Lí 11_chương 4_day them

Tài liệu thuộc bộ tài liệu dạy thêm lớp 11. Sử dụng cho giáo viên giảng dạy có đầy đủ tóm tắt lí thuyết_ Bài tập ví dụ mẫu_ Bài tập tự giải_Bài tập trắc nghiệm. Tất cả các bài đều có lời giải chi tiết giúp học sinh tự học nâng cao trình độ

CHƯƠNG IV TỪ TRƯỜNG BÀI 19 TỪ TRƯỜNG A CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚ Lực từ - Tương tác hai nam châm nam châm dòng điện hai dòng điện gọi tương tác từ - Lực từ lực tương tác hai nam châm nam châm dòng điện hai dòng điện 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 khoảng khơng gian có từ trường, hướng từ trường hướng Nam – Bắc vị trí cân nam châm nhỏ đặt Đường sức từ - Định nghĩa: Đường sức từ đường vẽ cho tiếp tuyến điểm đường trùng với hướng vecto cảm ứng từ điểm - Tính chất: + Qua điểm vẽ đường sức + Các đường sức không cắt 231 + Đường sức đường cong kín Trong trường hợp nam châm, nam châm đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam + Ở chỗ từ trường mạnh đường sức phân bố dày Đường sức từ dòng điện thẳng Đường sức từ dòng điện tròn B CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN Bài 4.1: Chọn câu sai? Từ trường tồn gần A nam châm B thủy tinh nhiễm điện cọ xát C dây dẫn có dòng điện D chùm tia điện tử Bài 4.2: Chọn câu sai ? A Các đường mạt sắt từ phổ cho biết dạng đường sức từ B Các đường sức từ từ trường đường thẳng song song, cách C Nói chung đường sức điện khơng kín, đường sức từ đường cong kín D Một hạt mang điện chuyển động theo quỹ đạo tròn từ trường quỹ đạo đường sức từ từ trường Bài 4.3: Có hai kim loại sắt, bề ngồi giống Khi đặt chúng gần chúng hút Có kết luận hai ? A Đó hai nam châm B Một nam châm, lại sắt C Có thể hai nam châm, hai sắt D Có thể hai nam châm, nam châm sắt Bài 4.4: Trong tranh đường sức từ, từ trường mạnh diễn tả A đường sức từ dày đặc B đường sức từ nằm cách xa C đường sức từ gần song song D đường sức từ nằm phân kì nhiều Bài 4.5: Chọn câu sai? Đường sức từ trường A đường cong kín B đường cong khơng kín C đường mà tiếp tuyến với trùng với hướng từ trường điểm D không cắt 232 Bài 4.6: Kim nam châm có A đầu cực Bắc, đầu cực Nam B đầu cực Bắc, đầu cực Nam C cực Bắc gần nam châm D không xác định cực Bài 4.7: Đường sức từ dòng điện gây A dòng điện thẳng đường thẳng song song với dòng điện B dòng điện ống dây từ cực Bắc, vào cực Nam cuộn dây C dòng điện tròn đường tròn D dòng điện tròn đường thẳng song song cách Bài 4.8: Từ trường nam châm giống từ trường tạo A dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua B ống dây có dòng điện chạy qua C nam châm hình móng ngựa D vòng dây tròn có dòng điện chạy qua Bài 4.9: Các đường sức từ quanh dây dẫn thẳng có dòng điện khơng đổi chạy qua có dạng: A đường thẳng song song với dòng điện B đường thẳng vng góc với dòng điện nan hoa xe đạp C vòng tròn đồng tâm với tâm nằm vị trí nơi dòng điện chạy qua D đường xoắn ốc đồng trục với trục dòng điện Bài 4.10: Tính chất từ trường A gây lực từ tác dụng lên nam châm lên dòng điện đặt B gây lực hấp dẫn lên vật đặt C gây lực đàn hồi tác dụng lên dòng điện nam châm đặt D gây biến đổi tính chất điện mơi trường xung quanh Bài 4.11: Từ phổ A hình ảnh đường mạt sắt cho ta hình ảnh đường sức từ từ trường B hình ảnh tương tác hai nam châm với C hình ảnh tương tác dòng điện nam châm D hình ảnh tương tác hai dòng điện chạy hai dây dẫn thẳng song song Bài 4.12: Phát biểu sau khơng ? A Qua điểm từ trường ta vẽ đường sức từ B Đường sức từ nam châm thẳng tạo xung quanh đường thẳng C Đường sức từ mau nơi có từ trường lớn, đường sức thưa nơi có từ trường nhỏ D Các đường sức từ đường cong kín Bài 4.13: Điều khơng phải tính chất đường sức từ trường ? A Tại điểm từ trường vẽ vô số đường sức từ qua B Các đường sức từ đường cong