CÁC CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 11 (TẬP 2) DUY NHẤT TRÊN http://topdoc.vn CHUYÊN ĐỀ 17: TỪ TRƯỜNG CỦA CÁC DỊNG ĐIỆN CĨ DẠNG ĐẶC BIỆT A HỆ THỐNG LÝ THUYẾT Từ trường  Xung quanh nam châm hay dòng điện tồn từ trường  Từ trường dạng vật chất mà biểu cụ thể xuất lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt khoảng khơng gian có từ trường  Tại điểm khơng gian có từ trường, hướng từ trường hướng Nam - Bắc kim nam châm nhỏ nằm cân điểm  Đường sức từ đường vẽ khơng gian có từ trường, cho tiếp tuyến điểm có phương trùng với phương từ trường điểm  Các tính chất đường sức từ:  Tại điểm từ trường vẽ đường sức từ  Các đường sức từ đường cong kín, gọi từ trường xốy  Nơi cảm ứng từ lớn đường sức từ dày hơn, nơi cảm ứng từ nhỏ đường sức từ vẽ thưa Cảm ứng từ  Tại điểm khơng gian có từ trường xác định véc tơ cảm ứng từ:  Có hướng trùng với hướng từ trường;  Có độ lớn B  F , với F độ lớn lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ dài I cường độ I, đặt vng góc với hướng từ trường điểm Đơn vị cảm ứng từ tesla (T) Từ trường từ trường mà cảm ứng từ điểm Đường sức từ từ trường đường thẳng song song, cách B BÀI TẬP VÂN DỤNG Dạng Từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt A Phương pháp giải Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài vô hạn  Đường sức từ dòng điện thẳng có dạng đường tròn đồng tâm  Chiều đường sức từ xác định theo quy tắc nắm tay phải: “Đặt bàn tay phải nắm lấy dây dẫn cho chiều M ngón chiều dòng điện, chiều quấn ngón tay lại chiều đường sức từ” B Chiều vectơ B điểm M http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang ,  Độ lớn cảm ứng từ dòng điện thẳng dài vơ hạn gây điểm: B  2.107 I r Trong đó: B cảm ứng từ (T), I cường độ dòng điện chạy dây dẫn (A), r khoảng cách từ dây dẫn đến điểm xét Cảm ứng từ điểm M cách dây dẫn đoạn r dây dẫn điện có:  Điểm đặt M  Phương phương tiếp tuyến với đường tròn (O, r) M Quy tắc nắm bàn tay phải  Chiều chiều đường sức từ Chú ý: Nếu dây dẫn có chiều dài hữu hạn cảm ứng từ dây dẫn gây M tính theo I r cơng thức: B  107  sin 1  sin   A I :C­êng ®é dßng ®iƯn (A)  Trong đó: r  OM m l khong cách từ M đến d©y AB  1  AMO,   BMO  O I    Nhận thấy AB =   1   B M B I   I  B  107  sin  sin   2.107 r 2 r Từ trường dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vòng tròn  Các đường sức từ có chiều xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải: “Khum ban tay phải theo chiều dòng điện vòng dây, ngón chỗi chiều đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện”  Độ lớn cảm ứng từ tâm vòng dây có độ lớn: B  2.107 Quy tắc nắm bàn tay phải với dòng điện tròn I r Trong đó: r bán kính vòng dây Dạng đường sức dòng điện tròn (m), I cường độ dòng điện (A)  Nếu khung dây gồm N vòng dây quẫn sít thì: B  2.107 I.N r Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn hình trụ  Bên ống dây, đường sức song song với trục ống dây cách (nếu chiều dài ống dây lớn nhiều so với đường kính tiết diện ngang từ trường đều) http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang  Chiều đướng sức bên ống dây xác định theo quy tắc nắm tay phải “đặt bàn tay phải nắm lại dọc theo ống dây, chiều quấn ngón tay chiều dòng điện, chiều tiến ngón chiều đường sức từ bên ống dây”  Độ lớn cảm ứng từ bên ống dây: B  4.107 N.I  4.107 n.I Trong đó: N số vòng dây ống dây, chiều dài ống dây (m), n mật độ vòng dây (với n N ) B VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1: Một dây dẫn thẳng dài vơ hạn, dòng điện chạy dây có cường độ I = 10 A 1) Hãy xác định độ lớn cảm ứng từ dòng điện gây tại: a) Điểm M nằm cách dây dẫn 5cm b) Điểm N nằm cách dây dẫn cm 2) Ở điểm D có cảm ứng từ 2.10-5 T, điểm D nằm cách dây dẫn đoạn ? Hướng dẫn giải Độ lớn cảm ứng từ dòng điện thẳng gây điểm xác định theo công thức: I B  2.107 Như có cường độ dòng điện khoảng cách từ điểm xét tới dây dẫn r chứa dòng điện ta giải toán 1) Xác định độ lớn cảm ứng từ I r 10  4.105  T  0,05 I r 10  2,5.105  T  0,08 a) Cảm ứng từ M: BM  2.107  2.107 b) Cảm ứng từ N: BN  2.107  2.107 2) Khoảng cách từ D đến dòng điện I r Nếu có cảm ứng từ, yêu cầu tìm khoảng cách từ cơng thức B  2.107 ta suy r xong I r I B Ta có: BD  2.107  r  2.107  0,1 m   10  cm  Ví dụ 2: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn xuyên qua vng góc với mặt phẳng y hình vẽ điểm O Cho dòng điện I = 6A có chiều hình vẽ Xác định vecto cảm ứng từ điểm: A (x = 6cm; y = 2cm), B (x = 0cm; y = 5cm), C (x = 3cm ; y = -4cm), D (x = 1cm ; y = -3cm) I x Hướng dẫn giải http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Để xác định vecto cảm ứng từ điểm dòng điện thẳng dài vơ hạn gây điệm ta cần xác định: + Điểm đặt (vị trí cần xác định cảm ứng từ) BA y + Phương chiều (áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải) A I r + Độ lớn (áp dụng công thức: B  2.107 ) Sau ta vào tìm vecto cảm ứng từ điểm theo đề yêu cầu a) Vecto cảm ứng từ A I x Cảm ứng từ A có: + Điểm đặt A + Phương chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương BA vng góc với IA chiều theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (như hình vẽ) Để tìm độ lớn BA , trước tiên ta tìm:  Khoảng cách từ A đến dòng điện: rA  x A2  yA2  62  22  10  cm  + Độ lớn cảm ứng từ điểm A: BA  2.107 I  2.107  1,9.105  T  rA 10.102 b) Vecto cảm ứng từ B Cảm ứng từ B có: + Điểm đặt B y + Phương chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương BB vuông góc với BB B IB chiều theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (như hình vẽ) Để tìm độ lớn BB , trước tiên ta tìm: x  Khoảng cách từ B đến dòng điện: rB  x B2  yB2  02  52   cm  + Độ lớn cảm ứng từ điểm B: BB  2.107 I I  2.107  2,4.105  T  rB 5.102 c) Vecto cảm ứng từ C y Cảm ứng từ C có: BC C + Điểm đặt C + Phương chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương BC vng góc với IC chiều theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (như hình vẽ) x I Để tìm độ lớn BC , trước tiên ta tìm:  Khoảng cách từ C đến dòng điện: rC  x C2  yC2  32  42   cm  + Độ lớn cảm ứng từ điểm C: BC  2.107 I  2.107  2,4.105  T  rC 5.102 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang d) Vecto cảm ứng từ D x Cảm ứng từ C có: I + Điểm đặt C BD + Phương chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương BD vng góc với ID chiều theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (như hình vẽ) y D Để tìm độ lớn BD , trước tiên ta tìm:  Khoảng cách từ D đến dòng điện: rD  x 2D  y2D  12   3  10  cm  + Độ lớn cảm ứng từ điểm D: BD  2.107 I  2.107  3,8.105  T  2 rD 10.10 Ví dụ 3: Một khung dây có N vòng dây dạng hình tròn có bán kính 5cm Cho dòng điện có cường độ I = A chạy qua khung dây Hãy xác vecto cảm ứng từ tâm khung dây trường hợp: a) Khung dây có vòng dây (N = 1) b) Khung dây có 10 vòng dây (N = 10) Hướng dẫn giải Để xác định vecto cảm ứng từ dòng điện tròn gây tâm vòng dây ta cần xác định: + Điểm đặt (tâm vòng dây) + Phương chiều (áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải) I r + Độ lớn (áp dụng công thức: B  2.107 ) Nếu khung dây gồm N vòng dây độ lớn là: B  2.107 NI r Sau ta tìm vecto cảm ứng từ tâm khung dây hai trường hợp theo đề yêu cầu a) Khung dây có vòng dây (N = 1) Cảm ứng từ tâm O có: B1 + Điểm đặt O + Phương chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương B1 vng góc với mặt phẳng khung dây chiều hướng xuống (nếu dòng điện chiều kim đồng O I hồ) (như hình vẽ) I r + Độ lớn: B  2.107  2.107  2.105  T  0,05 b) Khung dây có 10 vòng dây (N = 10) Cảm ứng từ gây ta tâm khung dây gồm nhiều vòng dây có điểm đặt, phương chiều giống cảm ứng từ vòng dây, khác độ lớn http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Độ lớn cảm ứng từ khung dây có 10 vòng dây: B10  2.107 N.I 10.5  2.107  2.104  T  r 0,05 Hay B10  NB1  10B1  2.104  T  Ví dụ 4: Dùng dây đồng đường kính d = 0,8 mm có lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ có đường kính D = cm, chiều dài 40 cm để làm ống dây, vòng dây quấn sát Muốn từ trường có cảm ứng từ bên ống dây 2.10-3T phải đặt vào ống dây hiệu điện Biết điện trở suất đồng 1,76.10-8m Hướng dẫn giải + Gọi N số vòng dây phải quấn ống dây Đường kính dây quấn bề dày vòng quấn, để quấn hết chiều dài ống dây N.d   N  d N d phải cần N vòng quấn nên ta có:  500 (vòng) N + Ta có: B  4.107 .I  I  B  4A 4.107.n L S + Điện trở dây quấn: R     L (*) d + Chiều dài vòng quấn chiều dài chu vi vòng tròn: C  2r  D + Chiều dài dây quấn: L  N.C  N.D Thay vào (*) ta được: R   N.D 4N.D    1,1 d d + Hiệu điện hai đầu ống dây: U = IR = 4,4 V C BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Một dây thẳng dài vơ hạn mang dòng điện I = 0,5A đặt khơng khí a) Tính cảm ứng từ M cách dòng điện cm b) Cảm ứng từ N 10-6T Tính khoảng cách từ N đến dòng điện Bài Một dòng điện có cường độ I = 5A chạy dây dẫn thẳng, dài M Xác định cảm ứng từ hai điểm M, N Cho biết M, N dòng điện nằm mặt phẳng hình vẽ M, N cách dòng điện đoạn d = cm M I M Bài Dòng điện có cường độ A chạy chiều qua hai dây dẫn thẳng chập sát lại Tính cảm ứng từ hai dây dẫn gây nơi cách chúng cm N M http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm file word http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Bài Cuộn dây tròn có bán kính R = cm (gồm 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện nhau) đặt khơng khí có dòng điện I chạy qua vòng dây, từ trường tâm vòng dây B = 5.10-4 T Tìm I B Bài Cho dòng điện tròn có chiều vectơ cảm ứng từ tâm O có chiều hình vẽ, xác định chiều O O dòng điện vòng dây I I Hình a B Hình b Bài Dùng dây dẫn uốn thành hình tròn cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy qua vòng dây, cảm ứng từ dòng điện gây tâm vòng tròn có giá trị 4.10-5 T Hãy xác định bán kính khung dây ? Bài Cuộn dây tròn dẹt gồm 20 vòng, bán kính  cm Khi có dòng điện vào tâm vòng dây xuất từ trường B = 2.10-3 T Tính cường độ dòng điện cuộn dây Bài Cuộn dây tròn bán kính R = cm gồm 40 vòng dây quấn nối tiếp với nhau, đặt khơng khí có dòng điện I chạy qua vòng dây a) Từ trường tâm O vòng dây B = 5.10-4 T Tính I b) Nếu dòng điện qua dây tăng lên gấp đơi, bán kính vòng dây giảm nửa Thì cảm ứng từ tâm O có giá trị ? Bài Cuộn dây tròn bán kính 2π cm, 100 vòng, đặt khơng khí có dòng điện A chạy qua a) Tính cảm ứng từ tâm vòng dây b) Tăng chu vi dòng điện tròn lên lần mà giữ nguyên cường độ dòng điện Hỏi độ lớn cảm ứng từ tâm dòng điện lúc bao nhiêu? Bài 10 Hãy xác định chiều dòng điện chiều đường sức từ bên ống dây cho hình sau: B I Hình a Hình b Bài 11 Một ống dây dài 50 cm, cường độ dòng điện chạy qua vòng dây 2A Cảm ứng từ bên ống dây có độ lớn B = 8.10-4 Hãy xác định số vòng dây ống dây ? http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Bài 12 Một ống dây thẳng dài 20 cm, đường kính D = cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300 m quấn theo chiều dài ống dây Ống dây lõi sắt đặt khơng khí Cường độ dòng điện qua dây dẫn 0,5 A Tìm cảm ứng từ bên ống dây Bài 13 Một ống dây hình trụ có chiều dài 1,5m gồm 4500 vòng dây a) Xác định cảm ứng từ lòng ống dây cho dòng điện I = 5A chạy ống dây ? b) Nếu ống dây tạo từ trường có B = 0,03T I bao nhiêu? Bài 14 Một sợi dây đồng có bán kính 0,5 mm Dùng sợi dây để quấn ống dây dài 20 cm Cho dòng điện có cường độ A chạy qua ống dấy Hãy xác định từ trường bên ống dây Bài 15 Một ống dây có chiều dài 10 cm, gồm 2000 vòng dây Cho dòng điện chạy ống dây thấy cảm ứng từ ống dây 2.10-3T a) Hãy xác định số vòng dây m chiều dài ống dây ? b) Cường độ dòng điện bên ống dây ? Bài 16 Một ống dây có chiều dài 20 cm, gồm 500 vòng dây, cho cường độ dòng điện I = 5A chạy ống dây a) Hãy xác định độ lớn cảm ứng từ bên ống dây ? b) Nếu đồng thời tăng chiều dài ống dây, số vòng dây cường độ dòng điện lên lần cảm ứng từ bên ống dây lúc có độ lớn bao nhiêu? c) Cần phải dùng dòng điện có cường độ để cảm ứng từ bên ống dây giảm nửa so với câu a Bài 17 Một sợi dây đồng có đường kính 0,8 mm, điện trở R = 1,1  Dùng sợi dây để quấn ống dây dài 40 cm Cho dòng điện chạy qua ống dây cảm ứng từ bên ống dây có độ lớn B = 2.10-3 T Hãy xác định: a) Số vòng dây met chiều dài? b) Hiệu điện đầu ống dây? Bài 18 Một dây đồng có đường kính d = 0,8 mm có phủ sơn cách điện mỏng quấn quanh hình trụ đường kính D = cm để tạo thành ống dây Khi nối ống dây với nguồn E = V, r = 0,5  cảm ứng từ lòng ống dây B = 5.10-4 T Tìm cường độ dòng điện ống chiều dài ống dây, biết điện trở suất dây quấn  = 1,76.10-8 .m http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm file word Bài 19 Một sợi dây đồng có điện trở R = 1,1 , đường kính D= 0,8 mm, lớp sơn cách điện bên mỏng Người ta dùng dây đồng để quấn ống dây có đường kính d = 2cm, dài l = 40cm Hỏi muốn từ trường lòng ống dây có cảm ứng từ B = 6,28.10 -3 T phải đặt ống dây http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang 10 vào hiệu điện Cho biết điện trở suất đồng  = 1,76.10-8 .m Coi vòng dây quấn sát D HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài I r a) Cảm ứng từ điểm M cách dòng điện cm: B  2.107  2.107 0,5  2,5.106  T  0,04 b) Khoảng cách từ điểm N đến dòng điện I r I B Ta có: B  2.107  r  2.107  0,1 m   10  cm  Bài + Vì M N cách dòng điện đoạn d = cm nên cảm ứng từ dòng điện gây M N có độ lớn I r Ta có : B  2.107  2.107  2,5.105  T  0,04 M I M M N + Chiều vectơ cảm ứng từ M N biểu diễn hình vẽ Bài http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang 11 CHUYÊN ĐỀ 31: KÍNH HIỂN VI A HỆ THỐNG LÝ THUYẾT + Kính hiển vi dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trơng ảnh vật nhỏ, với độ bội giác lớn nhiều so với kính lúp L L + Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi: AB   A1B1   A2B2 + Độ bội giác: G  tan  tan 0 (với tan 0  AB AB )  OCC ĐC  B F1/ A F A O F1 F2/ O  Mắt B Ngắm chừng vị trí B  Ngắm chừng vị trí bất kì: tan    G A B2 d 2/  tan  A 2B2 Đ A B AB Đ Đ  /  2 1 /  k1 k / tan 0 AB d  A1B1 AB d  d2  Thực tế mắt thường đặt sát với thị kính nên   G  k1 k  Khi ngắm chừng cực cận: tan   Đ d 2/ A B2 tan  A 2B2 G B  tan   AB  k1 k Đ F F1/ AB  Ngắm chừng vô cực: tan   1 f2 AB tan  A1B1 Đ Đ  G (với 1    tan 0 AB f f1f AB A F O1 F1/ F2 O1F1/  O2  F2/ B1   ) f1 B2 đặt mắt Vậy ngắm chừng vô cực khô phụ thuộc vào vị trí Ngắm chừnghọc vơcủa kính hiển vi; Đ Trong đó: Khoảng cách hai tiêu điểm F1/ F2   gọi độ dài quang cực khoảng nhìn rõ ngắn nhất; f1, f2 tiêu cự vật kính thị kính  Chú ý: Khoảng cách vật kính thị kính kính hiển vi cố định khơng đổi tính theo: a  f1  f   B BÀI TẬP VÂN DỤNG http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Ví dụ 1: Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f1 = cm thị kính với tiêu cự f2 = cm Hai thấu kính cách a = 17 cm Tính số bội giác trường hợp ngắm chừng vô cực Lấy Đ = 25 cm Hướng dẫn giải + Độ dài quang học kính hiển vi là:   a   f1  f2   17   12  cm  + Số bội giác trường hợp ngắm chừng vô cực: G   Đ  75 f1f Chú ý: Trong kính hiển vi khoảng a cách a hai thấu kính ln cố định F không đổi nên: a = f1 + f2 +  F1/ f1 F2/ F  f2 Ví dụ 2: Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f = mm, thị kính với tiêu cự f2 = 25 mm độ dài quanh học  = 16 cm Người ta đặt phim ảnh vng góc với quang trục hệ, cách thị kính 20 cm a) Cần đặt vật AB vị trí trước vật kính để ảnh cuối ghi rõ nét phim b) Tính số phóng đại Hướng dẫn giải a) Khoảng cách hai kính: a  f1    f  18,8  cm  + Quá trình tạo ảnh kính thiên văn giống q trình tạo ảnh qua hệ hai thấu kính ghép đồng L L trục tóm tắt qua sơ đồ sau: AB   A1B1   A2B2 + Để ảnh A2B2 rõ nét phim d 2/  20  cm   d  d 2/ f 20.2,5   2,86  cm  / d  f 20  2,5 + Vị trí ảnh A1B1 so với vật kính: d1/  a  d2  15,94  cm   d1  d1/ f1 15,94.0,3   0,306  cm  / d1  f1 15,94  0,3 + Vậy cần đặt vật AB trước vật kính khoảng 0,306 cm b) Số phóng đại ảnh: k  k1.k  d 2/ d1/ 20 15,94   364, 27 d d1 2,86 0,306 Ví dụ 3: Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = cm, thị kính có tiêu cự f2 = cm, độ dài quang học  = 16 cm Người quan sát có mắt khơng có tật có khoảng nhìn rõ ngắn 20 cm Tính độ bội giác ảnh trường hợp người quan sát ngắm chừng vô cực điểm cực cận Coi mắt đặt sát kính Hướng dẫn giải http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang a) Ngắm chừng vô cực: G   Đ 16.20   80 f1f 