Đề kiểm tra giữa kì - Vật lý Điện, Từ và Quang

PHẦN TỰ LUẬN (7,0 điểm)

Bài 1 (1,0 điểm): Giải thích hiện tượng cực quang thường xuất hiện mạnh ở vùng gần Bắc cực và Nam cực. Phân tích dựa trên tác dụng của từ trường Trái Đất đối với chuyển động của các hạt mang điện từ gió Mặt Trời.

Đáp án mẫu: Cực quang là hiện tượng quang học xảy ra khi các hạt mang điện (proton, electron) từ gió Mặt Trời bay vào khí quyển Trái Đất, va chạm với các nguyên tử khí và kích thích chúng phát sáng. Từ trường Trái Đất (do dòng điện trong lõi sắt lỏng gây ra) có các đường sức từ đi từ cực từ Nam đến cực từ Bắc. Các hạt mang điện từ Mặt Trời khi bay tới Trái Đất chịu lực Lorentz , buộc chúng chuyển động xoắn ốc dọc theo các đường sức từ. Do các đường sức từ hội tụ dày đặc ở hai vùng cực từ (gần Bắc cực và Nam cực địa lý), các hạt mang điện cũng tập trung về hai vùng này, gây ra hiện tượng cực quang mạnh ở đó.

Bài 2 (2,0 điểm): Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mang điện tích C và C, đặt trong chân không cách nhau cm.
a) Tính độ lớn lực tương tác giữa hai quả cầu.
b) Sau khi cho chúng tiếp xúc rồi tách về vị trí cũ, tính độ lớn lực tương tác mới và cho biết chúng đẩy hay hút nhau.

Đáp án mẫu:
a) Áp dụng định luật Coulomb: N (lực hút).
b) Sau khi tiếp xúc, điện tích mỗi quả cầu là C. Lực tương tác mới: N. Vì hai quả cầu cùng dấu nên chúng đẩy nhau.

Bài 3 (2,0 điểm): Hai điện tích điểm C và C đặt tại hai điểm A và B trong chân không, AB = 10 cm. Điểm M nằm trên đường thẳng AB, giữa A và B, cách A đoạn AM = 6 cm. Tính:
a) Cường độ điện trường do gây ra tại M.
b) Cường độ điện trường do gây ra tại M.
c) Độ lớn và hướng của cường độ điện trường tổng hợp tại M.

Đáp án mẫu:
a) N/C, hướng từ A đến M (vì ).
b) MB = AB - AM = 4 cm = 0,04 m. N/C, hướng từ M đến B (vì , điện trường hướng về phía điện tích âm).
c) M nằm giữa A và B nên và cùng chiều (đều từ A đến B). N/C, hướng từ A đến B.

Bài 4 (2,0 điểm): Một proton (m = kg, q = C) bay vào vùng từ trường đều B = 0,2 T với vận tốc v = m/s theo phương vuông góc với đường sức từ. Tính:
a) Lực từ tác dụng lên proton.
b) Bán kính quỹ đạo.
c) Chu kì chuyển động của proton.

Đáp án mẫu:
a) N.
b) m ≈ 20,9 cm.
c) s.

PHẦN TRẮC NGHIỆM (3,0 điểm) - Chọn một đáp án đúng cho mỗi câu.

Câu 1: Hai quả cầu nhỏ giống nhau mang điện tích và , đặt cách nhau r trong chân không. Lực tương tác ban đầu giữa chúng là (lực hút). Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi tách về vị trí cũ, lực tương tác mới có đặc điểm:

Câu 2: Một vòng dây mỏng bán kính R = 5 cm mang điện tích C phân bố đều. Điện thế tại tâm vòng dây có giá trị:

Câu 3: Một vỏ cầu dẫn mỏng bán kính R, mang điện tích Q phân bố đều trên bề mặt. Cường độ điện trường tại điểm M nằm bên trong vỏ cầu (r < R) là:

Câu 4: Một tụ điện phẳng có điện dung C = 4 μF được tích điện đến hiệu điện thế U = 50 V. Năng lượng tích trữ trong tụ điện là:

Câu 5: Trong mạch RC gồm R = 1 kΩ và C = 5 μF được nạp bằng nguồn ε. Tại thời điểm t = 0, đóng khóa mạch. Sau khoảng thời gian t = RC, điện tích trên tụ bằng bao nhiêu phần trăm giá trị cực đại?

Câu 6: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện I = 5 A. Cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn 10 cm có giá trị:

Câu 7: Một đoạn dây dẫn thẳng dài L = 25 cm mang dòng điện I = 4 A, đặt vuông góc với từ trường đều B = 0,5 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có độ lớn:

Câu 8: Một thanh dẫn dài L = 0,5 m chuyển động với vận tốc v = 10 m/s vuông góc với từ trường đều B = 0,3 T. Suất điện động cảm ứng giữa hai đầu thanh là:

Câu 9: Trong thí nghiệm vân tròn Newton, thấu kính phẳng - lồi có bán kính cong R = 2 m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng nm. Bán kính vân tối thứ 4 là:

Câu 10: Trong thí nghiệm Compton, một photon tia X bị tán xạ từ một electron đứng yên tại góc 90° so với phương bay ban đầu. Độ dịch chuyển bước sóng Compton là: