Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Chuyên đề 2: Lực từ - Dạng 3: Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều (Có lời giải)

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Chuyên đề 2: Lực từ - Dạng 3: Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều (Có lời giải)

1. CHƯƠNG IV. TỪ TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ 2: LỰC TỪ DẠNG 3. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU 1. Phương pháp chung - Phân tích lực từ tác dụng lên từng đoạn dây của khung dây. Từ đó tính lực tổng hợp tác dụng lên khung hoặc momen lực tác dụng lên khung. - Nếu dây gồm N vòng, độ lớn của lực từ sẽ tăng lên N lần. - Momen lực được xác định bởi: M F.l N.m trong đó: F là lực làm cho khung quay. l là độ dài cánh tay đòn. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Khung dây hình chữ nhật có AB a 10 cm, BC b 5 cm gồm 20 vòng dây nối tiếp với nhau có thể quay quanh cạnh AB thẳng đứng, khung có dòng điện 1 A chạy qua và đặt trong từ trường   đều có B nằm ngang, B,n 30 , B 0,5 T. Tính mômen lực tác dụng lên khung. A. 5.10 2 N.m.B. 2,5.10 2 N.m.C. 10 2 N.m.D. 3.10 2 N.m. Lời giải Ta có: M NIBS sin 20.1.0,5.0,1.0,05.sin 30 2,5.10 2 N.m Vậy momen lực từ đặt lên khung là 2,5.10 2 (N.m) Đáp án B. Ví dụ 2: Dòng điện có cường độ I1 4 A chạy trong dây dẫn thẳng dài. Khung dây dẫn ABCD đồng phẳng với dòng I1 có AB CD 10 cm, AD BC 5 cm. AB song song với I1 và cách I1 5cm. Dòng điện chạy qua khung ABCD là I2 2 A. Xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên khung. A. 3,2.10 6 N.B. 1,6.10 6 N.C. 2.10 6 N.D. 1,5.10 6 N. Lời giải + Từ trường do dòng I1 gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây và có chiều hướng vào mặt phẳng  nên cảm ứng từ B có chiều từ ngoài vào trong hay mang dấu (+) + Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định dựa trên quy tắc bàn tay trái      + Hợp lực tác dụng lên khung dây: F F1 F2 F3 F4 (với F1 trên AD, F2 trên DC, F3 trên CB, F4 trên AB)   + Do tính chất đối xứng nên lực từ gây ra tại AD và BC bằng nhau và F1  F3 Trang 1
2.   F1 F3 0 7 I1I2 F2 2.10 . .a 6 d AD F2 1,6.10 N + Ta có: 6 7 I I F 3,2.10 N F 2.10 . 1 2 .a 4 4 d   6 + Vì F2  F4 F F2 F4 1,6.10 N Đáp án B. Ví dụ 3: Một khung dây có bán kính 10 cm, gồm 50 vòng. Trong mỗi vòng có dòng điện cường độ 10 A đi qua. Khung đặt trong từ trường đều đường sức từ song song với mặt phẳng khung, B 0,2 T. Tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung. A. 31,4 N.m.B. 3,14 N.m.C. 0,314 N.m. D. 1,57 N.m. Lời giải Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung là M NIBS sin 50. .0,12.0,2.10.1 3,14 N.m Đáp án B. Ví dụ 4: Một khung dây có bán kính 5 cm, gồm 75 vòng. Trong mỗi vòng có dòng điện cường độ 8 A đi qua. Khung đặt trong từ trường đều đường sức từ hợp với mặt phẳng khung một góc 60 , B 0,25 T. Tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung. A. 0,59 N.m.B. 0,3 N.m.C. 0,2 N.m. D. 0,4 N.m. Lời giải  + Vì đường sức từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 60 nên B,n 90 60 30 + Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung là: M NIBS sin 75. .0,052.0,25.8.sin 30 0,59 N.m. Đáp án A. Ví dụ 5: Một khung dây hình vuông ABCD cạnh a 10 cm có dòng điện I 1 A chạy qua. Khung đặt cạnh một dây dẫn thẳng dài có dòng điện I1 2 A song song AD, cách cạnh AD một đoạn a. Xác định lực từ tổng hợp lên khung dây. A. 4.10 7 N.B. 2.10 7 N.C. 3.10 7 N.D. 1.10 7 N. Lời giải + Từ trường do dòng I1 gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây và có chiều hướng vào mặt phẳng  nên cảm ứng từ B có phương vuông góc với khung dây. + Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định dựa trên quy tắc bàn tay trái.      + Hợp lực tác dụng lên khung dây: F F1 F2 F3 F4 (với F4 trên AD, F2 trên BC, F3 trên AB, F1 trên CD) Trang 2
3.   + Do tính chất đối xứng nên lực từ gây ra tại AB và CD bằng nhau và F1  F3   F1 F3 0 7 II1 F2 2.10 . .a 7 d AB F2 2.10 N + Ta có: 7 7 II F 4.10 N F 2.10 . 1 .a 4 4 d   7 + Vì F2  F4 F F2 F4 2.10 N Đáp án B. Trang 3
4. BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG DẠNG 1-2-3 Câu 1: Cho dòng điện cường độ 0,15 A chạy qua các vòng dây của một ống dây thì cảm ứng từ bên trong ống dây là 35.10 5 T. Tính số vòng của ống dây, biết ống dây dài 50 cm. A. 420 vòng.B. 390 vòng.C. 670 vòng. D. 930 vòng. Câu 2: Dùng một loại dây đồng đường kính 0,5 mm có phủ sơn cách điện mỏng để quấn thành một ống dây dài. Ống dây có 5 lớp trong ngoài chồng lên nhau và nối tiếp nhau sao cho dòng điện trong tất cả các vòng dây đều cùng chiều nhau, các vòng của mỗi lớp được quấn sát nhau. Hỏi khi cho dòng điện cường độ 0,15 A vào mỗi vòng của ống dây thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu: A. 1,88.10 3 T. B. 2,1.10 3 T. C. 2,5.10 5 T.D. 3.10 5 T. Câu 3: Dùng một dây đồng có phủ một lớp sơn mỏng cách điện quấn quanh một hình trụ dài 50 cm, đường kính 4 cm để làm một ống dây. Nếu cho dòng điện cường độ 0,1 A vào mỗi vòng của ống dây thì cảm ứng từ bên trong ống bằng bao nhiêu. Biết sợi dây để quấn dài l 95 cm và các vòng dây được quấn sát nhau: A. 15,7.10 5 T.B. 19.10 5 T.C. 21.10 5 T. D. 23.10 5 T. Câu 4: Dùng một dây đồng đường kính 0,8 mm có một lớp sơn mỏng cách điện quấn quanh hình trụ đường kính 4 cm để làm một ống dây. Khi nối hai đầu ống dây với một nguồn điện có hiệu điện thế 3,3 V thì cảm ứng từ bên trong ống dây là 15,7.10 4 T. Tính chiều dài của ống dây và cường độ dòng điện trong ống. Biết điện trở suất của đồng là 1,76.10 8 m , các vòng của ống dây được quấn sát nhau: A. 0,8 m; 1 A.B. 0,6 m; 1 A.C. 0,8 m; 1,5 A. D. 0,7 m; 2 A. Câu 5: Các tương tác sau đây, tương tác nào không phải là tương tác từ: A. tương tác giữa hai nam châm.B. tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện. C. tương tác giữa các điện tích đứng yên.D. tương tác giữa nam châm và dòng điện. Câu 6: Người ta thường có thể xác định chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dây mang dòng điện thẳng bằng quy tắc nào sau đây: A. quy tắc bàn tay phải.B. quy tắc cái đinh ốc. C. quy tắc nắm tay phải.D. quy tắc bàn tay trái. Câu 7: Hai dây dẫn thẳng dài, song song và cách nhau một khoảng 20 cm. Dòng điện trong hai dây dẫn có cường độ lần lượt là 5 A và 10 A, chạy cùng chiều nhau. Lực từ tác dụng lên mỗi đoạn dây có chiều dài 5 dm của mỗi dây là: A. 0,25 .10 4 N.B. 0,25.10 4 N.C. 2,5.10 6 N.D. 0,25.10 3 N. Câu 8: Bốn dây dẫn thẳng dài song song mang dòng điện cùng chiều, cùng cường độ I đặt cách nhau lần lượt một đoạn a, mà tiết diện thẳng của chúng ở bốn đỉnh của một hình vuông cạnh a. Lực từ tác dụng lên mỗi mét dây dẫn thứ năm mang dòng điện cũng bằng I đặt song song với 4 dòng điện trên, đi qua tâm hình vuông là: A. 4 2.10 7 I 2 a. B. 0. C. 8 2.10 7 I 2 a. D. 4.10 7 I 2 a. Trang 4
5. Câu 9: Ống dây điện trên hình vẽ bị hút về phía thanh nam châm. Hãy chỉ rõ cực của thanh nam châm: A. đầu P là cực dương, đầu Q là cực âm. B. đầu P là cực nam, đầu Q là cực bắc. C. đầu P là cực bắc, đầu Q là cực nam. D. đầu P là cực âm, đầu Q là cực dương. Câu 10: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 11: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 12: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 13: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: Trang 5
6. A. B. C. D. Câu 14: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 15: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 16: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 17: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: Trang 6
7. A. B. C. D. Câu 18: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 19: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 20: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Trang 7
8. Câu 21: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 22: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 23: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. C. D. Câu 24: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I có chiều như hình vẽ đặt trong từ trường đều, đường sức từ có hướng như hình vẽ: A. B. Trang 8
9. C. D. Câu 25: Thành phần nằm ngang của từ trường trái đất bằng 3.10 5 T, còn thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Một đoạn dây dài 100 m mang dòng điện 1400 A đặt vuông góc với từ trường trái đất thì chịu tác dụng của lực từ: A. 2,2 N.B. 3,2 N.C. 4,2 N. D. 5,2 N. Câu 26: Dòng điện thẳng dài I1 đặt vuông góc với mặt phẳng của dòng điện tròn I2 bán kính R và đi qua tâm của I2 , lực từ tác dụng lên dòng điện I2 bằng: 7 7 7 A. 2 .10 I1I2 / R . B. 2 .10 I1I2.R .C. 2.10 I1I2.R .D. 0. Câu 27: Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông tại A, AM 8 cm mang dòng điện I 5 A. Đặt khung dây vào trong từ trường đều B 3.10 3 T có véc tơ cảm ứng từ song song với cạnh AN hướng như hình vẽ. Giữ khung cố định, tính lực từ tác dụng lên cạnh AM của tam giác: A. 1,2.10 3 N.B. 1,5.10 3 N.C. 2,1.10 3 N. D. 1,6.10 3 N. Câu 28: Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông tại A, AM 8cm, AN 6 cm mang dòng điện I 5 A. Đặt khung dây vào trong từ trường đều B 3.10 3 T có véc tơ cảm ứng từ song song với cạnh AN hướng như hình vẽ câu 27. Giữ khung cố định, tính lực từ tác dụng lên cạnh MN của tam giác: A. 0,8.10 3 N.B. 1,2.10 3 N.C. 1,5.10 3 N.D. 1,8.10 3 N. Câu 29: Trong các công thức sau công thức nào biểu diễn lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng dài: 7 7 A. F 2 .10 .I1I2.l / r. B. F 2.10 .I1I2 / r. 7 7 C. F 2.10 .I1I2.l / r. D. F 2.10 .I1I2.l. Câu 30: Chọn một đáp án sai “lực từ tác dụng lên một dây dẫn có dòng điện đi qua đặt vuông góc với đường sức từ sẽ thay đổi khi”: A. dòng điện đổi chiều.B. từ trường đổi