1.4 b) Ngắm chừng điểm cực cận + Khoảng cách vật kính thị kính: a  f1    f   16   21 cm  L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 + Khi ngắm chừng ảnh A2B2 điểm cực cận mắt, ta có: d 2/  O2 A2  OCc  20cm d  O2 A1  d 2/ f 20.4 10   cm / d  f 20  d1/  O1A1  a  d  21  d1  O1A  d1/ f1 d1/  f1 53 53   cm 53  50 AB AB AB tan  Với tan   /  2 tan o  Đ Đ tan o d2 + Độ bội giác: G C  Nên: G C  10 53  cm 3 A B2 A B2 A1B1 d 2/ d1/ 20 53 /     100 AB A1B1 AB d d1 10 / 53 / 50 Ví dụ 4: Vật kính thị kính kính hiển vi có tiêu cự 4mm 25mm Các quang tâm cách 160mm Định vị trí vật để ảnh sau vô cực Hướng dẫn giải L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 (ảnh ảo) Gọi khoảng cách vật kính thị kính Vì ảnh ảo A2B2 nên: d = –  d2 = f2 = 25mm; d1 =  d1 = d1f1 d1 f1 = – d2 = 160 – 25 = 135mm 135.4 = 4,1221mm 135 Vậy: Để ảnh sau vô cực phải đặt vật cách vật kính 4,1221mm Ví dụ 5: Vât kính thị kính kính hiển vi có tiêu cự f = 1cm; f2 = 4cm Độ dài quang học kính δ = 15cm Người quan sát có điểm Cc cách mắt 20cm điểm Cv vô cực Hỏi phải đặt vật khoảng trước kính? Hướng dẫn giải - Gọi a khoảng cách hai thấu kính: http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang a = δ + (f1 + f2) = 15 + (1 + 4) = 20cm - Xét trường hợp mắt đặt sát kính L L - Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 (A2B2 ảnh ảo thuộc khoảng CcCv) - Khi quan sát Cc (hình a): Lúc A2 Cc Do đó: d = d2c = –O2A2 = –OCc = – 20cm; d2 = d2c = d2c f2 d2c f2 = ( 20).4 20 = = 3,33cm 20 d1 = d1c = a – d2c = 20 – d1c = d1c f1 d1c f1 20 50 = = 16,67cm 50 50 = = = 50 47 B 1,064cm F1 A2  C A c A F1/ O F2 O 1 B1 a Hình a B - Khi quan sát Cv (hình b): Lúc A2 d = d2v = –O2A2 = – Cv (ở ) Do đó: ; d2 = d2v = f2 = 4cm d1 = d1v = a – d2v = 20 – = 16cm d1 = d1v = B F1 A2  A d1v f1 d1v f1 = 16 16.1 = = 15 16 O O B 1,067cm Suy ra: 1,064cm F2 A1  F2 d1 1,067cm  d = d1v – d1c = 1,067 – 1,064 = 0,003cm = 0,03mm Vậy: Phải đặt vật cách kính từ 1,064cm đến 1,067cm B2  Hình b http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Ví dụ 6: Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = mm, thị kính có tiêu cự f2 = cm Vật đặt trước tiêu diện vật kính, cách tiêu diện 0,1 mm Người quan sát, mắt khơng có tật, khoảng nhìn rõ ngắn 20 cm, điều chỉnh ống kính để mắt quan sát khơng phải điều tiết Coi mắt sát kính a) Tìm độ bội giác ảnh độ dài quang học kính hiển vi b) Năng suất phân li mắt 2/ (1/ = 3.10-4 rad) Tính khoảng cách ngắn giữa hai điểm vật mà mắt người phân biệt hai ảnh chúng qua kính hiển vi c) Để độ bội giác có độ lớn độ phóng đại k ảnh người quan sát phải điều chỉnh độ dài ống kính bao nhiêu? Hướng dẫn giải L L a) Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 + Vì vật đặt cách tiêu diện vật thị kính đoạn 0,1 mm nên: d1  0,1   5,1 mm   d1/  d1f1  255  mm  d1  f1 + Vì ngắm chừng vô cực nên: d 2/    d  f   cm   40  mm  + a Khoảng  d1/ cách  B hai kính:  d  295  mm  F1/ A F + Độ dài quang học kính hiển vi này:   a   f1  f   250  mm   25  cm  + Độ bội giác ngắm chừng vô cực: Đ G   250 f1f O1 F  O2  F2/ B1 B2 Ngắm chừng vô cực b) Mắt trơng ảnh A2B2 góc trơng  Để phân biệt hai điểm A, B qua kính tức phân biệt ảnh A2B2 nó, muốn    + Ta có:   tg  A B2 d 2/ + Vì ngắm chừng vơ cực nên: + Mà: A B2 d 2/  A1B1 AB    1    A1B1  f 2 f2 f2 (1) A1B1 d/ d/   A1B1  AB (2) AB d1 d1 + Từ (1) (2) cho: d1/ AB  f  d1 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang  AB  f    d1 5,1  40.2 3.104  4,8.104  mm   0, 48  m  / 255 d1 + Vậy khoảng cách nhỏ hai điểm A, B mà mắt phân biệt 0,48 m c) Khi điều chỉnh chiều dài ống kính khơng ngắm chừng vơ cực nữa, ta có: K  + Lại có: G  A B2 AB tan  A B2 Đ  / tan 0 d AB + Theo đề ta có: G  K  d 2/  Đ  20  cm  + Vì ảnh A2B2 ảnh ảo nên: d 2/  20  cm  + Ta có: d  d 2/ f 20.4 10    cm  / d  f 20  + Chiều dài ống lúc này: a /  d1/  d  25,5  10  28,83  cm  C BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f = cm thị kính với tiêu cự f2 = cm Hai thấu kính cách a = 15 cm Tính số bội giác trường hợp ngắm chừng vô cực Lấy Đ = 25 cm