bài tập vật lý 2 đhsp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ BÀI TẬP VẬT LÝ DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LƢU HÀNH NỘI BỘ Đà Nẵng, 2017 Chƣơng 1: TRƢỜNG TĨNH ĐIỆN I CÁC CÔNG THỨC GHI NHỚ: Lực tương tác Coulomb hai diện tích điểm q 1, q2 đặt cách   q1 q r khoảng r: F  Với   8,86.1012 C2/Nm2 gọi 40 r r số điện môi, ε số điện môi tương đối môi trường Cường độ điện trường: ⃗ , với lực điện trường tác dụng lên điện tích q Cường độ điện trường gây điện tích điểm q   q r điểm : E  r 40 r Vectơ cảm ứng điện: D   E Cường độ điện trường gây sợi dây dài vô hạn mang điện với mật độ điện dài  điểm cách dây khoảng r  E   n 20 r Cường độ điện trường gây mặt phẳng mang điện với mật    E n 2 độ điện mặt  : Định lý Gauss: Thông lượng cảm ứng điện gởi qua mặt kín (S) bất kỳ:   n c   D.dS   qi S  i l n Với  qi tổng đại số điện tích có i l mặt kín Cơng lực tĩnh điện dịch chuyển điện tích điểm q từ điểm A đến điểm B điện trường: A = q (VA - VB), với VA VB điện điểm A điểm B điện trường  Tính chất trường tĩnh điện:  E.dl  (a) A Hiệu điện điểm A B: V A - VB =   E.dl B 10 Liên hệ cường độ điện trường điện thế: Trong trường hợp điện trường đều: E U d E   gradV U  V1  V2 hiệu điện thế, d khoảng cách hai mặt đẳng tương ứng 11 Điện gây điện tích điểm q điểm cách khoảng r điện mặt cầu mang điện bán kính r là: V  4q r 12 Hiệu điện hai điểm điện trường mặt cầu mang điện là: V  V  Q( R  R ) 2 40 R1 R2 13 Hiệu điện điểm điện trường mặt trụ dài vô hạn mang điện đều: V  V   ln R 20 R1 Với R1 bán kính mặt trong, R2 bán kính mặt ngồi,  mật độ điện dài mặt trụ II BÀI TẬP: Cho điện tích electron: C; khối lượng electron: kg; khối lượng proton: kg; số hấp dẫn Nm2/kg2; Bài 1: Cho biết bán kính nguyên tử hydro cm a) Tính lực hút tĩnh điện hạt nhân electron nguyên tử hydro b) Xác định vận tốc chuyển động electron quỹ đạo bán kính r xem lực hút tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm c) Tìm tỷ số lực hút tĩnh điện FC lực hấp dẫn FG hạt nhân electron nguyên tử hydro ĐS: b) m/s; c) Fc  2,2.10 39 FG Bài 2: Tại đỉnh A, B, C hình tam giác có AC = cm, AB = cm, BC = cm, người ta đặt điện tích điểm q1 = 3.108 C, q2 = 5.10-8 C, q3 = 10.10-8 C Các điện tích đặt khơng khí Xác định: a) Lực tác dụng tổng hợp lên điện tích đặt A b) Cơng lực tĩnh điện để mang điện tích q1 A đến trung điểm H đoạn BC ĐS: a) F = 3,1.10-2 N Bài 3: Đặt bốn điện tích điểm q (q > 0) bốn đỉnh hình vng cạnh a Phải đặt điện tích điểm Q đâu có độ lớn để năm điện tích đứng yên? Bài 4: Cho viên bi kim loại nhỏ giống hệt nhau, tích điện q1 = -2.10-6 C q2 = 4.10-6 C, đặt cách khoảng r chân khơng chúng hút lực F = 0,8 N a) Tính khoảng cách r b) Cho chúng tiếp xúc đưa vị trị cũ chúng hút hay đẩy lực F’ bao nhiêu? Bài 5: Cho nửa vòng tròn tâm O bán kính R0 = cm tích điện với tổng điện tích Q = 3.10-9 C đặt chân khơng Tính: a) Cường độ điện trường (phương chiều độ lớn) tâm O nửa vòng tròn b) Lực tác dụng lên điện tích điểm q = 5/3.10-9 C đặt tâm O c) Điện O d) Công để mang điện tích q từ O xa vơ ĐS: b) N Bài 6: Cho hai điện tích điểm q 2q đặt cách 10 cm Hỏi điểm đường nối hai điện tích điện trường bị triệt tiêu ĐS: cm Bài 7: Trên hình bên AA’ mặt phẳng vô hạn mang điện với mật độ điện mặt = 4.10-9 C/cm2 B cầu mang điện tích dấu với điện tích mặt phẳng Khối lượng cầu m = g; điện tích q = 10-9 C a) Hỏi sợi dây treo cầu lệch góc so với phương thẳng đứng b) Nếu góc lệch dây treo tăng lên gấp đơi mật độ điện tích mặt mặt AA’ phải tăng lên/giảm xuống lần? ĐS: a) Bài 8: Một vòng tròn bán kính R = cm làm dây dẫn mảnh mang điện tích q = 5.10-8 C phân bố dây a) Hãy xác định cường độ điện trường tại: + Tâm vòng dây + Một điểm nằm trục vòng dây cách tâm đoạn h = 10 cm b) Tại điểm trục vòng dây cường độ điện trường có trị số cực đại, tính trị số cực đại ĐS: a) E max  ; V/m; b) h  3,5.10 2 m; 2q 4 3 R Bài 9: Một đĩa tròn bán kính a = cm tích điện với mật độ điện mặt  = 10-8 C/m2 a) Xác định cường độ điện trường điểm trục đĩa cách tâm đĩa đoạn b = cm b) Chứng minh b  biểu thức thu chuyển thành biểu thức tính cường độ điện trường gây mặt phẳng vô hạn mang điện c) Chứng minh biểu thức thu chuyển thành biểu thức tính cường độ điện trường gây điện tích điểm Bài 10: Cho cầu kim loại tích điện có bán kính cm có độ điện mặt  = 10-11 C/cm2 Tính cơng cần thiết để dịch chuyển điện tích q = 13 10 C từ điểm M 7 cách cầu khoảng xa vô cực ĐS: J Bài 11: Một vòng dây tròn bán kính cm tích điện với điện tích Q  10 C Tính điện tại: 8 a) Tâm vòng dây b) Một điểm M trục vòng dây, cách tâm vòng dây đoạn h = cm ĐS: a) V; b) V Bài 12: Giữa hai mặt phẳng song song vơ hạn đặt nằm ngang, mang điện tích đều, nhau, trái dấu, cách khoảng d = cm, có hạt mang điện khối lượng m = 5.10 -14 kg Khi khơng có điện trường, sức cản khơng khí hạt rơi với vận tốc không đổi v1 Khi hai mặt phẳng có hiệu điện U = 600 V hạt rơi chậm với vận tốc v2 = v1/2 Tìm điện tích hạt Biết sức cản khơng khí tỉ lệ với vận tốc theo biểu thức ĐS: q  4,4.10 18 C Bài 13: Một vòng dây tròn bán kính cm tích điện với điện tích Q Xác định điện : a) Tâm vòng dây b) Một điểm M trục vòng dây, cách tâm vòng dây đoạn h  c) Từ liên hệ véc tơ cường độ điện trường E điện  V, xác định E M Bài 14: Cho đĩa tròn bán kính R tích điện với mật độ điện mặt  Tính điện điểm M nằm trục đĩa cách đĩa đoạn h III HƢỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN Bài Đáp số: b) m/s; c) Fc  2,2.10 39 FG Bài Hướng dẫn: F  F  F Theo hệ thức lượng tam giác thường có: F  F22  F32  F2 F3 cos  Với q1q F3  4 AC ; F2  q1q 4 AB BC  AC  AB  2AB AC cos  cos  AC  AB  BC 2.AB AC Thay số vào ta có   = 1800 Thay số vào ta có F = 3,1.10 N Bài Hướng dẫn : Do tính chất đối xứng nên Q phải nằm tâmcủa hình vng  F1 F1     F  F1  F2  F3     F1 ; F2 ; F3  F2  tác dụng : lực tác dụng ba điện tích điểm q Flại lên q, Do : F3  F : lực tác dụng Q lên q Q 2 1 q Bài Hƣớng dẫn : a F q1 q  r  30cm 4 r b Khi hai viên bi tiếp xúc nhau, điện tích viên q = 1.10-6C  chúng đẩy F' k q2  F '  0,1N r2 Bài Hướng dẫn: a) SV tự giải b) Vì điện tích q đặt tâm nửa vòng xuyến có bán kính nhỏ, nên vòng xuyến khơng thể coi điện tích điểm được) Do để áp dụng định luật Coulomb, ta phải chia vòng xuyến thành nhiều điện tích nguyên tố dQ đủ nhỏ cho cơng nhận chúng điện tích điểm  Gọi dF lực dQ tác dụng lên q (có phương chiều hình vẽ), độ lớn: dF  q.dQ ; 4 r 02  Ta có : lực tổng hợp F Q tác dụng lên q : F   dF Do tính chất đối xứng vòng xuyến nên lực tổng hợp Q tác dụng lên q có phương chiều hình vẽ dFn  dF sin   Với dQ = tương  F   dFn   q.dQ 4 r 02 sin   q 4 r 02  F sin .dQ (dl chiều dài nguyên tố vòng xuyến ứng với điện tích dQ) .dl  .r d q q sin d  cos  4 r0 4 r0  mật độ điện dài:  =  = 2qr 0  qQ   r 02  1,14.10 3 N Với Q .r c) SV tự giải d) SV tự giải Bài Đáp số: cm Điểm M không phụ thuộc vào dấu điện tích Như kết với hai trường hợp điện tích dương âm M gần điện tích có độ lớn nhỏ Bài Hướng dẫn: a) Gọi góc lệnh dây treo phương thẳng đứng Ở vị trí cân ta có: F  P  T   F  P  T  R Với F lực đẩy Coulomb mặt phẳng mang điện tác dụng lên q: F= q.E Với E  2 cường độ điện trường mặt phẳng điện gây ra) P trọng lực tác dụng lên cầu: P = m.g Từ hình ta có tg = F q     130 P 20 mg b) SV tự giải Bài Hướng dẫn: a) Để xác định cường độ điện trường E vòng dây mang điện gây ta phải chia vòng thành phần tử mang điện dq đủ nhỏ cho cơng nhận điện tích điểm + Tại tâm O tính đối xứng vòng dây nên tổng vectơ d E khử lẫn Do cường độ điện trường tâm O E0 = + Tại điểm M nằm trục vòng dây: trước tiên ta phải xác  định cường độ điện trường dE phần tử điện tích dq gây M:  dE có phương chiều hình vẽ dq có độ lớn: dE  4 r với r khoảng cách từ dq đến M r = Ta có :  E  d E  vongday R2  h2  Do tính chất đối xứng nên E có phương chiều hình vẽ độ lớn : E   dE   dq cos   dq h 40 r n vongday Với cos   h / r  E   40 r r dq.h  4 (R  h ) 2 3/ q.h 4 (R  h ) / Thay số, ta được: E = 3,6.104V/m Rõ ràng h = E khơng b) Để tìm trị số cực đại cường độ điện trường ta lấy đạo hàm bậc E theo h cho đạo hàm triệt tiêu   dE q (R  h ) /  3h (R  h )1 / R    h  h0   3,5.10 2 m 2 dh 4 R  h  Khi h > h0  dE 0E dh tăng, h < h0 dE 0E dh giảm Vậy điểm h0 cường độ điện trường có trị số cực đại: E max  2q 4 3 R Bài Hướng dẫn : a) Để xác định cường độ điện trường điểm M, ta phải chia đĩa thành phần tử điện tích đủ nhỏ dq cho cơng nhận chúng điện tích điểm: dq  dS  .dx.dl  dx.xd gây điện  trường có dE M với phương chiều hình có độ lớn: dE  dq 40 r   xdx.d 40 x  b  Với r =  x  b2  Điện trường tổng cọng M : E   dE  Do tính chất đối xứng E có phương chiều hình dưới, có độ lớn : E   dE n  dE cos   Với cos  b  r  2 xdx.b d   2 3/ 4 0 x  b  b x  b2 góc  = 680 Độn electron W = 1,64.10 -16 J Trong trường hợp quỹ đạo electron hình xoắn ốc Tìm: a) Vận tốc electron b) Bán kính vòng đinh ốc chu kỳ quay electron quỹ đạo c) Bước đường đinh ốc ĐS: ; b) ; c) ; Bài 12: Một electron có lượng W = 103 eV bay vào điện trường có cường độ điện trường E = 800 V/cm theo hướng vng góc với đường sức điện trường Hỏi phải đặt từ trường có phương chiều cảm ứng từ để chuyển động electron không bị lệch phương ĐS: III HƢỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN Bài 2: Ta xem dòng điện bên hai dòng điện cường độ , dòng điện thẳng vơ hạn dòng điện tròn bán kính R Cảm ứng từ tâm vòng dây cảm ứng từ hai dòng điện gây Cảm ứng từ dòng điện thẳng dòng điện tròn gây tâm vòng dây ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ có hướng vng góc xun ⃗⃗⃗⃗⃗ vào mặt phẳng vòng dây ⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ có hướng vương góc xuyên bào Vì vậy, ⃗ mặt phẳng vòng dây, có độ lớn: ( ) Bài 3: Ta xem cảm ứng từ P sinh bốn dòng điện 12, 23, 34 41 cường độ dòng I, 17 Các phần từ dòng điện dòng điện 23 42 có phương trùng với phương vector từ đến điểm P khơng sinh cảm ứng từ P Các phần từ dòng điện dòng điện 12 có phương vng góc với phương vector từ đến điểm P Cảm ứng từ dòng điên 12 gây P ⃗ có hướng hướng vào vng góc với mặt phẳng khung dây độ lớn Cảm ứng từ dòng điên 34 gây P ⃗ ngược hướng với ⃗ hướng độ lớn ⃗ Vậy cảm ứng từ gây P ⃗ ⃗ có hướng trùng với hướng ⃗ độ lớn O 2 ( ĐS: ( ) có hướng B 1 H A ), chiều hướng Bài 4: a) n = - Vẽ hình nhận xét cảm ứng từ ⃗ cạnh lục giác gây tâm O có phương, chiều độ lớn OH = R , 1 = 60, 2 = 120 - Độ lớn cảm ứng từ cạnh gây ra: 18 B=  o I (cos 1  cos  ) = 4OH √ - Cảm ứng từ tổng hợp O: √ b) n Giả sử chiều dòng điện hình vẽ + Nhận xét: n số cạnh đa giác nội tiếp, có n tam giác cân giống nhau, cạnh R, góc đỉnh O ( ) Có n dòng điện nhau, cách tâm đoạn d = Rcos    n  (1) Góc tạo dòng điện thẳng với bán kính tương ứng là: ( ) Gọi ⃗ vectơ cảm ứng từ dòng điện cường độ I chạy cạnh đa giác gây O ⃗ có phương vng góc mặt phẳng hình vẽ, có độ lớn: ( ) ( ) Từ (1), (2) (3) suy * ( ) ( )+ ( ) Vectơ cảm ứng từ n dòng điện thẳng gây ta tâm O phương, chiều độ lớn Nên vectơ cảm ứng từ tổng hợp O là: ⃗ có: + Phương vng góc với mặt phẳng hình vẽ + Chiều hướng phía sau + Độ lớn: 19 Khi , có Suy ra: Do đó: từ trường dòng điện tròn, bán kính R cường độ I gây tâm O đường tròn Bài 5: Theo định nghĩa, từ thơng gửi qua mặt kính S tính theo cơng thức: ∫⃗ Trong ⃗ phải tiết diện Cảm ứng từ qua khung dây cảm ứng từ dòng điện thẳng gây với B   I 2x phụ thuộc vào khoảng cách x từ dòng điện thẳng đến điểm xét, có điểm cách dòng điện thẳng khoảng x có ⃗ (đều) Cho nên để sử dụng công thức tính từ thơng qua khung dây ta chia mặt khung thành vơ số dải nhỏ có bề rộng vơ bé, song song cách dòng điện thẳng AB đoạn hình vẽ Cảm ứng từ dải ∫⃗ ∫ ∫ Thay số vào ta có: Bài 6: Vì từ trường dòng điện hình trụ gây có tính đối xứng trụ; đường sức đường tròn có trục trục dây dẫn Dùng định lý dòng điện tồn phần để tính H 20  C  n H dl   I i i 1 n (1);  I tổng đại số cường độ dòng i i 1 điện nằm diện tích giới hạn đường cong (C) Để tiện lợi ta chọn đường tròn (C) đường tròn bán kính r trùng với đường sức từ trường qua điểm ta xét Với cách chọn ta tính được: (2)  H dl   H dl  H  dl  H 2r C  C  C  n Vế phải (1)  I = Ir (3) i i 1 Từ (2) (3) suy ra: H= Ir 2r a) Trường hợp điểm M1 nằm hình trụ: < r < R Mật độ dòng điện: Ir I I   Ir  r 2 r R R Vậy H1 = Ir Ir  R 2r 2R (4) b) Trường hợp điểm M2 nằm ngồi hình trụ: r > R Trong trường hợp Ir = I Vậy H2 = I 2r (5) Nhận xét: Từ (4) (5): cường độ từ trường điểm bên ống dây dẫn tỷ lệ thuận với khoảng cách từ đến trục dây, điểm bên ống dây lại tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đến trụ dây Bài 8: Khung dây dẫn có dòng điện chạy qua, đặt từ trường dòng điện thẳng I1 nên có chịu tác dụng từ lực) Gọi F1, F2, F3, F4 lực tác dụng lên cạnh khung, dùng quy tắc bàn tay trái ta xác định phương chiều lực (hình vẽ) Theo nguyên lý chồng chất lực: F  F1 F F F Dễ dàng nhận thấy F F =0 21 Còn F F có điểm đặt nằm cạnh khung, phương ngược chiều có độ lớn tương ứng là: 0 I I a 0 I I a vaì F2  2d d  a  F1  Như tổng hợp lực F tác dụng lên khung làm khung dịch chuyển (vì khung khơng bị biến dạng) theo chiều lực F có độ lớn: F = F - F3 = 0 I I a 2 1  0 I I a     d a  2 d  a d d = 9,5.10-5N Bài 9: Tính lực dF từ trường B tác dụng lên phần tử dòng điện I dl dF có phương qua tâm O, chiều hình vẽ độ lớn dF = B)Id) Phân tích lực dF : dF = dF t  dF n Vậy: F   dF   cadongdien  dF dF n  cadongdien t cadongdien Dễ dàng nhận thấy  d F  đối xứng qua OP t cadongdien Vậy lực tác dụng từ trường lên dây dẫn là: F =  dF có phương chiều trùng với dF (nằm mặt phẳng dây dẫn), đặt điểm P, độ lớn: n n    IBdl sin  F  dFn  dF sin   / vongtron Vì dl = Rd = s d  F     IBs 2IsB sin d    Thay số: F = 0,8N Bài 10: a) Lực tác dụng lên khung: Xem giải số Ta có: F  0 I 1I 2 a2 a b2   2 = 6.10-6N b) Công cần thiết để quay khung: Khi khung quay 1800 từ thông qua khung biến thiên đại lượng: 22  = 2 - 1 = 2 với  từ thông gửi qua mặt khung vị trí ban đầu Tính từ thơng : Xem tập số Công từ lực tác dụng lên khung: A = I  Công cản trở quay khung, muốn khung quay cần tốn công A: A=  I 1I 2a 2b  a ln  2b  a = 3,3.10-7J Bài 11: a) Vận tốc electron Năng lượng e’: Wd = Wd mv     m 2.1,64.10 16 9,1.10 31 = 1,9.107 m/s b) Bán kính vòng đinh ốc chu kỳ quay electron: Electron chuyển động từ trường B , chịu tác dụng lực Loren: F  ev  B (1) F1 ln vng góc với v , nên khơng sinh cơng, nên khơng làm thay đổi động electron Kết v bị thay đổi phương không làm thay đổi độ lớn Phân tích v  v // B  v  B  Nên FL = ev  ev  B Trong ev  B =0 Vậy theo phương đường sức từ trường, electron chuyển động thẳng với vận tốc v Do FL = v  B   v đóng vai trò làm lực hướng tâm làm electron chuyển động tròn với bán kính R, xác định theo công thức: mv 22 mv  ev B  R   R eB 2cm chu kỳ quay electron: T = 2mv 2R 2m    v2 eBv eB 7.10-9s c) Tính bước đường đinh ốc: Theo định nghĩa, bước đường đinh ốc: h = v1T = 2mv eB = v.cos.T = 5.10-2 = 5cm Bài 12: Chuyển động e điện trường chịu tác dụng lực Culong F   eE Để chuyển động e không bị lệch C 23 phương Ev = const, ta đặt thêm từ trường để lực Loren triệt tiêu lực Culong FL  FC FL phải song song chiều Từ suy evB = eE B  E  v Chú ý: W = E 2W m B E E v , có độ lớn xác định = 4,2.10-3T mv2, 1eV = 1,6.10-19J Chƣơng 3: HIỆN TƢỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I CÁC CÔNG THỨC CẦN GHI NHỚ: Biểu thức suất điện động cảm ứng: εc = - d dt (Định luật Faraday) Suất điện động tự cảm: εtc = - L dI dt với L =  hệ số tự cảm I mạch Hệ số tự cảm ống dây điện thẳng có chiều dài , số vòng N tiết diện S: L =  O N S l Năng lượng từ trường chứa cuộn dây: W = 12 LI2 Mật độ lượng từ trường: W = B2  O II BÀI TẬP: Bài Một khung dây hình vng làm dây đồng có tiết diện SO = mm2 có điện trở suất đặt từ trường có cảm ứng từ B = BOsint (T), BO = 0,01 T;  = 100 rad/s Diện tích khung S = 25 cm2 Mặt 24 phẳng S khung vng góc với đường sức từ trường Tìm phụ thuộc vào thời gian giá trị cực đại đại lượng sau: a) Từ thông gởi qua khung dây b) Suất điện động cảm ứng xuất khung dây c) Cường độ dòng điện chạy khung ĐS: a)  = 2,5.10-5sin100t Wb; cos100 t V b) Ec = - 7,85.10- c) I = -2,3cos100 t A Bài Một kim loại AC =  = 1,2 m quay từ trường có cảm ứng từ B = 10-3 T với vận tốc khơng đổi n = 120 vòng/phút Trục quay vng góc với song song với đường sức từ trường cách đầu A đoạn OA = l1 = 25 cm Tìm hiệu điện hai đầu ĐS: UCA = 5,3.10-3 V Bài Trong mặt phẳng với dòng điện thẳng dài vô hạn, cường độ I = 20 A, người ta đặt hai trượt kim loại song song, phía cách dòng điện thẳng x1 = cm x2 = 51 cm Cho dây dẫn kim loại MN có chiều dài trượt tịnh tiến hai với vận tốc v = m/s Tìm hiệu điện xuất hai đầu dây dẫn MN ĐS: Uc = 4,7.10-5 V R, L Bài Trên thành hình trụ bìa cứng có K chiều dài l = 50 cm, đường kính D = cm, người ta quấn sít lớp dây đồng có đường kính dây d = mm có điện trở suất  = 1,7.10-8 m Nối ống dây với nguồn điện chiều có suất điện động E = 1,4 V có điện trở r = hình bên a) Tìm điện trở R hệ số tự cảm L ống dây; b) Sau đảo khóa K từ vị trí sang vị trí dòng điện qua ống dây giảm 1000 lần 25 c)Tính lượng từ trường ống dây trước đảo khóa K nhiệt lượng tỏa ống dây sau đảo khóa K ĐS : a) R = 2,04 ; L= 1,78.103 H; b) t = 6,22.10-3 s; c) Wm = 4,4.10-4 J ; Q = 4,4.10-4 J Bài Một dây dẫn thẳng dài l = 10 m chuyển động với vận tốc v = 15 m/s từ trường có cảm ứng từ B = 0,1 T Tìm suất điện động cảm ứng xuất dây dẫn, biết dây dẫn ln vng góc với B phương dịch chuyển ĐS: Ec = 0,15 V Bài Cho ống dây điện thẳng gồm N = 800 vòng Tính a)Hệ số tự cảm ống dây, biết có dòng điện biến thiên với tốc độ 50 A/s chạy ống dây suất điện động tự cảm ống dây 16 V b) Từ thông qua tiết diện thẳng ống dây có dòng điện I = 2A chạy qua c)Năng lượng từ trường ống dây có I = A chạy qua Đáp số: a) 4.10-4 H, b) 0,64 Wb, c) 6,4.10-3J Bài Ống dây dẫn có điện trở R hệ số tự cảm L mắc với nguồn điện chiều có suất điện động E = 10 V điện trở r = Khi khóa K vị trí lượng từ trường cuộn cảm Wm = 2,5.10-4 J Sau đảo K từ vị trí sang vị trí thời gian 7.10-5 s cường độ dòng điện qua ống dây giảm lần Tìm R L Đáp số: R = , L = 2.10-4 H Bài Hai kim loại song song, nằm ngang cách l = 20 cm, có điện trở không đáng kể Hai nối với nguồn điện chiều có suất điện động E = 0,5 V có điện trở r =  Một đoạn dây dẫn có R = 0,02  đặt thanh, vng góc với Tồn mạch điện đặt từ trường có B vng góc với mạch điện có B = 1,5 T Do 26 tác dụng từ lực nên đoạn dây dẫn trượt hai với vận tốc v = m/s a)Tính từ lực tác dụng lên đoạn dây dẫn b) Công suất làm dịch chuyển dây dẫn, công suất tỏa nhiệt đoạn dây dẫn, công suất nguồn điện Đáp số: a) 3N, b) 3W, 2W, 5W Bài 9: Một khung dây hình dạng hình chữ nhật có chiều rộng chiều dài dây dẫn dài thẳng mang dòng điện hình bên a) Xác định từ thông gửi qua khung dây dòng điện gây b) Giả sử dòng điện dây dẫn thay đổi theo thời gian theo biểu thức , với a b số Xác định suất điện động cảm ứng xuất khung dây A/s, cm, cm cm c) Cho biết chiều dòng điện khung dây? ĐS: a) chiều kim đồng hồ ( ); b) V; c) Ngược Bài 10: Một kim loại chiều dài nằm ngang trượt không ma sát hai ray bên hình bên Tác dụng lực N lên làm cho dịch chuyển với vận tốc 2,0 m/s từ trường có chiều hình vẽ Xác định: a) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở b) Công suất tỏa nhiệt điện trở c) Công suất lực ĐS: a) ; b) ; c) ; Bài 11: Cho kim loại có khối lượng trượt khơng ma sát hai 27 ray cách khoảng m đặt mặt phẳng nghiêng góc hình bên Điện trở ; từ trường hướng thẳng đứng xuống Xác định vận tốc trượt kim loại? ĐS: m/s III HƢỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN Bài 1: a)  = BS cos = BS = SBOsinωt = 2,5×10-5sin100t Wb b) Ec = - d dt = - 2,5×10-5100 cos100 t = - 7,85×10-3cos100t V c) Chiều dài dây dẫnl = 4a = S= 25 = 20 cm  l SO = 3,4.10-3  Dòng điện khung I = Ec R = -2,3cos100 t (A) Điện trở dây dẫn R = Bài 2: Trong hình vẽ: B // trục quay  nằm mặt phẳng thẳng đứng Thanh AC quay mặt phẳng nằm ngang Sau thời gian dt, AC quay ndt vòng; - Diện tích quét đoạn OA: dS1 = l12ndt - Độ biến thiên từ thông: d1 = BdS1cos0o= Bl12ndt - Suất điện động hai đầu OA: - Diện tích quét đoạn OC: dS2 = l22ndt 28 - Độ biến thiên từ thông: d2 = BdS2cos0o= Bl22ndt - Suất điện động hai đầu OC: Hiệu điện đầu đoạn dây AC ( = 10-3 x 3,14 x 120 [(1,2 60 ) - 0,25)2 - 0,252] = 5,3×10-3 V Bài Xét đoạn dx nằm dây dẫn MN cách điện I đoạn x Trong thời gian dt, dx quét diện tích dS = vdtdx dòng Độ biến thiên từ thơng gửi qua dS: Độ biến thiên từ thơng qua diện tích bị quét đoạn MN thời gian dt: ∫ ∫ Suất điện động hai đầu thanh: Bài 4: a) Điện trở ống dây dẫn: Chiều dài dây dẫn: Tiết diện dây dẫn: Điện trở dây: 29 Hệ số tự cảm ống dây: 2 2 L=  o N S   O     D   O 2D    d d -3 = 1,78.10 H b) Thiết lập phương trình: Khi K vị trí (1), mạch có dòng điện : Khi chuyển K sang (2): dòng điện giảm theo thời gian, xuất suất điện động tự cảm Mặt khác: Suy ra: Hay Tích phân vế từ thời điểm t0 = (có dòng điện I0), đến thời điểm t (có dòng điện I), tìm được: Cường độ dòng điện giảm 1000 lần: Suy t = L ln1000 R = 6,22.10-3 s c)Năng lượng từ trường ống dây trước đảo khóa K Wm = LI 2 E2  1,4   L  1,78   10 3 = R   4,4.10-4 J Nhiệt tỏa ống dây sau đảo K  Q =  RI O  dt   RI O 2R 2 L t dt = -4 RI 20 L E2 L E 2L R   4,4.10 J 2R R 2R 2R (Hoặc theo định luật bảo tồn lượng ta có Q = W m = 4,4.10-4J Bài 5: Suất điện động hai đầu dây dẫn: Bài 6: a) Hệ số tự cảm ống dây ; 30 | | | | b) Từ thông gửi qua ống dây: c) Năng lượng từ trường: Bài 9: a) Từ thông gửi qua khung dây: ∫ ( ) b) Suất điện động tự cảm: ( ( ) ) c) Chiều dòng điện cảm ứng: ngược chiều kim đồng hồ Chƣơng 4: TRƢỜNG ĐIỆN TỪ (Khơng có tập) - 31 ... dS1 = l12ndt - Độ biến thiên từ thông: d1 = BdS1cos0o= Bl12ndt - Suất điện động hai đầu OA: - Diện tích quét đoạn OC: dS2 = l22ndt 28 - Độ biến thiên từ thông: d 2 = BdS2cos0o= Bl22ndt - Suất... công thức: mv 22 mv  ev B  R   R eB 2cm chu kỳ quay electron: T = 2 mv 2 R 2 m    v2 eBv eB 7.10-9s c) Tính bước đường đinh ốc: Theo định nghĩa, bước đường đinh ốc: h = v1T = 2 mv eB = v.cos.T... 39 FG Bài Hướng dẫn: F  F  F Theo hệ thức lượng tam giác thường có: F  F 22  F 32  F2 F3 cos  Với q1q F3  4 AC ; F2  q1q 4 AB BC  AC  AB  2AB AC cos  cos  AC  AB  BC 2. AB AC