Câu 11.11 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Sơ đồ thí nghiệm mô tả trên Hình 11.10 cho biết Héc đã dùng các thiết bị này để phát sóng điện từ nhằm chứng minh dự đoán của Mác-xoen về sự tồn tại của điện từ trường. Vận dụng các kiến thức đã học, bạn hãy giải thích vì sao hệ thống này phát được sóng điện từ. Giải Thực chất Héc đã làm thí nghiệm với một máy Rom-cop mà hiện nay rất nhiều trường phổ thông đã có. Khi đóng khóa điện phía trên \({K_1}\) (Hình 11.10), dòng điện sẽ chạy qua cuộn dây sơ cấp (ít vòng) của cuộn Rom-cop, lõi sắt của cuộn dây bị nhiễm từ và hút thanh sắt dẫn điện làm ngắt mạch điện từ bộ pin, lõi sắt mất từ tính và không hút thanh sắt dẫn điện làm cho mạch lại đóng kín. Hiện tượng tiếp diễn liên tục khiến cho dòng điện sơ cấp lúc có, lúc không, biến thiên liên tục. Theo quy luật cảm ứng điện từ, ở cuộn thứ cấp (rất nhiều vòng dây) sẽ xuất hiện động cảm ứng khá lớn cỡ \({10^4}\) V và xảy ra hiện tượng phóng tia lửa điện giữa hai quả cẩu. Tại vùng tia lửa điện xuất hiện, có điện trường rất mạnh và lan truyền tới các máy thu sóng điện từ đặt cách đó khoảng 50 m.
Câu 11.12 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Để lắp một máy thu thanh đơn giản, bạn Lan đã vẽ một sơ đồ như Hình 11.11. Hãy phát hiện giúp bạn Lan chỗ sai trong sơ đồ này và dự đoán hậu quả xảy ra nếu lắp máy như vậy. Giải Hai chỗ sai là mạch chọn sóng LC bị đoản mạch (Hình 11.11) sẽ không thu được sóng; nguồn điện mắc sai cực (+), (-), tranzito không khuếch đại được, thậm chí các lớp chuyển tiếp bán dẫn bị hỏng.
Câu 11.13 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Cho các dụng cụ sau (Hình 11.12): - Một bóng đèn sợi đốt - Nguồn điện - Một nam châm Hãy trình bày và giải thích một phương án thực nghiệm để xác minh nguồn điện là loại xoay chiều hay không đổi. Giải Vận dụng tương tác giữa từ trường và dòng điện - Đưa nam châm lại gần bóng đèn sao cho đường sức gắn vuông góc với sợi đốt - Nếu thấy sợi đốt rung mạnh lên thì dòng điện là dòng điện xoay chiều - Nếu không thấy rung thì dòng điện là dòng điện không đổi Giải thích: - Từ trường của nam châm tác dụng lên sợi đốt có dòng điện chạy qua. Nếu là dòng điện xoay chiều có chiều thay đổi liên tục thì lực tác dụng cũng sẽ đổi chiều liên tục và làm sợ đốt bị rung.
Câu 11.14 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Oát kế là dụng cụ để đo công suất tiêu thụ, bên trong có hai cuộn dây, một cuộn mắc nối tiếp với dụng cụ tiêu thụ điện và một cuộn mắc song song với dụng cụ tiêu thụ điện như sơ đồ Hình 11.13. Cho các dụng cụ sau: - Một oát kế kín, bên ngoài có bốn điện cực mà không ghi kí hiệu gì. - Ba đoạn dây dẫn, mỗi đoạn cỡ 40 cm. - Một bóng đén 220 V – 25 W. - Nguồn điện dân dụng. Hãy trình bày và giải thích một phương án thực nghiệm để xác định các cực của oát kế này. Giải Vận dụng đặc điểm của vôn kế và của ampe kế - Nhận xét: cuộn dây để đo I có điện trở nhỏ, tương tự điện trở của một ampe kế, còn cuộn dây để đo U có điện trở lớn hơn nhiều. - Đánh dấu bốn điện cực 1, 2, 3, 4 - Dùng một sợi dây, nối một điện cực bất kì vào một sợi dây điện nguồn (ví dụ cực I) - Dùng hai dây còn lại nối vào bóng đne, ta gọi là hai dây a, b - Nối a vào dây nguồn còn lại, chạm b vào lần lượt với ba điện cực. Nếu điện cực nào đén sáng thì cực đó là cùng cuộn dây với cực đã nối trực tiếp với dây nguồn. Lúc đó bóng đèn đã mắc nối tiếp với cuộn dây. - Sau đó, mắc nối tiếp đèn với từng cuộn dây, cuộn dây nào đèn sáng hơn thì đó là cuộn đo I, còn lại là cuộn đo U
Câu 11.15 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Có các dụng cụ sau (Hình 11.14): - Một máy biến áp. - Một dây dẫn nhỏ dài khoảng 1 m. - Một vôn kế xoay chiều có nhiều thang đo. - Một nguồn điện xoay chiều. Làm thế nào để xác định số vòng của cuộn dây trên máy biến áp mà không phải tháo ra đếm số vòng ? Giải thích cách làm. Giải Vận dụng công thức máy biến áp - Để hở mạch thứ cấp, mắc cuộn sơ cấp vào nguồn xoay chiều - Dùng vôn kế đo điện áp sơ cấp \({U_1}\) và thứ cấp \({U_2}\) - Cuốn sợ dây dẫn nhỏ quanh lõi từ của máy biến áp khoảng 10 vòng - Ta sẽ có \({U_3}\) ứng với 10 vòng, từ đó tính được số vòng ứng với \({U_1}\) và \({U_2}\)
Câu 11.16 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Khi quan sát cánh quạt điện đang quay dưới ánh sáng đèn ống ta thường thấy hình như cánh quạt quay rất chậm, thậm chí có khi thấy là đang quay ngược lại (Hình 11.15). Hãy giải thích hiện tượng này. Nếu thay đèn ống bằng đèn sợi đốt thì hiện tượng có gì khác ? Giải Vận dụng hiệu ứng hoạt nghiệm - Đèn ống thắp sáng bằng nguồn điện xoay chiều 50 Hz phóng điện qua chất khí, nên không phát sáng liên tục mà tắt rồi sáng 100 lần trong 1 giây. - Khi nhìn cánh quạt đang quay đều dưới ánh sáng đèn ống, sẽ có ba khả năng: + Nếu cánh quạt đổi vị trí 100 lần trong 1 giây thì ta sẽ thấy hình như các cánh quạt đứng yên. + Nếu nhiều hơn 100 lần một chút thì ta sẽ thấy quạt quay đúng chiều nhưng chậm + nếu ít hơn 100 lần một chút thì sẽ thấy hình như quạt quay ngược - Khi dùng ánh sáng của đèn sợi đốt thì không có hiện tượng trên, vì đèn sợi đốt có quán tính nhiệt lớn hơn, do đó ánh sáng phát ra gần như liên tục, mặc dù nguồn điện là xoay chiều.
Câu 11.17 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Một cáp điện đang có một dòng điện rất lớn chạy qua. Vỏ cáp là một lớp cách điện bằng chất dẻo, không được bóc. Hãy trình bày và giải thích một phương án thực nghiệm để đo cường độ dòng điện trong cáp nếu dòng điện trong cáp là: a) dòng điện xoay chiều b) dòng điện không đổi Giải Vận dụng đặc tính của dòng điện xoay chiều là luôn gây ra một từ trường biến đổi ở vùng xung quanh. a) Đặt bên cạnh cáp điện khung dây có nhiều vòng sao cho mặt phẳng khung dây song song với cáp điện - Nối khung dây với một ampe kế xoay chiều nhạy, ampe kế sẽ cho biết dòng điện cảm ứng trong khung dây b) Nếu trong cáp là dòng điện một chiều thì không dùng được cách đo này. Vì khi đó từ trường của dòng điện là từ trường không biến thiên theo thời gian.
