Sét (hay sự phóng điện trong khí quyển) là một trong những nguồn phát bức xạ điện từ mạnh
Sét (hay sự phóng điện trong khí quyển) là một trong những nguồn phát bức xạ điện từ mạnh và phổ biến nhất trong tự nhiên. Đây là quá trình phóng tia lửa điện trong không khí ở khoảng cách rất lớn, có thể diễn ra bên trong một đám mây dông, giữa các đám mây với nhau hoặc giữa đám mây và mặt đất.
Sét là hiện tượng tự nhiên có sức tàn phá lớn, hàng năm gây ra thiệt hại về người và là nguyên nhân khởi phát của nhiều vụ cháy rừng trên toàn thế giới. Tuy nhiên, sấm sét cũng mang lại nhiều lợi ích sinh thái quan trọng như: tạo ra khí ozon ($O_{3}$) giúp bảo vệ tầng khí quyển, đồng thời chuyển hóa nitơ trong không khí thành các hợp chất có lợi giúp cải tạo đất và tăng cường hàm lượng dinh dưỡng cho cây trồng phát triển.
Ngày nay, các nhà khoa học không chỉ nghiên cứu sấm sét để dự báo thời tiết, xác định lượng mưa mà còn tìm hiểu về khối năng lượng khổng lồ của hiện tượng này. Theo các ước tính, điện năng tích lũy trong một lần sét đánh đủ để kéo một đoàn tàu 14 toa chạy quãng đường $200\text{km}$, hoặc năng lượng từ một tia sáng sét thông thường có thể thắp sáng bóng đèn $100\text{W}$ liên tục trong 3 tháng. Mặc dù việc thu thập và lưu trữ nguồn điện năng khổng lồ này hiện nay vẫn là một thách thức lớn, các nghiên cứu khoa học vẫn đang được tiếp tục để tìm ra phương pháp khai thác hiệu quả trong tương lai.
Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:
Sét là hiện tượng phóng điện giữa các điện cực trái dấu (đám mây và mặt đất). Không khí xung quanh vụ phóng điện này có sức nóng lên tới $50000^{0}\text{F}$ (tức là gấp 5 lần nhiệt độ tại bề mặt của Mặt Trời). Sức nóng đột ngột này tạo ra một chấn động mạnh trong không khí xung quanh và truyền tới tai chúng ta và cái mà chúng ta gọi là sấm sét chính là sự lan truyền chấn động này. Một người nhìn thấy tia sét lóe lên, sau $15\text{s}$ nghe thấy tiếng sấm. Tính khoảng cách từ tia sét tới người này. Biết vận tốc ánh sáng và âm thanh trong không khí lần lượt là $c = 3.10^{8}\text{m/s};v = 340\text{m/s}$.
Đáp án đúng là: D
Thời gian ánh sáng truyền từ tia sét đến mắt người vô cùng nhỏ (do $c \gg v$), có thể bỏ qua thời gian ánh sáng truyền đi, tức là thời điểm nhìn thấy tia sét coi như thời điểm xảy ra phóng điện.
Thời gian nghe thấy tiếng sấm sau khi thấy tia chớp chính là thời gian âm thanh lan truyền từ vị trí xảy ra sét đến tai người: $t = 15\text{s}$.
Áp dụng công thức tính quãng đường chuyển động thẳng đều: $s = v.t$.
Đáp án cần chọn là: D
Giả thiết rằng trong một tia sét có một điện tích $q = 30\text{C}$ được phóng từ đám mây dông xuống mặt đất và khi đó hiệu điện thế giữa đám mây và mặt đất $U = 2,1.10^{8}\text{V}$. Năng lượng của tia sét này có thể làm bay hơi hoàn toàn bao nhiêu cân tuyết ở $0^{0}\text{C}$? Cho biết nhiệt nóng chảy của tuyết là $\lambda = 335000\text{J/kg}$; nhiệt hóa hơi của nước $L = 2,3.10^{6}\text{J/kg}$; nhiệt dung riêng của nước $c = 4200\text{~J/(kg} \cdot \text{K)}$.
Đáp án đúng là: A
Năng lượng điện trường (công của lực điện) do tia sét giải phóng: $W = q \cdot U$.
Nhiệt lượng cần thiết để chuyển $m$ ($\text{kg}$) tuyết ở $0^{{^\circ}}\text{C}$ thành hơi nước ở $100^{{^\circ}}\text{C}$ gồm 3 giai đoạn:
Nóng chảy tuyết ở $0^{{^\circ}}\text{C}$ thành nước ở $0^{{^\circ}}\text{C}$: $Q_{1} = \lambda \cdot m$.
Đun nóng nước từ $0^{{^\circ}}\text{C}$ lên $100^{{^\circ}}\text{C}$: $Q_{2} = m \cdot c \cdot \Delta t$.
Hóa hơi hoàn toàn nước ở $100^{{^\circ}}\text{C}$: $Q_{3} = L \cdot m$.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng: $W = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3}$.
Đáp án cần chọn là: A
Trong các loại sét thường thấy, một điện tích âm có độ lớn $1,5\text{C}$ được phóng xuống đất trong khoảng thời gian $5.10^{- 5}\text{s}$. Tính cường độ dòng điện của tia sét đó.
Đáp án đúng là: B
Áp dụng định nghĩa cường độ dòng điện (dòng điện trung bình trong thời gian phóng điện):
$I = \dfrac{\Delta q}{\Delta t}$
Đáp án cần chọn là: B
Dựa vào thông tin trong đoạn đọc và kiến thức vật lí về dòng điện trong chất khí, hãy xét tính Đúng/Sai của các phát biểu sau đây:
| Đúng | Sai | |
|---|---|---|
| a) Sét là hiện tượng phóng điện trong chất khí (tia lửa điện), xảy ra khi cường độ điện trường trong không khí đạt giá trị rất lớn. | ||
| b) Khi có sét, ánh sáng và tiếng sấm được tạo ra đồng thời; tuy nhiên do tốc độ truyền âm lớn hơn tốc độ ánh sáng nên ta nghe thấy tiếng sấm trước khi thấy tia chớp. | ||
| c) Theo thông tin bài đọc, năng lượng của một tia sáng (tia sét) thông thường có thể thắp sáng bóng đèn $100\text{W}$ trong $3$ tháng (coi $1$ tháng có 30 ngày) tương đương với năng lượng khoảng $7,78.10^{8}\text{J}$. | ||
| d) Giả sử mặt đất và một đám mây dông cách nhau $1,5\text{km}$ có hiệu điện thế trước khi phóng điện là $3.10^{8}\text{V}$. Nếu coi điện trường giữa đám mây và mặt đất là đều thì cường độ điện trường giữa chúng là $2.10^{6}\text{V/m}$. |
Đáp án đúng là: Đ; S; Đ; S
Vận dụng lý thuyết về bản chất dòng điện trong chất khí (hiện tượng tia lửa điện) và so sánh vận tốc truyền sóng điện từ với vận tốc truyền âm trong không khí.
Sử dụng công thức tính năng lượng tiêu thụ của thiết bị điện: $W = \mathcal{P} \cdot t$.
Sử dụng hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường đều: $E = \dfrac{U}{d}$.
Đáp án cần chọn là: Đ; S; Đ; S
Một tia sét phóng từ đám mây xuống mặt đất dịch chuyển một lượng điện tích $q = 25\text{C}$ dưới hiệu điện thế trung bình $U = 1,2.10^{8}\text{V}$. Giả sử có một thiết bị viễn tưởng có thể thu nhận $40\%$ năng lượng của tia sét này và chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng hữu ích để kéo một đoàn tàu có khối lượng $m = 800$ tấn chuyển động thẳng đều trên đường ray nằm ngang. Biết lực cản tổng hợp tác dụng lên đoàn tàu bằng $5\%$ trọng lượng của tàu, lấy $g = 10\text{m/s}^{2}$. Quãng đường mà đoàn tàu có thể đi được nhờ nguồn năng lượng thu được từ tia sét gần nhất với giá trị nào sau đây?
Đáp án đúng là: A
Tính tổng năng lượng tia sét: $W = q \cdot U$.
Tính phần cơ năng hữu ích thu được từ hiệu suất: $A = H \cdot W$.
Khi đoàn tàu chuyển động thẳng đều trên đường ngang, lực kéo cân bằng với lực cản: $F_{\text{kéo}} = F_{\text{can}} = 0,05.m.g$.
Quãng đường đi được tính từ công thức công cơ học: $s = \dfrac{A}{F_{\text{kéo}}}$.
Đáp án cần chọn là: A
Một đám mây dông tích điện và mặt đất có thể được mô hình hóa như một tụ điện phẳng khổng lồ với lớp không khí ở giữa đóng vai trò là điện môi. Giả sử điện dung của hệ đám mây – mặt đất này là $C = 25\text{nF}$ và khoảng cách trung bình từ đáy đám mây đến mặt đất là $d = 800\text{m}$. Khi cường độ điện trường trong không khí đạt tới ngưỡng $E = 3.10^{6}\text{V/m}$ thì không khí bị mất tính cách điện và xảy ra phóng điện (sét). Tính năng lượng điện trường tối đa tích trữ trong hệ đám mây – mặt đất ngay trước khi xảy ra phóng điện theo đơn vị gigajoule (GJ).
Đáp án đúng là: 7,2
Hiệu điện thế tối đa giữa đám mây và mặt đất ngay trước khi phóng điện tính theo hệ thức: $U = E \cdot d$.
Năng lượng điện trường của hệ (mô hình tụ điện phẳng): $W = \dfrac{1}{2}CU^{2}$.
Đổi đơn vị sang gigajoule: $1\text{~GJ} = 10^{9}\text{J}$.
Đáp án cần điền là: 7,2
Quảng cáo
Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
