mt tm
g xuyên sâu vào tm g một đoạn s. Biết thi gian chuyển động của viên đn trong tm
g
t
= 4.10
4
s. Xác định lc cn trung bình ca tm g lên viên đạn và độ xuyên ca viên đạn.
Đáp số: F = -0,5.104N; s = 4.10
2
m
Bài 1.22. Một thang máy đưc treo đu một dây cáp đang chuyển động lên phía trên. Lúc
đầu thang máy chuyn đng nhanh dần đều sau đó chuyển động đều trước khi dng li
chuyển động chm dần đều. Hỏi trong quá trình đó, lực căng của dây p thay đổi như thế
nào? Cm giác của người trên thang máy ra sao? Đáp số: P= P F
qt
= 250N
lOMoARcPSD|37054152
1. ĐNG LC HC CHẤT ĐIM
12
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 1.23. Một thang máy đưc treo đu một dây cáp đang chuyển động lên phía trên. Lúc
đầu thang máy chuyn đng nhanh dần đều sau đó chuyển động đều trước khi dng li
chuyển động chm dần đều. Hỏi trong quá trình đó, lực căng của dây p thay đổi như thế
nào? Cm giác của người trên thang máy ra sao?
Đáp số: Nhanh dần đều: T = m(g + a)
Chuyển động đu T = mg
Chuyển động chm dần đều: T = m(g a)
Bài 1.24. Mt ôtô khối lượng 2,5 tn chuyển động vi vn tốc không đổi 54km/h qua mt
chiếc cầu. Xác định lc nén ca ôtô lên cu, nếu:
1. Cu nm ngang.
2. 2. Cu vng lên vi bán kính cong là 50m.
3. Cu lõm xuống i với bán kính cong 50m (tương ng vi v trí ôtô
giacu).
Cho g = 10m/s
2
.
Đáp s: Cu vng lên: N = 13750N Cu
võng xung: N = 36250N.
Bài 1.25. Mt phi ng i máy bay thc hin vòng nhào ln vi bán kính 200m trong mt
phng thẳng đứng. Khối lượng ca phi công bằng 75kg. Xác định:
1. Lc nén ca phi công tác dng lên ghế ngi tại đim cao nht thp nht cavòng
nhào ln khi vn tc ca máy bay trong vòng nhào lộn luôn không đổi và bng 360km/h.
2. Vi vn tc nào ca máy bay khi thc hin vòng nhào lộn, người phi công bu b rơi
khi ghế ngi? Cho g = 10m/s
2
.
Đáp số: 1. Thp nht: N = 4,5.103N; Cao nht N = 3.103N v
44,72m/s
lOMoARcPSD|37054152
13
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Chương 2
ĐỘNG LC HC H CHẤT ĐIM VT RN
2.1 Tóm tt lý thuyết
1. Khi tâm ca mt h chất điểm:
~r = i mi~ri (2.1)
m
vi m =
i
m
i
: tng khối lượng ca h. 2.
Phương trình chuyển động ca khi tâm:
m~a (2.2)
i
vi~a: gia tc chuyển động ca khi tâm.
3. Động lượng ca mt h:
m~v, (2.3)
i
vi~v: vn tc chuyển động ca khi tâm.
4. Định lut bảo toàn động lượng ca mt h cô lp:
const (2.4)
i i
5. Định lý v mômen động lượng ca h:
d
, (2.5)
dt
vi là tng mômen các ngoi lc tác dng lên vt.
2. TÓM TT LÝ THUYT
6. Định lut bảo toàn mômen động lượng ca h:
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
14
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Khi M
~
= 0 ta có:
~
L , (2.6)
i i
dng khác:
(Iiω~
i
) = const−−→,
(2.7)
i
vi Ii = m
i
r
i
2
7. Phương trình cơ bản ca chuyển động quay ca vt rn quanh trc quay c định :
(2.8)
vi
~
β véctơ gia tc góc ca vt rn, M
~
là mômen tng hp ca các ngoi lực đối vi
trc quay, I là mômen quán tính ca vt rắn đối vi trc quay.
8. Mômen quán tính:
a) Ca vt rắn đối vi trc quay
r
2
dm, (2.9)
i
vi r là khong cách t phn t khối lưng dm ca vt rn ti trc quay.
b) Ca chất điểm khối lưng
m
đối vi trc quay
I = mr
2
(2.10)
r là khong cách t cht điểm ti trc quay.
c) Ca các vt rn quay quanh mt trc c đnh
0
trùng vi trc đối xng
0
ca vt
rắn và đi qua khối tâm ca nó:
Thanh dài đồng cht khối lượng m, chiu dài
(2.11)
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
15
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Đĩa tròn hoặc tr đặc khối lượng m, bán kính R
mR
2
I =
2
(2.12)
Vành tròn hoc tr rng khối lưng m, bán kính R
I = mR
2
(2.13)
Khi cầu đặc khối lượng m, bán kính R
mR
2
(2.14) d) Ca vt rắn đối vi
mt trc bt k: không trùng vi trục đối xng
0
, không đi qua khối tâm ca vt và
song song vi trc
0
nh lý Steiner-Huyghens)
I = I0+ md
2
(2.15)
trong đó I0 mômen quán tính ca vt rắn đối vi trc
0
, m khối lượng ca vt
rn, d là khong cách gia hai trc
0
.
2.2 Bài tp
Bài 2.1. Mt b súng có khốing 10 tn có th chuyển động không ma sát trên đưng ray.
Trên b súng gn mt khẩu đại bác khối lượng 5 tn. Ga s khẩu đại bác nh đạn theo
phương đường ray. Viên đn khối lượng 100kg vn tốc đầu nòng 500m/s. Xác định
vn tc ca b súng ngay sau khi bn, biết rng:
1. lúc đầu b súng đứng yên.
2. Trước khi bn, b súng chuyển động vi vn tc 18km/h theo chiu bn.
3. Trước khi bn, b súng chuyển động vi vn tốc 18km/h ngược chiu bn.Đáp số: 1. v
= 3,33 m/s
2. Theo chiu bn: v = 1,7 m/s 3.
Ngược chiu bn: v = 8,37 m/s.
Bài 2.2. Mt xe ch đầy cát chuyển động không ma sát vi vn tc
v
1
= 1m/s trên mặt đường
nm ngang. Toàn b xe t có khối lượng m = 10kg. Mt qu cu khối lượng m
2
= 2kg bay theo
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
16
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
chiều ngược li vi vn tc nm ngang
v
2
= 7m/s. Sau khi gp xe, qu cu nm ngp trong cát.
Hỏi sau đó xe chuyển đng theo chiu nào, vi vn tc bng bao nhiêu?
Đáp số: v = 1,42 m/s theo chiu qu cu.
Bài 2.3. Mt khẩu đại bác không b phn chng git, nh đạn dưới mt góc 45
c
irc
so vi
mt phng nằm ngang. Viên đạn có khối lượng m = 10kg và vn tc v
0
= 200m/s.
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
17
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Đại bác có khối lượng
M
= 500kg. Hi vn tc git ca súng nếu b qua ma sát. Đáp số: v =
2,82 m/s.
Bài 2.4. Một đĩa tròn đng cht khối lượng
m
= 0,3kg, có bán kính
R
= 0,4m, đang quay vi vn
tc góc 1500vòng/phút. Tác dụng lên đĩa một mômen hãm, đĩa quay chm dn sau thi
gian 20giây thì dng li. Tìm mômen lc hãm. Đáp số: M = 0,19 N.m
Bài 2.5. Mt tr đặc đng cht, khối ng
m
= 100kg, bán kính
R
= 0,5m đang quay quanh
trc ca nó. Tác dng lên tr mt lc m tiếp tuyến vi mt tr vuông góc vi trc quay
F
h
= 243,3N. Sau thi gian 31,4giây tr dng li. Tính vn tc góc ca tr lúc bắt đầu tác dng
lc hãm.
Đáp số: β = 9,7 rad/s
2
; ω = 97,3π rad/s.
Bài 2.6. Tác dng lên bánh xe bán kính
R
= 0,5m và có mômen quán tính
I
= 20kg.m
2
, mt lc
tiếp tuyến vi vành bánh F
t
= 100N. Tìm:
1. Gia tc ca bánh xe.
2. Vn tc dài ca một điểm trên vành bánh sau khi tác dng mt lc 10 giây
biếtrằng lúc đầu bánh xe đứng yên.
Đáp số: β = 2,5rad/s
2
; ω = 25 rad/s; v =12,5 m/s.
Bài 2.7. Một bánh xe bán kính 50cm đang quay dưi tác dng ca mômen lc 980N. Hi phi
cho mi phanh tác dng lên vành bánh mt lc bằng bao nhiêu đ nh bánh xe quay
chm dần đều vi gia tc góc 2,5rad/s
2
. Biết h s ma sát 0,25, mômen quán tính ca bánh xe
đối vi trc quay 50kg.m
2
. Đáp số: F = 4420N
Bài 2.8. Trên mt tr rng khối lượng 1kg, người ta cun mt si y không dãn có khi
ợng đường kính nh không đáng kể (hình vẽ). Đầu t do ca dây gn trên
mt giá c định. Để tr rơi tự do dưới tác dng ca trng lc. Tìm gia tc ca
tr và sức căng của si dây treo.
Cho g = 10m/s
2
.
Đáp số: a = 5m/s
2
; T =5N.
Bài 2.9. Mt tr quay hình tr đặc khối lượng 100kg có th quay quanh
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
18
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
trc quay nm ngang. Mt si dây không giãn, khối lượng không đáng
k đưc cun thành mt lp xít nhau trên thân tr đu t do ca si
dây treo vt nng khối lượng 20kg (hình v). Để vt nng t chuyn
động. Tìm:
1. Gia tc ca vt nng
2. Lực căng của dây treo. Cho g = 10m/s
2
Đáp số: a = 2.86m/s
2
; T
=142,8N.
Bài 2.10. Hai vt khối lượng lần t m
1
, m
2
(m
1
> m
2
) đưc ni vi nhau bng mt si y
không dãn, khối lượng không đáng kể, vt qua ròng rc, ròng rc khối lượng
m
.
Tìm:
1. Gia tc chuyển động ca các vt.
2. Sức căng ca các dây treo. Coi ng rc một đĩa
tròn,ma sát không đáng kể.
Áp dng bng s: m
1
= 2kg, m
2
= 1kg, m = 1kg. Cho g =
10m/s
2
Đáp số: a = m
1
m
2
= 2,86m/s
2
; T
1
=14,28N; m
T
2
= 12,86N.
Bài 2.11. Mt thanh có chiu dài 1m có th quay xung quanh mt trc nm ngang đi qua một
đầu thanh. Lúc đầu, thanh v trí nm ngang, sau đó đưc th ra. Tìm gia tc góc ca thanh
lúc bắt đầu th rơi và lúc thanh đi qua v v trí thẳng đứng. Cho g = 10m/s
2
.
3g
2
.
Đáp số: β = 0; β = = 15m/s
2
Bài 2.12. Mt vt khối lượng 100kg trượt trên mt phng nghiêng hp vi mt phng ngang
mt góc 30 làm quay mt bánh xe có dng mt tr tròn đặc bán kính 0,26m khối ng
25kg. H s ma sát gia vt mt phng nghiêng 0,25. B qua ma sát ca trc ca ng rc
và khối lượng ca dây. Tìm:
1. Gia tc ca bánh xe.
2. Lực căng của các dây treo. Cho g =
10m/s
2
.
kmg cos α
2
; Đáp số: a
= 2,52m/s
lOMoARcPSD|37054152
2. BÀI TP
19
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
β = a = 9,7rad/s
2
; T
=
Ma
= 31,5N.
R 2
Bài 2.13. Hai vt A B khối lượng m
A
= m
B
= 1kg. Coi ròng rc một đĩa tròn. Hệ s ma
sát gia vt m
A
và mt ngang là k = 0,2. Tìm:
1. Gia tc ca vt m
A
, m
B
và lực căng của các dây ni.
2. Cũng câu hỏi như trên, xét trưng hp khốilượng ca
ròng rọc không đáng k. Cho g = 10m/s
2
.
Đáp số: 1. a = 3,2 m/s
2
; T
1
= 5,2 N; T
2
= 6,8N
2. a = 4 m/s
2
; T
1
= T
2
= 6N
Bài 2.14. Mt tr đặc khối lượng M = 2,5kg mt vt nng khối lượng m = 0,5kg được ni
vi nhau bng mt si dây không giãn vt qua ròng rc. B qua khối lượng ca si dây, ca
ròng rc. Khi th vt nặng để t chuyển động thì tr đặc lăn không trưt trên mt phng
ngang. H s ma sát gia tr đặc
và mt ngang bng 0,1. Tìm:
1. Gia tc ca vt chuyển động ca vt nng.
2. Lực căng của si dây. Cho g = 10m/s
2
. Đáp s: 1. a = 1,18 m/s
2
; T = 4,43N.
Bài 2.15. Một đĩa tròn khối lượng m
1
= 100kg quay vi vn tc góc ω
1
= 10vòng/phút. Mt
người khối ng
m
2
= 60kg đng ng mép đĩa. Hi vn tc góc của đĩa khi người đi vào
đứng tâm của đĩa. Coi người như một chất điểm.
Đáp số: ω
2
= 2 m
2
+
m
1
ω
1
= 22vòng/phút.
m
1
lOMoARcPSD|37054152
20
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Chương 3
NĂNG LƯỢNG
3.1 Tóm tt lý thuyết
1. Công ca lc
~
F
trong chuyn di AB bt k
A = Z dA = Z
~
Fd~s = Z F
s
.ds, (3.1)
AB AB AB
trong đó, d~s là véctơ chuyển di nguyên t, F
s
là hình chiếu ca
~
F trên phương
ca d~s.
Trường hp
~
F
không đổi, chuyn di thng:
A , (3.2)
vi α là góc hp bi lc
~
F và phương chuyển di~s
2. Công sut ca lc:
Công sut tc thi:
P (3.3)
dt dt
- Đơn vị: Watt, 1 W = 1J/1s
- Công và công sut trong chuyển đng quay:
dA = F
t
.ds = F
t
.r.= M.
(3.4)
P (3.5)
3. Động năng ca chất điểm:
Wđ = mv
2
(3.6)
3. TÓM TT LÝ THUYT
- Định động năng: Độ biến thiên động năng của chất đim trong mt chuyn di
giá tr bng công ca ngoi lc tác dng lên chất điểm trong chuyn dời đó.
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
21
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
A = Wđ2 W
đ1
(3.7)
- Động năng của vt rn quay:
1
2
(3.8)
Wđ
=
2
- Trường hp tng quát: Vt rn lăn không trượt, động năng toàn phần s bng tng
động năng tịnh tiến và cộng động năng quay:
2
1
2 (3.9)
Wđ =mv +
2
4. Bài toán va chm:
- Va chạm đàn hồi xuyên tâm: Động năng và động lượng được bo toàn.
m (3.10)
m
(3.11)
Gii ra:
2
2
2
2
m1+ m2 m1+ m2
- Va chm mm: Ch động lượng đưc bo toàn.
(m1+ m2)v = m1v1+ m2v2 v = 1v1+
m2v2 m m1+
m2
Nhiệt lượng ta ra:
(3.13)
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
22
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
v
m1)v2 (3.12)
2 2 1 2 (3.14)
3.2 Bài tp
Bài 3.1. Hỏi động máy bay phải công sut bng bao nhiêu, biết rng máy bay khi
ng 3000kg, khi bay lên cao 1km phi mt mt phút. B qua sc cn ca không khí. Cho g =
10m/s
2
.
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
23
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Đáp số: P = 5.10
4
W.
Bài 3.2. Mt ôtô khối lượng mt tn, khi tt máy chuyển đng xung dc thì vn tc
không đổi 54km/h. Độ nghiêng ca dc 4%. Hỏi động cơ ôtô phải có công suất bao nhiêu để
lên dc trên vi cùng vn tc 54km/h. (sin α = 0,04 ). Cho g = 10m/s
2
. Đáp số: P = 1,2.10
4
.W
Bài 3.3. Mt ôtô bắt đầu chuyển động nhanh dần đều trên mặt đưng nằm ngang, sau khi đi
đưc 100m thì vn tốc đạt được 72km/h. Tìm công của động cơ ôtô trên đoạn đường y. Biết
khối lượng ca ôtô bng 1,8 tn, h s ma sát gia ôtô mặt đường
k
= 0,05. Cho g = 10m/s
2
.
Đáp số: A = 4,5.10
5
J
Bài 3.4. Mt vt khối lượng 3kg, trượt không vn tốc ban đầu t đỉnh mt nghiêng đ
cao 0,5m, chiu dài mt nghiêng 1m. Khi ti chân mt nghiêng vt có vn tc 2,45m/s. Tìm:
1. H s ma sát gia vt và mt nghiêng.
2. Công ca lc ma sát khi vật trượt trên mt nghiêng.Đáp số: k = 0,23 ; A = -
6J
Bài 3.5. Tính công cn thiết để làm cho một đoàn tàu có khối lượng 8.10
5
kg:
1. Tăng tốc t vn tc 36km/h đến vn tc 54km/h.
2. Dng li nếu vn tốc ban đầu 72km/h.Đáp số: 1. A = 5.107 J ; 2. A =
16.107 J
Bài 3.6. Mt khu pháo khối lượng 450kg bắn theo phương ngang, đn khối lượng 5kg, vn
tc của đạn khi bn ra khi nòng là 450m/s. Khi bn, b pháo b git lùi v phía sau 45cm. Tìm
lc hãm trung bình tác dng lên pháo. Đáp số: F
h
= - 1,25.10
4
N
Bài 3.7. Một viên đạn khối lượng 10g đang bay với vn tc 100m/s thì gp bn g dày và cm
sâu vào bn một đon 4cm. Tìm:
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
24
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
1. Lc cn trung bình ca g lên đạn.
2. Vn tc của viên đn khi ra khi bn g đó, nếu bn g ch dày 2cm.
Đáp số: 1. F
c
= - 1250N; 2. v = 70,7 m/s
2
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
25
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 3.8. Mt vt khối lượng
m
trượt không ma sát t đỉnh
mt mt cu xung. Hi t khong cách nào (tính t đnh
mt cu) vt bắt đu rơi khỏi mt cu. Cho bán kính mt cu
90cm.
Đáp số: h = 30 cm.
Bài 3.9. T đỉnh tháp nghiêng cao h = 20m, người ta ném mt vt khối lượng 50g theo
phương nghiêng vi mt ngang, vi vn tốc ban đầu 18m/s. Khi ti mặt đất vt có vn tc
24m/s. Tính công ca lc cn ca không khí tác dng lên vt. Cho
g
= 10m/s
2
. Đáp số: A= -3,7
J
Bài 3.10. A
đầu si dây OA, dài 30cm treo mt vt nng (hình v). Hi ti
đim thp nht A phi truyn cho vt mt vn tc bé nht bng bao nhiêu
để vt có th quay tròn trong mt phng thẳng đứng.
Đáp số: vAmin = p5g= 3,87m/s.
Bài 3.11. Mt vt có khối lượng 1kg, được ném thẳng đứng độ cao 240m xung mặt đt vi
vn tốc ban đầu 14m/s. Vật đi sâu vào đt một đon 0,2m. Tính lc cn trung nh của đất lên
vt. B qua sc cn ca không khí. Cho
g
= 10m/s
2
. Đáp số: F
c
= -12,5.103 N
Bài 3.12. Mt qu cu khối lượng m
1
= 2kg chuyển đng vi vn tc v
1
= 3m/s, va chm xuyên
tâm vi qu cu th hai khối lượng
m
2
= 3kg đang chuyển đng vi vn tc
v
2
= 1m/s cùng
chiu vi qu th nht. Tìm vn tc ca mi qu cu sau va chm, nếu:
1. Va chạm là hoàn toàn đàn hi.
2. Va chm mm.
Đáp số: 1. v
1
= 0,6m/s ;v
2
= 2,6 m/s ; 2. v
1
= v
2
= 1,8 m/s
Bài 3.13. M.t qu cu khối ng
m
1
= 5kg, chuyển động ti va chm vào qu cu th hai
đang đứng yên có khối lượng
m
2
= 2,5kg. Sau va chạm động năng của qu cu th hai là 5J, coi
va chạm xuyên m đàn hồi. Xác định động năng ca qu cu th nhất trước sau va
chm.
Đáp số: W
1
= 5,625 J ; W
1
= 0,625J
lOMoARcPSD|37054152
3. BÀI TP
26
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 3.14. Một đĩa tròn đồng cht nặng 20N, lăn không trưt trên mt mt phng nm ngang
vi vn tốc 4m/s. Tìm động năng của đĩa. Cho
g
= 10m/s
2
.
2
2
Đáp số: W
đ
=
3
mv = 24 J.
Bài 3.15. Tính công cn thiết để làm cho một vôlăng hình vành tròn đường kính 1m, khối lượng
500kg, đang đứng yên quay ti vn tc 120 vòng/phút.
Đáp số: A =10kJ.
Bài 3.16. Mt qu cầu đặc đồng cht khối lượng
m
= 1kg, lăn không trượt vi vn tc v
1
=
10m/s đến đập vào thành tường ri bt tr ra vi vn tc v
2
= 8m/s. Tính nhit ta ra trong va
chạm đó.
Đáp số: Q =25,2J.
Bài 3.17. Mt cột đồng cht có chiều cao 5m, đang đứng v trí cân bng thì b đổ xung. Xác
định:
1. Vn tc dài của đỉnh ct khi nó chạm đất.
2. V trí của điểm M trên ct sao cho khi M chạm đt thì vn tc của đúng
bngvn tc chạm đất ca mt vt th rơi tự do t v trí M. Cho
g
= 10m/s
2
.
Đáp số: 1. v = 12,2 m/s; 2. x = m.
lOMoARcPSD|37054152
27
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Chương 4
TRƯỜNG HP DN
4.1 Tóm tt lý thuyết
1. Lc hp dn gia hai chất điểm:
m m
Fhd = G 12 2; (4.1)
r
- G: hng s hp dn, G = 6,67.10
11
Nm
2
/kg
2
- m
1
, m
2
: khối lượng ca hai chất điểm.
-
r
: khong cách gia chúng.
- Chú ý: Lc hp dn gia hai vt hình cầu được tính như trường hp hai chất điểm đặt
ti tâm ca chúng.
2. Gia tốc rơi tự do: Là gia tốc rơi trong chân không dưới tác dng ca trng lc.
r
C là hng s tùy chn t giá tr thế năng tại vô cùng.
4.2 Bài tp
Bài 4.1. Khối lượng ca mặt trăng nh hơn khối lượng của trái đất 81 lần, đường kính ca
mặt trăng bằng 3/11 đường kính qu đất. Hi một người trên mặt đt nng 600N, thì lên
mặt trăng sẽ nng bao nhiêu?
Đáp số: P= 99,6N
4. BÀI TP
M
g
0
=
G
2 9,8m/s
2
R
3. Thế năng của trường hp dn:
(4.2)
Mm
W
t
= −G + C,
(4.3)
lOMoARcPSD|37054152
28
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 4.2. 2. n kính ca mt tri ln gp 110 lần bán kính trái đt, khối lượng riêng ca mt
tri bng 1/4 khốing riêng của trái đất. Hi gia tốc rơi tự do trên b mt mt tri bng
bao nhiêu? Cho gia tốc rơi tự trên mt đất g = 9,8m/
2
. Đáp số: g = 269,5 m/s
2
Bài 4.3. Khong cách giữa trái đt và mặt trăng 384000km. Khối lượng của trái đất 6.10
27
g
và ca mặt trăng là 7,35.10
25
g. Xác đnh v trí của điểm tại đó lực hút ca mặt trăng và trái đất
lên mt chất điểm cân bng nhau. Đáp số: x = 2,95.105 km
Bài 4.4. Tìm vn tc dài của trái đất quay quanh mt tri, biết rng khối lượng ca mt tri
2.10
30
kg, khong cách trung bình giữa trái đất và mt tri 1,5.10
8
km. Đáp số: v = 30 km/s
Bài 4.5. Tìm vn tc dài ca mt v tinh nhân to của trái đất biết rng qu đạo ca v tinh
tròn. V tinh đ cao trung bình
h
= 1000km. Coi v tinh ch chu ảnh hưởng lc hút ca trái
đất và độ cao trên, lc cn ca không khí không đáng kể. Cho bán kính trái đất R = 6370km.
Đáp số: v = 7,34 km/s
Bài 4.6. Tìm vn tốc vũ tr cp II ca mặt trăng (nghĩa là vận tc ca mt tên la phóng t b
mt ca mặt trăng cần phải có để nó thoát khi sc hút ca mặt trăng).
Đáp số: v = p2 g
0
R =2,38km/s.
Chương 7
TRƯỜNG TĨNH ĐIN
7.1 Tóm tt lý thuyết
1. Lực tương tác Coulomb:
giữa hai điện tích điểm q
1
, q
2
đặt cách nhau mt khong r:
F = 4 πǫq1
0
2r2 (7.1)
- ǫ
0
8,86.10
12
C
2
/N.m
2
: hng s đin môi (hng s đin môi tuyệt đối ca chân không)
-
ǫ
: hng s đin môi t đối của môi trường.
2. Vectơ cường độ điện trường:
~
E = ~ F , (7.2) q
lOMoARcPSD|37054152
29
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
ờng độ điện trường gây ra bi một điện tích đim
q
ti một điểm cách mt khong
r:
q
F = 4 πǫ
0
ǫr
2
(7.3)
- q > 0 :
~
E ớng ra xa điện tích; - q < 0 :
~
E ớng vào điện tích.
3. Véc-tơ đin cm (cm ứng điện):
D
~
= ǫ
0
ǫ
~
E (7.4)
4. ờng độ điện trưng gây bi mt si dây thng dài vô hạn mang điện đều ti mt
đim cách dây mt khong r:
λ
E = (7.5)
2πǫ
0
ǫr -
λ là mật độ đin dài ca dây.
7. TÓM TT LÝ THUYT
5. ờng độ điện trưng gây bi mt mt phẳng mang điện đều:
σ
E = (7.6)
2ǫ
0
ǫ
vi σ là mật độ đin mt.
6. Định lý Ostrogradski Gauss::
Thông lượng cm ứng điện gi qua mt mt kín (S) bt k bng tổng đại s c điện tích
có trong mt kín.
q
i
(7.7)
i
7. Công ca lực điện trường khi dch chuyển điện tích
q
0
trong điện trường:
B N N qq0 N dr
AMN =dA = Z ~Fd~s = Z q0~Ed~s = Z
A M M
4πǫ0ǫ M r qq qq
Z
lOMoARcPSD|37054152
30
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
= W
M
W
N
(7.8)
- Thế năng của điện tích q
0
đặt trong điện trưng gây bởi điện tích q ti khong r là:
qq
0
(7.9)
W =
4πǫ
0
ǫr
8. Tính cht thế của trường tĩnh điện:
Lưu số ca véc-
~
E
theo một đưng cong kín bng 0:
I
~
Ed
~
= 0 (7.10)
9. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường:
UAB = VA VB ~ ~ (7.11)
10. Mi liên h giữa cường độ điện trường và điện thế:
E = − ∂V hay
~
E = −grad−−→V (7.12)
∂s
- Trong trường hợp điện trường đu: E
=
U
, vi U = V
1
V
2
, d là khong cách d gia 2
mặt đẳng thế tươngng.
lOMoARcPSD|37054152
7. BÀI TP
31
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
11. Đin thế gây bi một điện tích điểm
q
ti một điểm cách nó 1 khong
r
:
q
V = (7.13)
4πǫ
0
ǫr
12. Hiệu điện thế gia hai mt cầu đồng tâm mang điện đều, bng nhau, trái du:
V
1
, (7.14)
vi R
1
là bán kính ca mt cu trong, R
2
là bán kính ca mt cu ngoài, Q độ lớn điện
tích trên mi mt cu.
13. Hiệu điện thế gia 2 mt tr đồng trc dài vô hn mang điện đều bng nhau và trái
du:
λ R2 (7.15)
V1 V2 = 2πǫ0ǫ ln R1
vi R
1
là bán kính mt trong, R2 là bán kính mt ngoài, λ là mật đ đin dài trên mt tr.
7.2 Bài tp
Bài 7.1. Hai qu cu nh ging hệt nhau tương tác với nhau trong chân không, mt qu cu
mang điện tích 6.10
9
C, còn qu th hai mang điện tích -3.10
9
C. Khong cách gia hai tâm
qu cu bng 5,0 cm. Tìm lực tương tác gia chúng.
Bài 7.2. Hai qu cầu đt trong chân không ng bán kính ng khối lượng được treo
đầu hai si dây sao cho hai mt ngoài ca chúng tiếp xúc vi nhau. Sau khi truyn cho các qu
cu một điện tích q
0
= 4.10
7
C, chúng đẩy nhau và góc gia hai si y bây gi bng 60 . Tính
khối lượng ca các qu cu nếu khong cách t các điểm treo đến tâm cu bng = 20cm.
Bài 7.3. Cho hai điện tích điểm q
1
= 8.10
8
C; q
2
= −3.10
8
C đặt trong không khí tại hai điểm M
, N cách nhau 10 cm. Tại điểm A đặt một điện tích th
q
0
, điểm B nm gia
M và N. Cho MA = 9cm; NA = 7cm; MB = 4cm; NB = 6cm; q
0
= 5.10
10
C.
a. Tính cường độ điện trường tại hai điểm A và B.
b. Tính điện thế ti A và B.
c. Tính công dch chuyển điện tích q
0
t A đến B.
lOMoARcPSD|37054152
7. BÀI TP
32
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 7.4. Tìm lc tác dng lên một điện tích đim
q
C đt tâm O ca na vòng y
tròn bán kính R = 5cm tích điện đều mang điện tích Q = 3.10
7
C đặt trong chân không.
Bài 7.5. Tại ba đỉnh A,B,C ca mt hình ch nhật trong không khí đặt ba đin tích
q
1
, q
2
, q
3
. Cho AB = a = 3cm; BC = b = 4cm; q
2
= −2,5.10
6
C.
a. Xác định các điện tích q
1
q
3
để điện trường ti D bng không.
b. Xác định điện thế gây ra tại điểm D ca h điện tích điểm.
Bài 7.6. Cho hai điện tích
q
2
q
đặt cách nhau 10 cm. Hi tại điểm nào trên đưng ni hai
đin tích ấy điện trường trit tiêu.
Bài 7.7. Xác định ờng đ điện trường m mt lục giác đều cnh a, biết rng sáu đỉnh
của nó có đặt:
a. Sáu điện tích bng nhau và cùng du.
b. 3 điện tích âm và 3 điện tích dương về tr s đều bằng nhau, đặt xen k.
c. 3 điện tích âm và 3 điện tích dương về tr s đều bng nhau, đặt liên tiếp.
Bài 7.8. Cho hai điện tích điểm q
1
= 2.10
6
C, q
2
= 10
6
C đt cách nhau 10 cm. Tính công ca
lực tĩnh điện khi điện tích
q
2
dch chuyển trên đường thng nối hai điểm đó ra xa thêm mt
đon 90 cm.
Bài 7.9. Một đĩa tròn bán kính
R
= 8cm tích điện đều vi mật độ đin mt
σ
=
10
3
C/m
2
.
a. Xác định cường độ điện trường ti một điểm nm trên trc ca đĩa và cách tâm
đĩa một đoạn h= 6 cm.
b. Chng minh rng nếu h 0 thì biu thức thu được s chuyn thành biu thc
tính cường độ điện trường gây bi mt mt phng vô hạn mang điện đều.
c. Chng minh rng nếu h R thì biu thc thu được chuyn thành biu thc tính
ờng độ điện trường gây bi một điện tích điểm.
lOMoARcPSD|37054152
7. BÀI TP
33
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 7.10. Một vòng y tròn n kính 4cm tích điện đều với điện ch Q = (1/9).10
8
C. Tính
đin thế ti tâm vòng dây và tại điểm M trên trc vòng dây, cách tâm vòng dây mt khong h
= 3cm.
Bài 7.11. Có một điện tích điểm q đặt ti tâm O của hai đường tròn đồng tâm bán kính R và r.
Qua tâm O ta v một đưng thng cắt hai đường tròn
ln lượt tại các điểm A,B, C, D.
a. Tính công ca lực điện trường khi
dchchuyn một điện tích q
0
t B đến C và t A đến D.
b. So sánh công ca lực tĩnh điện khi dch
chuyển điện tích q
0
t A đến C và t C đến D.
Bài 7.12. Gia hai mt phng song song vô hạn mang điện đều mật độ bằng nhau nhưng trái
du, cách nhau mt khong
d
= 1cm đặt nm ngang, mt hạt mang điện khối lượng m =
5.10
14
kg. Khi không điện trường, do sc cn ca không khí, hạt rơi với vn tốc không đổi
v
1
. Khi gia hai mt phng này hiệu điện thế U = 600V thì hạt rơi chậm đi với vn tc v
2
=
0,5v
1
. Tìm điện tích ca ht.
Bài 7.13. Tính công cn thiết để dch chuyn một điện tích
q
C t một điểm M cách
qu cầu tích điện bán kính
r
= 1cm mt khong
R
= 10cm ra xa vô cc. Biết qu cu có mật độ
đin mt σ = 10
11
C/cm
2
.
Bài 7.14. Hai điện tích đim cùng du q
1
= 10
7
C và q
2
= 2.10
7
C đt cách nhau một đoạn
r
1
=
0,8 m. Tìm công cn thc hiện để đưa hai đin tích li gn nhau ti khong cách r
2
= 0,2m.
Bài 7.15. Cho một điện tích q
0
= 10
9
C đặt ti một điểm O trong chân không. Mt electron
bay t xa cùng tiến li gn
q
0
. Khong cách nh nht giữa chúng 3,17 cm. Hãy xác định
vn tốc ban đầu ca electron.
Bài 7.16. Mt electron chuyển động trong mt điện trường đều có gia tc
a
= 10
12
m/s
2
. Tính:
a. ờng độ điện trường.
b. Vt tc ca electron sau 10
6
s chuyển động (vn tốc ban đầu bng 0).
c. Công ca lực điện trong khong thời gian đó.
lOMoARcPSD|37054152
7. BÀI TP
34
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
d. Hiệu đin thế electron đã t qua trong thời gian đó (b qua tác dng
catrng lc).
lOMoARcPSD|37054152
Chương 8
VT DN
8.1 Tóm tt lý thuyết
1. Điu kin cân bằng tĩnh điện:
- Véctơ cường độ điện trường ti mọi điểm bên trong vt dn phi bng không:
Etrong~ = 0.
2. Tính cht ca vt dẫn mang điện:
- Vt dn cân bằng tĩnh điện là mt khối đẳng thế. Mt vt dn là mt mặt đẳng thế.
- Nếu truyn cho vt dn một điện tích q nào đó thì đin tích q ch đưc phân b trên
b mt ca vt dn, n trong vt dẫn, điện tích bằng không (các điện tích âm dương
trung hòa nhau).
- Đối vi mt vt dn rng đã ở trng thái cân bằng tĩnh điện, điện trường phn rng
và trong thành ca vt rỗng cũng luôn luôn bằng không.
3. Liên h giữa điện thế và điện tích ca mt vt dn:
Q = CV,
C : đin dung ca vt dn.
4. Đin dung ca 1 qu cu bng kim loi:
- Qu cu vt dẫn nên đin thế ti mọi điểm ca qu cầu như nhau bằng điện
thế do điện tích
Q
coi như đặt ti tâm ca qu cu gây ra tại điểm cách tâm mt khong
bng bán kính R:
Q kQ
V = =
4πǫ
0
ǫR ǫR
đin dung C = 4πǫ
0
ǫR
8. TÓM TT LÝ THUYT
5. T đin: h hai vt dn cô lp điu kiện điện hưởng toàn phn.
lOMoARcPSD|37054152
36
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
T đin phng: h hai bn kim loi phng cùng diện tích S đặt song song cách
nhau một đoạn d.
Q Q
C = = ,
V
1
V
2
U
vi,
U
: hiệu điện thế gia U hai bn t đin σ
Q
U = Ed, E = =
ǫ
0
ǫ ǫ
0
ǫS
Q ǫ
0
ǫS
C = = U d
T đin cu: hai bn t là hai mt cu kim loại đồng tâm có bán kính R
1
R
2
(R
1
> R
2
)
- Hiệu điện thế gia hai bn t
U
Q : giá tr tuyệt đối của đin tích mi bn.
C
T đin tr: hai bn ca t đin là hai mt tr kim loi đồng trc bán kính lần lưt
R
1
R
2
(R
1
<
R
2
) có độ cao là
R
1
, R
2
. - Hiệu điện thế:
Q R Q 2πǫ ǫU
R
1
6. Năng lượng vt dn cô lp: 2 2 QV CV Q
W = = = 2 2 2C
7. Năng lượng ca t đin:
QU CU
2
Q
2
W = = = 2 2 2C
- Năng lượng điện trưng ca t đin phng
ǫ
0
ǫSU
2
ǫ
0
ǫE
2
Sd σ
2
Sd
W = = =
=
=
=
=
lOMoARcPSD|37054152
37
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
2d 2 2ǫ
0
ǫ
8. Mật độ năng lượng điện trưng:
ǫ
0
ǫE
2
ED
W = =
2 2
8.2 Bài tp
Bài 8.1. Cho hai mt cu kim loại đồng m bán kính R
1
= 4cm, R
2
= 2cm mang đin tích Q
1
=
(2/3).10
9
C; Q
2
= 3.10
9
C. Tính cường độ đin trường đin thế ti những điểm cách tâm
cu nhng khong bng 1cm, 2cm, 3cm, 4cm, 5cm.
Bài 8.2. Mt qu cu kim loại bán kính 10 cm, đin thế 300V. Tính mật đ đin mt ca qu
cu.
Bài 8.3. Hai qu cu kim loi bán kính r bng nhau và bằng 2,5 cm đặt cách nhau
a
= 1m, điện
thế ca mt qu cu là 1200 V, ca qu cu là -1200V. Tính điện tích ca mi qu cu.
Bài 8.4. Hai qu cu kim loi bán kính 8cm và 5 cm ni vi nhau bng mt si dây dẫn có điện
dung không đáng kể, và được tích một điện lượng Q = 13.10
8
C. Tính điện thế điện tích ca
mi qa cu.
Bài 8.5. Hai qu cu kim loại đặt cách xa nhau. Mt qu cu có bán kính
R
1
= 2cm và đin thế
V
1
= 100V, qu kia bán kính R
2
= 3cm điện thế V
2
= 200V. Hi điện thế ca hai qu cu
bng bao nhiêu nếu ni chúng vi nhau bng mt dây dn.
Bài 8.6. Hai qu cu rng bng kim loại đồng tâm đưc phân b đin tích vi ng mt mt
độ đin mt
σ
.Tìm điện tích tng cng
Q
phân b trên hai mt cầu đó, biết rng khi dch
chuyn một điện tích mt culông t vô cc ti tâm ca hai qu cầu đó cần phi tn mt công
bng 10
2
J. Biết các bán kính ca hai qu cầu đó lần lượt là 5cm và 10 cm.
Bài 8.7. Mt qu cu kim loi bán kính
R
=1m mang đin tích q=10
6
C. Tính:
a. Đin dung ca qu cu.
b. Đin thế ca qu cu.
c. Năng lượng trường tĩnh đin ca qu cu.
lOMoARcPSD|37054152
38
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 8.8. Xác định điện thế ti một điểm A nm cách tâm mt qu cu kim loại mang điện mt
khong
d
= 10 cm, bán kính ca qu cu
r
= 1cm. Xét hai trưng hp:
a. Mật độ đin mt σ = 10
11
C/cm
2
.
b. Đin thế ca qu cu V = 300 V.
lOMoARcPSD|37054152
8. BÀI TP
39
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 8.9. Cho mt t đin phng gia hai bn không khí, din tích mi bn
S
= 1m
2
, khong
cách gia hai bn
d
= 1,5mm.
a. Tìm điện dung ca t đin.
b. Tìm mật độ đin mt
σ
trên bn khi t điện được mc vào nguồn điện có hiu
đin thế không đổi U = 300V.
c. Cũng các câu hỏi trên khi ta lấp đy không gian gia hai bn t đin bng lp
thy tinh có hng s đin môi
ǫ
= 6 .
Bài 8.10. Đin tích q = 45.10
9
C nm trong khong gia hai bn ca mt t đin phẳng điện
dung C = 1,78.10
11
F, chu tác dng ca lc F = 9,81.10
5
N. Din tích mi bn t
S
= 100cm
2
.
Khong không gian gia hai bn t đưc lấp đầy bi parafin có ǫ = 2. Xác định:
a. Hiệu điện thế gia hai bn t.
b. Đin tích ca t đin.
c. Mật độ năng lượng và năng lượng điện trường gia hai bn t đin.
d. Lực tương tác giữa hai bn t.
Bài 8.11. Mt t đin phng có din tích mi bn
S
= 500cm
2
mc vào nguồn điện có suất điện
động là 300 V. Hãy xác định công dch chuyn hai bn t để khong cách d giữa chúng tăng từ
giá tr d
1
= 1cm đến d
2
= 3 cm. Môi trường gia hai bn t đin là không khí.
Bài 8.12. Mt qu cu A bán kính r
1
= 5cm mang điện tích q
1
= 5.10
7
C mt qu cu bán
kính r
2
= 10 cm ng mang điện tích q
2
= 5.10
7
C được ni vi nhau bng dây dẫn. Các điện
tích s dch chuyn trong dây dn theo hướng nào? ợng điện tích dch chuyn trong dây
theo hướng nào? Lượng điện tích dch chuyn trong dây bằng bao nhiêu? Đin thế ca mi
qu cu sau khi ni? Cho biết các qu cu khá xa nhau.
Bài 8.13. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B bằng 6V. Điện dung ca t th nht
C
1
= 2.10
6
F t đin th hai C
2
= 4.10
6
F. Tính hiệu điện thế đin tích trên c bn t
đin.
Bài 8.14. Xác đnh nhiệt lượng ta ra khi ni các bn phía trên (bn không nối đất) ca hai t
đin bng mt y dn. Hiu điện thế gia các bn phía trên ca các t điện đt lần lượt
bng U
1
= 100V, U
2
=-50V, điện dung ca các t đin bng C
1
= 2µF;
lOMoARcPSD|37054152
40
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
C
2
= 0,5µF.
Bài 8.15. Một điện t sau khi được gia tc bi hiệu đin thế
U
0
= 5000V, bay vào điện trường
ca t đin phng tại điểm O cách đều hai bn tụ, theo phương vuông góc với điện trường.
Hi cn phải đặt lên t mt hiệu điện thế nh nht là bao nhiêu để đin t không th bay ra
khi t? Biết chiu dài ca các bn t= 5cm, khong cách gia hai bn là
d
= 1cm. B qua
ảnh hưởng ca trọng trường.
lOMoARcPSD|37054152
41
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Chương 9
ĐIN MÔI
9.1 Tóm tt lý thuyết
1. Liên h giữa cường độ điện trường và cm ứng đin:
D~ = ǫ0ǫ~E
2. Vector phân cc điện môi:
(9.1)
(9.2)
D
~
= ǫ
0
ǫ
~
E = ǫ
0
(1 +χ
e
)
~
E = ǫ
0
~
E +
~
P
e
,
(9.3) - vi 1 +χ
e
= ǫ; χ :
h s phân cực đin môi.
3. Mật độ đin tích liên kết trên mt chất điện môi đặt trong điện trưng:
σ= P
en
= χǫ
0
E
n
,
(9.4)
- Trong đó P
en
E
n
là hình chiếu ca véctor phân cực điện môi và véctor cường độ đin
trường lên phương pháp tuyến ngoài ca mt có điện tích xut hin.
4. Dạng toán liên quan đến t đin:
- Liên h gia hiệu điện thế, cường độ điện trường và khong cách gia hai bn t đin:
U = E.d (9.5)
- ờng độ điện trường gây bi mt mt phẳng mang điện đều:
σ
E = (9.6)
2ǫ
0
ǫ
- Mật độ đin mt trên hai bn t tích điện đều:
σ = ǫ
0
ǫE (9.7)
lOMoARcPSD|37054152
42
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
9. BÀI TP
- Mật độ đin tích liên kết:
σ= P
en
= χǫ
0
E
n
= (ǫ 1)ǫ
0
E - Đin
dung ca t đin phng:
(9.8)
ǫ
C = 0ǫS
(9.9)
d
9.2 Bài tp
Bài 9.1. Mt t đin phng có chứa điện môi (
ǫ
= 6 ) khong cách gia hai bn là 0,4 cm, hiu
đin thế gia hai bn là 1200 V. Tính:
a. ờng độ điện trường trong cht điện môi.
b. Mật độ đin mt trên hai bn t đin.
c. Mật độ đin mt trên cht điện môi.
Bài 9.2. Cho mt t đin phẳng, môi trường gia hai bn ban đu không khí (
ǫ
1
= 1 ), din
tích mi bn 0,01m
2
, khong cách gia hai bn 0,5 cm, hai bản được ni vi mt hiu
đin thế 300V. Sau đó bỏ nguồn đi rồi lấp đầy khong không gian gia hai bn bng mt cht
đin môi có ǫ
2
= 3.
a. Tính hiệu điện thế gia hai bn t đin sau khi lấp đầy điện môi.
b. Tính điện tích trên mi bn.
Bài 9.3. Cho mt t đin phng vi các bn cách nhau 5mm din tích mi bn 100cm
2
.
Hiệu điện thế gia hai bn 300V. Sau khi ngt t khi nguồn, người ta lấp đầy khong không
gian gia hai bn bng êbônit.
a. Tìm hiệu điện thế gia hai bn sau khi lấp đy êbônit.
b. Tìm điện dung ca hai bn sua khi lấp đầy êbônit.
c. Tìm mật độ đin mặt trước và sau khi lấp đầy êbônit. Cho biết hng s đin môi
ca êbônit ǫ= 2, 6.
Bài 9.4. Tìm mật độ năng lượng của điện trường ti một điểm:
a. Cách 2 cm mt mt qu cu dẫn điện tích điện có bán kính
R
= 1cm.
b. Sát mt mt phng vô hạn tích điện đều.
lOMoARcPSD|37054152
43
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
c. Cách 2 cm mt dây dn tích điện dài vô hn.
Cho biết mật độ đin mt trên qu cu mt phng hn bng 1,67.10
5
C/m
2
mật độ
điện dài trên dây tích đin bng 1,67.10
7
C/m. Cho hng s đin môi là 2.
9. BÀI TP
Bài 9.5. Hai t đin phng, mi t điện dung C = 10
6
µF được mc ni tiếp vi nhau. Tìm
s thay đổi điện dung ca h nếu lấp đầy mt trong hai t điện đó bằng mt chất điện môi có
hng s đin môi
ǫ
= 2.
Bài 9.6. Gia hai bn ca mt t đin phng cách nhau một đoạn
d
= 3mm, người ta thiết lp
mt hiệu điện thế
U
= 1000V. Sau đó ct t khi ngun và lấp đầy t đin bng mt chất điện
môi
ǫ
= 7. Tìm mt độ đin tích liên kết xut hin trên mặt điện môi.
Bài 9.7. Mt t đin phng có các bn cách nhau một đoạn
d
=2,0mm được tích điện ti hiu
đin thế
U
= 200V. Người ta lp khong không gian gia hai bn t bng mt lp thy tinh có
ǫ
= 6 . m mật độ đin tích t do
σ
trên c bn t đin mt độ đin tích liên kết
σ
trên
mt bn thy tinh.
Bài 9.8. Gia hai bn ca t đin bn thy tinh (
ǫ
= 6). Din tích mi bn t bng 100cm
2
.
Các bn t đin t nhau vi mt lc bng 6,6.10
3
N. Tính mật độ liên kết trên b mt thy
tinh.
Bài 9.9. Trong mt t đin phng, khong cách gia các bn
d
, người ta đặt mt tấm đin
môi dy d
1
< d song song vi các bn t đin. Tìm điện dung t đin trên. Cho biết hng s
điện môi cùa điện môi là
ǫ
, din tích ca tm đó bằng din tích
S
ca bn t.
Bài 9.10. Một điện tích
q
đưc phân b đu trong khp th tích ca mt qu cu bán kính R.
Tính:
a. Năng lượng điện trường bên trong qu cu.
b. Năng lượng điện trường bên ngoài qu cu.
Chương 10
T TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI
lOMoARcPSD|37054152
44
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
10.1 Cm ng t
B
và cường độ t trường
H
10.1.1 Tóm tt lý thuyết 1. Định lut
Biot Savart Laplace:
d~B = µ40πµ Id~ℓr3×~r, (10.1)
trong đó, d
~
B ctor cm ng t do phn t dòng in Id
~
gây ra tại điểm M xác đnh
bi bán kính véctor ~
r
(véctor ni t phn t dòng điện tới điểm M); µ
0
= 4π10
7
H/m là
hng s t; µ là độ t thm của môi trường.
Có phương: vuông góc vi mt phng cha phn t dòng điện và điểm kho sát.
có chiu: theo qui tắc đinh ốc hoc nm tay phi.
độ ln: dB = µ40πµ Idrsin2 θ
2. Nguyên lý chng cht t trường:
vector cm ng t gây bi một dòng điện bt k:
~
B = Z d
~
B
c dòng điện
vector cm ng t gây bi nhiều dòng điện:
n
(10.2)
B
~
i
(10.3)
i=1
3. Vector cường độ t trường:
H = (10.4) µ
0
µ
lOMoARcPSD|37054152
10. CM NG T B VÀ CƯỜNG ĐỘ T TRƯỜNG H
45
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
4. Cm ng t gây ra bi một đoạn dòng điện thng:
B = µ0µI(cos θ1 cos θ2
)
(10.5)
4πr
trong đó
r
là khong cách t đim mun tính cm ng t tới dòng đin.
Trường hợp dòng đin dài vô hn: θ
1
= 0; θ
2
= π:
B = µ
0
µI
(10.6)
2πr
5. Cm ng t gây bởi dòng điện tròn ti một điểm trên trc ca vòng dây:
B = 2 π(20+µISh2)3/2, (10.7)
trong đó, R bán kính dòng đin tròn; S din tích ca nó; h khong cách t tâm
dòng điện tròn tới điểm mun tính cm ng t.
cm ng t gây bởi dòng đin tròn ti tâm vòng dây h = 0:
B = µ
0
µI
(10.8)
2πR
6. Véctơ cảm ng t do mt ht điện tích chuyển động sinh ra ti một điểm M cách ht
đin một đoạn
r
:
7. T thông:
~Bq = µ0µ q~v ×3 ~r
4π r
(10.9)
d (10.10)
T thông ca t trường đều gi qua mt din tích phng:
Φ
m
= B.S.cos α,
(10.11)
trong đó, α là góc hp bi véctor pháp tuyến~n ca din tích d
~
S
~
B.
8. Định lý Oxtrogradski - Gauss đối ti t trường: T thông gi qua mt mt kín bt
thì luôn bng không:
lOMoARcPSD|37054152
10. CM NG T B VÀ CƯỜNG ĐỘ T TRƯỜNG H
46
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
0; div
~
B = 0 (10.12)
9. Định lý Ampere: Lưu số của vectơ cường độ t trường dc theo một đưng cong kín
bt kì thì bng tổng đại s các dòng điện xuyên qua din tích gii hn bởi đường cong
kín đó.
Hd
~ ~
= I
i
. (10.13)
(S) i=1
10. ờng độ t trưng:
Bên trong mt cun dây hình xuyến
nI
H = , (10.14)
2πR
trong đó,
n
là s vòng ca cun dây hình xuyến;
R
là bán kính của đường tròn tâm
là tâm ca hình xuyến đi qua đim mun tính t trường.
Bên trong ống dây điện thng dài vô hn
N
H = n
0
I = I, (10.15)
L
vi n
0
là s vòng dây trên đơn vị dài ca ng dây.
10.1.2 Bài tp
Bài 10.1. Một dòng điện cường độ
I
= 6A chy trong mt dây dẫn điện un thành hình
vuông ABCD cnh
a
= 10cm. Xác định vectơ cảm ng t
~
B
cường độ t trường
H
~
ti tâm O ca mạch điện đó. Chiều dòng điện ngược chiều kim đồng h.
Bài 10.2. Mt dây dẫn đường kính
d
= 1mm qun thành mt ng dây thng sao cho
vectơ cảm ng t
~
B
trong ng giá tr bng 3.10
2
T .Cường độ dòng điện chy trong
ng dây bng 6A. Cun dây có my lp, biết rng các vòng dây qun sát nhau.
I
lOMoARcPSD|37054152
10. CM NG T B VÀ CƯỜNG ĐỘ T TRƯỜNG H
47
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 10.3. Mt dây dẫn được un thành một hình tam giác đu, mi cnh
a
= 50cm.
Dòng đin chy trong dây dẫn đó có cường đ
I
= 3,14A. Tính cường độ của vectơ cm
ng t
~
B
và cường độ t trường
H
~
ti tâm của tam giác đó.
Bài 10.4. Một dòng điện cường đ
I
chy trong mt dây dn un thành hình ch nht
có cnh là a b. Xác định các vectơ
~
B H
~
ti tâm O ca hình ch nhật đó. Cho biết
I =12A, a =16cm, b = 30cm . Chiều dòng điện ngược chiu kim đồng h.
Bài 10.5. Cho hai dòng đin thng dài hn song song với nhau đt cách nhau 5cm,
ờng độ của hai dòng điện đó bằng nhau bng
I
= 10A. Xác định vectơ cảm ng t
~
B
gây bi các dòng diện đó tại một điểm A nm giữa hai dòng điện trong các trường
hp:
a. Các dòng điện chy cùng chiu.
b. Các dòng điện chy ngược chiu nhau.
Bài 10.6. Mt ống dây điện thẳng đưc qun bng mt si dây dẫn đường kính d =1mm,
dòng điện chy trong dây dn là 4A. S lp qun trên ng dây 3 lp. Tính s vòng dây
qun trên một đơn vị dài ca ống. Tính cường độ của vectơ cảm ng t
~
B cường đ
t trường H
~
bên trong ng.
Bài 10.7. Tìm ờng độ t trưng ti một điểm cách mt dây dn thng dài vô hn 2cm
có dòng điện cường độ
I
= 5A.
Bài 10.8. Tìm cường đ t trường ti m một dòng điện tròn bán kính 1cm dòng
điện cường độ bng 1A.
Bài 10.9. Hình v biu din tiết din ca hai dây dẫn điện thng dài hn mang dòng
đin I
1
, I
2
. Khong cách gia hai dây dn bng 10cm, I
1
= 20A, I
2
= 30A. Tìm cường độ t
trường y bi các dòng I
1
I
2
tại các điểm M
1
, M
2
, M
3
. Cho biết AM
1
=2cm, AM
2
= 4cm,
BM
3
= 3cm.
Bài 10.10. Gii bài tp trên, với điều kiện hai dòng điện I
1
, I
2
chy cùng chiu.
Bài 10.11. Hình v biu din tiết din ca ba dòng điện dài vô hn.
lOMoARcPSD|37054152
10. CM NG T B VÀ CƯỜNG ĐỘ T TRƯỜNG H
48
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Cho biết: AB = BC = 5cm, I
1
= I
2
= I I
3
= 2I. Tìm một điểm trên AC tại đó cường đ t
trường gây bởi ba dòng điện bng không.
Bài 10.12. Cũng bài toán trên, nếu c ba dòng đin I
1
, I
2
, I
3
cùng chiu.
Bài 10.13. Hai dòng đin thng dài vô hạn song song đt cách nhau 5cm. Dòng din chy
trong các dây cùng chiều cùng ờng độ I
1
= I
2
=10A .Tìm vectơ cường độ t trường
H
~
gây bởi hai dòng đin tại điểm K cách đều mi dòng 3cm.
Bài 10.14. Cho hai ng đin dài hn nm trong cùng mt phng vuông góc vi
nhau. Cường độ hai dòng điện đều bằng 5A. Tìm cường đ t trưng
H
~
gây bi hai
dòng điện tại các điểm cách đu hai dòng 10cm.
Bài 10.15. Cho mạch điện như hình v bên,
dòng điện chy trong mch bng I = 10A. Xác định cm ng t B tại điểm
O. Cho biết bán kính R ca cung tròn bng R = 10cm và góc α = 60
Bài 10.16. Hai vòng dây dẫn tròn tâm trùng nhau được đt sao
cho trc ca chúng vuông góc vi nhau, bán kính mi vòng dây bng R = 2cm. Dòng điện
chay qua chúng có cưng đ I
1
= I
2
= 5A. Tìm ờng độ t trưng ti tâm ca các vòng
dây đó.
Bài 10.17. Hai vòng y dẫn tròn tâm trùng nhau và được đặt sao cho trc ca chúng
vuông góc vi nhau, bán kính mi vòng dây bng R=2cm. Dòng đin chy qua chúng có
ờng độ I
1
= I
2
=5A. Tìm cường độ t trường ti tâm của các vòng dây đó.
Bài 10.18. Hai vòng dây ging nhau bán kính
r
= 10cm được đặt song song, trc trùng
nhau mt phng ca chúng cách nhau một đoạn
a
= 20cm. Tính cm ng t ti tâm
mi vòng y và tại điểm gia của đoạn thng ni tâm của chúng trong hai trường hp:
a. Các dòng điện chy trên các vòng dây bng nhau
I
= 3A và cùng chiu.
b. Các dòng điện chy trên các vòng dây bng nhau
I
= 3A và ngưc chiu.
Bài 10.19. Xác định cường độ điện trường tại các điểm nm bên trong bên ngoài
mt dây dn hình tr đc dài hạn dòng điện cường đ
I
chy qua. Cho biết bán
kính tiết din thng ca hình tr
R
.
lOMoARcPSD|37054152
10. CM NG T B VÀ CƯỜNG ĐỘ T TRƯỜNG H
49
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 10.20. Tìm cường độ t trường
H
gây bi một đọan AB ca dây dn thng mang
dòng điện ti một điểm C nm trên đưng trung trc ca AB, cách AB một đọan
a
=
5cm. Dòng điện có cường độ
I
= 20A. Đọan AB được nhìn t điểm C dưới góc 60 .
lOMoARcPSD|37054152
10. LC TÁC DNG CA T TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG T TRƯỜNG ĐỀU
50
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)
Bài 10.21. Cho mt ống dây điện thng dài 30cm gm 1000 vòng dây. Tìm cường độ t
trường trong ng dây, nếu cường độ dòng điện chy qua ng dây bằng 2A. Coi đưng
kính ng dây rt nh so với đội ca ng.
Bài 10.22. Dây dn ca ng dây đin thẳng đường kính bng 0,8 mm. Các vòng y
đưc qun sát nhau. Coi ng dây rất i. Tìm ờng độ t trường bên trong ng dây,
nếu cường độ dòng đin chy qua ng dây bng 1A.
Bài 10.23. Mt ống dây điện dài khi dòng đin chy qua trong cun bng 0,3A thì gây ra
trên trc ca ng mt t trường cm ng t B = 3,15.10
3
T. Tìm đường kính
d
ca
sợi dây điện qun quanh ng, cho biết ống dây được qun mt lp và các vòng y qun
sát nhau. ng dây không có lõi.