kín C Các đường sức từ khơng cắt D Ở ngồi nam châm, đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam nam châm 233 Bài 4.14: Từ cực Bắc Trái Đất A trùng với cực Nam địa lí Trái Đất B trùng với cực Bắc địa lí Trái Đất C gần với cực Nam địa lí Trái Đất D gần với cực Bắc địa lí Trái Đất Bài 4.15: Các đường sức từ lòng nam châm hình chữ U A đường thẳng song song cách B đường cong, cách C đường thẳng hướng từ cực Nam sang cực Bắc D đường cong hướng từ cực Nam sang cực Bắc Bài 4.16: Chọn phát biểu sai Lực từ xuất có A hai dòng điện đặt gần B hai điện tích đặt gần C hai điện tích chuyển động xa D hai nam châm chuyển động lại gần Bài 4.17: Khi vẽ đường sức qua điểm ta xác định A chiều phương từ trường điểm B biết chiều từ trường điểm C phương, chiều độ lớn từ trường điểm D chiều độ lớn lực từ điểm Bài 4.18: Khi cho điện tích chuyển động với vận tốc ban đầu song song với dây dẫn mang dòng điện có chiều biết Căn vào hướng lệch quỹ đạo điện tích ta xác định A độ lớn vận tốc B dấu điện tích C độ lớn dòng điện D dấu độ lớn điện tích Bài 4.19: Đặc điểm sau đường sức từ? A đường cong khép kín vô hạn hai đầu B đường thẳng song song cách từ trường C đường tròn tiếp xúc với điểm dòng điện thẳng dài vơ hạn gây D đường thẳng dòng điện tròn gây Bài 4.20: Khi đặt nam châm thử xa nam châm hay dòng điện khác chiều A cực Nam nam châm hướng cực Bắc Trái đất B cực Bắc nam châm hướng cực Bắc Trái đất C nam châm hướng thẳng đứng, cực Nam hướng lên cực Bắc hướng xuống D cực Bắc nam châm hướng Mặt trời mọc 234 BÀI 20 LỰC TỪ CẢM ỨNG TỪ A CÁC KIẾN THỨC CẦN NHỚ Từ trường Từ trường từ trường mà đặc tính giống điểm, đường sức từ đường thẳng song song, chiều cách Vecto cảm ứng từ r Vecto cảm ứng từ B điểm có - Hướng trùng với hướng từ trường điểm F - Độ lớn: B = Il Trong + F: độ lớn lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có chiều dài l, cường độ I, đặt vng góc với hướng từ trường điểm (N) + I: cường độ dòng điện chạy dây dẫn (A) + l: chiều dài đoạn dây dẫn (m) + B: cảm ứng từ (T) Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường r r Lực từ F từ trường B tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng dài l có dòng điện I chạy qua có - Điểm đặt: trung điểm đoạn dây r r - Phương: vng góc với mặt phẳng ( B , l ) - Chiều: tuân theo quy tắc bàn tay trái - Độ lớn: F = BIl sin α r r α = ( B, l ) Lực tương tác hai dây dẫn thẳng song song có dòng điện chạy qua Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có - Điểm đặt: dây dẫn - Phương: Vuông góc với hai dây dẫn mặt phẳng chứa hai dây dẫn - Chiều: Lực hút hai dòng điện chiều; lực đẩy hai dòng điện ngược chiều −7 I I - Độ lớn: F = 2.10 l (d: khoảng cách hai dây dẫn) d 235 B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN DẠNG Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây điện thẳng Phương pháp - Áp dụng định luật lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua r r - Thiết lập phương trình động lực học: F = m.a - Suy phương trình đại số thực tính tốn Các ví dụ r Ví dụ 1: Đoạn dây dẫn MN dài 10cm đặt từ trường có vecto cảm ứng từ B hình vẽ r r r a Cho biết I = 5A, B thẳng đứng, F nằm ngang vng góc với MN, F = 0,04N Xác định B r b Cho biết B nằm ngang hướng phía trong, B = 0,08T, α = 300 , F = 0,04N Tính I xác r định hướng F Lời giải I r N a Xác định B r Theo quy tắc bàn tay trái, B thẳng đứng hướng từ lên F 0, 04 r = 0, 08 (T) Độ lớn: B = = Il 5.0,1 F r M r b Tính I, hướng F B+ F F I = = 10 (A) Ta có I = Bl sin(π − α ) Bl sin α r M N Theo quy tắc bàn tay trái F hướng thẳng đứng từ lên α Ví dụ 2: Một dây dẫn thẳng dài MN chiều dài l, khối lượng đơn vị dài dây D = 0,04kg/m Dây treo hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng đặt từ r trường có B vng góc với