Câu 11.18 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Cho các dụng cụ sau (Hình 11.16): - Một cốc nước. - Một thìa muối ăn. - Một cuộn dây đồng. - Một tấm xốp nhỏ. - Một tấm kẽm lấy từ vỏ pin cũ. Hãy tìm cách xác định được hướng của kinh tuyến từ và giải thích cách làm. Giải Vận dụng tương tác giữa từ trường của Trái đất với từ trường của khung dây có dòng điện chạy qua. - Dùng dây đồng quấn thành khung dây tròn, cứng - Xuyên hai đầu khung dây qua miếng xốp, không để tiếp xúc với nhau, mỗi đầu dây nhô ra khoảng 5 cm. - Cạo sạch lớp sơn cách điện của hai đầu dây, sau đó một đầu nối với một miễng kẽm nhỏ, còn đầu kia để nguyên dây đồng. - Pha muối vào nước tạo thành dung dịch điện phân. - Thả khung dây đã gắn trên tấm xốp vào cốc nước muối sao cho hai đầu dây ngập trong dung dịch điện phân, và khung nổi không chạm vào cốc - Đợi khung ổn định, mặt phẳng của khung bị định hướng vuông góc với kinh tuyến từ của Trái Đất. Giải thích: - Nước muối và hai cực đồng, kẽm đã tạo ra một pin cung cấp dòng điện qua khung dây và tạo ra từ trường của khung dây. - Từ trường của Trái Đất tương tác với khung dây làm cho khung bị định hướng như một kim nam châm.
Câu 11.19 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Đặt một chiếc gương bỏ túi có kích thước \(10\,\,cm\,\, \times \,\,5\,\,cm\) nằm hơi nghiêng trong một khay nước sạch, rồi đặt khay nước dưới một ngọn nến hoặc một đèn bàn có chụp, trong một phòng tối, sao cho ánh sáng từ ngọn lửa nến hoặc ánh sáng từ đèn bàn chiếu trực tiếp vào mặt trong khay và khay cách ngọn nến hoặc đèn bàn khoảng 2 m. Đặt mắt nhìn vào mặt gương (Hình 11.17) và điều chỉnh độ nghiêng của gương cho tới khi nhìn thấy ảnh của ngọn lửa nến hoặc ảnh của dây tóc bóng đèn. Tiến hành thí nghiệm và giải thích kết quả quan sát được. Giải Ảnh của ngọn lửa nến hoặc của dây tóc bóng đèn qua lăng kính nước (được tạo bởi mặt gương và khối nước trên mặt gương) gồm nhiều dải màu, dải đỏ nằm ở dưới và dải tím nằm ở trên. Khi điều chỉnh độ nghiêng của gương tới một giá trị thích hợp ta nhìn thấy ảnh này
Câu 11.20 trang 63 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Chế tạo một khe hẹp: Dùng lưỡi dao cạo, khoét ở giữa một tờ bìa cứng có kích thước khoảng \(20\,\,mm\,\, \times \,\,50\,\,mm\) một lỗ thủng có kich thước \(20\,\,mm\,\, \times \,\,5\,\,mm\) (Hình 11.18). Dán lên trên hai cạnh ngắn của lỗ thủng các dải băng dính hai mặt. Bẻ đôi một lưỡi dao cạo không bị rỉ theo chiều dài của nó, rồi đặt hai nửa lưỡi dao cạo này lên các dải băng dính ở tờ bìa sao cho các mặt lưỡi dao song song với nhau và tạo nên một khe rộng khoảng 0,3 mm. Nhắm một mắt và nhìn bằng mắt kia ngọn lửa một cây nến trong phòng tối qua tấm bìa có khe hẹp vừa được chế tạo. Tấm bìa được cầm trên tay, đặt sát mắt sao cho chiều dài của khe hẹp song song với ngọn nến khoảng 2 m. Mô tả và giải thích hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm. Giải Do hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng qua một khe, ta quan sát thấy một hệ vân sáng tối xen kẽ, đối xứng nhau qua vân sáng trung tâm. Vân sáng trung tâm là vân sáng nhất, còn các vân sáng khác thì mờ dần. Bề rộng của vân sáng trung tâm lớn hơn bề rộng của các vân sáng khác.