10.2 Lc tác dng ca t trường lên dòng điện, điện tích chuyn
động trong t trường đều
10.2.1 Tóm tt lý thuyết
11. Lc Ampere: Lc t tác dng lên mt phn t dòng điện:
d (10.16)
phương vuông góc vi mt phng cha phn t dòng điện
và vector cm ng t;
có chiu theo quy tc bàn tay trái; độ ln:
dF = Id.B.sin θ (10.17)
12. Lực tương tác giữa 2 dòng điện thẳng song song có độ ln
I
1
I
2
:
µµ
0
I
1
I
2
F = (10.18)
2πd
trong đó, là chiu dài ca mỗi dòng điện;
d
là khong cách giữa hai dòng đin.
13. Lc t tác dng lên khung dây:
(10.19)
độ ln:
lOMoARcPSD|37054152
10. LC TÁC DNG CA T TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG T TRƯỜNG ĐỀU
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)51
M = p
m
.B.sin θ = B.I.S sin θ
14. Công ca lc t:
A
=
Z F.ds
=
Z B.I..ds
=
Z B.I.dS
=
Z I.dΦ
m
= I(Φ
m
2 Φ
m
1) (10.20)
15. Lc Lorentz:
~
F
L
(10.21)
phương vuông góc vi mt phng cha vector (~v,
~
B)
chiều đối với điện tích ơng theo quy tc bàn tay trái; chiều đối vi
din tích âm theo quy tc bàn tay phi.
16. Đin tích chuyển động trong t trường đều:
(a) Véctor vn tc~
v
: điện tích chuyển đng thẳng đều.
(b) Véctor vn tc ~
v
lực Lorentz đóng vai trò lực hướng tâm, ht chuyn
động theo quĩ đạo tròn:
mv
2
F
L
= qvB = (10.22)
R
Bán kính :
R
=
mv
qB
Chu k : T = 2πR = 2πm
v qB
Tn s: ω
=
qB
m
(c) Trường hp tng quát: đin tích chuyển động vi qu
đạo hình xon c:
Bán kính : R = mv = mv sin α
lOMoARcPSD|37054152
10. LC TÁC DNG CA T TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG T TRƯỜNG ĐỀU
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)52
Chu k :
T
=
2πm
(10.23) qB qB
qB 2πm
c xon:
h = vk.T = v cos α qB
10.2.2 Bài tp
Bài 10.24. Một dòng đin thng dài vô hạn cường độ
I
1
= 10A đặt cnh
một khung dây đin un thành hình vuông mi cnh dài = 40
cm. Cnh gn nht ca khung dây cách dây mt khong bng a = 2cm.
Dòng điện I
2
chạy trong khung cường độ I
2
= 2,5 A. Tính lc tác dng
của dòng đin thng dài hn lên khung cho biết chiu dòng điện
như hình vẽ.
Bài 10.25. Một dòng đin thng i vô hạn cường độ
I
1
đặt cnh mt khung dây dn un thành
hình ch nht, cnh ngn
a
, cnh dài
b
, cnh này song song với dòng điện
I
1
. Cnh gn
nht của khung ch dòng đin một đoạn
d
dòng điện ngược vi I
1
. Tìm lc
F
tác dng lên
khung. Lực đó là lực đẩy hay lc hút. Cho biết dòng điện chy trong khung là I
2
.
Bài 10.26. Mt dây dn thẳng dài 70 cm đt trong mt t trường đều có
B
= 0,1T. Dây dn hp
với đường sc t góc α = 30 . Tìm t lc tác dng lên dây dẫn khi cho dòng điện
I
= 70 A chy
qua.
Bài 10.27. Mt hạt đin vn tc v = 10
6
m/s bay vào trong mt t trường đều cm ng
t
B
= 0,3T. Vn tc ca ht vuông góc với các đường sc t trường. Tìm bán kính
R
ca vòng
tròn qu đạo ca ht và chu k quay ca nó.
Bài 10.28. Mt ht electron vn tc 10
7
m/s bay song song vi mt dây dn thng mang
dòng điện i cách dòng đin một đon
d
= 2mm. Tìm lc t ca dòng đin tác dng lên
electron, cho biết dòng điện chy trong dây dn bng 10 A.
Bài 10.29. Một electron được tăng tốc bi hiệu điện thế
U
=10
3
V bay vào trong mt t trường
đều vuông góc với phương chuyển đng ca nó. Cm ng t B = 1,19.10
3
T.
lOMoARcPSD|37054152
10. LC TÁC DNG CA T TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG T TRƯỜNG ĐỀU
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)53
Tìm:
a. Bán kính cong ca qu đạo êlectron.
b. Chu k quay ca electron trên vòng tròn.
c. Mômen động lượng ca electron đối vi tâm qu đạo.
lOMoARcPSD|37054152
Chương 11
HIỆN TƯỢNG CM ỨNG ĐIỆN T
11.1 Tóm tt lý thuyết
1. Biu thc ca suất điện động cm ng:
dΦ
Ec = − dt
2. Suất điện động t cm:
(11.1)
dI
E
tc
= −L ,
dt
trong đó,
L
là độ t cm:
L
=
Φ
I
3. H s t cm ca ng dây hình tr thng dài vô hn:
(11.2)
L S (11.3)
- N là tng s vòng dây, S là chiu dài và tiết din ngang ca ng dây.
4. Suất điện động h cm:
dI
Ehc1 = −M 2,
dt
dI
Ehc2 = −M 1, dt
M là h s h cm
5. Năng lượng ca t trường trong ống dây đin:
(11.4)
1
W = LI
2
2
6. Mt đ năng lượng t trường:
(11.5)
1 B
2
1
w = = BH
(11.6)
2 µ
0
µ 2
lOMoARcPSD|37054152
11. BÀI TP
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)55
11.2 Bài tp
Bài 11.1. Mt cun dây gm 100 vòng dây kim loại quay đều trong mt t trường đều, vectơ
cm ng t
B
giá tr bng 0,1T. Cun dây quay vi vn tc 5 vòng/s. Tiết din ngang ca
cun dây là 100 cm
2
. Trc quay vuông góc vi trc ca cun dây và với phương ca t trường.
Tìm giá tr cực đại ca suất điện động cm ng
ǫ
c
xut hin trong cun dây khi nó quay trong
t trường.
Bài 11.2. rong mt t trường đều có cm ng t
B
= 0,4T, người ta đt mt ng dây gm N =
300 vòng. Điện tr ca ng dây R = 40Ω, din tích tiết din ngang ca vòng dây S = 16cm
2
. ng
dây được đặt sao cho trc ca nó lp mt góc α = 60 so vi phương của t trường. Tìm điện
tích
q
chy qua ng dây khi t trường gim v không.
Bài 11.3. Trong mt t trường đều có cm ng t
B
, có mt thanh kim loại có độ dài quay
vi tn s
n
quanh mt trc thẳng đứng, trc quay song song vi t trưng. Một đầu đi qua
trc. Tìm suất điện đng cm ng xut hin tại đầu thanh.
Bài 11.4. Một máy bay bay theo phương nm ngang vi vn tc 900 km/h. Tìm suất điện động
cm ng xut hiện trên hai đầu cánh máy bay, nếu thành phn thẳng đứng ca vectơ cảm ng
t
B
Trái Đất bng 0,5.10
4
T. Cho biết khong cách giữa hai đầu cánh = 12,5m.
Bài 11.5. Cũng bài toán trên, nhưng t khi máy bay bay vi vn tc 950 km/s, khong cách
giữa hai đầu cánh bằng 12,5m. Người ta đo được suất điện động cm ng xut hin hai đầu
cánh ǫ = 165 mV. Tìm thành phn thẳng đứng ca cm ng t trái đất.
Bài 11.6. Mt vòng dây dn có din tích S = 10
2
cm
2
đưc ct ti một đim
nào đó và tại điểm cắt người ta mc vào mt t điện có điện dung C =
10µF. Vòng dây được đặt trong mt t trường đều các đường sc
vuông góc vi mt phng ca vòng dây. Cm ng t B biến thiên đều
theo thi gian vi tốc độ 5.10
3
T/s. Xác định đin tích ca t đin.
Bài 11.7. Mt khung dây dn hình ch nht có cnh ngắn là L được đt trong mt t trường
lOMoARcPSD|37054152
11. BÀI TP
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)56
đều cường độ t trưng H. T trưng H vuông góc vi mt
khung hướng ra ngoài hình v. Mt thanh kim loại ab trượt trên
khung, luôn luôn song song vi cnh L, vi vn tc v. Điện tr ca
thanh LR. B qua điện tr của khung. Xác định cường độ dòng điện
xut hin trên ab.
Bài 11.8. Mt thanh dây dn dài = 10cm chuyển động vi vn tc
v
= 15 m/s trong mt t
trường đều có cm ng t
B
= 0,1T. Tìm suất điện động xut hin trong thanh dn, biết rng
thanh luôn luôn vuông góc với đường sc t trường và phương dịch chuyn.
Bài 11.9. Một đĩa bằng đồng bán kính
r
= 5cm được đặt vuông góc với đường sc ca t
trường đều cm ng t
B
= 0,2 T. Đĩa quay với vn
tc góc ω =3rad/s. Các điểm a, b những điểm tiếp xúc
trượt để dòng điện có th đi qua đĩa theo bán kính ab.
a. Tìm suất điện động cm ng xut hin trong
mch.
b. Tìm chiu của dòng điện cm ng nếu cm ng
t B vuông góc t phía trước ra phía sau hình v và đĩa quay ngưc chiều kim đồng h.
Bài 11.10. Mt mạch điện tròn bán kính
r
được đặt trong mt t trường đu cm ng t
B. Mt phng ca mạch đin vuông góc vi t trường. Điện tr mạch điện
R
. Tìm điện lượng
chy trong mch khi quay mch mt góc α = 60 .
Bài 11.11. Trong mt t trường đều cm ng t 0,05T, người ta cho quay mt thanh dn
có độ dài = 1m vi vn tốc góc không đổi bng 20 rad/s. Trục quay đi qua một đầu thanh và
song song với đường sc t trường. Tìm suất điện động xut hin ti các đầu thanh.
Bài 11.12. Tìm h s t cm
L
ca mt cun dây gồm 400 vòng trên đ dài 20 cm. Tiết din
ngang ca ng bng 9cm
2
. Tìm h s t cm
L
ca cun dây này, nếu ta đưa một lõi st có µ
=400 vào trong ng.
Bài 11.13. Mt ống dây đin gm N vòng dây đng, tiết din mi si dây bng S
1
, điện tr sut
ρ
. Ống dây có độ dài bng và điện tr bng
R
. Tìm h s t cm ca ng dây.
lOMoARcPSD|37054152
11. BÀI TP
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)57
Bài 11.14. Tìm h s t cm ca mt cun dây quấn 800 vòng dây. Đ dài ca cun dây
bằng 0,25m, đường kính vòng dây bng 4cm. Cho một dòng điện bng 1A chy qua cun dây.
Tìm t thông
φ
gi qua mi tiết din ca cuộn dây. Tìm năng lưng t trường trong ng dây.
i 11.15. Một khung dây điện phng kín hình vuông to bởi dây đồng có đin tr sut bng
1,72.10
8
m, tiết din 1mm
2
, đặt trong mt t trường biến thiên có cm ng t
B = B
0
.sin ωt, trong đó B
0
= 0,01T. Chu k biến thiên ca cm ng t là T = 0,02s. Din tích ca
khung bng
S
=25cm
2
. Mt phng ca khung vuông góc với đường sc t trưng. Tìm giá tr
cực đại và s ph thuc vào thi gian ca:
a. T thông φ gi qua khung.
b. Suất điện động cm ng xut hin trong khung.
c. ờng độ dòng điện chy trong khung.
Bài 11.16. Mt ng y dn thng gm
N
= 500 vòng đặt trong mt t trường sao cho trc
ng dây song song với đưng sc t trường. Tìm suất điện động trung bình xut hin trong
ng dây, cho biết cm ng t B thay đi t 0 đến 2T trong thi gian
t
= 0,1s đưng kính
ng dây
d
= 10 cm.
Bài 11.17. Trong mt ng dây h s t cm
L
= 0,021 H mt dòng điện biến thiên i = i
0
sin ωt, trong đó i
0
= 5A, tn s ca dòng điện là f = 50 Hz. Tìm suất điện động t cm xut hin
trong cun dây.
| 1/57

Preview text:

lOMoARcPSD| 37054152 MỤCLỤC Chương 1.
Động lực học chất điểm 3 1.1
Động học chất điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1
Tóm tắt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2
Bài tập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2
Động lực học chất điểm
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.1
Tóm tắt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.2
Bài tập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Chương 2.
Động lực học hệ chất điểm - vật rắn 13 2.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Chương 3. Năng lượng 19 3.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Chương 4. Trường hấp dẫn 25 4.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Chương 7.
Trường tĩnh điện 27 7.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 7.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Chương 8. Vật dẫn 32 8.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 8.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 MỤCLỤC Chương 9. Điện môi 37 9.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 9.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Chương 10. Từ trường của dòng điện không đổi 40 lOMoARcPSD| 37054152
10.1 Cảm ứng từ B và cường độ từ trường H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1.1 Tóm tắt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1.2 Bài tập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
10.2 Lực tác dụng của từ trường lên dòng điện, điện tích chuyển động trong
từ trường đều . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
10.2.1 Tóm tắt lý thuyết . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
10.2.2 Bài tập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Chương 11. Hiện tượng cảm ứng điện từ 48 11.1 Tóm tắt lý thuyết
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 11.2 Bài tập
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Chương 1
ĐỘNG HỌC LỰC CHẤT ĐIỂM
1.1 Động học chất điểm 1.1.1
Tóm tắt lý thuyết
1. Chuyển động cong:
- Véctơ vận tốc (tức thời hay gọi tắt là vận tốc): d~r ~v = (1.1) dt ~r
là bán kính véctơ của chất điểm chuyển động. - Vận tốc: v (1.2)
với s là hoành độ cong; x, y, z là các tọa độ của chất điểm đang chuyển động hệ trục tọa
độ Descartes vuông góc. - véc-tơ gia tốc toàn phần d~v ~a ~an (1.3) dt lOMoARcPSD| 37054152
gia tốc tiếp tuyến: at = dv dt v2 gia
tốc pháp tuyến: at = R Gia tốc toàn phần:
R là bán kính cong của quỹ đạo tại điểm đang xét. lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM
2. Chuyển động thẳng đều: - Vận tốc: v = s = const t - Gia tốc: a = 0
- Phương trình chuyển động: s = v.t s là quãng đường đi của chất điểm chuyển động.
3. Chuyển động thẳng biến đổi đều:
- Vận tốc: v = v0+ at; v0 là vận tốc ban đầu.
- Gia tốc: a = const. - Phương trình chuyển động: 1 (1.5)
s = v0t + at2 2
- Mối liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường dịch chuyển: v as (1.6)
4. Chuyển động tròn: - Vận tốc góc: (1.7) ω = dt - Gia tốc góc: dω dθ2 β = (1.8) = dt dt
trong đó θ là góc quay.
• Trường hợp chuyển động tròn đều: θ 2π (1.9) ω = , ω = = 2πf , t T
T là chu kì, f là tần số của chuyển động.
• Trường hợp chuyển động tròn biến đổi đều:
ω = βt +ω0 , (1.10) t , (1.11) , (1.12)
• Liên hệ giữa vận tốc, gia tốc dài với vận tốc và gia tốc góc: ~v (1.13)
v = ; at = ; an = 2. (1.14) 4
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM
5. Sự rơi tự do: trường hợp đặc biệt của chuyển động nhanh dần đều với: v0 =
0; a = g = 9,81m/s2.
6. Chuyển động ném xiên:
Vật được ném xiên với vận tốc ban đầu (~v, ox~ ) = α - Gia tốc: ax = 0 ~a = ay = −g - Vận tốc:
vx = vox = v0 cos α0
~v = vy = voy + ayt = v sin α gt (1.15)
- Phương trình chuyển động: (1.16)
- Phương trình quỹ đạo: 2
x = v0 cos α.t gx y = α (1.17) - Độ cao cực đại: v2 sin2 ymax = 0α (1.18) 2g 5
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM - Tầm xa: v2 sin2 xmax = 0α (1.19) g 1.1.2 Bài tập
Bài 1.1. Phương trình chuyển động của chất điểm có dạng: x = a cos ωt; y = b sin ωt
Cho biết a = b = 20cm; ω = 31,4 rad/s . Tìm:
1. Qũy đạo chuyển động của chất điểm.
2. Vận tốc và chu kỳ của chuyển động.
3. Gia tốc của chuyển động
Bài 1.2. Hai ô tô cùng chạy trên một đoạn đường từ A đến B. Chiếc ô tô thứ nhất chạy nửa đầu
đoạn đường với vận tốc v1 và nửa sau của đoạn đường với vận tốc v2. Chiếc ô tô thứ hai chạy
nửa thời gian đầu với vận tốc v1 và nửa thời gian sau với vận tốc v2. Tìm vận tốc trung bình của
mỗi ô tô trên đoạn đường AB. Cho biết v1 = 60km/h và v2 = 40km/h.
Đáp số: v1 = 48km/h, v2 = 50km/h
Bài 1.3. Một người chèo một con thuyền qua bờ sông theo hướng vuông góc với bờ sông với
vận tốc 7,2km/h. Nước chảy đã mang con thuyền về phía xuôi dòng một khoảng 150m. Tìm:
1. Thời gian cần thiết để thuyền qua được sông. Cho biết chiều rộng của sông bằng0,5km.
2. Vận tốc của dòng nước với bờ sông.Đáp số: t = 250(s); v23 = 0,6m/s
Bài 1.4. Một xe lửa bắt đầu chuyển động giữa hai điểm (nằm trên một đường thẳng) cách nhau
1,5km. Trong nửa đoạn đường đầu xe lửa chuyển động nhanh dần đều, còn nửa đoạn đường
sau xe lửa chuyển động chậm dần đều. Vận tốc lớn nhất của xe lửa giữa hai điểm đó bằng
50km/h. Biết rằng trị số tuyệt đối của các gia tốc trên hai đoạn đường bằng nhau. Tính: 1. Gia tốc của xe l.
2. Thời gian để xe lửa đi hết quãng đường giữa hai điểm đó.
Đáp số: a ≈ 0,13m/s2; t ≈ 213,84 (s)
Bài 1.5. Một vật đang đứng yên bắt đầu chuyển động nhanh dần đều, biết rằng trong giây thứ
5 nó đi được một quãng đường 18 m. Hỏi trong giây thứ 10, vật đó đi được quãng đường bằng bao nhiêu ? 6
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Đáp số: s = 38 (m)
Bài 1.6. Một người đứng ở sân ga nhìn một đoàn tàu đang bắt đầu chuyển bánh, biết rằng toa
thứ nhất chạy ngang qua trước mặt người đó trong 6s. Coi chuyển động của đoàn tàu là nhanh
dần lên. Hỏi toa thứ n đi qua trước mặt người quan sát trong bao lâu? Áp dụng với trường hợp
n = 7. Đáp số: 6(√7 − √6) (s)
Bài 1.7. Thả vật rơi tự do từ độ cao h = 20m. Tính:
1. Quãng đường mà vật rơi được trong 0,1s đầu và 0,1s cuối.
1. Thời gian cần thiết để vật đi được 1m đầu và 1m cuối của độ cao h. Cho g = 10m/s2.
Đáp số: 1. h1 = 0,05 (m) ; h′ = 1,95 (m)
2. t1 = 0,45 (s) ; t′ = 0,05 (s)
Bài 1.8. Phải ném một vật theo phương thẳng đứng từ độ cao h= 45m với vận tốc ban đầu v0
bằng bao nhiêu để nó rơi tới mặt đất:
1. Trước 1 giây so với trường hợp vật rơi tự do?
2. Sau 1 giây so với trường hợp vật rơi tự do. Cho g = 10m/s2. Đáp số: 1. Ném
xuống với vận tốc v0 = 12,5 (m/s).