mặt phẳng chứa MN dây treo, B = 0,04T Cho dòng điện I chạy qua a Định chiều độ lớn I để lực căng dây treo b Cho MN = 25cm, I = 6A có chiều từ N đến M Tính lực căng dây Lời giải a Chiều độ lớn I Để lực căng dây trọng lực lực từ tác dụng lên dây dẫn MN phải cân nhau, lực từ phải hướng lên Theo quy tắc bàn tay trái r T1 cường độ dòng điện có chiều từ M đến N Ta có: r r r Dg = 10(A) P + F = → P = F → BIl sin α = mg → BIl = D lg → I = B b Lực căng dây Lực từ tác dụng lên MN: F = BIl sin α = 0,16(N) r r r r Khi MN cân thì: P + F + 2T = (1) Chiếu (1) lên phương thẳng đứng chiều từ xuống ta 236 B N M B r T2 N M r rP F P + F 0,16 + D lg = = 0,13( N ) 2 Ví dụ 3: Cho khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5A chạy qua đặt từ trường có đường cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa khung dây hướng từ vào hình vẽ Biết B = 0,02T Xác định véc tơ lực từ từ trường tác dụng lên cạnh khung dây Lời giải Các lực từ tác dụng lên cạnh khung dây có điểm đặt trung điểm cạnh, có phương nằm mặt phẵng chứa khung dây vuông góc với cạnh, có chiều hình vẽ có độ lớn: fAB = fCD = B.I.AB = 15.10-3 N; fBC = fAD = B.I.BC = 25.10-3 N Bài tập vận dụng Bài 4.21: Một đoạn dây dẫn thẳng dài cm đặt từ trường vng góc với véctơ cảm ứng từ Dòng điện qua dây có có cường độ 0,75 A Lực từ tác dụng lên đoạn dây 3.10 -3 N Xác định cảm ứng từ từ trường? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.22: Cho khung dây dẫn hình chữ nhật, kích thước 30 cm x 20 cm, có dòng điện I = A; khung đặt từ trường có phương vng góc với mặt phẳng chứa khung có độ lớn B = 0,1 T Tính độ lớn lực từ tác dụng lên cạnh khung ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.23: Treo đồng có chiều dài l = m có khối lượng 200 g vào hai sợi dây thẳng đứng chiều dài từ trường có B = 0,2 T có chiều thẳng đứng từ lên Cho dòng điện chiều qua đồng thấy dây treo bị lệch so với phương thẳng góc α = 60o Lấy g = 9,8 m/s2, lực căng dây bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.24: Một dây dẫn thẳng MN có chiều dài l, khối lượng đơn vị chiều dài dây D = 0,04 kg/m Dây treo hai dây nhẹ theo phương thẳng đứng đặt từ trường có véctơ cảm F + P − 2T = → T = 237 ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa MN dây treo với B = 0,04 T Cho dòng điện I chạy qua dây Để lực căng dây treo xác định chiều độ lớn I ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.25: Hai ray nằm ngang, song song cách l = 20 cm đặt từ trường có véctơ cảm ứng từ thẳng đứng hướng lên với B = 0,2 T Một kim loại MN đặt ray vng góc với hai ray AB CD với hệ số ma sát 0,1 Nối ray với nguồn điện ξ = 12 V, r = 0,2 Ω Biết điện trở kim loại R = Ω khối lượng ray m = 100 g Bỏ qua điện trở ray dây nối Lấy g = 10 m/s Độ lớn gia tốc chuyển động MN bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.26: Thanh dây dẫn thẳng MN có chiều dài l = 20 cm, khốí lượng m = 10 g, treo hai sợi dây mảnh cho MN nằm ngang Cả hệ thống đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,25 T vectơ B hướng lên theo phương thẳng đứng Nếu cho dòng điện I = A chạy qua, người ta thấy MN nâng lên vị trí cân hai sợi dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng Cho g = 10 m/s2, góc lệch α ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 238 ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.27: Thanh l có chiều dài 10cm nặng 40 g, điện trở 1,9 Ω, tựa hai MN PQ có điện trở khơng đáng kể Suất điện động nguồn V, điện trở 0,1 Ω Mạch điện đặt từ trường B = 0,1 T, vuông góc với mặt phẳng khung Thanh l chuyển động với gia tốc bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.28: Đoạn dây CD dài 20 cm, khối lượng 10 g treo dây mềm cách điện cho đoạn dây CD nằm ngang Dây từ trường có B = 0,2 T đường sức từ đường thẳng đứng hướng lên Dây treo chịu lực kéo lớn F K = 0,06 N Hỏi cho dòng điện qua dây đồng CD có cường độ lớn để dây treo không đứt Coi khối lượng dây treo nhỏ; g = 10m/s2 ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… DẠNG Lực tương tác dây dẫn song song mang dòng điện Phương pháp - Dựa vào quy tắc bàn tay trái xác định lực tác dụng lên dây dẫn −7 I I - Áp dụng cơng thức tính độ lớn: F = 2.10 l d Các ví dụ Ví dụ 1: Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song, cáh 20 cm không khí Dòng điện qua hai dây dẫn có cường độ I = 4A, I2 = 10A Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây có chiều dài l = 0,1 m dây Lời giải Lực từ tác dụng lên đoạn l dây dẫn có dòng điện qua: 239 I1 I l = 4.10−6 (N) d Ví dụ 2: Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song khung dây hình chữ nhật nằm mặt phẵng đặt khơng khí có dòng điện chạy qua hình vẽ Biết I = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ từ trường hai dòng điện chạy hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC khung dây Lời giải Dòng I1 gây điểm cạnh BC khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vng góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ F = 2.10−7 có độ lớn B1 = 2.10-7 I1 ; từ trường dòng I tác dụng lên cạnh BC b → lực từ F1 đặt trung điểm cạnh BC, có phương nằm mặt phẵng hình vẽ, vng góc với BC hướng từ B đến A, có độ lớn: I I BC F1 = B1I3BCsin900 = 2.10-7 = 192.10-7 N a → Lập luận tương tự ta thấy từ trường dòng I tác dụng lên cạnh BC lực từ F2 có điểm đặt, I I BC → phương, ngược chiều với F1 có độ lớn: F2 = 2.10-7 = 80.10-7 N a+b → Lực từ tổng hợp từ trường hai dòng I I2 tác dụng lên cạnh BC khung dây F = → → → -7 F1 + F2 phương chiều với F1 có độ lớn F = F1 - F2 = 112.10 N Các tập vận dụng Bài 4.29: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 10 cm chân khơng, dòng điện hai dây chiều có cường độ I1 = A I2 = 5A Tính lực từ tác dụng lên 20 cm chiều dài dây ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 4.30: Hai dây dẫn thẳng, dài song song đặt khơng khí Dòng điện chạy hai dây có cường độ A Lực từ tác dụng lên mét chiều dài có độ lớn 10 -6 N Khoảng cách hai dây bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… 240 Bài 4.14: Đáp án C Từ cực Bắc Trái Đất lệch 110 so với cực Nam địa lí Trái Đất Bài 4.15: Đáp án A Bài 4.16: Đáp án B Bài 4.17: Đáp án A Bài 4.18: Đáp án B Bài 4.19: Đáp án C Bài 4.20: Đáp án B 270 Bài 4.21: Đoạn dây vng góc với véc - tơ cảm ứng từ nên góc dòng điện véctơ cảm ứng từ 90° Ta có: B = F 3.10 −3 = = 0, 08 T Il sin α 0,75.0, 05.sin 90° Bài 4.22: Áp dụng cơng thức tính lực từ, ta có: F1 = F3 = 0, 1.5.0, 3.sin 90° = 0, 15N F2 = F4 = 0, 1.5.0, 2.sin 90° = 0, 1N ur ur ur Bài 4.23: Các lực tác dụng lên P, F , T ur ur ur r Theo định luật II Niu - tơn: P + F + 2T = Chiếu theo phương trọng lực ta có: 2T cos α = P P 0, 2.9, ⇒T = = = 1, 96 N cos α cos 60° Bài 4.24: Để lực căng dây lực từ phải ngược chiều với trọng lực F = P F ngược chiều trọng lực dòng điện phải có chiều từ M đến N Ta có: F = P ⇒ BIl sin α = mg ⇒I= mg D.g 0, 04.9, = = = 9, A Bl sin α B sin α 0, 04 ur ur ur uu r Bài 4.25: Các lực tác dụng lên MN P, F t , f ms , N Xét theo phương chuyển động Ft = BIl = 0, Ft − Fms = ma , 12 0, = 0, N 0, + Fms = µ mg = 0, 1.0, 1.10 = 0, N ⇒ a = 0, − , = m s2 0, Bài 4.26: Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định chiều lực từ hình vẽ Ta có tan α = Ft BIl 0, 25.2 3.0, = = = ⇒ α = 60° P mg 0, 01.10 Bài 4.27: Ta có cường độ dòng điện qua I I = E = = A R + r 1, + Lực từ tác dụng lên biểu diễn hình Thanh trượt MN PQ với gia tốc a ⇒ Ft = ma 271 Ft = BIl = ma ⇒ a = BIl 0, 1.2.0, = = 0, m s m 0, 04 Bài 4.28: Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ hình Dây