chiều. C. cường độ dòng điện thay đổi.D. dòng điện và từ trường đồng thời đổi chiều. Câu 31: Đáp án nào sau đây đúng khi nói về tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song: A. cùng chiều thì đẩy nhau.B. cùng chiều thì hút nhau. C. ngược chiều thì hút nhau.D. cùng chiều thì đẩy, ngược chiều thì hút. Câu 32: Chọn một đáp án sai: A. Khi một dây dẫn có dòng điện đặt song song với đường cảm ứng từ thì không chịu tác dụng bởi lực từ. B. Khi dây dẫn có dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ thì lực từ tác dụng lên dây dẫn là cực đại. C. Giá trị cực đại của lực từ tác dụng lên dây dẫn dài l có dòng điện I đặt trong từ trường đều B là Fmax IBl. Trang 9
10. D. Khi dây dẫn có dòng điện đặt song song với đường cảm ứng từ thì lực từ tác dụng lên dây là Fmax IBl. Câu 33: Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện trong cả hai dây dẫn song song lên 4 lần thì lực từ tác dụng lên mỗi đơn vị chiều dài của mỗi dây tăng lên: A. 8 lần.B. 4 lần.C. 16 lần. D. 24 lần. Câu 34: Đặt một khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện chạy qua trong từ trường sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường cảm ứng từ chiều như hình vẽ thì lực từ có tác dụng gì: A. lực từ làm dãn khung. B. lực từ làm khung dây quay. C. lực từ làm nén khung. D. lực từ không tác dụng lên khung. Câu 35: Khung dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều chịu tác dụng của ngẫu lực từ khi: A. mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. B. mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng từ. C. mặt phẳng khung hợp với đường cảm ứng từ một góc 0 90. D. mặt phẳng khung ở vị trí bất kì. Câu 36: Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều vuông góc với véctơ cảm ứng từ. Dòng điện có cường độ 0,75 A qua dây dẫn thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là 3.10 3 N. Cảm ứng từ của từ trường có giá trị: A. 0,8 T.B. 0,08 T.C. 0,16 T. D. 0,016 T. Câu 37: Một đoạn dây dài l đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B 0,5 T hợp với đường cảm ứng từ một góc 30 . Dòng điện qua dây có cường độ 0,5 A, thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là 4.10 2 N. Chiều dài đoạn dây dẫn là: A. 32 cm.B. 3,2 cm.C. 16 cm. D. 1,6 cm. Câu 38: Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD có các cạnh AB 10 cm, BC 20 cm, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng từ. Mômen lực từ tác dụng lên khung bằng 0,02 N.m, biết dòng điện chạy qua khung bằng 2 A. Độ lớn cảm ứng từ là: A. 5 T.B. 0,5 T.C. 0,05 T. D. 0,2 T. Câu 39: Một khung dây dẫn hình chữ nhật diện tích 20 cm2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B 4.10 4 T. Khi cho dòng điện 0,5 A chạy qua khung thì mômen lực từ cực đại tác dụng lên khung là 0,4.10 4 N.m. Số vòng dây trong khung là: A. 10 vòng.B. 20 vòng.C. 200 vòng. D. 100 vòng. Câu 40: Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD có cạnh AB 10 cm, BC 5 cm, gồm 20 vòng dây nối tiếp nhau có thể quay quanh cạnh AB thẳng đứng, dòng điện 1 A đi qua mỗi vòng dây và hệ thống đặt trong từ trường đều B 0,5 T sao cho véctơ pháp tuyến của khung hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 30 . Mômen lực từ tác dụng lên khung có độ lớn: A. 25.10 3 N.m.B. 25.10 4 N.m. C. 5.10 3 N.m.D. 50.10 3 N.m. Câu 41: Một đoạn dây dẫn đồng chất có khối lượng 10 g, dài 30 cm được treo trong từ trường đều. Đầu trên của dây O có thể quay tự do xung quanh một trục nằm ngang như hình vẽ. Khi cho dòng điện 8 A Trang 10
11. qua đoạn dây thì đầu dưới M của đoạn dây di chuyển một đoạn theo phương ngang d 2,6 cm. Tính cảm ứng từ B. Lấy g 9,8 m s2 : A. 25,7.10 5 T.B. 34,2.10 4 T.C. 35,4.10 4 T.D. 64.10 5 T. Câu 42: Một thanh nhôm dài 1,6 m, khối lượng 0,2 kg chuyển động trong từ trường đều và luôn tiếp xúc với 2 thanh ray đặt nằm ngang như hình vẽ. Từ trường có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ hướng ra ngoài mặt phẳng hình vẽ. Hệ số ma sát giữa thanh nhôm MN và hai thanh ray là k 0,4 , B 0,05 T, biết thanh nhôm chuyển động đều. Thanh nhôm chuyển động về phía nào, tính cường độ dòng điện trong thanh nhôm, coi rằng trong khi thanh nhôm chuyển động điện trở của mạch điện không đổi, lấy g 10 m s2 , bỏ qua hiện tượng cảm ứng điện từ: A. chuyển động sang trái, I 6 A.B. chuyển động sang trái, I 10 A. C. chuyển động sang phải, I 10 A.D. chuyển động sang phải, I 6 A. Câu 43: Hai thanh ray đặt trong mặt phẳng nghiêng nằm trong từ trường đều. Mặt phẳng nghiêng hợp với phương ngang 30 , các đường sức từ có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới. Một thanh nhôm dài l m khối lượng 0,16 kg trượt không ma sát trên hai thanh ray xuống dưới với vận tốc không đổi. Biết B 0,05 T. Hỏi đầu M của thanh nối với cực dương nguồn hay cực âm, cường độ dòng điện qua thanh nhôm bằng bao nhiêu, coi rằng khi thanh nhôm chuyển động nó vẫn luôn nằm ngang và cường độ dòng điện trong thanh nhôm không đổi. Lấy g 10 m s2 : A. M nối với cực âm, I 6 A.B. M nối với cực âm, I 18,5 A. C. M nối với cực dương, I 6 A.D. M nối với cực dương, I 18,5 A. Câu 44: Một khung dây dẫn tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng. Trong mỗi vòng có dòng điện 10 A chạy qua, khung dây đặt trong từ trường đều đường sức từ song song với mặt phẳng của khung, B 0,2 T. Mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung là: A. 2,14 N.m.B. 3,14 N.m. C. 4,14 N.m.D. 5,14 N.m. Câu 45: Một khung dây dẫn tròn bán kính 5 cm gồm 75 vòng đặt trong từ trường đều có B 0,25 T. Mặt phẳng khung làm với đường sức từ góc 60 , mỗi vòng dây có dòng điện 8 A chạy qua. Tính mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung: A. 0,24 N.m.B. 0,35 N.m.C. 0,59 N.m. D. 0,72 N.m. Câu 46: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a đặt trong từ trường đều có đường sức từ song song với mặt phẳng khung, trong khung có dòng điện cường độ I. Tính mômen lực từ tác dụng lên khung đối với trục quay T: A. M IBa. B. M I 2 Ba. C. M IB2a2. D. M IBa2. Câu 47: Ba dòng điện thẳng song song I1 12 A, I2 6 A, I3 8,4 A nằm trong mặt phẳng hình vẽ, khoảng cách giữa I1 và I2 bằng a 5 cm, giữa I2 và I3 bằng b 7 cm. Lực từ tác dụng lên mỗi đơn vị dài dòng điện I3 là: A. 2,4.10 5 N.B. 3,8.10 5 N. Trang 11