2. Ném lên với vận tốc v0 = 8,75 (m/s)
Bài 1.9. Một hòn đá được ném theo phương nằm ngang với vận tốc ban đầu v0 = 15m/s. Tìm
gia tốc pháp tuyến và gia tốc tiếp tuyến của hòn đá sau khi ném 1 giây.
Cho g = 10m/s2. Bỏ qua mọi lực cản.
Đáp số: at = 5,4 m/s2; an = 8,2m/s2
Bài 1.10. Người ta ném một quả bóng với vận tốc ban đầu v0 = 10m/s theo phương hợp với
mặt phẳng nằm ngang một góc α = 30◦ . Gỉa sử quả bóng được ném đi từ mặt đất. Hỏi:
1. Độ cao lớn nhất mà quả bóng có thể đạt được.
2. Tầm bay xa của quả bóng.
3. Thời gian từ lúc ném quả bóng tới lúc bóng chạm đất.
Cho g = 10m/s2. Bỏ qua mọi lực cản. 7
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM v20 sin2α
v20 sin2α Đáp số: ymax = , xmax = 2g 9
Bài 1.11. Từ độ cao h = 25m người ta ném một hòn đá lên phía trên với vận tốc ban đầu v0 =
15m/s theo phương hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 30◦ . Xác định: 1.
Thời gian chuyển động của hòn đá. 2.
Vận tốc của hòn đá lúc chạm đất.Cho g = 10m/s2. Bỏ qua mọi lực cản.
Đáp số: 1. t = 3,1 (s), 2. v = 26,7 (m/s)
Bài 1.12. Từ một đỉnh tháp cao h = 30m, người ta ném một hòn đá xuống đất với vận tốc ban
đầu v0 = 10m/s theo phương hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 30◦ . Tìm:
1. Thời gian chuyển động của hòn đá.
2. Khoảng cách từ chân tháp đến chỗ rơi của hòn đá.
3. Dạng quỹ đạo của hòn đá.
Cho g = 10m/s2. Bỏ qua mọi lực cản.
Đáp số: 1. t = 2(s), 2. x = 17,3(m), 3. y = h x tan α gx2
Bài 1.13. Một vô lăng sau khi bắt đầu quay được một phút thì thu được vận tốc 700vòng/phút.
Tính gia tốc góc của vôlăng và số vòng mà vôlăng quay được trong phút ấy nếu chuyển động
của vô lăng là chuyển động nhanh dần đều. Đáp số: 1. β = 1,22 (rad/s2), 2. n = 350 vòng
Bài 1.14. Một đoàn tàu bắt đầu chạy vào một đoạn đường tròn, bán kính 1km, dài 600m với
vận tốc 54km/h. Đoàn tàu chạy hết quãng đường đó trong 30s. Tìm vận tốc dài, gia tốc pháp
tuyến, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc toàn phần và gia tốc góc của đoàn tàu ở cuối quãng đường
đó. Coi chuyển động của đoàn tàu là chuyển động nhanh dần đều.
Đáp số: v = 25 (m/s); an = 0,625(m/s2); a = 0,7(m/s2) 8
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
1.2 Động lực học chất điểm 1.2.1
Tóm tắt lý thuyết
Phương pháp giải một bài toán động lực học:
Bước 1: Xác định đầy đủ và chính xác các lực tác dụng lên vật và vẽ các lực tác dụng lên hình. ~
Bước 2: Viết phương trình cơ bản của động lực học (phương trình định luật 2 Newton): F = ~
m~a, với F là tổng các lực tác dụng lên vật.
Bước 3: Chiếu phương trình lên các phương, thu được phương trình đại số và giải.
1. Lực ma sát trượt: fms = kN, (1.20)
trong đó, k là hệ số ma sát, N là độ lớn của phản lực pháp tuyến.
2. Phương trình Newton: ~ dK , (1.21) dt ~
với F là lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm,
là véctơ động lượng của chất
điểm có khối lượng m và vận tốc~v
3. Mômen động lượng: ~ L (1.22)
4. Định lý về mômen động lượng: Đối với một chất điểm: d . (1.23) dt
Trường hợp chất điểm chuyển động tròn với vận tốc góc ω~ : ~ dL d (1.24) = ( dt dt Iω~)
với I = mr2 là mômen quán tính của chất điểm đối với O. 9
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
5. Phép biến đổi Galiléo:
Công thức cộng vận tốc: (1.25)
Công thức cộng gia tốc: ~ ~ (1.26)
a =~a′ + V .
6. Phương trình Newton trong hệ quy chiếu chuyển động (tịnh tiến): ~
m a′ =~F +~Fqt (1.27) với
là gia tôc tịnh tiến của hệ quy chiếu chuyển động. 1.2.2 Bài tập
Bài 1.15. Một người di chuyển một chiếc xe với vận tốc không đổi. Lúc đầu người ấy kéo xe về
phía trước, sau đó người ấy đẩy xe về phía sau. Trong cả hai trường hợp, càng xe hợp với mặt
phẳng nằm ngang một góc α. Hỏi trong trường hợp nào người ấy phải đặt lên xe một lực lớn
hơn? Biết rằng trọng lượng của xe là P, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là k.
Đáp số: Kéo xe về phía trước : fms = k(P F.sin α)
Đẩy xe về phía sau: fms = k(P + F.sin α)
Bài 1.16. Một bản gỗ phẳng A có khối lượng 5kg bị ép giữa hai mặt phẳng thẳng đứng song
song. Lực ép vuông góc với mỗi mặt của bản gỗ bằng 150N. Hệ số ma sát tại mặt tiếp xúc là
0,20. Lấy g = 10m/s2. Hãy xác định lực kéo nhỏ nhất cần để dịch chuyển bản gỗ A khi nâng nó lên hoặc hạ nó xuống.
Đáp số: Kéo gỗ lên phía trên: Fmin = mg + 2kN Kéo gỗ
xuống dưới: Fmin = mg − 2kN
Bài 1.17. Một tàu điện, sau khi xuất phát, chuyển động với gia tốc không đổi 0,5m/s2. Sau khi
bắt đầu chuyển động được 12s, người ta tắt động cơ của tàu và tàu chuyển động chậm dần
đều cho tới khi dừng hẳn. Trên toàn bộ quãng đường hệ số ma sát bằng k = 0,01. Tìm:
1. Vận tốc lớn nhất của tàu.
2. Thời gian toàn bộ kể từ khi tàu xuất phát cho tới khi tàu dừng hẳn. 10
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
3. Gia tốc của tàu trong chuyển động chậm dần đều.
4. Quãng đường toàn bộ mà tàu đã đi được. Cho g = 10m/s2. Đáp số: 1. v = 6m/s; 2. t = 73,2s; 3. s = 216m.
Bài 1.18. Môt ôtô có khối lượng 5 tấn đang chạy bị hãm phanh chuyển động chậm dần đều.
Sau 2,5s xe dừng lại. Từ lúc bắt đầu hãm phanh cho đến khi dừng hẳn nó đi được 12m. Tìm:
1. Vận tốc của ôtô lúc bắt đầu hãm phanh.
2. Lực hãm trung bình. Cho g = 10m/s2. Đáp số: v = 9,6m/s; F = - 19,2.103N
Bài 1.19. Hai vật nặng có khối lượng m1 = 300g, m2 = 500g được buộc vào hai đầu sợi
dây vắt qua ròng rọc có khối lượng không đáng kể. Vật m1 ở dưới vật m2
một khoảng h = 2m (hình vẽ). Xác định:
1. Gia tốc chuyển động của hệ vật và sức căng sợi dây.
2. Sau bao lâu hai vật m1 và m2 ở cùng độ cao.
Cho g = 10m/s2, bỏ qua khối lượng của dây, sợi dây không giãn, bỏ qua
ma sát ở ổ trục của ròng rọc. Đáp số: a = 2,5m/s2; T = 3,75N
Bài 1.20. Một toa xe khối lượng 20 tấn chuyển động với vận tốc ban đầu 54km/h. Xác định lực
trung bình tác dụng lên xe, nếu toa xe dừng lại sau thời gian: 1. 1 phút 40 giây. 2. 10 giây.
Đáp số: 1. F1 = 3.103N; 2. F2 = 3.104N
Bài 1.21. Một viên đạn khối lượng 10g chuyển động với vận tốc v0 = 200m/s đập vào một tấm
gỗ và xuyên sâu vào tấm gỗ một đoạn s. Biết thời gian chuyển động của viên đạn trong tấm
gỗ t= 4.10−4s. Xác định lực cản trung bình của tấm gỗ lên viên đạn và độ xuyên của viên đạn.
Đáp số: F = -0,5.104N; s = 4.10−2m
Bài 1.22. Một thang máy được treo ở đầu một dây cáp đang chuyển động lên phía trên. Lúc
đầu thang máy chuyển động nhanh dần đều sau đó chuyển động đều và trước khi dừng lại
chuyển động chậm dần đều. Hỏi trong quá trình đó, lực căng của dây cáp thay đổi như thế
nào? Cảm giác của người trên thang máy ra sao? Đáp số: P′ = P Fqt = 250N 11
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
1. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
Bài 1.23. Một thang máy được treo ở đầu một dây cáp đang chuyển động lên phía trên. Lúc
đầu thang máy chuyển động nhanh dần đều sau đó chuyển động đều và trước khi dừng lại
chuyển động chậm dần đều. Hỏi trong quá trình đó, lực căng của dây cáp thay đổi như thế
nào? Cảm giác của người trên thang máy ra sao?
Đáp số: Nhanh dần đều: T = m(g + a)
Chuyển động đều T = mg
Chuyển động chậm dần đều: T = m(g a)
Bài 1.24. Một ôtô khối lượng 2,5 tấn chuyển động với vận tốc không đổi 54km/h qua một
chiếc cầu. Xác định lực nén của ôtô lên cầu, nếu: 1. Cầu nằm ngang. 2.
2. Cầu vồng lên với bán kính cong là 50m. 3.
Cầu lõm xuống dưới với bán kính cong là 50m (tương ứng với vị trí ôtô ở giữacầu). Cho g = 10m/s2.
Đáp số: Cầu vồng lên: N = 13750N Cầu
võng xuống: N = 36250N.
Bài 1.25. Một phi công lái máy bay thực hiện vòng nhào lộn với bán kính 200m trong mặt
phẳng thẳng đứng. Khối lượng của phi công bằng 75kg. Xác định:
1. Lực nén của phi công tác dụng lên ghế ngồi tại điểm cao nhất và thấp nhất củavòng
nhào lộn khi vận tốc của máy bay trong vòng nhào lộn luôn không đổi và bằng 360km/h.
2. Với vận tốc nào của máy bay khi thực hiện vòng nhào lộn, người phi công bắtđầu bị rơi
khỏi ghế ngồi? Cho g = 10m/s2.
Đáp số: 1. Thấp nhất: N = 4,5.103N; Cao nhất N = 3.103N v ≥ 44,72m/s 12
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 Chương 2
ĐỘNG LỰC HỌC HỆ CHẤT ĐIỂM – VẬT RẮN
2.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Khối tâm của một hệ chất điểm:~r = i mi~ri (2.1) m
với m = ∑i mi: tổng khối lượng của hệ. 2.
Phương trình chuyển động của khối tâm: m~a (2.2) i
với~a: gia tốc chuyển động của khối tâm.
3. Động lượng của một hệ: m~v, (2.3) i
với~v: vận tốc chuyển động của khối tâm.
4. Định luật bảo toàn động lượng của một hệ cô lập: const (2.4) i i
5. Định lý về mômen động lượng của hệ: d , (2.5) dt với
là tổng mômen các ngoại lực tác dụng lên vật. 2. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
6. Định luật bảo toàn mômen động lượng của hệ: 13
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP Khi M~ = 0 ta có: ~ L , (2.6) i dưới dạng khác: ∑(I (2.7)
iω~i) = const−−→, i với Ii = m 2 iri
7. Phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quanh trục quay cố định : (2.8) ~
với β là véctơ gia tốc góc của vật rắn, M~ là mômen tổng hợp của các ngoại lực đối với
trục quay, I là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay. 8. Mômen quán tính:
a) Của vật rắn đối với trục quay r2dm, (2.9) i
với r là khoảng cách từ phần tử khối lượng dm của vật rắn tới trục quay.
b) Của chất điểm khối lượng m đối với trục quay I = mr2 (2.10)
r là khoảng cách từ chất điểm tới trục quay.
c) Của các vật rắn quay quanh một trục cố định ∆0 trùng với trục đối xứng ∆0 của vật
rắn và đi qua khối tâm của nó:
• Thanh dài đồng chất khối lượng m, chiều dài (2.11) 14
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP
• Đĩa tròn hoặc trụ đặc khối lượng m, bán kính R mR2 I = 2 (2.12)
• Vành tròn hoặc trụ rỗng khối lượng m, bán kính R I = mR2 (2.13)
• Khối cầu đặc khối lượng m, bán kính R mR2
(2.14) d) Của vật rắn đối với
một trục ∆ bất kỳ: không trùng với trục đối xứng ∆0, không đi qua khối tâm của vật và
song song với trục ∆0 (định lý Steiner-Huyghens) I = I0+ md2 (2.15)
trong đó I0 là mômen quán tính của vật rắn đối với trục ∆0, m là khối lượng của vật
rắn, d là khoảng cách giữa hai trục ∆ và ∆0. 2.2 Bài tập
Bài 2.1. Một bệ súng có khối lượng 10 tấn có thể chuyển động không ma sát trên đường ray.
Trên bệ súng có gắn một khẩu đại bác khối lượng 5 tấn. Gỉa sử khẩu đại bác nhả đạn theo
phương đường ray. Viên đạn có khối lượng 100kg và có vận tốc đầu nòng 500m/s. Xác định
vận tốc của bệ súng ngay sau khi bắn, biết rằng:
1. lúc đầu bệ súng đứng yên.
2. Trước khi bắn, bệ súng chuyển động với vận tốc 18km/h theo chiều bắn.
3. Trước khi bắn, bệ súng chuyển động với vận tốc 18km/h ngược chiều bắn.Đáp số: 1. v = 3,33 m/s
2. Theo chiều bắn: v = 1,7 m/s 3.
Ngược chiều bắn: v = 8,37 m/s.
Bài 2.2. Một xe chở đầy cát chuyển động không ma sát với vận tốc v1 = 1m/s trên mặt đường
nằm ngang. Toàn bộ xe cát có khối lượng m = 10kg. Một quả cầu khối lượng m2 = 2kg bay theo 15
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP
chiều ngược lại với vận tốc nằm ngang v2 = 7m/s. Sau khi gặp xe, quả cầu nằm ngập trong cát.
Hỏi sau đó xe chuyển động theo chiều nào, với vận tốc bằng bao nhiêu?
Đáp số: v = 1,42 m/s theo chiều quả cầu.
Bài 2.3. Một khẩu đại bác không có bộ phận chống giật, nhả đạn dưới một góc 45circ so với
mặt phẳng nằm ngang. Viên đạn có khối lượng m = 10kg và vận tốc v0 = 200m/s. 16
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP
Đại bác có khối lượng M = 500kg. Hỏi vận tốc giật của súng nếu bỏ qua ma sát. Đáp số: v = 2,82 m/s.
Bài 2.4. Một đĩa tròn đồng chất khối lượng m = 0,3kg, có bán kính R = 0,4m, đang quay với vận
tốc góc 1500vòng/phút. Tác dụng lên đĩa một mômen hãm, đĩa quay chậm dần và sau thời
gian 20giây thì dừng lại. Tìm mômen lực hãm. Đáp số: M = 0,19 N.m
Bài 2.5. Một trụ đặc đồng chất, khối lượng m = 100kg, bán kính R = 0,5m đang quay quanh
trục của nó. Tác dụng lên trụ một lực hãm tiếp tuyến với mặt trụ và vuông góc với trục quay
Fh = 243,3N. Sau thời gian 31,4giây trụ dừng lại. Tính vận tốc góc của trụ lúc bắt đầu tác dụng lực hãm.
Đáp số: β = 9,7 rad/s2; ω = 97,3π rad/s.
Bài 2.6. Tác dụng lên bánh xe bán kính R = 0,5m và có mômen quán tính I = 20kg.m2, một lực
tiếp tuyến với vành bánh Ft = 100N. Tìm: 1. Gia tốc của bánh xe. 2.
Vận tốc dài của một điểm trên vành bánh sau khi tác dụng một lực 10 giây
biếtrằng lúc đầu bánh xe đứng yên.
Đáp số: β = 2,5rad/s2; ω = 25 rad/s; v =12,5 m/s.
Bài 2.7. Một bánh xe bán kính 50cm đang quay dưới tác dụng của mômen lực 980N. Hỏi phải
cho mỗi má phanh tác dụng lên vành bánh một lực bằng bao nhiêu để vành bánh xe quay
chậm dần đều với gia tốc góc 2,5rad/s2. Biết hệ số ma sát 0,25, mômen quán tính của bánh xe
đối với trục quay 50kg.m2. Đáp số: F = 4420N
Bài 2.8. Trên một trụ rỗng khối lượng 1kg, người ta cuộn một sợi dây không dãn có khối
lượng và đường kính nhỏ không đáng kể (hình vẽ). Đầu tự do của dây gắn trên
một giá cố định. Để trụ rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực. Tìm gia tốc của
trụ và sức căng của sợi dây treo. Cho g = 10m/s2.
Đáp số: a = 5m/s2; T =5N.
Bài 2.9. Một trụ quay hình trụ đặc khối lượng 100kg có thể quay quanh 17
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP
trục quay nằm ngang. Một sợi dây không giãn, khối lượng không đáng
kể được cuốn thành một lớp xít nhau trên thân trụ và đầu tự do của sợi
dây treo vật nặng khối lượng 20kg (hình vẽ). Để vật nặng tự nó chuyển động. Tìm:
1. Gia tốc của vật nặng
2. Lực căng của dây treo. Cho g = 10m/s2 Đáp số: a = 2.86m/s2; T =142,8N.
Bài 2.10. Hai vật khối lượng lần lượt m1, m2(m1 > m2) được nối với nhau bằng một sợi dây
không dãn, khối lượng không đáng kể, vắt qua ròng rọc, ròng rọc khối lượng m. Tìm: 1.
Gia tốc chuyển động của các vật. 2.
Sức căng của các dây treo. Coi ròng rọc là một đĩa
tròn,ma sát không đáng kể.
Áp dụng bằng số: m1 = 2kg, m2 = 1kg, m = 1kg. Cho g = 10m/s2
Đáp số: a = m1 − m2 = 2,86m/s2; T1 =14,28N; m T2 = 12,86N.
Bài 2.11. Một thanh có chiều dài 1m có thể quay xung quanh một trục nằm ngang đi qua một
đầu thanh. Lúc đầu, thanh ở vị trí nằm ngang, sau đó được thả ra. Tìm gia tốc góc của thanh
lúc bắt đầu thả rơi và lúc thanh đi qua vị v trí thẳng đứng. Cho g = 10m/s2. 3g 2.
Đáp số: β = 0; β = = 15m/s 2
Bài 2.12. Một vật khối lượng 100kg trượt trên mặt phẳng nghiêng hợp với mặt phẳng ngang
một góc 30◦ và làm quay một bánh xe có dạng một trụ tròn đặc bán kính 0,26m và khối lượng
25kg. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng 0,25. Bỏ qua ma sát của ổ trục của ròng rọc
và khối lượng của dây. Tìm: 1. Gia tốc của bánh xe.