chịu lực kéo lớn Fk = 0, 06 N ⇒ Tmg x = 0, 06 N Ta có: 2T = P + F ⇒ ( 2.0, 06 ) = ( mg ) + F 2 ⇒F= ( 2.0, 06 ) 2 − ( 0, 01.10 ) = 0, 066 N Fmax = BI max l ⇒ I max = Fmax 0, 066 = = 1, 65 A Bl 0, 2.0, Bài 4.29: Dòng điện hai dây dẫn có chiều nên lực từ tác dụng lên dây lực hút, −7 có độ lớn F = 2.10 2, 5.0, = 4.10 −6 0, 2.10 −7 I1 I 2.10 −7 1.1 = = 0, m = 20 cm F 10 −6 Bài 4.31: Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I Bài 4.30: r = F21 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 10 −3 N a 0, 04 Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I F31 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 10 −3 N a 0, 04 Lực tổng hợp F tác dụng lên mét dây dẫn dòng điện I là: F = F212 + F312 + 2.F21 F31 cos 60° Thay số, ta F = 1,73.10 −3 N Bài 4.32: Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I F21 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 5.10 −4 N r1 0, 08 Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I F31 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 10 −3 N r2 0, 06 Lực tổng hợp F tác dụng lên mét dây dẫn dòng điện I chạy qua F = F212 + F312 = ( 5.10 ) + ( 10 ) −4 −3 = 1, 12.10 −3 N Bài 4.33: Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I 272 F21 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 10 −3 N a 0, 04 Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I F31 = 2.10 −7 I I 20.10 = 2.10 −7 = 10 −3 N a 0, 04 Lực tổng hợp F tác dụng lên mét dây dẫn dòng điện I F = F212 + F312 + 2.F21 F31 cos 120° Thay số, ta F = 10 −3 N Bài 4.34: Đáp án B Góc dòng điện véc tơ cảm ứng từ 0, suy F = Bài 4.35: Đáp án D Ta có F = BIl.sin α Khi dòng điện từ trường đồng thời đổi chiều F khơng đổi Bài 4.36: Đáp án D Góc cường độ dòng điện véc tơ cường độ cảm ứng từ 0, suy F = Bài 4.37: Đáp án B π Từ công thức F = BIl sin α , F cực đại sin α = hay α = Bài 4.38: Đáp án C Ta có: Ft = ma ⇒ BIl sin α = ma ⇒I= ma 0, 2.2 = = 10 A Bl sin α 0, 2.0, sin 90° Bài 4.39: Đáp án C F 3.10 −2 B= = = 0, T Il sin α 0,75.0, 05.sin 90° Bài 4.40: Đáp án A sin α = F , 5.10 −2 = = 0, ⇒ α = 30° BIl 0, 5.5.0, 06 Bài 4.41: Đáp án B F = BIl sin α = 0, 08.5.0, 1.sin 90° = 0, 04 N Bài 4.42: Đáp án D F 10 −3 = = 0, 01 m = cm BI sin α 5.10 −3.20.sin 90° Bài 4.43: Đáp án B l= F = BIl sin α = 2.10 −4 10.0, 2.sin 30° = 2.10 −4 N Bài 4.44: Đáp án C B= F 2.10 −2 = = 1, 44.10 −3 T Il sin α 0, 20.0, 8.sin 60° Bài 4.45: Đáp án C 273 I= F 4.10 −2 = = 40 A Bl sin α 2.10 −3.0, 5.sin 45° Bài 4.46: Đáp án C F = BIl sin α , I l đồng thời tăng lần F tăng lần Bài 4.47: Đáp án B ur ur ur Các lực tác dụng lên đoạn dây P, F t , T tan α = Ft 0, 5.2.0, 05 = = ⇒ α = 45° P 0, 005.10 Bài 4.48: Đáp án A Từ công thức F = BIl sin α , F cực tiểu sin α = hay α = 0° Bài 4.49: Đáp án A Lực tương tác hai dòng điện thẳng song song F = 2.10 −7 I I l r Bài 4.50: Đáp án C Hai dòng điện chiều chúng có lực hút nên dây dịch chuyển phía dây Bài 4.51: Đáp án D 2.10 −7 , r= = 0, 036 m = 3, cm 2.10 −4 Bài 4.52: Đáp án B Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng điện I F13 = 2.10 −7 20.25 = 1, 25.10 −3 N 0, 05 + 0, 03 Lực từ dòng I tác dụng lên m dòng I F23 = 2.10 −7 15.25 = 2, 5.10 −3 N 0, 03 Lực tác dụng lên 1m chiều dài dòng điện I F = F23 − F13 = 2, 5.10 −3 = 1, 25.10 −3 N = 125.10 −5 N Bài 4.53: Đáp án A 2.10 −5.0, = A 2.10 −7 Bài 4.54: Đáp án D I2 = −7 Lực từ tác dụng lên dây là: F = F12 = F21 = 2.10 Bài 4.55: Đáp án A Lực từ dòng I tác dụng lên m I F12 = 2.10 −7 20.15 = 1, 2.10 −3 N 0, 05 274 2, 5.0, = 4.10 −6 N 0, Lực từ dòng I tác dụng lên m I F32 = 2.10 −7 25.15 = 2, 5.10 −3 N 0, 03 Lực từ tác dụng lên 1m chiều dài I F = F12 + F32 = 1, 2.10 −3 + 2, 5.10 −3 = 37.10 −4 N Bài 4.56: Đáp án C 10 −4 0, 05 I1 = I = = A 2.10 −7 Bài 4.57: Đáp án D I I l F = 2.10 −7 nên I , I tăng lên lần F tăng lần r Bài 4.58: Đáp án A Bài 4.59: Đáp án A Bài 4.60: Đáp án A Bài 4.61: Đáp án D Bài 4.62: Đáp án A Bài 4.63: Đáp án B Bài 4.64: Đáp án D Bài 4.65: −6 a BM = 2,5.10 T b r = 10 cm NI = 3, 7.10−3 T R Bài 4.67: Chiều dài vòng dây chu vi ống dây thẳng 300 300 = = 4775 (vòng) Số vòng dây quấn ống: N = 2π r 3,14.0, 02 −7 Bài 4.66: B = 2.π 10 B = 4π 10−7 NI = 0, 015T l Bài 4.68: Gọi l chiều dài ống dây Số vòng dây quấn sát ống dây: N = B = 4π 10−7 NI I = 4π 10−7 = 10−3 T l d Bài 4.69: Số vòng ống dây: N = L NI LI → B = 4π 10−7 = 4.10−7 = 10−3 T πd l dl Bài 4.70: a tan α = B NI = → B = B0 = 4π 10 −7 → N ≈ 40 (vòng) B0 l 275 l d b β tan α B ' I ' = = → β ≈ 26033' tan β B I Bài 4.71: Giả sử hai dây dẫn đặt vng góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I vào A, dòng I2 B dòng điện I I2 gây M → → véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: B1 = 2.10-7 I1 I = 2,4.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 1,6.10-5 T AM BM → → → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 Vì B1 B2 phương, ngược chiều B > B2 → → nên B phương, chiều với B1 có độ lớn: B = B1 - B2 = 0,8.10-5 T Bài 4.72: Giả sử hai dây dẫn đặt vng góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I B Tam giác AMB vng → M Các dòng điện I1 I2 gây M véc tơ cảm ứng từ B1 → B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: B1 = 2.10-7 I1 I = 1,5.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 2.10-5 T AM BM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B= B12 + B22 = 2,5.10-5 T Bài 4.73: Giả sử hai dây dẫn đặt vng góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B Các dòng điện I1 I2 gây M → → véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: B1 = B2 = 2.10-7 I1 = 6.10-6 T AM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ AH có độ lớn: B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2B1 AM = 4.10-6 T Bài 4.74: a Giả sử hai dây dẫn đặt vng góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I vào A, dòng I2 B Các dòng điện I I2 gây M véc tơ → → cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I B1 = B2 = 2.10-7 x 276 → → → Cảm ứng từ tổng hợp M B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B = I a a B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2.10-7 = 4.10-7 I x x x a b Đặt MH = y; ta có x = a2 + y2  B = 4.10-7 I ; B đạt cực đại y =  x = a; a + y2 I Bmax = 4.10-7 a Bài 4.75: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định chiều cảm ứng từ dòng điện gây ur ur ur ur nên: B1 ↑↑ B ; B1 ⊥ B −7 I Cảm ứng từ dòng điện thẳng dài gây B = 2.10 r ⇒ B1 = B2 = B3 = 10 −4 T ⇒ B = B12 + B32 = ( 2.10 ) + ( 10 ) −4 −4 = 10 −4 T ur ur ur ur ur Bài 4.76: Gọi cảm ứng từ dòng điện thẳng B1 , dòng điện tròn B có B = B1 + B , ur ur B1 B hướng phía trước mặt phẳng hình vẽ Vì vậy, vng góc với mặt phẳng hình vẽ hướng phía trước −7 I −5 Ta có: B = B1 + B2 = 2.10 ( π + 1) = 16 , 6.10 T B Bài 4.77: Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định chiều cảm ứng từ dòng điện gây ur ur ur ur ur ur nên được: B1 ; B = 90° ; B ; B1 = 45° ; B ; B = 45 ( ) ( ) ( ) 5 = 10 −6 T = 10 −5 T ; B2 = 2.10 −7 0, 0, ur ur ur ur Áp dụng quy tắc chồng chất từ trường B = B1 + B + B ⇒ B1 = B3 = 2.10 −7 B13 = B12 + B32 = 10 −5 T ⇒ B = B13 + B2 = 1, 10 −5 T Bài 4.78: Điểm M ta xét có vectơ cảm ứng từ dây dẫn ur ur gây : B B ur ur - Để cảm ứng từ tổng cộng M khơng B B phải hai vectơ phương, ngược chiều, độ lớn Do điểm M phải nằm khoảng đặt dây dẫn - Để cảm ứng từ tổng hợp M B1 = B2 - Áp dụng cơng thức ta có: B1 = 2.10-7 I1 I 2.10-7 ; B2 = 2.10-7 2.10-7 R1 R2 R1 R2 B R R2 R1 = = ⇔ = 1,5 mà R1 + d = R2 ⇒ R1 + = 1,5R1 ⇒ 1= B2 R1 3 R2 R1 277 ⇔ R1 = 12cm ⇒ R2 = 18cm Các điểm nằm đường thẳng song song với dây dẫn qua điểm M có cảm ứng từ tổng hợp 278 Bài 4.79: a I1 I2 chiều: ur ur ur r ur ur B M = B + B = ⇔ B , B ngược chiều B1= B2 ⇔ 2.10-7 I1 I2 = ⇔ ⇔ d1 = 1,2cm = 2.10-7 d1 - d1 d1 d - d1 Vậy tập hợp điểm có cảm ứng từ dòng điện chiều đường thẳng nằm mặt phẳng dây, nằm cách I1 1,2cm b I1 I2 ngược chiều ur ur ur r ur ur B M = B + B = ⇔ B , B ngược chiều B1= B2 ⇔ 2.10-7 I1 I2 = ⇔ ⇔ d1 = 2cm = 2.10-7 d1 - d1 d1 d + d1 Vậy tập hợp điểm có cảm ứng từ dòng điện ngược chiều đường thẳng nằm mặt phẳng dây, nằm dây, gần dây I1 cách I1 đoạn 2cm Bài 4.80: MN nằm I1 I2 cách I1 đoạn 12cm Bài 4.81: Đáp án B I r ⇒ B tăng r giảm ⇒ M dịch chuyển theo hướng vng góc với dây lại gần dây Bài 4.82: Đáp án B I −7 Cảm ứng từ tâm vòng tròn B = 2π 10 µ ⇒ B giảm I giảm r Bài 4.83: Đáp án C Cảm ứng từ bên ống dây hình trụ B = 4π 10 −7 µ n.I ⇒ B tăng n tăng −7 Cảm ứng từ dòng điện dây dẫn thẳng dài B = 2π 10 µ Bài 4.84: Đáp án A dòng điện có chiều ngược nên điểm mà có véc-tơ cảm ứng từ khơng phải nằm đường thẳng nối hai dòng điện nằm đoạn I I Do I lớn I nên điểm cần tìm nằm phía I −7 Ta có: 2.10 = 2.10 −7 r2 − r1 = 10 Giải hệ ta được: r1 = 20 cm , r2 = 30 cm r1 r2 Quỹ tích P đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I 20 cm, cách I 30 cm Bài 4.85: Đáp án C Lực từ tác dụng lên dây dẫn vng góc với dây dẫn vec tơ cảm ứng từ Bài 4.86: Đáp án A Áp dụng quy tắc đinh ốc (hoặc nắm bàn tay phải) ⇒ có hình A 279 Bài 4.87: Đáp án B r −7 I Cảm ứng từ xung quanh dây dẫn thẳng dài B = 2.10 Để BM = 4BN ⇒ rM = N r Bài 4.88: Đáp án B Áp dụng quy tắc bàn tay trái ⇒ lực từ hướng từ Bài 4.89: Đáp án B −7 = 10 −5 T Cảm ứng từ I gây M B1 = 2.10 0, −7 Cảm ứng từ I gây M B2 = 2.10 = 10 −5 T 0, v B ả bng 120 Do I , I M lập thành tam giác nên I·1 MI 60° => góc B 2 2 −5 Ta có: B = B1 + B2 + 2.B1 B2 cos 120° = 10 T Bài 4.90: Đáp án C Giả sử dòng điện I , I có chiều hình vẽ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định chiều véc tơ cảm ứng từ I , I gây M bên −7 Ta có: B1 = 2.10 = 2.10 −5 ; B2 = 2.10 −7 = 4, 5.10 −5 0, 06 0, 04 −5 −5 −5 Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 = 2.10 + , 5.10 = , 5.10 Bài 4.91: Đáp án D Giả sử dòng điện có chiều hình vẽ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định véc tơ cảm ứng từ hình bên Ta có: B1 = 2.10 −7 = 2.10 −5 T ; B2 = 2.10 −7 = 2, 25.10 −5 T 0, 06 0, 08 B = B12 + B22 = ( 2.10 ) + ( 2, 25.10 ) −5 −5 = 3.10 −5 T Bài 4.92: Đáp án B −7 Cảm ứng từ tâm khung dây là: B = 2π 10 10I 10.0, = 2π 10 −7 = 4,7.10 −5 T R 0, 04 Bài 4.93: Đáp án C B.r −7 I = 3, A Dòng điện thẳng: B = 2.10 ⇒ I = r 2.10 −7 Bài 4.94: Đáp án C N  −7 Cảm ứng từ lòng ống dây B = 4π 10 n I  n = ÷ l   280 Khi N ' = 2N ; l ' = 2l ; l ' = l B ⇒ B giảm lần B ' = 4 Bài 4.95: Đáp án D −7 −7 Cảm ứng từ lòng ống dây B = 4π 10 n I = 4π 10 ⇒N= N I l B.l 250.10 −5.0, = = 497 vòng 4π 10 −7 I 4π 10 −7 Bài 4.96: Đáp án A −7 Cảm ứng từ tâm vòng dây B = 2π 10 µ B I 15 I 3B ⇒ = = = ⇒ B2 = = 0, 3πµT B1 I1 20 r Bài 4.97: Đáp án B −7 I Ta có: B = 2.10 ⇒ rM = rN ⇒ BM = BN r ur ur Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải (vặn đinh ốc) ⇒ B M ; B N song song ngược chiều Bài 4.98: Đáp án B Bài 4.99: Đáp án C Bài 4.100: Đáp án B Bài 4.101: Đáp án C Bài 4.102: Đáp án D Bài 4.103: Đáp án A Bài 4.104: Đáp án C Bài 4.105: Đáp án D Bài 4.106: Đáp án B Bài 4.107: F = 1, 6.10 −19 0, 2.2.10 = , 4.10 −15 N Bài 4.108: R = mv0 9, 1.10 −31.3, 2.10 = = 0, 182 m = 18, cm qB 1, 6.10 −19 10 −4 Bài 4.109: F = qvB.sin 30° = 1, 6.10 −19 2.10 0, 02.sin 30° = 3, 2.10 −15 N Bài 4.110: Ta có: F1 v1 v 4, 5.107 = ⇒ F2 = F1 = 2.10 −6 = 5.10 −5 N F2 v2 v1 1, 8.106 Bài 4.111: Ta có: R = m q m q mv R ⇒ = ⇒ R2 = R1 Thay số được: R2 = 15 cm qB R2 