Bài Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = cm, thị kính có tiêu cự f2 = cm.Chiều dài quang học kính 15 cm Người quan sát có điểm cực cận cách mắt 20 cm điểm cực viễn vô cực Hỏi phải đặt vật khoảng trước vật kính Biết mắt đặt sát sau thị kính Bài Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f1 = mm, thị kính với tiêu cự f2 = 20 mm độ dài quang học  = 156 mm Người quan sát có mắt bình thường với điểm cực cận cách mắt Đ = 250 mm Mắt đặt tiêu điểm ảnh thị kính Hãy xác định: a) Khoảng cách từ vật đến vật kính trường hợp ngắm chừng b) Số giác kính trường hợp ngắm chừng vơ cực c) Góc trơng ảnh, biết AB = m Bài Kính hiển vi có vật kính O1 tiêu cự f1 = 0,8cm thị kính O2 tiêu cự f2 = 2cm Khoảng cách hai kính =16cm a) Kính ngắm chừng vơ cực Tính khoảng cách từ vật đến vật kính độ bội giác Biết người quan sát có mắt bình thường với khoảng nhìn rõ ngắn Đ = 25cm b) Giữ nguyên vị trí vật vật kính, ta dịch thị kính khoảng nhỏ để thu ảnh vật đặt cách thị kính (ở vị trí sau) 30cm Tính độ dịch chuyển thị kính, xác định chiều dịch chuyển Tính độ phóng đại ảnh http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang Bài Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = 0,8 cm, thị kính có tiêu cự f2 = cm, khoảng cách hai kính a = 16 cm Một người mắt khơng tật quan sát vật nhỏ qua kính trạng thái ngắm chừng vơ cực Tính khoảng cách nhỏ hai điểm A, B vật mà mắt người phân biệt nhìn qua kính biết suất phân li mắt   1/   rad  3500 D HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài + Độ dài quang học kính hiển vi là:   a   f1  f   15   10  cm  + Số bội giác trường hợp ngắm chừng vô cực: G   Đ  62,5 f1f Bài + Khoảng cách vật kính thị kính: a  f1    f   15   20  cm  + Q trình tạo ảnh kính hiển vi giống q trình tạo ảnh qua hệ hai thấu kính ghép đồng L L trục tóm tắt qua sơ đồ sau: AB   A1B1   A2B2 * Khi ngắm chừng ảnh A2B2 điểm cực cận mắt, ta có: d 2/  OCc  20cm  d  d1/ d 2/ f 20.4 10   cm / d  f 20  50 d1/ f1 50 10 50    1,064cm  a  d  20   cm  d1  / 50 47 3 d1  f1 1 + Khi ngắm ảnh A2B2 điểm cực cận vật AB cách vật kính 1,064 cm * Khi ngắm ảnh A2B2 cực viễn (tức vô cực d 2/   ), ta có: d 2/    d  f  4cm d1/  a  d  20   16cm d1  d1/ f1 16.1 16    1,067cm / d1  f1 16  15 + Khi ngắm ảnh A2B2 vơ cực vật AB cách vật kính 1,067 cm + Vậy vật AB phải dịch từ 1,064 cm đến 1,067 cm trước vật kính Bài + Khoảng cách vật kính thị kính: a  f1    f   156  20  180  mm  L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 * Khi ngắm chừng ảnh A2B2 điểm cực cận mắt, ta có: d 2/    OCc      250  20  230mm http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang d 2/ f 230.20   18, 4mm / d  f 230  20 d2  d1/  a  d  180  18,4  161,6mm d1  d1/ f1 161,6.4 808   mm  4,10152mm / d1  f1 161,6  197 + Khi ngắm ảnh A2B2 điểm cực cận vật AB cách vật kính 4,10152 mm * Khi ngắm ảnh A2B2 cực viễn (tức vô cực d 2/   ), ta có: d2/    d2  f  20mm d1/  a  d  180  20  160mm d1  d1/ f1 160.4 160   mm  4,10256mm / d1  f1 160  39 + Khi ngắm ảnh A2B2 vơ cực vật AB cách vật kính 4,10256 mm + Vậy vật AB phải dịch từ 4,10152 mm đến 4,10256 mm trước vật kính Bài a) Khoảng cách từ vật đến kính độ bội giác ngắm chừng vơ cực (hình a) - Sơ đồ AB  A1B1  A2B2 L1 L2 tạo B F1 A2  A ảnh: A1  F2 O F2 O2 (ảnh ảo, vô B1 cực) - Khoảng cách từ vật đến vật kính: Vì ảnh ảo A2B2 vô cực, nên: d2 = – d1 = ; d2 = f2 = 2cm (A1 F2) – d2 = 16 – = 14cm; d1 = B2  Hình a d1f1 14.0,8 = = 0,848cm d1 f1 14 0,8 - Độ bội giác: + Độ dài quang học kính: δ = O1O2 – (f1 + f2) = + Độ bội giác: G = – (f1 + f2) = 16 – (0,8 + 2) = 13,2cm δĐ 13,2.25 = = 206 0,8.2 f1f2 Vậy: Khoảng cách từ vật đến kính độ bội giác kính 0,848cm 206 b) Độ dịch chuyển, chiều dịch chuyển kính độ phóng đại ảnh (hình b) Giữ nguyên vị trí vật vật kính nên d1 d1 không thay đổi Khi dịch chuyển thị kính , d d2 thay đổi Ta có: d1 = 0,848cm; d1 = 14cm; d2 = – d1 = – 14 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang 10 d2 ( = d2 f2 d2  f2 = ( 14).2 14) ( = 14).2 16 B2 B Mặt khác, ảnh thu F1 A cách vị trí sau thị kính 30 