2. Lực căng của các dây treo. Cho g = 10m/s2. kmg cos
α 2; Đáp số: a = 2,52m/s 18
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2. BÀI TẬP
β = a = 9,7rad/s2; T = Ma = 31,5N. R 2
Bài 2.13. Hai vật A và B có khối lượng mA = mB = 1kg. Coi ròng rọc là một đĩa tròn. Hệ số ma
sát giữa vật mA và mặt ngang là k = 0,2. Tìm:
1. Gia tốc của vật mA, mB và lực căng của các dây nối.
2. Cũng câu hỏi như trên, xét trường hợp khốilượng của
ròng rọc không đáng kể. Cho g = 10m/s2.
Đáp số: 1. a = 3,2 m/s2 ; T1 = 5,2 N; T2 = 6,8N
2. a = 4 m/s2 ; T1 = T2 = 6N
Bài 2.14. Một trụ đặc khối lượng M = 2,5kg và một vật nặng khối lượng m = 0,5kg được nối
với nhau bằng một sợi dây không giãn vắt qua ròng rọc. Bỏ qua khối lượng của sợi dây, của
ròng rọc. Khi thả vật nặng để nó tự chuyển động thì trụ đặc lăn không trượt trên mặt phẳng
ngang. Hệ số ma sát giữa trụ đặc
và mặt ngang bằng 0,1. Tìm:
1. Gia tốc của vật chuyển động của vật nặng.
2. Lực căng của sợi dây. Cho g = 10m/s2. Đáp số: 1. a = 1,18 m/s2 ; T = 4,43N.
Bài 2.15. Một đĩa tròn khối lượng m1 = 100kg quay với vận tốc góc ω1 = 10vòng/phút. Một
người khối lượng m2 = 60kg đứng ứng ở mép đĩa. Hỏi vận tốc góc của đĩa khi người đi vào
đứng ở tâm của đĩa. Coi người như một chất điểm. Đáp số: ω2 = 2
m2+ m1ω1 = 22vòng/phút. m1 19
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 Chương 3 NĂNG LƯỢNG
3.1 Tóm tắt lý thuyết ~
1. Công của lực F trong chuyển dời AB bất kỳ
A = Z dA = Z ~Fd~s = Z Fs.ds, (3.1) AB AB AB ~
trong đó, d~s là véctơ chuyển dời nguyên tố, Fs là hình chiếu của F trên phương của d~s. ~
Trường hợp F không đổi, chuyển dời thẳng: A , (3.2) ~
với α là góc hợp bởi lực F và phương chuyển dời~s
2. Công suất của lực: Công suất tức thời: P (3.3) dt dt
- Đơn vị: Watt, 1 W = 1J/1s
- Công và công suất trong chuyển động quay:
dA = Ft.ds = Ft.r.= M. (3.4) P (3.5)
3. Động năng của chất điểm: Wđ = mv2 (3.6) 3. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
- Định lý động năng: Độ biến thiên động năng của chất điểm trong một chuyển dời có
giá trị bằng công của ngoại lực tác dụng lên chất điểm trong chuyển dời đó. 20
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP
A = Wđ2 − Wđ1 (3.7)
- Động năng của vật rắn quay: 1 2 (3.8) = Wđ 2
- Trường hợp tổng quát: Vật rắn lăn không trượt, động năng toàn phần sẽ bằng tổng
động năng tịnh tiến và cộng động năng quay: 1 2 2 (3.9)
Wđ =mv + 2
4. Bài toán va chạm:
- Va chạm đàn hồi xuyên tâm: Động năng và động lượng được bảo toàn. m (3.10) m 2 2 2 2 Giải ra: (3.11) m1+ m2 m1+ m2
- Va chạm mềm: Chỉ có động lượng được bảo toàn.
(m1+ m2)v = m1v1+ m2v2 → v = 1v1+ (3.13)
m2v2 m m1+ m2 Nhiệt lượng tỏa ra: 21
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP v m1)v2 (3.12) 2 2 1 2 (3.14) 3.2 Bài tập
Bài 3.1. Hỏi động cơ máy bay phải có công suất bằng bao nhiêu, biết rằng máy bay có khối
lượng 3000kg, khi bay lên cao 1km phải mất một phút. Bỏ qua sức cản của không khí. Cho g = 10m/s2. 22
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP
Đáp số: P = 5.104W.
Bài 3.2. Một ôtô có khối lượng một tấn, khi tắt máy chuyển động xuống dốc thì có vận tốc
không đổi 54km/h. Độ nghiêng của dốc là 4%. Hỏi động cơ ôtô phải có công suất bao nhiêu để
nó lên dốc trên với cùng vận tốc 54km/h. (sin α = 0,04 ). Cho g = 10m/s2. Đáp số: P = 1,2.104.W
Bài 3.3. Một ôtô bắt đầu chuyển động nhanh dần đều trên mặt đường nằm ngang, sau khi đi
được 100m thì vận tốc đạt được 72km/h. Tìm công của động cơ ôtô trên đoạn đường ấy. Biết
khối lượng của ôtô bằng 1,8 tấn, hệ số ma sát giữa ôtô và mặt đường k = 0,05. Cho g = 10m/s2.
Đáp số: A = 4,5.105J
Bài 3.4. Một vật có khối lượng 3kg, trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh mặt nghiêng có độ
cao 0,5m, chiều dài mặt nghiêng 1m. Khi tới chân mặt nghiêng vật có vận tốc 2,45m/s. Tìm:
1. Hệ số ma sát giữa vật và mặt nghiêng.
2. Công của lực ma sát khi vật trượt trên mặt nghiêng.Đáp số: k = 0,23 ; A = - 6J
Bài 3.5. Tính công cần thiết để làm cho một đoàn tàu có khối lượng 8.105kg:
1. Tăng tốc từ vận tốc 36km/h đến vận tốc 54km/h.
2. Dừng lại nếu vận tốc ban đầu 72km/h.Đáp số: 1. A = 5.107 J ; 2. A = 16.107 J
Bài 3.6. Một khẩu pháo có khối lượng 450kg bắn theo phương ngang, đạn khối lượng 5kg, vận
tốc của đạn khi bắn ra khỏi nòng là 450m/s. Khi bắn, bệ pháo bị giật lùi về phía sau 45cm. Tìm
lực hãm trung bình tác dụng lên pháo. Đáp số: Fh= - 1,25.104 N
Bài 3.7. Một viên đạn khối lượng 10g đang bay với vận tốc 100m/s thì gặp bản gỗ dày và cắm
sâu vào bản một đoạn 4cm. Tìm: 23
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP
1. Lực cản trung bình của gỗ lên đạn.
2. Vận tốc của viên đạn khi ra khỏi bản gỗ đó, nếu bản gỗ chỉ dày 2cm.
Đáp số: 1. Fc = - 1250N; 2. v = 70,7 m/s2 24
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP
Bài 3.8. Một vật khối lượng m trượt không ma sát từ đỉnh
một mặt cầu xuống. Hỏi từ khoảng cách nào (tính từ đỉnh
mặt cầu) vật bắt đầu rơi khỏi mặt cầu. Cho bán kính mặt cầu 90cm.
Đáp số: h = 30 cm.
Bài 3.9. Từ đỉnh tháp nghiêng cao h = 20m, người ta ném một vật khối lượng 50g theo
phương nghiêng với mặt ngang, với vận tốc ban đầu 18m/s. Khi tới mặt đất vật có vận tốc
24m/s. Tính công của lực cản của không khí tác dụng lên vật. Cho g = 10m/s2. Đáp số: A= -3,7 J Bài 3.10. A
Ở đầu sợi dây OA, dài 30cm có treo một vật nặng (hình vẽ). Hỏi tại
điểm thấp nhất A phải truyền cho vật một vận tốc bé nhất bằng bao nhiêu
để vật có thể quay tròn trong mặt phẳng thẳng đứng.
Đáp số: vAmin = p5gℓ = 3,87m/s.
Bài 3.11. Một vật có khối lượng 1kg, được ném thẳng đứng ở độ cao 240m xuống mặt đất với
vận tốc ban đầu 14m/s. Vật đi sâu vào đất một đoạn 0,2m. Tính lực cản trung bình của đất lên
vật. Bỏ qua sức cản của không khí. Cho g = 10m/s2. Đáp số: Fc = -12,5.103 N
Bài 3.12. Một quả cầu khối lượng m1 = 2kg chuyển động với vận tốc v1 = 3m/s, va chạm xuyên
tâm với quả cầu thứ hai khối lượng m2 = 3kg đang chuyển động với vận tốc v2 = 1m/s cùng
chiều với quả thứ nhất. Tìm vận tốc của mỗi quả cầu sau va chạm, nếu:
1. Va chạm là hoàn toàn đàn hồi. 2. Va chạm mềm.
Đáp số: 1. v1 = 0,6m/s ;v2 = 2,6 m/s ; 2. v1 = v2 = 1,8 m/s
Bài 3.13. M.ột quả cầu khối lượng m1 = 5kg, chuyển động tới va chạm vào quả cầu thứ hai
đang đứng yên có khối lượng m2 = 2,5kg. Sau va chạm động năng của quả cầu thứ hai là 5J, coi
va chạm là xuyên tâm và đàn hồi. Xác định động năng của quả cầu thứ nhất trước và sau va chạm.
Đáp số: W1= 5,625 J ; W1′ = 0,625J 25
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 3. BÀI TẬP
Bài 3.14. Một đĩa tròn đồng chất nặng 20N, lăn không trượt trên một mặt phẳng nằm ngang
với vận tốc 4m/s. Tìm động năng của đĩa. Cho g = 10m/s2. 2 2
Đáp số: Wđ= 3 mv = 24 J.
Bài 3.15. Tính công cần thiết để làm cho một vôlăng hình vành tròn đường kính 1m, khối lượng
500kg, đang đứng yên quay tới vận tốc 120 vòng/phút. Đáp số: A =10kJ.
Bài 3.16. Một quả cầu đặc đồng chất có khối lượng m = 1kg, lăn không trượt với vận tốc v1 =
10m/s đến đập vào thành tường rồi bật trở ra với vận tốc v2 = 8m/s. Tính nhiệt tỏa ra trong va chạm đó. Đáp số: Q =25,2J.
Bài 3.17. Một cột đồng chất có chiều cao 5m, đang đứng ở vị trí cân bằng thì bị đổ xuống. Xác định: 1.
Vận tốc dài của đỉnh cột khi nó chạm đất. 2.
Vị trí của điểm M trên cột sao cho khi M chạm đất thì vận tốc của nó đúng
bằngvận tốc chạm đất của một vật thả rơi tự do từ vị trí M. Cho g = 10m/s2.
Đáp số: 1. v = 12,2 m/s; 2. x = m. 26
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 Chương 4 TRƯỜNG HẤP DẪN
4.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm: m m Fhd = G 12 2; (4.1) r
- G: hằng số hấp dẫn, G = 6,67.10−11Nm2/kg2 - m1, m2: khối lượng của hai chất điểm.
- r: khoảng cách giữa chúng.
- Chú ý: Lực hấp dẫn giữa hai vật hình cầu được tính như trường hợp hai chất điểm đặt tại tâm của chúng.
2. Gia tốc rơi tự do: Là gia tốc rơi trong chân không dưới tác dụng của trọng lực. M (4.2) g0 = G
2 ≈ 9,8m/s2 R
3. Thế năng của trường hấp dẫn: Mm (4.3) Wt = −G + C, r
C là hằng số tùy chọn từ giá trị thế năng tại vô cùng. 4.2 Bài tập
Bài 4.1. Khối lượng của mặt trăng nhỏ hơn khối lượng của trái đất 81 lần, đường kính của
mặt trăng bằng 3/11 đường kính quả đất. Hỏi một người trên mặt đất nặng 600N, thì lên
mặt trăng sẽ nặng bao nhiêu?
Đáp số: P′ = 99,6N 4. BÀI TẬP 27
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
Bài 4.2. 2. Bán kính của mặt trời lớn gấp 110 lần bán kính trái đất, khối lượng riêng của mặt
trời bằng 1/4 khối lượng riêng của trái đất. Hỏi gia tốc rơi tự do ở trên bề mặt mặt trời bằng
bao nhiêu? Cho gia tốc rơi tự ở trên mặt đất g = 9,8m/2. Đáp số: g = 269,5 m/s2
Bài 4.3. Khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng là 384000km. Khối lượng của trái đất là 6.1027g
và của mặt trăng là 7,35.1025g. Xác định vị trí của điểm tại đó lực hút của mặt trăng và trái đất
lên một chất điểm cân bằng nhau. Đáp số: x = 2,95.105 km
Bài 4.4. Tìm vận tốc dài của trái đất quay quanh mặt trời, biết rằng khối lượng của mặt trời là
2.1030kg, khoảng cách trung bình giữa trái đất và mặt trời 1,5.108km. Đáp số: v = 30 km/s
Bài 4.5. Tìm vận tốc dài của một vệ tinh nhân tạo của trái đất biết rằng quỹ đạo của vệ tinh là
tròn. Vệ tinh ở độ cao trung bình h = 1000km. Coi vệ tinh chỉ chịu ảnh hưởng lực hút của trái
đất và ở độ cao trên, lực cản của không khí không đáng kể. Cho bán kính trái đất R = 6370km.
Đáp số: v = 7,34 km/s
Bài 4.6. Tìm vận tốc vũ trụ cấp II của mặt trăng (nghĩa là vận tốc của một tên lửa phóng từ bề
mặt của mặt trăng cần phải có để nó thoát khỏi sức hút của mặt trăng). Đáp số: v = p2 g0R =2,38km/s. Chương 7
TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN
7.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Lực tương tác Coulomb:
giữa hai điện tích điểm q1, q2 đặt cách nhau một khoảng r: F = 4
πǫq102r2 (7.1)
- ǫ0 ≈ 8,86.10−12C2/N.m2: hằng số điện môi (hằng số điện môi tuyệt đối của chân không)
- ǫ: hằng số điện môi tỷ đối của môi trường.
2. Vectơ cường độ điện trường: ~E = ~ F , (7.2) q 28
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
Cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm q tại một điểm cách nó một khoảng r: q F = 4 πǫ0ǫr2 (7.3) ~ ~
- q > 0 : E hướng ra xa điện tích; - q < 0 : E hướng vào điện tích.
3. Véc-tơ điện cảm (cảm ứng điện): ~ ~
D = ǫ0ǫ E (7.4)
4. Cường độ điện trường gây bởi một sợi dây thẳng dài vô hạn mang điện đều tại một
điểm cách dây một khoảng r: λ E = (7.5) 2πǫ0ǫr -
λ là mật độ điện dài của dây. 7. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
5. Cường độ điện trường gây bởi một mặt phẳng mang điện đều: σ E = (7.6) 2ǫ0ǫ
với σ là mật độ điện mặt.
6. Định lý Ostrogradski – Gauss::
Thông lượng cảm ứng điện gửi qua một mặt kín (S) bất kỳ bằng tổng đại số các điện tích có trong mặt kín. qi (7.7) i
7. Công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích q0 trong điện trường: Z B N N qq0 N dr
AMN =dA = Z ~Fd~s = Z q0~Ed~s = Z A M M 4πǫ0ǫ M r qq qq 29
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 = WM WN (7.8)
- Thế năng của điện tích q0 đặt trong điện trường gây bởi điện tích q tại khoảng r là: qq0 (7.9) W = 4πǫ0ǫr
8. Tính chất thế của trường tĩnh điện: ~
Lưu số của véc-tơ E theo một đường cong kín bằng 0: ~ I ~Ed ℓ = 0 (7.10)
9. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B trong điện trường:
UAB = VA VB ~ ~ (7.11)
10. Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế: ~ E = −
∂V hay E = −grad−−→V (7.12) ∂s
- Trong trường hợp điện trường đều: E = U , với U = V1 − V2, d là khoảng cách d giữa 2
mặt đẳng thế tương ứng. 30
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 7. BÀI TẬP
11. Điện thế gây bởi một điện tích điểm q tại một điểm cách nó 1 khoảng r: q V = (7.13) 4πǫ0ǫr
12. Hiệu điện thế giữa hai mặt cầu đồng tâm mang điện đều, bằng nhau, trái dấu: V1 , (7.14)
với R1 là bán kính của mặt cầu trong, R2 là bán kính của mặt cầu ngoài, Q là độ lớn điện
tích trên mỗi mặt cầu.
13. Hiệu điện thế giữa 2 mặt trụ đồng trục dài vô hạn mang điện đều bằng nhau và trái dấu: λ R2 (7.15)
V1 − V2 = 2πǫ0ǫ ln R1
với R1 là bán kính mặt trong, R2 là bán kính mặt ngoài, λ là mật độ điện dài trên mặt trụ. 7.2 Bài tập
Bài 7.1. Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau tương tác với nhau ở trong chân không, một quả cầu
mang điện tích 6.10−9C, còn quả thứ hai mang điện tích -3.10−9C. Khoảng cách giữa hai tâm
quả cầu bằng 5,0 cm. Tìm lực tương tác giữa chúng.
Bài 7.2. Hai quả cầu đặt trong chân không có cùng bán kính và cùng khối lượng được treo ở
đầu hai sợi dây sao cho hai mặt ngoài của chúng tiếp xúc với nhau. Sau khi truyền cho các quả
cầu một điện tích q0 = 4.10−7C, chúng đẩy nhau và góc giữa hai sợi dây bây giờ bằng 60◦ . Tính
khối lượng của các quả cầu nếu khoảng cách từ các điểm treo đến tâm cầu bằng = 20cm.
Bài 7.3. Cho hai điện tích điểm q1 = 8.10−8C; q2 = −3.10−8C đặt trong không khí tại hai điểm M
, N cách nhau 10 cm. Tại điểm A đặt một điện tích thử q0, điểm B nằm giữa
M và N. Cho MA = 9cm; NA = 7cm; MB = 4cm; NB = 6cm; q0 = 5.10−10C.
a. Tính cường độ điện trường tại hai điểm A và B.
b. Tính điện thế tại A và B.
c. Tính công dịch chuyển điện tích q0 từ A đến B. 31
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 7. BÀI TẬP
Bài 7.4. Tìm lực tác dụng lên một điện tích điểm q
C đặt ở tâm O của nửa vòng dây
tròn bán kính R = 5cm tích điện đều mang điện tích Q = 3.10−7C đặt trong chân không.
Bài 7.5. Tại ba đỉnh A,B,C của một hình chữ nhật trong không khí đặt ba điện tích
q1, q2, q3. Cho AB = a = 3cm; BC = b = 4cm; q2 = −2,5.10−6C.
a. Xác định các điện tích q1 và q3 để điện trường tại D bằng không.
b. Xác định điện thế gây ra tại điểm D của hệ điện tích điểm.
Bài 7.6. Cho hai điện tích q và 2q đặt cách nhau 10 cm. Hỏi tại điểm nào trên đường nối hai
điện tích ấy điện trường triệt tiêu.
Bài 7.7. Xác định cường độ điện trường ở tâm một lục giác đều cạnh a, biết rằng ở sáu đỉnh của nó có đặt:
a. Sáu điện tích bằng nhau và cùng dấu.
b. 3 điện tích âm và 3 điện tích dương về trị số đều bằng nhau, đặt xen kẽ.
c. 3 điện tích âm và 3 điện tích dương về trị số đều bằng nhau, đặt liên tiếp.
Bài 7.8. Cho hai điện tích điểm q1 = 2.10−6C, q2 = −10−6C đặt cách nhau 10 cm. Tính công của
lực tĩnh điện khi điện tích q2 dịch chuyển trên đường thẳng nối hai điểm đó ra xa thêm một đoạn 90 cm.
Bài 7.9. Một đĩa tròn bán kính R = 8cm tích điện đều với mật độ điện mặt σ = 10−3C/m2.
a. Xác định cường độ điện trường tại một điểm nằm trên trục của đĩa và cách tâm đĩa một đoạn h= 6 cm.
b. Chứng minh rằng nếu h → 0 thì biểu thức thu được sẽ chuyển thành biểu thức
tính cường độ điện trường gây bởi một mặt phẳng vô hạn mang điện đều.
c. Chứng minh rằng nếu h R thì biểu thức thu được chuyển thành biểu thức tính
cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm. 32
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 7. BÀI TẬP
Bài 7.10. Một vòng dây tròn bán kính 4cm tích điện đều với điện tích Q = (1/9).10−8C. Tính
điện thế tại tâm vòng dây và tại điểm M trên trục vòng dây, cách tâm vòng dây một khoảng h = 3cm.
Bài 7.11. Có một điện tích điểm q đặt tại tâm O của hai đường tròn đồng tâm bán kính R r.
Qua tâm O ta vẽ một đường thẳng cắt hai đường tròn
lần lượt tại các điểm A,B, C, D. a.
Tính công của lực điện trường khi
dịchchuyển một điện tích q0 từ B đến C và từ A đến D. b.
So sánh công của lực tĩnh điện khi dịch
chuyển điện tích q0 từ A đến C và từ C đến D.
Bài 7.12. Giữa hai mặt phẳng song song vô hạn mang điện đều mật độ bằng nhau nhưng trái
dấu, cách nhau một khoảng d = 1cm đặt nằm ngang, có một hạt mang điện khối lượng m =
5.10−14kg. Khi không có điện trường, do sức cản của không khí, hạt rơi với vận tốc không đổi
v1. Khi giữa hai mặt phẳng này có hiệu điện thế U = 600V thì hạt rơi chậm đi với vận tốc v2 =
0,5v1. Tìm điện tích của hạt.
Bài 7.13. Tính công cần thiết để dịch chuyển một điện tích q 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 σ = 1011C/cm2.
Bài 7.14. Hai điện tích điểm cùng dấu q1 = 10−7C và q2 = 2.10−7C đặt cách nhau một đoạn r1 =
0,8 m. Tìm công cần thực hiện để đưa hai điện tích lại gần nhau tới khoảng cách r2 = 0,2m.
Bài 7.15. Cho một điện tích q0 = −10−9C đặt tại một điểm O trong chân không. Một electron
bay từ xa vô cùng tiến lại gần q0. Khoảng cách nhỏ nhất giữa chúng là 3,17 cm. Hãy xác định
vận tốc ban đầu của electron.
Bài 7.16. Một electron chuyển động trong một điện trường đều có gia tốc a = 1012 m/s2. Tính: a.
Cường độ điện trường. b.
Vật tốc của electron sau 10−6s chuyển động (vận tốc ban đầu bằng 0). c.
Công của lực điện trong khoảng thời gian đó. 33
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 7. BÀI TẬP d.
Hiệu điện thế mà electron đã vượt qua trong thời gian đó (bỏ qua tác dụng củatrọng lực). 34
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 Chương 8 VẬT DẪN
8.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Điều kiện cân bằng tĩnh điện:
- Véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm bên trong vật dẫn phải bằng không: Etrong~ = 0.
2. Tính chất của vật dẫn mang điện:
- Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là một khối đẳng thế. Mặt vật dẫn là một mặt đẳng thế.
- Nếu truyền cho vật dẫn một điện tích q nào đó thì điện tích q chỉ được phân bố trên
bề mặt của vật dẫn, bên trong vật dẫn, điện tích bằng không (các điện tích âm và dương trung hòa nhau).
- Đối với một vật dẫn rỗng đã ở trạng thái cân bằng tĩnh điện, điện trường ở phần rỗng
và trong thành của vật rỗng cũng luôn luôn bằng không.
3. Liên hệ giữa điện thế và điện tích của một vật dẫn: Q = CV,
C : điện dung của vật dẫn.
4. Điện dung của 1 quả cầu bằng kim loại:
- Quả cầu là vật dẫn nên điện thế tại mọi điểm của quả cầu là như nhau và bằng điện
thế do điện tích Q coi như đặt tại tâm của quả cầu gây ra tại điểm cách tâm một khoảng bằng bán kính R: Q kQ V = = 4πǫ0ǫR ǫR
⇒ điện dung C = 4πǫ0ǫR 8. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
5. Tụ điện: là hệ hai vật dẫn cô lập ở điều kiện điện hưởng toàn phần. lOMoARcPSD| 37054152
Tụ điện phẳng: hệ hai bản kim loại phẳng cùng diện tích S đặt song song và cách nhau một đoạn d. Q Q C = = , V1 − V2 U
với, U: hiệu điện thế giữa U hai bản tụ điện σ Q
U = Ed, E = = ǫ0ǫ ǫ0ǫS Q ǫ0ǫSC = = U d
Tụ điện cầu: hai bản tụ là hai mặt cầu kim loại đồng tâm có bán kính R1 và
R2(R1 > R2)
- Hiệu điện thế giữa hai bản tụ U
Q : giá trị tuyệt đối của điện tích mỗi bản. ⇒ C
Tụ điện trụ: hai bản của tụ điện là hai mặt trụ kim loại đồng trục bán kính lần lượt <
R1 và R2(R1 R2) có độ cao là ≫ R1, R2. - Hiệu điện thế: = − = ⇒ = = Q R Q 2πǫ ǫℓ U R1
6. Năng lượng vật dẫn cô lập: 2 2 QV CV Q W = = = 2 2 2C
7. Năng lượng của tụ điện: QU CU2 Q2 W = = = 2 2 2C
- Năng lượng điện trường của tụ điện phẳng ǫ0ǫSU2
ǫ0ǫE2Sd σ2Sd W = = = 36
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 2d 2 2ǫ0ǫ
8. Mật độ năng lượng điện trường: ǫ0ǫE2 ED W = = 2 2 8.2 Bài tập
Bài 8.1. Cho hai mặt cầu kim loại đồng tâm bán kính R1 = 4cm, R2 = 2cm mang điện tích Q1 =
−(2/3).10−9C; Q2 = 3.10−9C. Tính cường độ điện trường và điện thế tại những điểm cách tâm
cầu những khoảng bằng 1cm, 2cm, 3cm, 4cm, 5cm.
Bài 8.2. Một quả cầu kim loại bán kính 10 cm, điện thế 300V. Tính mật độ điện mặt của quả cầu.
Bài 8.3. Hai quả cầu kim loại bán kính r bằng nhau và bằng 2,5 cm đặt cách nhau a = 1m, điện
thế của một quả cầu là 1200 V, của quả cầu là -1200V. Tính điện tích của mỗi quả cầu.
Bài 8.4. Hai quả cầu kim loại bán kính 8cm và 5 cm nối với nhau bằng một sợi dây dẫn có điện
dung không đáng kể, và được tích một điện lượng Q = 13.10−8C. Tính điện thế và điện tích của mỗi qủa cầu.
Bài 8.5. Hai quả cầu kim loại đặt cách xa nhau. Một quả cầu có bán kính R1 = 2cm và điện thế
V1 = 100V, quả kia có bán kính R2 = 3cm và điện thế V2 = 200V. Hỏi điện thế của hai quả cầu
bằng bao nhiêu nếu nối chúng với nhau bằng một dây dẫn.
Bài 8.6. Hai quả cầu rỗng bằng kim loại đồng tâm được phân bố điện tích với cùng một mật
độ điện mặt σ .Tìm điện tích tổng cộng Q phân bố trên hai mặt cầu đó, biết rằng khi dịch
chuyển một điện tích một culông từ vô cực tới tâm của hai quả cầu đó cần phải tốn một công
bằng 102J. Biết các bán kính của hai quả cầu đó lần lượt là 5cm và 10 cm.
Bài 8.7. Một quả cầu kim loại bán kính R=1m mang điện tích q=10−6 C. Tính:
a. Điện dung của quả cầu.
b. Điện thế của quả cầu.
c. Năng lượng trường tĩnh điện của quả cầu. 37
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
Bài 8.8. Xác định điện thế tại một điểm A nằm cách tâm một quả cầu kim loại mang điện một
khoảng d = 10 cm, bán kính của quả cầu r = 1cm. Xét hai trường hợp:
a. Mật độ điện mặt σ = 10−11C/cm2 .
b. Điện thế của quả cầu V = 300 V. 38
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 8. BÀI TẬP
Bài 8.9. Cho một tụ điện phẳng giữa hai bản là không khí, diện tích mỗi bản S = 1m2, khoảng
cách giữa hai bản d = 1,5mm.
a. Tìm điện dung của tụ điện.
b. Tìm mật độ điện mặt σ trên bản khi tụ điện được mắc vào nguồn điện có hiệu
điện thế không đổi U = 300V.
c. Cũng các câu hỏi trên khi ta lấp đầy không gian giữa hai bản tụ điện bằng lớp
thủy tinh có hằng số điện môi ǫ = 6 .
Bài 8.10. Điện tích q = 45.10−9C nằm trong khoảng giữa hai bản của một tụ điện phẳng có điện
dung C = 1,78.10−11F, chịu tác dụng của lực F = 9,81.10−5N. Diện tích mỗi bản tụ là S = 100cm2.
Khoảng không gian giữa hai bản tụ được lấp đầy bởi parafin có ǫ = 2. Xác định:
a. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ.
b. Điện tích của tụ điện.
c. Mật độ năng lượng và năng lượng điện trường giữa hai bản tụ điện.
d. Lực tương tác giữa hai bản tụ.
Bài 8.11. Một tụ điện phẳng có diện tích mỗi bản S = 500cm2 mắc vào nguồn điện có suất điện
động là 300 V. Hãy xác định công dịch chuyển hai bản tụ để khoảng cách d giữa chúng tăng từ
giá trị d1 = 1cm đến d2 = 3 cm. Môi trường giữa hai bản tụ điện là không khí.
Bài 8.12. Một quả cầu A bán kính r1 = 5cm mang điện tích q1 = 5.10−7C và một quả cầu bán
kính r2 = 10 cm cũng mang điện tích q2 = 5.10−7C được nối với nhau bằng dây dẫn. Các điện
tích sẽ dịch chuyển trong dây dẫn theo hướng nào? Lượng điện tích dịch chuyển trong dây
theo hướng nào? Lượng điện tích dịch chuyển trong dây bằng bao nhiêu? Điện thế của mỗi
quả cầu sau khi nối? Cho biết các quả cầu ở khá xa nhau.
Bài 8.13. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B bằng 6V. Điện dung của tụ thứ nhất
C1 = 2.10−6F và tụ điện thứ hai C2 = 4.10−6F. Tính hiệu điện thế và điện tích trên các bản tụ điện.
Bài 8.14. Xác định nhiệt lượng tỏa ra khi nối các bản phía trên (bản không nối đất) của hai tụ
điện bằng một dây dẫn. Hiệu điện thế giữa các bản phía trên của các tụ điện và đất lần lượt
bằng U1 = 100V, U2 =-50V, điện dung của các tụ điện bằng C1 = 2µF; 39
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 C2 = 0,5µF.
Bài 8.15. Một điện tử sau khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U0 = 5000V, bay vào điện trường
của tụ điện phẳng tại điểm O cách đều hai bản tụ, theo phương vuông góc với điện trường.
Hỏi cần phải đặt lên tụ một hiệu điện thế nhỏ nhất là bao nhiêu để điện tử không thể bay ra
khỏi tụ? Biết chiều dài của các bản tụ là = 5cm, khoảng cách giữa hai bản là d = 1cm. Bỏ qua
ảnh hưởng của trọng trường. 40
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 Chương 9 ĐIỆN MÔI
9.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Liên hệ giữa cường độ điện trường và cảm ứng điện:
D~ = ǫ0ǫ~E (9.1)
2. Vector phân cực điện môi: (9.2) ⇒ ~ ~ ~ ,
D = ǫ0ǫ E = ǫ0(1 +χe)~E = ǫ0 E +~Pe (9.3) - với 1 +χe = ǫ; χ :
hệ số phân cực điện môi.
3. Mật độ điện tích liên kết trên mặt chất điện môi đặt trong điện trường: ,
σ′ = Pen = χǫ0En (9.4)
- Trong đó Pen En là hình chiếu của véctor phân cực điện môi và véctor cường độ điện
trường lên phương pháp tuyến ngoài của mặt có điện tích xuất hiện.
4. Dạng toán liên quan đến tụ điện:
- Liên hệ giữa hiệu điện thế, cường độ điện trường và khoảng cách giữa hai bản tụ điện: U = E.d (9.5)
- Cường độ điện trường gây bởi một mặt phẳng mang điện đều: σ E = (9.6) 2ǫ0ǫ
- Mật độ điện mặt trên hai bản tụ tích điện đều:
σ = ǫ0ǫE (9.7) 41
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152 9. BÀI TẬP
- Mật độ điện tích liên kết:
σ′ = Pen = χǫ0En = (ǫ − 1)ǫ0E - Điện (9.8)
dung của tụ điện phẳng: ǫ C = 0ǫS (9.9) d 9.2 Bài tập
Bài 9.1. Một tụ điện phẳng có chứa điện môi (ǫ = 6 ) khoảng cách giữa hai bản là 0,4 cm, hiệu
điện thế giữa hai bản là 1200 V. Tính:
a. Cường độ điện trường trong chất điện môi.
b. Mật độ điện mặt trên hai bản tụ điện.
c. Mật độ điện mặt trên chất điện môi.
Bài 9.2. Cho một tụ điện phẳng, môi trường giữa hai bản ban đầu là không khí (ǫ1 = 1 ), diện
tích mỗi bản là 0,01m2, khoảng cách giữa hai bản là 0,5 cm, hai bản được nối với một hiệu
điện thế 300V. Sau đó bỏ nguồn đi rồi lấp đầy khoảng không gian giữa hai bản bằng một chất
điện môi có ǫ2 = 3.
a. Tính hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện sau khi lấp đầy điện môi.
b. Tính điện tích trên mỗi bản.
Bài 9.3. Cho một tụ điện phẳng với các bản cách nhau 5mm và diện tích mỗi bản là 100cm2.
Hiệu điện thế giữa hai bản là 300V. Sau khi ngắt tụ khỏi nguồn, người ta lấp đầy khoảng không
gian giữa hai bản bằng êbônit.
a. Tìm hiệu điện thế giữa hai bản sau khi lấp đầy êbônit.
b. Tìm điện dung của hai bản sua khi lấp đầy êbônit.
c. Tìm mật độ điện mặt trước và sau khi lấp đầy êbônit. Cho biết hằng số điện môi
của êbônit ǫ= 2, 6.
Bài 9.4. Tìm mật độ năng lượng của điện trường tại một điểm:
a. Cách 2 cm mặt một quả cầu dẫn điện tích điện có bán kính R = 1cm.
b. Sát một mặt phẳng vô hạn tích điện đều. 42
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
c. Cách 2 cm một dây dẫn tích điện dài vô hạn.
Cho biết mật độ điện mặt trên quả cầu và mặt phẳng vô hạn bằng 1,67.10−5 C/m2 và mật độ
điện dài trên dây tích điện bằng 1,67.10−7 C/m. Cho hằng số điện môi là 2. 9. BÀI TẬP
Bài 9.5. Hai tụ điện phẳng, mỗi tụ có điện dung C = 10−6µF được mắc nối tiếp với nhau. Tìm
sự thay đổi điện dung của hệ nếu lấp đầy một trong hai tụ điện đó bằng một chất điện môi có
hằng số điện môi ǫ = 2.
Bài 9.6. Giữa hai bản của một tụ điện phẳng cách nhau một đoạn d = 3mm, người ta thiết lập
một hiệu điện thế U = 1000V. Sau đó cắt tụ khỏi nguồn và lấp đầy tụ điện bằng một chất điện
môi ǫ = 7. Tìm mật độ điện tích liên kết xuất hiện trên mặt điện môi.
Bài 9.7. Một tụ điện phẳng có các bản cách nhau một đoạn d =2,0mm được tích điện tới hiệu
điện thế U = 200V. Người ta lấp khoảng không gian giữa hai bản tụ bằng một lớp thủy tinh có
ǫ = 6 . Tìm mật độ điện tích tự do σ ở trên các bản tụ điện và mật độ điện tích liên kết σ′ ở trên mặt bản thủy tinh.
Bài 9.8. Giữa hai bản của tụ điện có bản thủy tinh (ǫ = 6). Diện tích mỗi bản tụ bằng 100cm2.
Các bản tụ điện hút nhau với một lực bằng 6,6.10−3N. Tính mật độ liên kết trên bề mặt thủy tinh.
Bài 9.9. Trong một tụ điện phẳng, khoảng cách giữa các bản là d, người ta đặt một tấm điện
môi dầy d1 < d song song với các bản tụ điện. Tìm điện dung tụ điện trên. Cho biết hằng số
điện môi cùa điện môi là ǫ, diện tích của tấm đó bằng diện tích S của bản tụ.
Bài 9.10. Một điện tích q được phân bố đều trong khắp thể tích của một quả cầu bán kính R. Tính:
a. Năng lượng điện trường bên trong quả cầu.
b. Năng lượng điện trường bên ngoài quả cầu. Chương 10
TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 43
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10.1 Cảm ứng từ B và cường độ từ trường H
10.1.1 Tóm tắt lý thuyết 1. Định luật
Biot – Savart – Laplace:
d~B = µ40πµ Id~ℓr~r, (10.1) ~ ~
trong đó, d B là véctor cảm ứng từ do phần tử dòng iện Id ℓ gây ra tại điểm M xác định
bởi bán kính véctor ~r (véctor nối từ phần tử dòng điện tới điểm M); µ0 = 4π10−7H/m là
hằng số từ; µ là độ từ thẩm của môi trường.
• Có phương: vuông góc với mặt phẳng chứa phần tử dòng điện và điểm khảo sát.
• có chiều: theo qui tắc đinh ốc hoặc nắm tay phải. • độ lớn: dB =
µ40πµ Idℓrsin2 θ
2. Nguyên lý chồng chất từ trường:
• vector cảm ứng từ gây bởi một dòng điện bất kỳ: ~ ~ (10.2) B = Z d B cả dòng điện
• vector cảm ứng từ gây bởi nhiều dòng điện: n ~ B i (10.3) i=1
3. Vector cường độ từ trường: H = (10.4) µ0µ 44
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. CẢM ỨNG TỪ B VÀ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG H
4. Cảm ứng từ gây ra bởi một đoạn dòng điện thẳng: )
B = µ0µI(cos θ1 − cos θ2 (10.5) 4πr
trong đó r là khoảng cách từ điểm muốn tính cảm ứng từ tới dòng điện.
Trường hợp dòng điện dài vô hạn: θ1 = 0; θ2 = π: B = µ0µI (10.6) 2πr
5. Cảm ứng từ gây bởi dòng điện tròn tại một điểm trên trục của vòng dây: B = 2
π(20+µISh2)3/2, (10.7)
trong đó, R là bán kính dòng điện tròn; S là diện tích của nó; h là khoảng cách từ tâm
dòng điện tròn tới điểm muốn tính cảm ứng từ.
• cảm ứng từ gây bởi dòng điện tròn tại tâm vòng dây h = 0: B = µ0µI (10.8) 2πR
6. Véctơ cảm ứng từ do một hạt điện tích chuyển động sinh ra tại một điểm M cách hạt
điện một đoạn r:
~Bq = µ0µ q~v ×3 ~r (10.9) 4π r 7. Từ thông: d (10.10)
• Từ thông của từ trường đều gởi qua một diện tích phẳng:
Φm = B.S.cos α, (10.11) ~ ~
trong đó, α là góc hợp bởi véctor pháp tuyến~n của diện tích d S B.
8. Định lý Oxtrogradski - Gauss đối tới từ trường: Từ thông gửi qua một mặt kín bất kì thì luôn bằng không: 45
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. CẢM ỨNG TỪ B VÀ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG H ~ 0; div B = 0 (10.12)
9. Định lý Ampere: Lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo một đường cong kín
bất kì thì bằng tổng đại số các dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn bởi đường cong kín đó. I ~ ~ Hd = ∑ Ii. (10.13) (S) i=1
10. Cường độ từ trường:
• Bên trong một cuộn dây hình xuyến nI H = , (10.14) 2πR
trong đó, n là số vòng của cuộn dây hình xuyến; R là bán kính của đường tròn tâm
là tâm của hình xuyến đi qua điểm muốn tính từ trường.
• Bên trong ống dây điện thẳng dài vô hạn N
H = n0I = I, (10.15) L
với n0 là số vòng dây trên đơn vị dài của ống dây. 10.1.2 Bài tập
Bài 10.1. Một dòng điện cường độ I = 6A chạy trong một dây dẫn điện uốn thành hình ~
vuông ABCD có cạnh a = 10cm. Xác định vectơ cảm ứng từ B và cường độ từ trường ~
H tại tâm O của mạch điện đó. Chiều dòng điện ngược chiều kim đồng hồ.
Bài 10.2. Một dây dẫn đường kính d = 1mm quấn thành một ống dây thẳng sao cho ~
vectơ cảm ứng từ B ở trong ống có giá trị bằng 3.10−2T .Cường độ dòng điện chạy trong
ống dây bằng 6A. Cuộn dây có mấy lớp, biết rằng các vòng dây quấn sát nhau. 46
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. CẢM ỨNG TỪ B VÀ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG H
Bài 10.3. Một dây dẫn được uốn thành một hình tam giác đều, mỗi cạnh là a = 50cm.
Dòng điện chạy trong dây dẫn đó có cường độ I = 3,14A. Tính cường độ của vectơ cảm ~ ~
ứng từ B và cường độ từ trường H tại tâm của tam giác đó.
Bài 10.4. Một dòng điện cường độ I chạy trong một dây dẫn uốn thành hình chữ nhật ~ ~
có cạnh là a b. Xác định các vectơ B H tại tâm O của hình chữ nhật đó. Cho biết
I =12A, a =16cm, b = 30cm . Chiều dòng điện ngược chiều kim đồng hồ.
Bài 10.5. Cho hai dòng điện thẳng dài vô hạn song song với nhau đặt cách nhau 5cm,
cường độ của hai dòng điện đó bằng nhau và bằng I = 10A. Xác định vectơ cảm ứng từ
~B gây bởi các dòng diện đó tại một điểm A nằm giữa hai dòng điện trong các trường hợp:
a. Các dòng điện chạy cùng chiều.
b. Các dòng điện chạy ngược chiều nhau.
Bài 10.6. Một ống dây điện thẳng được quấn bằng một sợi dây dẫn đường kính d =1mm,
dòng điện chạy trong dây dẫn là 4A. Số lớp quấn trên ống dây là 3 lớp. Tính số vòng dây ~
quấn trên một đơn vị dài của ống. Tính cường độ của vectơ cảm ứng từ B và cường độ ~
từ trường H ở bên trong ống.
Bài 10.7. Tìm cường độ từ trường tại một điểm cách một dây dẫn thẳng dài vô hạn 2cm
có dòng điện cường độ I = 5A.
Bài 10.8. Tìm cường độ từ trường tại tâm một dòng điện tròn bán kính 1cm có dòng
điện cường độ bằng 1A.
Bài 10.9. Hình vẽ biểu diễn tiết diện của hai dây dẫn điện thẳng dài vô hạn có mang dòng
điện I1, I2. Khoảng cách giữa hai dây dẫn bằng 10cm, I1 = 20A, I2 = 30A. Tìm cường độ từ
trường gây bởi các dòng I1 và I2 tại các điểm M1, M2, M3. Cho biết AM1 =2cm, AM2 = 4cm, BM3 = 3cm.
Bài 10.10. Giải bài tập trên, với điều kiện hai dòng điện I1, I2 chạy cùng chiều.
Bài 10.11. Hình vẽ biểu diện tiết diện của ba dòng điện dài vô hạn. 47
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. CẢM ỨNG TỪ B VÀ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG H
Cho biết: AB = BC = 5cm, I1 = I2 = I I3 = 2I. Tìm một điểm trên AC tại đó cường độ từ
trường gây bởi ba dòng điện bằng không.
Bài 10.12. Cũng bài toán trên, nếu cả ba dòng điện I1, I2, I3 cùng chiều.
Bài 10.13. Hai dòng điện thẳng dài vô hạn song song đặt cách nhau 5cm. Dòng diện chạy
trong các dây cùng chiều và có cùng cường độ I1 = I2 =10A .Tìm vectơ cường độ từ trường ~
H gây bởi hai dòng điện tại điểm K cách đều mỗi dòng 3cm.
Bài 10.14. Cho hai dòng điện dài vô hạn nằm trong cùng mặt phẳng và vuông góc với ~
nhau. Cường độ hai dòng điện đều bằng 5A. Tìm cường độ từ trường H gây bởi hai
dòng điện tại các điểm cách đều hai dòng 10cm.
Bài 10.15. Cho mạch điện như hình vẽ bên,
dòng điện chạy trong mạch bằng I = 10A. Xác định cảm ứng từ B tại điểm
O. Cho biết bán kính R của cung tròn bằng R = 10cm và góc α = 60◦
Bài 10.16. Hai vòng dây dẫn tròn có tâm trùng nhau và được đặt sao
cho trục của chúng vuông góc với nhau, bán kính mỗi vòng dây bằng R = 2cm. Dòng điện
chay qua chúng có cường độ I1 = I2 = 5A. Tìm cường độ từ trường tại tâm của các vòng dây đó.
Bài 10.17. Hai vòng dây dẫn tròn có tâm trùng nhau và được đặt sao cho trục của chúng
vuông góc với nhau, bán kính mỗi vòng dây bằng R=2cm. Dòng điện chạy qua chúng có
cường độ I1 = I2 =5A. Tìm cường độ từ trường tại tâm của các vòng dây đó.
Bài 10.18. Hai vòng dây giống nhau bán kính r = 10cm được đặt song song, trục trùng
nhau và mặt phẳng của chúng cách nhau một đoạn a = 20cm. Tính cảm ứng từ tại tâm
mỗi vòng dây và tại điểm giữa của đoạn thẳng nối tâm của chúng trong hai trường hợp:
a. Các dòng điện chạy trên các vòng dây bằng nhau I = 3A và cùng chiều.
b. Các dòng điện chạy trên các vòng dây bằng nhau I = 3A và ngược chiều.
Bài 10.19. Xác định cường độ điện trường tại các điểm nằm ở bên trong và bên ngoài
một dây dẫn hình trụ đặc dài vô hạn có dòng điện cường độ I chạy qua. Cho biết bán
kính tiết diện thẳng của hình trụ là R. 48
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. CẢM ỨNG TỪ B VÀ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG H
Bài 10.20. Tìm cường độ từ trường H gây bởi một đọan AB của dây dẫn thẳng mang
dòng điện tại một điểm C nằm trên đường trung trực của AB, cách AB một đọan a =
5cm. Dòng điện có cường độ I = 20A. Đọan AB được nhìn từ điểm C dưới góc 60◦ . 49
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. LỰC TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU
Bài 10.21. Cho một ống dây điện thẳng dài 30cm gồm 1000 vòng dây. Tìm cường độ từ
trường trong ống dây, nếu cường độ dòng điện chạy qua ống dây bằng 2A. Coi đường
kính ống dây rất nhỏ so với độ dài của ống.
Bài 10.22. Dây dẫn của ống dây điện thẳng có đường kính bằng 0,8 mm. Các vòng dây
được quấn sát nhau. Coi ống dây rất dài. Tìm cường độ từ trường bên trong ống dây,
nếu cường độ dòng điện chạy qua ống dây bằng 1A.
Bài 10.23. Một ống dây điện dài khi dòng điện chạy qua trong cuộn bằng 0,3A thì gây ra
trên trục của ống một từ trường có cảm ứng từ B = 3,15.10−3T. Tìm đường kính d của
sợi dây điện quấn quanh ống, cho biết ống dây được quấn một lớp và các vòng dây quấn
sát nhau. Ống dây không có lõi.
10.2 Lực tác dụng của từ trường lên dòng điện, điện tích chuyển
động trong từ trường đều 10.2.1
Tóm tắt lý thuyết
11. Lực Ampere: Lực từ tác dụng lên một phần tử dòng điện: d (10.16)
• có phương vuông góc với mặt phẳng chứa phần tử dòng điện và vector cảm ứng từ;
• có chiều theo quy tắc bàn tay trái; • độ lớn:
dF = Idℓ.B.sin θ (10.17)
12. Lực tương tác giữa 2 dòng điện thẳng song song có độ lớn I1 I2:
µµ0I1I2 F = (10.18) 2πd
trong đó, là chiều dài của mỗi dòng điện; d là khoảng cách giữa hai dòng điện.
13. Lực từ tác dụng lên khung dây: (10.19) độ lớn: 50
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com) lOMoARcPSD| 37054152
10. LỰC TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU
M = pm.B.sin θ = B.I.S sin θ
14. Công của lực từ: = = = =
A Z F.ds Z B.I..ds Z B.I.dS Z I.dΦm = Im2 − Φm1) (10.20) 15. Lực Lorentz: ~ FL (10.21) ~
– phương vuông góc với mặt phẳng chứa vector (~v, B)
– chiều đối với điện tích dương theo quy tắc bàn tay trái;– chiều đối với
diện tích âm theo quy tắc bàn tay phải.
16. Điện tích chuyển động trong từ trường đều:
(a) Véctor vận tốc~v
: điện tích chuyển động thẳng đều.
(b) Véctor vận tốc ~v
lực Lorentz đóng vai trò là lực hướng tâm, hạt chuyển
động theo quĩ đạo tròn: mv2 FL = qvB = (10.22) R
Bán kính : R = mv qB
Chu kỳ : T = 2πR = 2πm v qB = Tần số: ω qB m
(c) Trường hợp tổng quát:
điện tích chuyển động với quỹ đạo hình xoắn ốc:
Bán kính : R = mv⊥ = mv sin α
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)51 lOMoARcPSD| 37054152
10. LỰC TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Chu kỳ : T =
2πm (10.23) qB qB qB 2πm Bước xoắn:
h = vk.T = v cos α qB 10.2.2 Bài tập
Bài 10.24. Một dòng điện thẳng dài vô hạn cường độ I1 = 10A đặt cạnh
một khung dây điện uốn thành hình vuông mỗi cạnh dài = 40
cm. Cạnh gần nhất của khung dây cách dây một khoảng bằng a = 2cm.
Dòng điện I2 chạy trong khung có cường độ I2 = 2,5 A. Tính lực tác dụng
của dòng điện thẳng dài vô hạn lên khung cho biết chiều dòng điện như hình vẽ.
Bài 10.25. Một dòng điện thẳng dài vô hạn cường độ I1 đặt cạnh một khung dây dẫn uốn thành
hình chữ nhật, cạnh ngắn là a, cạnh dài là b, cạnh này song song với dòng điện I1. Cạnh gần
nhất của khung cách dòng điện một đoạn d có dòng điện ngược với I1. Tìm lực F tác dụng lên
khung. Lực đó là lực đẩy hay lực hút. Cho biết dòng điện chạy trong khung là I2.
Bài 10.26. Một dây dẫn thẳng dài 70 cm đặt trong một từ trường đều có B = 0,1T. Dây dẫn hợp
với đường sức từ góc α = 30◦ . Tìm từ lực tác dụng lên dây dẫn khi cho dòng điện I = 70 A chạy qua.
Bài 10.27. Một hạt điện có vận tốc v = 106 m/s bay vào trong một từ trường đều có cảm ứng
từ B = 0,3T. Vận tốc của hạt vuông góc với các đường sức từ trường. Tìm bán kính R của vòng
tròn quỹ đạo của hạt và chu kỳ quay của nó.
Bài 10.28. Một hạt electron có vận tốc 107 m/s bay song song với một dây dẫn thẳng mang
dòng điện i và cách dòng điện một đoạn d = 2mm. Tìm lực từ của dòng điện tác dụng lên
electron, cho biết dòng điện chạy trong dây dẫn bằng 10 A.
Bài 10.29. Một electron được tăng tốc bởi hiệu điện thế U =103V bay vào trong một từ trường
đều vuông góc với phương chuyển động của nó. Cảm ứng từ B = 1,19.10−3T.
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)52 lOMoARcPSD| 37054152
10. LỰC TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN, ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Tìm:
a. Bán kính cong của quỹ đạo êlectron.
b. Chu kỳ quay của electron trên vòng tròn.
c. Mômen động lượng của electron đối với tâm quỹ đạo.
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)53 lOMoARcPSD| 37054152 Chương 11
HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
11.1 Tóm tắt lý thuyết
1. Biểu thức của suất điện động cảm ứng: dΦ (11.1) Ec = − dt
2. Suất điện động tự cảm: dI (11.2) Etc = −L , dt
trong đó, L là độ tự cảm: L = Φ I
3. Hệ số tự cảm của ống dây hình trụ thẳng dài vô hạn: L S (11.3)
- N là tổng số vòng dây, S là chiều dài và tiết diện ngang của ống dây.
4. Suất điện động hỗ cảm: dI (11.4) Ehc1 = −M 2, dt dI Ehc2 = −M 1, dt
M là hệ số hỗ cảm
5. Năng lượng của từ trường trong ống dây điện: 1 (11.5) W = LI2 2
6. Mật độ năng lượng từ trường: 1 B2 1 w = = BH (11.6) 2 µ0µ 2 lOMoARcPSD| 37054152 11. BÀI TẬP 11.2 Bài tập
Bài 11.1. Một cuộn dây gồm 100 vòng dây kim loại quay đều trong một từ trường đều, vectơ
cảm ứng từ B có giá trị bằng 0,1T. Cuộn dây quay với vận tốc 5 vòng/s. Tiết diện ngang của
cuộn dây là 100 cm2. Trục quay vuông góc với trục của cuộn dây và với phương của từ trường.
Tìm giá trị cực đại của suất điện động cảm ứng ǫc xuất hiện trong cuộn dây khi nó quay trong từ trường.
Bài 11.2. rong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,4T, người ta đặt một ống dây gồm N =
300 vòng. Điện trở của ống dây R = 40Ω, diện tích tiết diện ngang của vòng dây S = 16cm2. Ống
dây được đặt sao cho trục của nó lập một góc α = 60◦ so với phương của từ trường. Tìm điện
tích q chạy qua ống dây khi từ trường giảm về không.
Bài 11.3. Trong một từ trường đều có cảm ứng từ B, có một thanh kim loại có độ dài quay
với tần số n quanh một trục thẳng đứng, trục quay song song với từ trường. Một đầu đi qua
trục. Tìm suất điện động cảm ứng xuất hiện tại đầu thanh.
Bài 11.4. Một máy bay bay theo phương nằm ngang với vận tốc 900 km/h. Tìm suất điện động
cảm ứng xuất hiện trên hai đầu cánh máy bay, nếu thành phần thẳng đứng của vectơ cảm ứng
từ B Trái Đất bằng 0,5.10−4T. Cho biết khoảng cách giữa hai đầu cánh = 12,5m.
Bài 11.5. Cũng bài toán trên, nhưng xét khi máy bay bay với vận tốc 950 km/s, khoảng cách
giữa hai đầu cánh bằng 12,5m. Người ta đo được suất điện động cảm ứng xuất hiện ở hai đầu
cánh ǫ = 165 mV. Tìm thành phần thẳng đứng của cảm ứng từ trái đất.
Bài 11.6. Một vòng dây dẫn có diện tích S = 102cm2 được cắt tại một điểm
nào đó và tại điểm cắt người ta mắc vào một tụ điện có điện dung C =
10µF. Vòng dây được đặt trong một từ trường đều có các đường sức
vuông góc với mặt phẳng của vòng dây. Cảm ứng từ B biến thiên đều
theo thời gian với tốc độ 5.10−3T/s. Xác định điện tích của tụ điện.
Bài 11.7. Một khung dây dẫn hình chữ nhật có cạnh ngắn là L được đặt trong một từ trường
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)55 lOMoARcPSD| 37054152 11. BÀI TẬP
đều có cường độ từ trường H. Từ trường H vuông góc với mặt
khung và hướng ra ngoài hình vẽ. Một thanh kim loại ab trượt trên
khung, luôn luôn song song với cạnh L, với vận tốc v. Điện trở của
thanh là LR. Bỏ qua điện trở của khung. Xác định cường độ dòng điện xuất hiện trên ab.
Bài 11.8. Một thanh dây dẫn dài = 10cm chuyển động với vận tốc v = 15 m/s trong một từ
trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T. Tìm suất điện động xuất hiện trong thanh dẫn, biết rằng
thanh luôn luôn vuông góc với đường sức từ trường và phương dịch chuyển.
Bài 11.9. Một đĩa bằng đồng bán kính r = 5cm được đặt vuông góc với đường sức của từ
trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 T. Đĩa quay với vận
tốc góc ω =3rad/s. Các điểm a, b là những điểm tiếp xúc
trượt để dòng điện có thể đi qua đĩa theo bán kính ab.
a. Tìm suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch.
b. Tìm chiều của dòng điện cảm ứng nếu cảm ứng
từ B vuông góc từ phía trước ra phía sau hình vẽ và đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ.
Bài 11.10. Một mạch điện tròn bán kính r được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ
B. Mặt phẳng của mạch điện vuông góc với từ trường. Điện trở mạch điện là R. Tìm điện lượng
chạy trong mạch khi quay mạch một góc α = 60◦ .
Bài 11.11. Trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,05T, người ta cho quay một thanh dẫn
có độ dài = 1m với vận tốc góc không đổi bằng 20 rad/s. Trục quay đi qua một đầu thanh và
song song với đường sức từ trường. Tìm suất điện động xuất hiện tại các đầu thanh.
Bài 11.12. Tìm hệ số tự cảm L của một cuộn dây gồm 400 vòng trên độ dài 20 cm. Tiết diện
ngang của ống bằng 9cm2. Tìm hệ số tự cảm L của cuộn dây này, nếu ta đưa một lõi sắt có µ =400 vào trong ống.
Bài 11.13. Một ống dây điện gồm N vòng dây đồng, tiết diện mỗi sợi dây bằng S1, điện trở suất
ρ. Ống dây có độ dài bằng và điện trở bằng R. Tìm hệ số tự cảm của ống dây.
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)56 lOMoARcPSD| 37054152 11. BÀI TẬP
Bài 11.14. Tìm hệ số tự cảm của một cuộn dây có quấn 800 vòng dây. Độ dài của cuộn dây
bằng 0,25m, đường kính vòng dây bằng 4cm. Cho một dòng điện bằng 1A chạy qua cuộn dây.
Tìm từ thông φ gửi qua mỗi tiết diện của cuộn dây. Tìm năng lượng từ trường trong ống dây.
Bài 11.15. Một khung dây điện phẳng kín hình vuông tạo bởi dây đồng có điện trở suất bằng
1,72.10−8Ωm, tiết diện 1mm2, đặt trong một từ trường biến thiên có cảm ứng từ
B = B0.sin ωt, trong đó B0 = 0,01T. Chu kỳ biến thiên của cảm ứng từ là T = 0,02s. Diện tích của
khung bằng S =25cm2. Mặt phẳng của khung vuông góc với đường sức từ trường. Tìm giá trị
cực đại và sự phụ thuộc vào thời gian của:
a. Từ thông φ gửi qua khung.
b. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
c. Cường độ dòng điện chạy trong khung.
Bài 11.16. Một ống dây dẫn thẳng gồm N = 500 vòng đặt trong một từ trường sao cho trục
ống dây song song với đường sức từ trường. Tìm suất điện động trung bình xuất hiện trong
ống dây, cho biết cảm ứng từ B thay đổi từ 0 đến 2T trong thời gian ∆t = 0,1s và đường kính ống dây d = 10 cm.
Bài 11.17. Trong một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,021 H có một dòng điện biến thiên i = i0
sin ωt, trong đó i0 = 5A, tần số của dòng điện là f = 50 Hz. Tìm suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây.
Downloaded by Jiisaa Miliana (milihisa22@gmail.com)57