Trang 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
-------------------------
ĐỀ THI HỌC KỲ II NĂM HỌC 2024-2025
Môn: Vật lý 2
Mã môn học: PHYS131002
Đề số:01. Đề thi có 02 trang.
Ngày thi: 19/05/2025. Thời gian: 90 phút.
Được phép sử dụng một tờ giấy A4 chép tay.
Câu 1:(1,0 điểm)
Điện trở của dây đồng và silic thay đổi theo nhiệt độ như thế nào? Tại sao chúng lại có
biểu hiện khác nhau? Cho biết hệ số nhiệt điện trở suất của đồng là 3,9.10−3 𝐶−1 và của Si là
−75.10−3 𝐶−1.
Câu 2: (1,0 điểm)
Nêu 2 đại lượng cơ bản đặc trưng cho ảnh hưởng của điện trường tại một điểm. Hãy
viết một biểu thức liên hệ giữa chúng.
Câu 3: (1,0 điểm)
Một khối nhỏ có khối lượng m mang điện tích Q được đặt
trên một tấm phẳng cách điện, và nghiêng một góc θ so với phương
ngang. Hệ được đặt trong một điện trường đều 𝐸
󰇍
, có phương song
song mặt phẳng nghiêng, chiều hướng xuống như hình vẽ. Lực ma
sát giữa m và mặt phẳng nghiêng không đáng kể. Hỏi vật m mang
điện tích âm hay dương biết rằng vật đang nằm cân bằng trên mặt
phẳng nghiêng. Hãy vẽ lực tác dụng lên vật m và giải thích.
Câu 4: (1,5 điểm)
Cho hai vòng dây tròn có cùng bán kính R = 30 cm,
tích điện đều, mang cùng điện tích 𝑄=−5 𝑛𝐶 đặt trong
không khí. Mặt phẳng hai vòng dây song song nhau và tâm
của chúng cách nhau một đoạn d = 15 cm. Hãy tính điện thế
của hệ hai vòng dây tại P.
Câu 5: (1,5 điểm)
Giả sử rằng mặt đất và một đám mây cách mặt đất 800m tạo thành một tụ điện
“phẳng”. Biết rằng đám mây có diện tích 1 km2 và giữa mặt đất và đám mây là không khí
sạch và khô. Khi điện tích được tích trên đám mây và mặt đất tạo thành một điện trường có độ
lớn 3.106 N/C thì không khí sẽ bị đánh thủng và tạo thành tia sét.
a. Hãy tính điện dung của tụ mặt đất – đám mây.
b. Hỏi điện tích tối đa có thế tích trên đám mây là bao nhiêu?
Câu 6: (2,0 điểm)
Một sợi dây dẫn dài vô hạn có dòng điện cường độ I =
2A đặt trong không khí, được uốn cong như hình vẽ. Đoạn AB
là một cung tròn tâm O, bán kính R = 10cm; 𝛼=120𝑜; các
đoạn xA và By là hai đoạn dây thẳng có một đầu dài vô hạn.
Tính vectơ cảm ứng từ do dòng điện gây ra tại điểm O.
V
V
V
V
Trang 2
Câu 7: (2,0 điểm)
Pin năng lượng mặt trời được làm từ silicon (Si) được thiết kế với lớp phủ màng mỏng
như silicon monoxide (SiO) để giảm thiểu sự phản xạ của ánh sáng tới từ đó giúp tăng hiệu
suất của pin. Cho biết chiết suất của Si là 3,5 và của SiO là 1,45.
a. Xác định độ dày tối thiểu của màng mỏng SiO để ánh sáng mặt trời có bước sóng 555
nm phản xạ ít nhất khi ánh sáng chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin.
b. Giả sử lớp màng mỏng chế tạo được có bề dày lên đến 150 nm thì có bước sóng nào
trong vùng khả kiến (380 nm đến 760 nm) chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin được
tăng cường phản xạ hay không?
Cho hằng số điện trong chân không 𝜀𝑜=8,85.10−12 𝐶2
𝑁.𝑚2 , độ thẩm từ của chân không
𝜇𝑜=4𝜋.10−7 𝐻/𝑚.
Ghi chú:Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi.
Nội dung kiểm tra
Câu 1,2,3,4,5,6
Câu 7
Thông qua Bộ môn
Trang 3
Đáp án và thang điểm Vật lý 2
Thi ngày 19-05-2025
Người soạn: Trần Thị Khánh Chi
Câu 1:
Khi nhiệt độ tăng, điện trở của dây đồng tăng còn điện trở của dây Silic giảm.
0,25 đ
Giải thích:
Ta có biểu thức điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ như sau: 𝑹=𝑹𝟎[𝟏+𝜶(𝑻−𝑻𝟎)]
với 𝛼 là hệ số nhiệt điện trở suất.
0,25 đ
Đồng là kim loại, hệ số 𝛼=3,9.10−3 𝐶−1 >𝟎 nên khi T tăng thì R tăng.
0,25 đ
Silic là bán dẫn, hệ số 𝛼=−75.10−3 𝐶−1<𝟎 nên khi T tăng thì R giảm
0,25 đ
Có thể giải thích theo mô hình vật dẫn điện như sau:
Từ mô hình vật dẫn ta có biểu thức điện trở suất: 𝝆= 𝒎𝒆
𝒏𝒒𝟐𝝉 với τ là khoảng thời
gian trung bình giữa hai va chạm liên tiếp; n: nồng độ hạt tải.
- Đối với kim loại: khi nhiệt độ tăng thì sự va chạm giữa các điện tử tăng hay
τ giảm, suy ra 𝜌 tăng hay R tăng.
- Đối với bán dẫn: khi nhiệt độ tăng, nồng độ hạt tải cũng tăng, suy ra 𝜌 giảm
hay R giảm.
Câu 2:
Hai đại lượng đặc trưng cho điện trường tại một điểm là Vec-tơ điện trường và
điện thế.
0,5 đ
Liên hệ giữa E
󰇍
󰇍
và V: 𝑉=∫𝐸
󰇍
𝑑𝑠
∞
𝑃 hoặc 𝐸𝑥=−𝜕𝑉
𝜕𝑥,𝐸𝑦=−𝜕𝑉
𝜕𝑦
,
𝐸𝑧=−𝜕𝑉
𝜕𝑧
0,5 đ
Câu 3:
Vật m mang điện tích ÂM.
0,25 đ
Lực tác dụng lên m như hình vẽ:
0,25 đ
Trọng lực 𝐹𝑔
󰇍
󰇍
󰇍
có xu hướng kéo vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng nên phải có lực
tĩnh điện 𝐹𝑒
󰇍
󰇍
󰇍
hướng lên để vật nằm cân bằng.
Mà ta có 𝑭𝒆
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
=𝑸.𝑬
󰇍
󰇍
Theo hình vẽ ta có 𝐹𝑒
󰇍
󰇍
󰇍
↑↓𝐸
󰇍
nên suy ra Q < 0 hay m mang điện tích Âm.
0,5 đ
Câu 4:
Chia nhỏ vòng dây thành những đoạn nhỏ mang điện tích dq
0,25 đ
Điện thế của vòng dây bên trái tại P:
0,5 đ
Trang 4
𝑉1𝑃 =∫𝑘𝑒𝑑𝑞
𝑟
𝑣ậ𝑡 =∫𝑘𝑒𝑑𝑞
𝑅
𝑣ậ𝑡 =𝑘𝑒
𝑅∫𝑑𝑞
𝑣ậ𝑡 =𝑘𝑒
𝑅.𝑄=9.109.(−5.10−9)
0,3 =−𝟏𝟓𝟎 𝑽
Điện thế của vòng dây bên phải tại P:
𝑉2𝑃 =∫𝑘𝑒𝑑𝑞
𝑟
𝑣ậ𝑡 =∫𝑘𝑒𝑑𝑞
√𝑑2+𝑅2
𝑣ậ𝑡 =𝑘𝑒
√𝑑2+𝑅2∫𝑑𝑞
𝑣ậ𝑡 =𝑘𝑒
√𝑑2+𝑅2.𝑄
=9.109.(−5.10−9)
√0,152+0,32=−𝟏𝟑𝟒,𝟏𝟔 𝑽
0,5 đ
Điện thế của cả hai vòng dây tại P:
𝑉=𝑉1𝑃+𝑉2𝑃 =−𝟐𝟖𝟒,𝟏𝟔 𝑽
0,25 đ
Câu 5:
Điện dung của tụ phẳng “mặt đất – đám mây” là:
𝐶=𝜅𝜀𝑜𝐴
𝑑=1.8,85.10−12.106
800 =𝟏𝟏,𝟎𝟔 𝒏𝑭
0,5 đ
Điện trường giữa hai bản tụ phải nhỏ hơn điện trường đánh thủng điện môi không
khí thì sẽ không hình thành sét. Vậy ta có liên hệ:
𝐸<𝐸đá𝑛ℎ 𝑡ℎủ𝑛𝑔 =3.106𝑉
𝑚 (1)
Mà ta có, điện trường liên hệ với điện áp giữa hai bản tụ :
𝐸=|∆𝑉|
𝑑 (2)
Kết hợp với điện dung của tụ: 𝐶= 𝑄
|∆𝑉| (3)
0,5 đ
Từ (1), (2) và (3) ta suy ra: 𝐸= 𝑄
𝑑.𝐶<𝐸đá𝑛ℎ 𝑡ℎủ𝑛𝑔
↔𝑄<𝐸đá𝑛ℎ 𝑡ℎủ𝑛𝑔.𝑑.𝐶=3.106.800.11,06.10−9=26,54 𝐶
Kết luận: điện tích tối đa trên đám mây không được vượt quá 26,54 C
0,5 đ
Câu 6:
Từ trường tại O là tổng hợp của 3 vec-tơ:
𝐵𝑂
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
=𝐵𝑥𝐴
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
+𝐵𝐴𝐵
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
+𝐵𝐵𝑦
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
Áp dụng quy tắc nắm tay phải và công thức tính B của dòng điện thẳng và cung
tròn ta xác định được chiều và độ lớn từng vec-tơ thành phần như sau:
𝐵𝑥𝐴
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
→{ 𝐶ℎ𝑖ề𝑢 ℎướ𝑛𝑔 𝒗à𝒐 𝑚ặ𝑡 𝑝ℎẳ𝑛𝑔 𝑔𝑖ấ𝑦
𝐵1=𝜇𝑜𝐼
4𝜋.𝑅(𝑐𝑜𝑠0−𝑐𝑜𝑠90𝑜)=4𝜋.10−7.2
4𝜋.0,1 .1=𝟐.𝟏𝟎−𝟔 𝑻
0,5 đ
Trang 5
𝐵𝐴𝐵
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
→{ 𝐶ℎ𝑖ề𝑢 ℎướ𝑛𝑔 𝒗à𝒐 𝑚ặ𝑡 𝑝ℎẳ𝑛𝑔 𝑔𝑖ấ𝑦
𝐵2=𝜇𝑜𝐼
4𝜋.𝑅𝜋240
180=4𝜋.10−7.2
4𝜋.0,1 .𝜋240
180=𝟖,𝟑𝟖.𝟏𝟎−𝟔 𝑇
0,5 đ
𝐵𝐵𝑦
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
→{ 𝐶ℎ𝑖ề𝑢 ℎướ𝑛𝑔 𝒗à𝒐 𝑚ặ𝑡 𝑝ℎẳ𝑛𝑔 𝑔𝑖ấ𝑦
𝐵3=𝜇𝑜𝐼
4𝜋.𝑅𝑐𝑜𝑠60𝑜(𝑐𝑜𝑠150𝑜−𝑐𝑜𝑠180𝑜)=𝟎,𝟓𝟒.𝟏𝟎−𝟔 𝑻
0,5 đ
Kết luận:
𝐵𝑂
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
󰇍
có phương vuông góc với mặt phẳng giấy, chiều hướng vào và độ lớn:
𝐵𝑂=𝐵𝑥𝐴+𝐵𝐴𝐵+𝐵𝐵𝑦 = 𝟏𝟎,𝟗𝟐 .𝟏𝟎−𝟔 𝑻
0,5 đ
Câu 7:
a-Xét sự giao thoa giữa hai tia phản xạ SMS1 và
SMNS2.
Do sự đảo pha hai lần khi ánh sáng đi từ môi trường
có chiết suất thấp đến cao (1 đến 1,45 và 1,45 đến
3,45) nên ta xác định được hiệu quang lộ giữa hai tia:
𝛿=𝐿2−𝐿1=2𝑛𝑡 (1)
0,5 đ
Ánh sáng phản xạ ít nhất tương đương giao thoa cực tiểu. Áp dụng điều kiện cực
tiểu giao thoa: δ=(m+1
2)λ (2)
0,25 đ
Từ (1) và (2) ta suy ra biểu thức tính bề dày màng mỏng:
t=(m+1
2)𝛌
2𝑛
Bề dày mỏng nhất ứng với m = 0, ta tính được:
𝑡𝑚𝑖𝑛 =(0+1
2)𝟓𝟓𝟓
2.1,45 =𝟗𝟓,𝟔𝟗 𝒏𝒎
0,5 đ
b- Để tăng cường giao thoa, ta áp dụng cực đại giao thoa: δ=𝑚λ (3)
Từ (1) và (3) ta suy ra biểu thức tính bước sóng ánh sáng:
λ=2nt
m (4)
0,25 đ
Thế các giá trị m nguyên vào (4) ta tính được các bước sóng:
𝑚=1 → 𝜆=2.1,45.150
1=435 𝑛𝑚
𝑚=2 → 𝜆=2.1,45.150
2=217,5 𝑛𝑚
m càng lớn thì bước sóng càng giảm.
Do ánh sáng khả kiến có bước sóng 380 nm đến 760 nm nên chỉ có bước sóng 435
nm thỏa điều kiện tăng cường giao thoa đối với bề dày màng 150 nm.
0,5 đ