A1 O2 O1 cm nên d = 30cm Suy ra: ( 14).2 = 30  16 = / Hình b - Độ dịch chuyển thị kính: > A2 B1 16,143cm Vì F2 = 16,143 – 16 = 0,143cm nên phải dịch thị kính xa vật kính - Độ phóng đại ảnh: k = d1 d1 14 30 = = 231 d1 d 0,848 16,143 14 Vậy: Để thu ảnh vật đặt cách thị kính (ở vị trí sau) 30cm phải dịch thị kính xa vật kính đoạn  = 0,143cm độ phóng đại ảnh lúc 231 Bài L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 + Khi ngắm chừng ảnh A2B2 điểm cực viễn mắt, ta có: d 2/    d  f  2cm d1/  O1A1  a  d  16   14cm d1/ f1 14.0,8 28 d1  O1A  /    cm  d1  f1 14  0,8 33 + Mắt trơng ảnh A2B2 góc trơng  Để phân biệt hai điểm A, B qua kính tức phân biệt ảnh A2B2 nó, muốn    + Ta có:   tg  + Mà: A B2 d 2/  A B2 d 2/    A B2  d 2/  A B2 A B2 A1B1 d 2/ d1/ d/ d/    A B2  AB AB A1B1 AB d d1 d d1 + Từ (1) (2) cho: (1) (2) d 2/ d1/ AB  d 2/  d d1 28 d d1  AB   /  33  3, 46.105  cm  3500 14 d1 + Vậy khoảng cách nhỏ hai điểm A, B mà mắt phân biệt dược 3,46.10-5 cm http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang 11 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang 12 CHUYÊN ĐỀ 32: KÍNH THIÊN VĂN A HỆ THỐNG LÝ THUYẾT + Kính thiên văn dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trơng ảnh vật xa (các thiên thể) + Sơ đồ tạo ảnh: B AB  A1B1  A2B2 L1 L2 Trong ta ln có: d1    d1/  f1 (vì A1  F1/ A F )  O A1  F1/  F2  B + Độ bội giác: O AB  Với kính thiên văn tan 0  1 f1  Ngắm chừng vô cực: G   Ngắm chừng vô cực f1 f2  Ngắm chừng vị trí bất kì: tan   A1B1 A1B1 f  G O2 A1 d2 d2  Khi ngắm chừng vơ cực d2 = f2 Lưu ý: Khoảng cách vật kính thị kính kính thiên văn thay đổi tính theo ng¾m  công thức: a  f1  d    a  f1  f d f 2 B BÀI TẬP VÂN DỤNG Ví dụ 1: Vật kính kính thiên văn dùng nhà trường có tiêu cự f = m, thị kính thấu kính hội tụ có tiêu cự f2 = cm Tính khoảng cách hai kính độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực Hướng dẫn giải + Khi ngắm chừng vơ cực F1/  F2 nên khoảng cách hai kính là: a  O1O2  f1  f  100   104  cm  + Độ bội giác ngắm chừng vô cực : G   f1 100   25 f2 Ví dụ 2: Vật kính kính thiên văn học sinh có tiêu cự f = 120 cm, thị kính có tiêu cự f2 = cm Một học sinh có điểm cực viễn cách mắt 50 cm quan sát ảnh Mặt Trăng qua kính thiên văn nói cho mắt khơng điều tiết Tính khoảng cách hai kính độ bội giác Mắt đặt sát sau thị kính Hướng dẫn giải + Mắt quan sát ảnh ảo A2B2 trạng thái mắt không điều tiết nên A2B2 cực viễn mắt tức d 2/  O2 A2  OCv  50cm http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang  A1B1 cách thị kính: d  O2 A1  d 2/ f 50.4   3,7  cm  / d  f 50  + Khoảng cách hai kính là: a  f1  d2  120  3,7  123,7  cm  + Độ bội giác: G v   tan   o tan o (1) Với  góc trơng ảnh cho tan   A B2 d 2/ (2) 0 góc trơng Mặt Trăng mắt khơng qua kính, cho tan 0  + Từ (1), (2) (3) ta có : G v   Gv  A B2 d 2/ A1B1 A1B1  O1A1 f1 (3) f1 A1B1 A B2 f1 d/ f f 120 /  1/    32, A1B1 d d d d 3,7 Ví dụ 3: Một kính thiên văn khúc xạ điều chỉnh cho người có mắt bình thường nhìn ảnh rõ nét vật vô cực mà điều tiết Khi khoảng cách vật kính thị kính 62 cm số bội giác kính G = 30 a) Xác định tiêu cực vật khính thị kính b) Vật quan sát Mặt Trăng có góc trơng 0   rad  Tính đường kính Mặt Trăng cho vật 100 kính Hướng dẫn giải a) Q trình tạo ảnh kính thiên văn giống trình tạo ảnh qua hệ hai thấu kính ghép đồng L L trục tóm tắt qua sơ đồ sau: AB   A1B1   A2B2 + Vì quan sát Mặt Trăng xa nên d1    d1/  f1 + Vì ngắm chứng vơ cực nên d2/    d2  f + Gọi a khoảng cách hai kính, ta có: a  d1/  d2  f1  f  62 + Số giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực: G   (1) f1  30 (2) f2 + Từ (1) (2) suy f1 = 60 cm f2 = cm b) Mặt Trăng vật AB xa vô cực  d1 = , qua vật kính cho ảnh A1B1 tiêu điểm ảnh F1/  d1/  f1 + Từ hình vẽ suy đường kính Mặt Trăng cho vật kính là: http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang tan 0  A1B1 60  A1B1  f1 tan 0  f10   0,6  cm  f1 100 B A F  O 1 A1  F1/  F2  B O Ngắm chừng vô cực C BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Vật kính kính thiên văn dùng trường học có tiêu cự f1 = 120 cm Thị kính thấu kính hội tụ có tiêu cự f2 = cm Tính khoảng cách hai kính số bội giác kính thiên văn ngắm chừng vơ cực Bài Vật kính kính thiên văn thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn, thị kính thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ Một người, mắt khơng có tật, dùng kính thiên văn để quan sát Mặt Trăng trạng thái khơng điều tiết Khi khoảng cách vật kính thị kính 90 cm Số bội giác kính 17 Tính tiêu cự vật kính thị kính Coi mắt đặt sát kính Bài Một kính thiên văn có vật kính với độ tụ 0,5 điơp Thị kính cho phép nhìn vật cao mm đặt tiêu diện vật góc  = 0,05 rad a) Tìm tiêu cự thị kính b) Tính số bội giác kính thiên văn lúc ngắm chừng vơ cực c) Tính khoảng cách hai điểm Mặt Trăng, góc trơng hai điểm nhìn qua kính / Coi khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng 400000 km Bài Vật kính kính thiên văn học sinh có tiêu cự f1 = 1,2m Thị kính thấu kính hội tụ có tiêu cự f2 = 4cm a) Tính khoảng cách hai kính độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực b) Một học sinh dùng kính thiên văn nói để quan sát Mặt Trăng Điểm cực viễn học sinh cách mắt 50cm Tính khoảng cách hai kính độ bội giác kính học sinh quan sát không điều tiết D HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang + Vì quan sát xa nên d1    d1/  f1 + Vì ngắm chứng vơ cực nên d2/    d2  f + Gọi a khoảng cách hai kính, ta có: a  d1/  d  f1  f  124  cm  + Số giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực: G   f1  30 f2 Bài L L + Sơ đồ tạo ảnh: AB   A1B1   A2B2 + Vì quan sát Mặt Trăng xa nên d1    d1/  f1 + Vì ngắm chứng vô cực nên d2/    d2  f + Gọi a khoảng cách hai kính, ta có: a  d1/  d2  f1  f  90 + Số giác kính thiên văn ngắm chừng vơ cực: G   (1) f1  17 f2 (2) + Từ (1) (2) suy f1 = 85 cm f2 = cm Bài a) Tiêu cự vật kính: f1    m   200  cm  0,5 + Vật A1B1 đặt tiêu diện vật F2 thị kính nên ảnh A2B2 vơ cực nên ta có: AB 0,1  f2  1    cm   0,05 B2 A 2 AB tan   1   f2 B1  F2 A O b) Số bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực: G  f1 200   100 f2 c) Ta có: G    f1    100  0  0 f 100 B  + Theo đề:     1,16.103  rad  60 180 / + Ta có: tan 0  0 A  0  1,16.105  rad  O AB  0  AB  OA.0  4.105.1,16.105  4,65  km  OA Bài a) Khoảng cách hai kính độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực L L  A B  - Sơ đồ tạo ảnh: AB (vô cực)  A2B2 (ảnh ảo) 1 Ta có: Vật AB vô cực nên ảnh A1B1 F1  d1 = f1 = 120cm http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang - Khi ngắm chừng vô cực, ảnh ảo A2B2 F2  d2 = –   d2 = f2 = 4cm - Khoảng cách hai kính: a = O1O2 = d1 + d2 = f1 + f2 = 124cm (hệ vô tiêu) - Độ bội giác kính: G = f1 f2 = 120 = 30 Vậy: Khoảng cách hai kính độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vơ cực 124cm 30 b) Khoảng cách hai kính độ bội giác kính học sinh quan sát không điều tiết O2 O1 - Sơ đồ tạo ảnh (kính sát mắt): AB(vơ cực)  A1B1    A2B2 (ảnh ảo) Ta có: d1 =  ; d1 = f1 = 120cm; d2 = –O2Cv = –OCv = –50cm  d2 = d2 f2 (50).4 = = 3,7cm d2  f2 50  - Khoảng cách hai kính: a = O1O2 = d1 + d2 = 120 + 3,7 = 123,7cm - Độ bội giác kính: tan α = - Mặt khác, ta có: tan α = - Độ bội giác: G = A B2 OA A1B1 f1 = A B2 d2  A B f tanα = 2 A1B1 d2  tanα - Trường hợp mắt sát kính: =0G= = d2 d2 d2 d2 f1 d2 f1 = f1 d2  d2 G= 120 = 32,4 3,7 Vậy: Khoảng cách hai kính độ bội giác kính học sinh quan sát không điều tiết 123,7cm 32,4 http://topdoc.vn - Sách tham khảo, giáo án dạy thêm, tài liệu, file word Trang ... lên, lúc I1 đẩy I2 lực F 12 I2 đẩy I2 lực F 32 I2  7 I1 I 7 4.5 5 F 12  2. 10 r  2. 10 0,05  8.10 N 12 + Ta có:  I F  2. 107 I  2. 107 2. 5  4.105 N  32 r 32 0,05 F 12 F 32 I1 F a I3 a +...  F1 32  F2 32  2F13F23 cos  Thay số: F  104  N  b) Vì F13 = F23 ta có: F  2F23 cos  d d    F23 I3 F  cos   I I  d  0, 22  với:  5 F  2. 107 I1.I3  2. 107 10.10  2. 10... N 12 + Ta có:  I F  2. 107 I  2. 107 2. 5  4.105 N  32 r 32 0,05 + Lực tổng hợp tác dụng lên đơn vị chiều dài dây mang I2 là: F  F 12  F 32 + Vì F 12 F 32 phƣơng, ngƣợc chiều F 12 > F 32 nên: