TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN VẬT LÝ
-------------------------
ĐỀ THI HỌC KỲ II NĂM HỌC 2018-2019
Môn: Vật lý 2
Mã môn học: PHYS131002
Đề số: 01. Đề thi có 02 trang.
Ngày thi: 12/06/2019. Thời gian: 90 phút.
Được phép sử dụng một tờ giấy A4 chép tay.
Câu 1: (0,5 điểm)
Nếu xem thế năng tương tác của hệ hai điện tích điểm bằng 0 khi hai điện tích này
ở xa nhau vô cùng thì tổng thế năng tương tác của hệ gồm ba điện tích điểm ở hình
vẽ được đặt trong không khí bằng:
A. 4𝑘 𝑄2
𝑑 B. 4𝑘 𝑄2
𝑑2 C. 5𝑘 𝑄2
𝑑2 D. 5𝑘 𝑄2
𝑑
với k là hằng số Coulomb.
Câu 2: (0,5 điểm)
Khi tụ điện trong một mạch điện đang phóng điện hoặc đang tích điện thì trong cùng một vùng không gian
ở giữa hai bản của tụ điện này xuất hiện:
A. Điện trường nhưng không có từ trường B. Từ trường nhưng không có điện trường
C. Cả điện trường và từ trường D. Không xuất hiện điện trường hay từ trường
Câu 3: (0,5 điểm)
Một dây thẳng rất dài mang dòng điện 𝐼1 và một khung dây dẫn
hình chữ nhật ABCD mang dòng điện 𝐼2 đặt trong cùng một mặt
phẳng như hình vẽ sao cho đoạn AD song song với dòng điện
𝐼1. Lực từ do dong điện 𝐼1 tác dụng lên đoạn AB có:
A. phương vuông góc mặt phẳng hình vẽ và có chiều hướng
ra ngoài.
B. phương vuông góc mặt phẳng hình vẽ và có chiều hướng
vào trong.
C. phương song song với BC và có chiều hướng về phía bên trái hình vẽ.
D. phương song song với BC và có chiều hướng về phía bên phải hình vẽ.
Câu 4: (0,5 điểm)
Một sợi dây được uốn thành một nửa đường tròn tâm O, bán kính R đặt trong không khí.
Dây được tích điện với tổng điện tích là Q. Điện thế mà dây gây ra tại O là:
A. 𝑘𝑄
𝑅2 B. 𝑘 𝑄
𝑅 C. 𝑘 𝑄2
𝑅2 D. 𝑘 𝑄
2𝑅
với k là hằng số Coulomb.
Câu 5: (1,0 điểm)
Trong thí nghiệm giao thoa hai khe, chùm sáng chiếu tới hai khe là ánh sáng trắng. Hãy mô tả màu sắc của
vân sáng bậc nhất thu được trên màn. Giải thích vì sao thu được kết quả này. Cho biết ánh sáng trắng có
bước sóng trong khoảng từ 0,4 𝜇𝑚 đến 0,75 𝜇𝑚 tương ứng với màu biến thiên từ tím tới đỏ.
Câu 6: (1,0 điểm)
Một proton được phóng vào một vùng không gian. Có thể dựa vào các đặc điểm chuyển động của proton
(như hình dáng quỹ đạo, vận tốc) để nhận biết vùng không gian này đang tồn tại điện trường hay từ trường
được không? Hãy giải thích. Giả thiết các trường là đều và bỏ qua tác dụng của lực hấp dẫn.
A
B
C
D
𝐼1
𝐼2
Câu 7: (2,0 điểm)
Một mặt cầu bán kính R = 10cm tích điện đều với mật độ điện mặt σ = 7,00 ×10−6C/m2. Tại tâm O của
mặt cầu này người ta đặt một điện tích điểm Q = 1,6 × 10−8C. Cả hệ được đặt trong không khí. Xác định
vectơ cường độ điện trường tại điểm P cách tâm O một khoảng r = 20 cm.
Cho biết hằng số điện ε0= 8,86 ×10−12C2/N. m2.
Câu 8: (2,0 điểm)
Xét một hệ thống như hình vẽ: hai thanh ray bằng kim loại đặt
song song nhau và được nối với nhau qua điện trở 𝑅 = 18,0 Ω;
thanh kim loại AB đặt tiếp xúc và vuông góc với hai thanh ray.
Hai thanh ray cách nhau một đoạn 𝐿 = 25,0 𝑐𝑚. Người ta tạo
ra một từ trường đều với cảm ứng từ 𝐵
󰇍
có phương vuông góc,
chiều hướng ra mặt phẳng trang giấy và có độ lớn 𝐵 = 0,35 𝑇.
Thanh AB được kéo cho chuyển động tịnh tiến dọc theo hai
thanh ray với tốc độ không đổi là 55,0 𝑐𝑚/𝑠.
a. Hãy tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh AB.
b. Bỏ qua điện trở của các thanh ray và thanh AB. Xác định chiều và cường độ dòng điện qua thanh
AB.
Câu 9: (2,0 điểm)
Bề mặt một bản thủy tinh (chiết suất 1,50) được phủ một màng
mỏng có chiết suất 1,60. Giả sử rằng ánh sáng chiếu tới theo
phương vuông góc với mặt bản thủy tinh và mặt trên của màng
mỏng tiếp xúc với không khí.
Hãy tìm bề dày nhỏ nhất của màng mỏng này để tăng cường
đồng thời sự phản xạ của cả hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng
𝜆1=500 𝑛𝑚 và 𝜆2=700 𝑛𝑚.
Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi.
Nội dung kiểm tra
Câu 1, 2, 3, 5, 7,8, 9
Câu 4, 6, 10
t
Thủy
tinh
Màng mỏng
Ánh sáng
tới
Ngày tháng năm 2019
Trưởng bộ môn
R
Đáp án Đề thi Vật lý 2 – Học kì II 2018-2019
Câu
Trả lời
Điểm
1
Đáp án đúng : C
Giải thích:
𝑈 = 𝑘𝑄.𝑄
𝑑+𝑘𝑄.2𝑄
𝑑+𝑘𝑄.2𝑄
𝑑= 5𝑘𝑄2
𝑑
0,5
2
Đáp án đúng : C
Giải thích:
Trong vùng không gian giữa hai bản của tụ điện đang phóng điện hoặc đang
tích điện luôn có một điện trường biến thiên theo thời gian. Điện trường biến
thiên theo thời gian này sinh ra từ trường.
0,5
3
Đáp án đúng : C
Giải thích:
Lực từ do I1 tác dụng lên một đoạn nhỏ dl của AB tính theo công thức
𝑑𝐹
= I2𝑑𝑙×𝐵
󰇍
1
Trong đó 𝐵
󰇍
1 là cảm ứng từ do I1 gây ra tại đoạn nhỏ dl và 𝐵
󰇍
1 hướng vào mặt
phẳng hình vẽ nên 𝑑𝐹
hướng về phía bên trái.
Lực từ do I1 tác dụng lên đoạn AB
𝐹
=∫𝑑𝐹
Suy ra 𝐹
hướng về phía bên trái.
0,5
4
Điện thế do một đoạn nhỏ dl mang điện tích dq gây ra tại O:
𝑑𝑉 = 𝑘𝑑𝑞
𝑅
Điện thế do cả dây gây ra tại O:
𝑉 = ∫𝑑𝑉 =∫𝑘𝑑𝑞
𝑅= 𝑘1
𝑅∫𝑑𝑞 = 𝑘𝑄
𝑅
0,5
5
Mô tả: Vân sáng bậc nhất có màu biến thiên từ tím tới đỏ khi đi từ vân trung
tâm ra.
Giải thích:
Vân sáng trên màn có vị trí xác định bởi:
𝑦 = 𝑚𝜆𝐿
𝑑
Với vân bậc nhất: m = 1 thì
𝑦 = 𝜆𝐿
𝑑
Khi 𝜆 tăng dần thì y tăng theo nên vân màu tím gần vân trung tâm nhất và vân
màu đỏ xa vân trung tâm nhất.
Hoặc giải thích dựa vào các công thức:
𝒅𝒔𝒊𝒏𝜽 = 𝒎𝝀 𝒗à 𝒚 = 𝑳.𝒕𝒂𝒏𝜽
0,5
0,5
6
- Nếu quỹ đạo của proton là một parabol thì vùng không gian đang tồn tại
một điện trường đều vì lực do điện trường này tác dụng lên proton là lực
không đổi (không phụ thuộc vào vị trí của proton, tương tự như chuyển
động của chất điểm trong trường trọng lực).
- Nếu quỹ đạo của proton là một đường tròn hay đường xoắn ốc thì vùng
không gian đang tồn tại một từ trường.
- Trường hợp quỹ đạo là thẳng thì xem xét tốc độ của proton. Nếu tốc độ
của proton không đổi thì vùng không gian đang tồn tại một từ trường. Nếu
tốc độ của proton thay đổi thì vùng không gian đang tồn tại một điện
trường.
0,5
0,5
7
Theo tính chất đối xứng của phân bố điện tích, 𝐸
󰇍
tại P có phương qua tâm
mặt cầu, chiều hướng ra khỏi tâm.
Chọn mặt Gauss là mặt cầu tâm O, bán kính r.
Theo định luật Gauss:
∮𝐸
󰇍
.𝑑𝐴
=∑𝑞
𝜀0
(𝑆)
Chọn 𝑑𝐴
cùng chiều với 𝐸
󰇍
. Do cường độ điện trường có độ lớn như nhau
trên toàn mặt Gauss nên:
∮𝐸
󰇍
.𝑑𝐴
= 𝐸.4𝜋𝑟2
(𝑆)
Tổng điện tích chứa trong mặt Gauss: ∑𝑞 = 𝑄 +𝜎4𝜋𝑅2
Suy ra:
𝐸.4𝜋𝑟2=𝑄+𝜎4𝜋𝑅2
𝜀0
Kết quả:
𝐸 = 𝑄+𝜎4𝜋𝑅2
𝜀0.4𝜋𝑟2
Suy ra 𝐸 = 2,01×105 𝑉/𝑚
0,5
0,5
0,5
0,5
8
a. Chọn trục Ox như hình vẽ. Giả sử ở thời điểm t thanh AB có tọa độ x.
Từ thông gửi qua diện tích của khung kim loại kín là:
𝜙𝐵=∫𝐵
󰇍
.𝑑𝐴
=𝐵𝐴 = 𝐵𝐿𝑥
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh AB:
𝜀 = |−𝑑𝜙𝐵
𝑑𝑡 |=𝐵𝐿.𝑑𝑥
𝑑𝑡 = 𝐵𝐿𝑣 = 0,0481𝑉
b. Theo định luật Lenz, khi thanh AB di chuyển, từ thông qua diện tích
của khung tăng, trong hệ thống xuất hiện dòng điện cảm ứng sinh ra từ
trường cảm ứng phải chống lại sự tăng của từ thông. Muốn vậy, từ
trường cảm ứng có chiều vuông góc mặt phẳng, hướng vào. Từ đó, ta
có chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ, hay chiều dòng
điện từ B tới A.
Cường độ dòng điện
𝐼 = |𝜀|
𝑅=𝐵𝐿𝑣
𝑅= 0,00267𝐴
0,5
0,5
0,5
0,5
9
Xét tia sáng từ nguồn sáng S chiếu vuông góc
tới màng mỏng. Ánh sáng phản xạ tại điểm M ở
mặt trên của màng có chiết suất n1 lớn hơn chiết
suất của không khí nên sóng phản xạ bị đảo pha
so với sóng tới.
Ánh sáng phản xạ tại điểm N trên bề mặt thủy
tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn chiết suất n1 của
màng nên sóng phản xạ cùng pha so với sóng
tới.
Gọi t là bề dày của màng mỏng. Muốn tăng
cường sự phản xạ trên bề mặt thủy tinh, các
sóng phản xạ phải thỏa điều kiện:
2𝑡 = (𝑚+1
2)𝜆𝑛1 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 đó 𝜆𝑛1=𝜆
𝑛1
→ 2𝑛1𝑡 = (𝑚+1
2)
Với ánh sáng 𝜆1=500 𝑛𝑚:
→ 2𝑛1𝑡 = (𝑚1+1
2)𝜆1
Với ánh sáng 𝜆2=500 𝑛𝑚:
0.5
0.5
n2 = 1,50 N
n1 = 1,60
R’ R
S
M
t
R
O
x