12. C. 4,2.10 5 N.D. 1,4.10 5 N. Câu 48: Ba dòng điện thẳng song song I1 12 A, I2 6 A, I3 8,4 A nằm trong mặt phẳng hình vẽ như Câu 47, khoảng cách giữa I1 và I2 bằng a 5 cm, giữa I2 và I3 bằng b 7 cm. Lực từ tác dụng lên mỗi đơn vị dài dòng điện I2 là: A. 2,1.10 5 N.B. 36.10 5 N. C. 21.10 5 N. D. 15.10 5 N. Câu 49: Ba dòng điện thẳng song song cùng chiều I1 I2 500 A, và I3 cùng nằm trong mặt phẳng nằm ngang vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, tại M, N, · C, biết MCN 120 và MC 5 cm . I3 chạy trong dây dẫn bằng đồng có đường kính 1,5 mm, khối lượng riêng 8,9 g cm3 , lấy g 10 m s2 . Để lực từ tác dụng lên dòng điện I3 cân bằng với trọng lượng của dây thì I3 bằng bao nhiêu: A. 58,6 A.B. 68,6 A.C. 78,6 A. D. 88,6 A. Câu 50: Dùng một dây đồng gập lại thành ba cạnh của một hình chữ nhật, hai đầu M, N có thể quay trục nằm ngang như hình vẽ. Khung đặt trong từ trường đều phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên. Khi cho dòng điện có I 5 A chạy vào khung thì khung lệch khỏi mặt phẳng thẳng đứng theo phương ngang 1 cm. Biết MQ NS a 10 cm; QS b 15 cm; B 0,03 T; g 10 m s2 . Tìm khối lượng của khung: A. 1,5 g.B. 11,5 g.C. 21,5 g. D. 31,5 g. ĐÁP ÁN 1-D 2-A 3-B 4-B 5-C 6-D 7-B 8-B 9-B 10-A 11-A 12-B 13-C 14-B 15-A 16-A 17-D 18-A 19-B 20-D 21-C 22-A 23-C 24-D 25-C 26-D 27-A 28-B 29-C 30-D 31-B 32-D 33-C 34-C 35-B 36-B 37-A 38-B 39-D 40-A 41-C 42-C 43-D 44-B 45-C 46-D 47-A 48-B 49-C 50-D HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Đáp án D. N Bl B 4 .10 7. .I N 930 vòng l 4 .10 7 I Câu 2: Đáp án A. 1 Khi phủ 1 lớp sơn cách điện mỏng thì n d 1 B 4 .10 7.N. .I d Trang 12
13. 1 4 .10 7.5. .0,15 1,88.10 3 T 0,5.10 3 Câu 3: Đáp án B. 1 1 + Lớp sơn mỏng cách điện nên n d r 0,95.0,1 + B 4 .10 7.nI 4 .10 7. 19.10 5 T 0,04 . 2 Câu 4: Đáp án B. 1 + Khi phủ 1 lớp sơn mỏng cách điện thì n d Bd 15,7.10 4.0,8.10 3 I 1 A 4 .10 7 4 .10 7 + Chiều dài sợ dây chu vi ống trụ . N 1 4 D.nL 4 D.  d 1 4 D.   4 D 4 D 4 D R d S S dS .d 3 d 3 3 3 Rd 3 3,3. 0,8.10  0,6 m 4 D 4.1,76.10 8.4.10 2 Câu 5: Đáp án C. Tương tác giữa các điện tích đứng yên không phải tương tác từ mà đó là tương tác tĩnh điện. Câu 6: Đáp án D. Người ta có thể xác định chiều lực từ bằng quy tắc bàn tay trái. Câu 7: Đáp án B. I I 5.10 F 2.10 7. 1 2 .d 2.10 7. .0,5 2,5.10 5 N r 0,2 Câu 8: Đáp án B.      Lực từ tác dụng lên tâm O của sợi dây FO F15 F25 F35 F45 , F15  F35  hơn thế nữa F25  F45 FO 0 F F F F 15 25 35 45 Câu 9: Đáp án B. Trang 13
14. Vì ống dây có chiều dòng điện như trên, theo quy tắc nắm tay phải thì bên phải của ống dây là cực bắc, suy ra đầu P là cực Nam, đầu Q là cực Bắc. Câu 10: Đáp án A.  Vì I, B 180 nên F BIsin BIsin180 0 Câu 11: Đáp án A. Sử dụng quy tắc bàn tay trái, ta được lực F sẽ có hướng từ trong ra ngoài nên nó được biểu thị bằng 1 dấu (.) như hình vẽ A. Câu 12: Đáp án B. Sử dụng quy tắc bàn tay trái cho hình B với chiều cảm ứng từ và cường độ dòng điện như trên thì lực F có hướng từ ngoài vào trong hay được biểu thị bằng dấu (+) như hình vẽ B. Câu 13: Đáp án C. Sử dụng quy tắc bàn tay trái cho hình vẽ C thì ta được lực F có chiều hướng từ ngoài vào trong hay được biểu thì bằng dấu (+). Câu 14: Đáp án B. Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta được hình B biểu diễn chiều của cảm ứng từ đúng. Câu 15: Đáp án A. Sử dụng quy tắc bàn tay trái cho hình A do cảm ứng từ có hướng đi ra ngoài nên lực từ F sẽ có hướng như trên. Câu 16: Đáp án A. Sử dụng quy tắc bàn tay trái cho hình A do cảm ứng từ có hướng đi ra ngoài nên lực từ F sẽ có hướng như trên. Câu 17: Đáp án D. Hình D biểu diễn đúng hướng của lực từ. Câu 18: Đáp án A. Vì I có chiều đi lại gần chúng ta hay đi từ trong ra ngoài nên theo quy tắc bàn tay trái lực F sẽ hướng sang bên phải (chọn hình A). Câu 19: Đáp án B. Vì I có chiều đi ra xa chúng ta hay đi từ ngoài vào trong nên theo quy tắc bàn tay trái lực F sẽ hướng xuống dưới (hình B). Câu 20: Đáp án D. Hình D biểu diễn đúng hướng lực từ, các hình A, B , C chiều của lực từ đều bị ngược. Câu 21: Đáp án C. Vì I có chiều đi ra xa chúng ta và vuông góc với mặt phẳng nên theo quy tắc bàn tay trái lực từ F sẽ có hướng sang trái chếch xuống dưới chọn hình C. Câu 22: Đáp án A. Ở hình A ta có I và B song song với nhau nên F 0 . Trang 14
15. Câu 23: Đáp án C. Hình C biểu diễn đúng hướng lực từ theo quy tắc bàn tay trái. Câu 24: Đáp án D. Theo quy tắc bàn tay trái thì ở hình D lực F sẽ có phương vuông góc với mặt phẳng và tiến lại gần chúng ta hơn nên được biểu thị bằng 1 dấu (.). Câu 25: Đáp án C. Lực từ F BIsin 3.10 5.1400.100 4,2 N Câu 26: Đáp án D. Xét một đoạn dòng điện rất nhỏ d (có thể coi là đoạn thẳng) của dòng điện tròn I2 , theo quy tắc nắm tay phải, từ trường do dòng điện I1 gây ra tại d sẽ cùng phương với d nên ta có lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó là F BIsin 0 . Từ đó suy ra lực từ tác dụng lên dòng điện I2 bằng không. Câu 27: Đáp án A. Lực từ tác dụng lên cạnh AM có điểm đặt tại trung điểm AM và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng từ ngoài vào trong và có độ lớn: 3 3 FAM B.I.AM 0,08.5.3.10 1,2.10 N Câu 28: Đáp án B. Lực từ tác dụng lên cạnh MN có điểm đặt tại trung điểm MN và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng từ trong ra ngoài và có độ lớn: AM F B.I.MN.sin B.I.MN. F 1,2.10 3 N MN MN AM Câu 29: Đáp án C. I I Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng dài là: F 2.10 7. 1 2  r Câu 30: Đáp án D. Khi dòng điện vào từ trường đồng thời đổi chiều thì lực từ không thay đổi (về phương, chiều, điểm đặt, độ lớn) nên đáp án D là sai. Câu 31: Đáp án B. Khi hai dòng điện cùng chiều thì tương tác hút nhau. Câu 32: Đáp án D. Đáp án D là sai vì khi dây dẫn có dòng điện đặt song song với đường cảm ứng từ thì lực từ tác dụng lên dây bằng 0. Câu 33: Đáp án C. Khi đó F sẽ tăng lên 4.4 16 lần. Câu 34: Đáp án C. Trang 15
16. Theo quy tắc bàn tay trái cho từng cạnh của khung dây hình chữ nhật, ta thấy các lực có phương nằm trên mặt phẳng hình chữ nhật, có hướng vào tâm hình chữ nhật và làm nén khung. Câu 35: Đáp án B. Khi mà mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng từ thì khung dây dẫn đặt trong từ trường chịu tác dụng của ngẫu lực. Câu 36: Đáp án B. F 3.10 3 B 0,08 T Isin 0,75.0,05 Câu 37: Đáp án A. F 4.10 2  0,32 m 32 cm BIsin 0,5.0,5.sin 30 Câu 38: Đáp án B. M 0,02 B 0,5 T ISsin  2.0,02 Câu 39: Đáp án D. M 0,4.10 4 N 100 vòng IBS sin  0,5.4.10 4.20.10 4 Câu 40: Đáp án A. M NIBS sin  20.0,1.0,05.0,5.1.sin 30 25.10 3 N Câu 41: Đáp án C. + Vì có tác dụng của lực từ nên đoạn dây bị lệch sang 1 bên và có vị trí cân bằng khi dây treo lệch 1 góc    + Đoạn dây nằm cân bằng nên P F T 0, hay ba lực này lập thành 1 tam giác vuông có góc hợp bởi   P, T d F BIl + tan l P mg 3 2 mgd 10.10 .9,8.2,6.10 4 B 2 2 35,4.10 T Il 8. 30.10 2 Câu 42: Đáp án C. Trang 16
17. + Sử dụng quy tắc bàn tay trái với chiều dòng điện đi từ M đến N, cảm ứng từ hướng từ ngoài vào trong, ta được F hướng sang phải, vậy thanh nhôm chuyển động sang bên phải. + Thanh ray MN chuyển động đều (hay là có gia tốc bằng 0), áp dụng định luật II Newton ta được:       Fms F P N 0 , chọn hệ trục Oxy theo chiều của F và P , chiếu xuống 2 trục ta được: Fms F kmg BIl N P mg kmg 0,4.0,2.10 I 10 A Bl 0,05.1,6 Câu 43: Đáp án D. + Vì thanh nhôm trượt không ma sát trên hai thanh ray xuống dưới nên lực F có chiều hướng xuống dưới, áp dụng quy tắc bàn tay trái ta được cường độ dòng điện I có chiều hướng từ ngoài vào trong (+) nên dòng điện sẽ chạy từ M đến N nên cực dương phải nối với M.    + Khi thanh nhôm chuyển động nó vẫn luôn nằm ngang nên F P N 0 , chọn trục Oxy theo hướng của mặt phẳng nghiêng. + Chiếu theo phương của Ox ta được: Psin F cos 0 F BIl tan P mg mg tan 0,16.10.tan 30 I 18,5 A Bl 0,05.1 Câu 44: Đáp án B. M NIBS sin  50.10.0,2 .0,12 3,14 N.m Trang 17
18. Câu 45: Đáp án C.  + Vì đường sức từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 60 nên B,n 90 60 30 + M NIBSsin 75. .0,052.0,25.8.sin 30 0,59 N.m Câu 46: Đáp án D. Đường sức từ song song với mặt phẳng khung nên nó vuông góc với vectơ pháp tuyến n của mặt phẳng M IBa2 sin 90 IBa2 Câu 47: Đáp án A. + Vì hai dòng điện 1 và 3 ngược chiều nhau nên tương tác giữa 2 dòng điện là tương tác đẩy nên vectơ  F13 sẽ hướng ra ngoài.  + Vì hai dòng điện 2 và 3 cùng chiều nhau nên tương tác giữa 2 dòng điện là tương tác hút nên vectơ F 23 sẽ hướng vào trong.      + F3 F13 F23 , mà F13  F23 F3 F13 F23 , với: 7 I1I3 7 12.8,4 4 F13 2.10 . 2.10 . 1,68.10 T a b 0,12 7 I2I3 7 6.8,4 4 F23 2.10 . 2.10 . 1,44.10 T b 0,07 5 F3 2,4.10 T Câu 48: Đáp án B.  + Vì hai dòng điện 2 và 3 cùng chiều nhau nên tương tác giữa 2 dòng điện là tương tác hút nên vectơ F32 sẽ hướng về phía dòng điện 3. + Vì hai dòng điện 1 và 2 ngược chiều nhau nên tương tác giữa 2 dòng điện là tương tác đẩy nên vectơ  F12 sẽ hướng ra ngoài hay là về phía dòng điện 3.      + F2 F12 F32 , mà F12  F32 F2 F12 F32 , với: 7 I1I2 7 12.6 4 F12 2.10 . 2.10 . 2,88.10 T a 0,05 7 I2I3 7 6.8,4 4 F23 2.10 . 2.10 . 1,44.10 T b 0,07 5 F2 43,2.10 T Câu 49: Đáp án C. Trang 18
19. Hợp lực do hai dòng điện tác dụng lên dòng điện I3 là 2 2 F3 F13 F23 2F13F23 cos120 2 2 F13 F23 F13F23 F13 F23 Để lực từ tác dụng lên dòng điện I3 cân bằng với trọng lượng của dây thì ta phải có: I I I I P F mg 2.10 7 1 3 . DVg 2.10 7. 1 3 . 3 MC 3 MC 3 2 2 d 7 I I D d g  MC D    g 2.10 1 3  I 4 3 MC 3 3 7 8.10 .I1 3 Thay số với chú ý D 8900 kg m ta được: I3 78,6 A . Câu 50: Đáp án D. + Gọi Q' và S' lần lượt là điểm lệch khỏi của dây theo phương ngang, theo đề bài QQ SS 1 cm + Gọi P1 là trọng lượng các cạnh MK, NS, P2 là trọng lượng cạnh QS   Q Q + Momen P, P đối với trục quay MN là: M 2P. P .Q Q 1 2 P 1 2 2  Gọi F là lực từ tác dụng lên QS, momen của F đối với trục quay MN là M F F.MQ Fa P P + P .10, P .15, F IBb 1 35 2 35 25 + Từ điều kiện M M mg.Q Q. IBba P F 35 7IBba m 0,0315 kg 31,5 g 5g.Q Q Trang 19