q1 m2 q2 m1 Bài 4.112: Hiệu điện thực công làm hạt chuyển động nên công hiệu điện chuyển hết thành động hạt Ta có: qU = mv ⇒v= Bài 4.113: R = 2qU = m 2, 3.2.10 −19.10 = 0, 98.107 m s −27 , 67.10 mv sin α 9, 1.10 −31.107 sin 30° = = 2, 37.10 −5 m −19 qB 1, 6.10 1, 281 Bài 4.114: Để e chuyển động thẳng Fđ = fL ; ur E B có hướng hình vẽ B = v Bài 4.115: Khi chuyển động từ trường electron chuyển động theo quỹ đạo tròn với vận tốc vo = qBR m qE m Vận tốc electron thời điểm t sau electron gia tốc là: qBR qEt vt = v0 + at = + m m Thời gian để vận tốc electron có điện trường tăng lên gấp đơi là: qBR qE 2qBR BR 1.0,1 vt = 2v0 ⇔ + t= ⇒t = = = 10−3 s m m m E 100 Bài 4.116: Năng lượng êlectrôn chuyển động từ trường tồn dạng động năng, vận tốc êlectrôn xác định từ phương trình: Khi có thêm điện trường electron tăng tốc với gia tốc là: a = W= mv ⇒v= 2W = m 2.1,64.10−16 = 1,9.107 ( m / s) 9,1.10 − 31 Bán kính vòng đinh ốc là: Chu kì quay êlectrơn là: T = R= mv sin α 9,1.10 −31.1,9.107 sin 60o = = 1,9.10 − (m) −19 −3 eB 1,6.10 5.10 2πm 2π.9,1.10−31 = = 7,1.10 − (s) −19 −3 eB 1,6.10 5.10 o 2πmv cos α 2π.9,1.10 −31.1,9.107 cos → 60 = ≈ 6,8.10 − (m) Bước đường đinh ốc là: h = −19 −3 F L eB 1,6.10 5.10 Bài 4.117: Đáp án B Bài 4.118: Đáp án D Bài 4.119: Đáp án D Bài 4.120: Đáp án A Bài 4.121: Đáp án C Bài 4.122: Đáp án D Bài 4.123: Đáp án A Bài 4.124: Đáp án C Bài 4.125: Đáp án B Bài 4.126: Đáp án B Phương lực Lorenxo vng góc với đường sức từ véctơ vận tốc hạt Bài 4.127: Đáp án C Ta có: F = q vB sin θ Quỹ đạo electron chuyển động từ trường đường tròn θ = 90° 282 θ = 0° từ trường khơng tác dụng lực lên e 0° < θ < 90° quỹ đạo đường xoắn ốc Bài 4.128: Đáp án A Hạt proton bay vào từ trường theo phương vuông góc với véc - tơ cảm ứng từ quỹ đạo proton quỹ đạo tròn có v khơng đổi Bài 4.129: Đáp án B Lực Lorenxo tác dụng lên điện tích q chuyển động tròn từ trường ln hướng tâm quỹ đạo (F đóng vai trò lực hướng tâm) Bài 4.130: Đáp án C r ur Khi góc hợp v B θ , quỹ đạo chuyển động electron có dạng đường xoắn ốc Bài 4.131: Đáp án C qB r 1, 6.10 −19 0, 01.0, 05 v2 = = 4, 65.10 m s m = qvB ⇒ v = −27 m 1,72.10 r Bài 4.132: Đáp án D 2mπ 2.1,72.10 −27 3, 14 v 2π mv ⇒ T = = = ,75.10 −6 s ⇒ q B = m = m ω = m q vB = −19 q B , 10 , 01 r T r Bài 4.133: Đáp án B v= F 1, 6.10 −14 = = 2.10 m s −19 −2 q B −1, 6.10 5.10 Bài 4.134: Đáp án C mv sin α mv sin α = , 625 m ⇒ B = = 1, 82.10 −5 T Ta có: R = eB eR Bài 4.135: Đáp án A Ta có bán kính quỹ đạo R = R1 = R2 ⇒ mv sin α qB m1 v sin α m v sin =2 ⇒ m1 = 8m2 −4q2 B q2 B Bài 4.136: Đáp án C R v mv sin α ⇒ = Ta có R = qB R2 v2 ⇒ R2 = R1 v2 1200 = 20 = 24 cm v1 1000 Bài 4.137: Đáp án A Ta có qU = F= q mv ⇒v= 2qU m 2qU 2.3, 2.10 −19 1000 B = 3, 2.10 −19 = 1, 98.10 −13 N −27 m , 67.10 283 Bài 4.138: Đáp án C mvmax 4NqU (1) = 2NqU (N: số vòng quay e) ⇒ vmax = m qB 2π mf ⇒B= Tần số f = (2) 2π m q Ta có Lại có Rmax mvmax = ⇒ Rmax qB = mvmax (3) qB Thay (1), (2) vào (3) Rmax 2π f = 4NqU m π f R m π 152.1012.0, 2.1, 67.10 −27 ⇒N= = = 4828 vòng Uq 1200.1, 6.10 −19 Bài 4.139: Đáp án C mvv mv sin α 9, 1.10 −31.2, 4.10 sin 60° R = = = = 11, 82 µ m Ta có qB qB 1, 6.10 −19 Bài 4.140: Đáp án B qB 2π m ⇒T = = Ta có tần số f = 2π m f qB δ = T vss = 2π mv.cos α 2π 9, 1.10 −31.1, 8.10 cos 60° = = 1, 29.10 −4 m = 0, 129 mm qB 1, 6.10 −19 0, 25 284 ... Từ cực Bắc Trái Đất A trùng với cực Nam địa lí Trái Đất B trùng với cực Bắc địa lí Trái Đất C gần với cực Nam địa lí Trái Đất D gần với cực Bắc địa lí Trái Đất Bài 4.15: Các đường sức từ lòng... N I = 4π 10−7 nI - Độ lớn: B = 4π 10 l N Trong đó: n = số vòng quấn đơn vị dài lõi dây l Nguyên lí chồng chất từ trường r r r r Từ trường tổng hợp: B = B1 + B2 + + Bn B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN