Cực quang là hiện tượng ánh sáng rực rỡ xuất hiện trên bầu trời ban đêm gần các cực của Trái Đất – thường thấy ở Bắc bán cầu (Aurora Borealis) và Nam bán cầu (Aurora Australis). Về nguyên nhân: Mặt Trời phát ra các hạt mang điện (chủ yếu electron và proton). Trái Đất giống như một nam châm khổng lồ, có từ trường bao quanh. Khi các electron từ gió Mặt Trời tiến vào vùng gần Trái Đất, chuyển động bị từ trường Trái Đất uốn cong và xoắn theo các đường sức từ, đi về cực. Gần cực, các electron này va chạm với các nguyên tử/ion trong khí quyển (chủ yếu là Oxy và Nito). Các nguyên tử bị kích thích phát ra ánh sáng khi trở lại trạng thái ban đầu và tạo nên các màn màu xanh lá, đỏ, tím… lượn lờ trên trời: đó chính là Cực Quang.

Một electron từ gió Mặt Trời bay tới Trái Đất với vận tốc ban đầu $v = 2{,}10^6\ \text{m/s}$, hướng song song với mặt phẳng xích đạo (vuông góc với từ trường Trái Đất). Giả sử tại một điểm gần Trái Đất, từ trường có độ lớn $B = 3\cdot 10^{-5}\ \text{T}$ (giá trị trung thế gần bề mặt Trái Đất). Biết khối lượng electron là $9{,}1\cdot 10^{-31}\ \text{kg}$ và điện tích electron là $1{,}6\cdot 10^{-19}\ \text{C}$. Bán kính quỹ đạo xoắn ốc (còn gọi là bán kính Larmor) mà electron quay quanh đường sức từ ngay khi đến bề mặt Trái Đất là bao nhiêu cm? (làm tròn đến hàng đơn vị).

Guitar điện là một trong những ứng dụng thực tế cực kỳ thú vị của vật lý – đặc biệt là hiện tượng cảm ứng điện từ. Khác với guitar thùng (guitar acoustic) sử dụng thùng cộng hưởng, guitar điện không phát ra âm thanh to từ thân đàn. Thay vào đó, nó chuyển dao động dây đàn thành tín hiệu điện, rồi khuếch đại bằng loa. Dưới mỗi dây đàn có pickup, là một nam châm cuốn bằng dây đồng . Khi bạn gảy dây, dây đàn (làm bằng kim loại) dao động trong từ trường của pickup. Khi dây kim loại dao động, nó cắt qua các đường sức từ của nam châm. Theo định luật Faraday, dòng điện cảm ứng được sinh ra. Dòng điện này có tần số giống tần số dao động của dây đàn. Dao động điện này chính là tín hiệu âm thanh điện tử.

Giả sử pickup tạo ra từ trường có cảm ứng từ 0,02T. Dây đàn dao động điều hoà tạo ra nốt La với tần số 440 Hz và biên độ dao động của dây đàn là 1 mm. Chiều dài của pickup là 5 cm. Suất điện động cực đại mà dây đàn tạo ra khi người chơi đàn gảy âm La là bao nhiêu mV? (làm tròn đến hàng phần trăm)

Trong động cơ diesel của một xe bán tải loại Ranger Raptor 4 xi lanh. Mỗi xi lanh có thể tích 0,875 lít. Trong động cơ diesel không có sự trộn sẵn giữa dầu diesel và không khí trước khi nén như trong động cơ xăng. Thay vào đó, quá trình diễn ra như sau:

1. Ở kì thứ nhất, không khí tự nhiên được hút vào động cơ ở nhiệt độ $27^\circ$C và áp suất 1 atm.
2. Trong kì thứ hai, không khí trong xi lanh bị nén lại với tỉ số nén của thể tích là 14:1 và áp suất lên tới 45 atm, làm nhiệt độ trong buồng đốt tăng lên.
3. Sau khi nén xong, ở kì thứ 3 nhiên liệu diesel được phun trực tiếp vào buồng đốt thông qua kim phun.
4. Dưới áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu bốc cháy mà không cần tia lửa điện.

Biết hiệu suất của động cơ diesel là 45%. Biết rằng năng lượng sinh ra khi đốt cháy 1 lít dầu diesel là 35 MJ. Bỏ qua các quá trình trao đổi nhiệt với môi trường và với động cơ.

Một xi-lanh thẳng đứng, đầu trên được đậy kín bằng một pittông di động tự do không ma sát. Bỏ qua khối lượng của pittông. Biết rằng bên trong xi-lanh có chứa 0,05 kg nước ở $100^\circ$C. Khi cung cấp nhiệt, toàn bộ nước bị chuyển thành hơi nước, đẩy pittông đi lên. Giả sử hơi nước sau khi hoá hơi ở cùng nhiệt độ $100^\circ$C. Bỏ qua sự thay đổi nhiệt độ của xi-lanh, hơi nước và pittông. Biết nhiệt hoá hơi riêng của nước ở $100^\circ$C và 1 atm = $1{,}013 \cdot 10^5$ (N/m$^2$) là $L = 2260\ \text{kJ/kg}$.

a. Nhiệt lượng cần cung cấp để hoá hơi hoàn toàn lượng nước này là 226 kJ.
b. Thể tích hơi nước sau khi toàn bộ nước bốc hơi xấp xỉ 85 lít.
c. Công do hơi nước sinh ra khi đẩy pittông lên là 8,6 kJ.
d. Phải làm lạnh đều khối khí đến nhiệt độ $50^\circ$C để chiều cao cột không khí trong xi lanh giảm còn 0,8 chiều cao ban đầu.

Một thanh kim loại MN dài 20 cm chuyển động đều với tốc độ 40 cm/s trên hai thanh kim loại AB và CD song song nhau trên mặt bàn nằm ngang. Thanh MN luôn tiếp xúc vuông góc với thanh AB và CD. Hai đầu của thanh AB và CD được nối với nhau bởi một tụ điện có điện dung $0,5\ \mu\text{F}$, hệ được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ $0,5\ \text{T}$ có hướng như hình vẽ.

Thanh AB dài 40 cm, quay đều quanh một trục đi qua đầu A của thanh với tốc độ góc 20 rad/s. Biết thanh quay đều trong mặt phẳng nằm ngang. Hệ đặt trong từ trường đều B = 0,25 T có phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động của thanh AB. Suất điện động xuất hiện ở hai đầu thanh AB là bao nhiêu vôn (V)?