›
›
›

Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Bài 2: Lực từ. Cảm ứng từ - Chu Văn Biên

doc 19 trang xuanthu 29/08/2022 2800
Download
Bạn đang xem tài liệu "Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Bài 2: Lực từ. Cảm ứng từ - Chu Văn Biên", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • docluyen_thi_vat_li_lop_11_chuong_4_tu_truong_bai_2_luc_tu_cam.doc

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 4: Từ trường - Bài 2: Lực từ. Cảm ứng từ - Chu Văn Biên

  1. BÀI 2. LỰC TỪ. CẢM ỨNG TỪ  + Tại mỗi điểm trong không gian có từ trường xác định một vectơ cảm ứng từ B : - Có hướng trùng với hướng của từ trường; - Có độ lớn bằng F I , với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ lớn dài  , cường độ I, đặt vuông góc với hướng của từ trường tại điểm đó. Đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).    + Lực từ F tác dụng lên phần tử dòng điện Il đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ là B : - Có điểm đặt tại trung điểm của ;  - Có phương vuông góc với l và B; - Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái; - Có độ lớn: F BIsin . TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. Phát biểu nào dưới đây là sai? Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện A. vuông góc với phần tử dòng điện.B. cùng hướng với từ trường. C. tỉ lệ với cường độ dòng điện.D. tỉ lệ với cảm ứng từ. Câu 2. Phát biểu nào dưới đây là đúng? Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường A. vuông góc với đường sức từ.B. nằm theo hướng của đường sức từ. C. nằm theo hướng của lực từ.D. không có hướng xác định. Câu 3. Trong các hình vẽ bên, MN là đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt trong từ trường đều và vuông  góc với mặt phẳng hình vẽ, đoạn dây MN và vectơ lực từ tác dụng lên đoạn dây F đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Hình vẽ đúng là A. Hình 1.B. Hình 2.C. Hình 3.D. Hình 4. Câu 4. Dùng nam châm thử ta có thể biết được A. Độ mạnh yếu của từ trường nơi đặt nam châm thử. B. Dạng đường sức từ nơi đặt nam châm thử. C. Độ lớn và hướng của vectơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử. D. Hướng của vectơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử.  Câu 5. Hình vẽ bên biểu diễn dòng điện PQ và vectơ lực từ F tác dụng lên đoạn dòng điện PQ đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Tình huống nào sau đây không thể xảy ra? Đường sức từ
  2. A. hướng từ phía trước ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. B. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. C. nằm trong mặt phẳng hình vẽ. D. không nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Câu 6. Một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Lực từ lớn nhất tác dụng lên đoạn dây dẫn khi đoạn dây dẫn đặt A. song song với các đường sức từ.B. vuông góc với các đường sức từ. C. hợp với các đường sức từ góc 45. D. hợp với các đường sức từ góc 60. Câu 7. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường A. Vuông góc với đường sức từ.B. Nằm theo hướng của đường sức từ. C. Nằm theo hướng của lực từ.D. Không có hướng xác định. Câu 8. Câu nào dưới đây nói về cảm ứng từ là không đúng? A. Cảm ứng từ là một đại lượng vật lí đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực tại mỗi điểm trong từ trường. B. Cảm ứng từ là tại một điểm trong từ trường được biểu diễn bằng một vectơ trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. C. Cảm ứng từ là tại một điểm trong từ trường có độ lớn tỉ lệ với lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng đặt vuông góc với hướng của từ trường tại điểm đó, tỉ lệ với cường độ dòng điện và độ dài của đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua. D. Trong hệ đơn vị quốc tế SI, cảm ứng từ được đo bằng đơn vị tesla (T).  Câu 9. Phần tử dòng điện Il nằm trong từ trường đều có các đường sức từ hướng thẳng đứng từ dưới lên.  Gọi là góc hợp bởi Il và đường sức từ. Để cho lực từ có phương nằm ngang thì góc không thể bằng A. 2 hoặc 2. B. 3hoặc 2. C. 0 hoặc .D. 4 hoặc 2.  Câu 10. Phần tử dòng điện Il nằm trong từ trường đều có các đường sức từ hướng thẳng đứng từ dưới  lên. Gọi là góc hợp bởi Il và đường sức từ. Để cho lực từ có bằng 0 thì góc bằng A. 2 hoặc 2. B. 0 hoặc 2. C. 0 hoặc .D. hoặc 2.   Câu 11. Phần tử dòng điện Il được treo nằm ngang trong một từ trường đều B . Gọi là góc hợp bởi   Il và đường sức từ. Biết lực từ cân bằng với trọng lực mg của phần tử dòng điện. Chọn câu sai. A. Từ trường nằm trong mặt phẳng nằm ngang sao cho khác 0 và khác . B. Lực từ trường hướng thẳng đứng từ dưới lên. C. BIsin mg. D. BIsin 2mg. Câu 12. Một khung dây dẫn có dòng điện chạy qua nằm trong từ trường luôn luôn có xu hướng quay mặt phẳng của khung dây đến vị trí
  3. A. vuông góc với các đường sức từ. B. song song với các đường sức từ. C. song song hoặc vuông góc với đường sức từ tùy theo chiều dòng điện chạy trong khung dây. D. tạo với các đường sức từ góc 45. Câu 13. Một đoạn dây có dòng điện được đặt trong một từ trường đều. Để độ lớn lực từ tác dụng lên dây đạt cực đại thì độ lớn góc giữa vectơ phần tử dòng điện và vectơ cảm ứng từ phải bằng A. 0. B. 30. C. 60. D. 90. Câu 14. Một đoạn dây có dòng điện được đặt trong một từ trường đều. Để độ lớn lực từ tác dụng lên dây đạt cực tiểu thì độ lớn góc giữa vectơ phần tử dòng điện và vectơ cảm ứng từ phải bằng A. 0hoặc 180. B. 0hoặc 60. C. 0 hoặc 90. D. 90 hoặc 180. Câu 15. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện tỉ lệ với A. điện trở của đoạn dây. B. bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây. C. căn bậc hai của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây. D. cường độ dòng điện qua đoạn dây. Câu 16. Trong hình vẽ đoạn dòng điện MN đặt trong mặt phẳng chứa các đường sức từ của một từ trường đều ở các vị trí khác nhau. Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện MN trong hình nào lớn nhất? A. Hình 4.B. Hình 3.C. Hình 2.D. Hình 1. Câu 17. Trong hình vẽ đoạn dòng điện MN đặt trong mặt phẳng chứa các đường sức từ của một từ trường đều ở các vị trí khác nhau. Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện MN trong hình nào bé nhất? A. Hình 4.B. Hình 3.C. Hình 2.D. Hình 1. Câu 18. Một khung dây phẳng mang dòng điện nằm trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ. Tăng dòng điện trong khung lên gấp hai lần thì độ lớn của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây sẽ như thế nào? A. tăng lên hai lần.
  4. B. giảm đi hai lần. C. tăng hay giảm tùy thuộc vào chiều của đường sức từ. D. không thay đổi. Câu 19. Cho một khung dây hình vuông cạnh a đặt trong mặt phẳng hình vẽ. Khung đặt trong từ trường đều, đường sức từ song song với mặt phẳng khung. Độ lớn momen lực từ tác dụng lên khung đối với hai trục quay T 1, T2 (T1 và T2 nằm trong mặt phẳng khung dây và song song với một cạnh của khung dây) lần lượt là M1 và M2. Chọn phương án đúng. A. M1 M2 . B. M1 M2 . C. M1 M2 0. D. M1 M2 . Câu 20. Hình vẽ mô tả đoạn dây dẫn AB và lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn đó đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Từ chiều của lực từ và chiều của dòng điện đã chỉ ra trong hình vẽ thì đường sức từ A. nằm trong mặt phẳng hình vẽ và có chiều từ trái sang phải. B. nằm trong mặt phẳng hình vẽ và có chiều từ phải sang trái. C. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ trước ra sau. D. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ sau ra trước. Câu 21. Đặt bàn tay trái cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra 90 chỉ chiều dòng điện thì chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện A. theo chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay. B. ngược chiều với chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay. C. cùng chiều với ngón tay cái choãi ra. D. ngược chiều với ngón tay cái choãi ra. Câu 22. Chọn câu sai. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ với A. cường độ dòng điện trong đoạn dây.B. chiều dài của đoạn dây. C. góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ.D. cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây. Câu 23. Một đoạn dòng điện nằm song song với đường sức từ và có chiều ngược chiều với chiều đường sức từ. Gọi F là lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó thì: A. F 0. B. F 0. C. F còn phụ thuộc độ dài đoạn dây dẫn. D. F còn phụ thuộc cường độ dòng điện qua dây dẫn. Câu 24. Gập đôi đoạn dây dẫn MN có chiều dài  mang dòng điện I thành đoạn dây kép có chiều dài  2 và đặt trong từ trường đều. Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó A. phụ thuộc . B. phụ thuộc I. C. không phụ thuộc độ lớn từ trường. D. phụ thuộc vào góc hợp bởi dây dẫn và từ trường.
  5. Câu 25. Một đoạn dây dẫn thẳng dài  có dòng điện với cường độ I chạy qua, đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B. Biết đoạn dây dẫn vuông góc với các đường sức từ và lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F. Công thức nào sau đây đúng? A. F B I . B. F BI2. C. F I B. D. F BI. Đáp án 1B 2B 3C 4D 5C 6B 7B 8C 9C 10C 11D 12A 13D 14A 15D 16C 17D 18D 19D 20D 21B 22C 23B 24C TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG DẠNG 1: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN + Độ lớn lực từ của từ trường đều: F BIsin . + Để xác định hướng của lực từ dùng quy tắc bàn tay trái. Câu 1. Hai dòng điện I 1 và I2 chạy trong hai dây dẫn thẳng, nằm trong mặt phẳng hình vẽ và trực giao nhau. Hướng của lực từ do dòng điện I 1 tác dụng lên dòng điện I2 A. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều từ ngoài vào trong. B. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều từ trong ra ngoài. C. cùng hướng với I1. D. ngược hướng với I1. Hướng dẫn * Theo quy tắc nắm tay phải, từ trường của I 1 gây ra tại vị trí đặt I2 hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng ngoài vào trong. * Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ của từ trường dòng I 1, tác dụng lên dòng I 2 cùng hướng với I1. Chọn C. Câu 2. Một đoạn dây dẫn dài 0,80 m đặt nghiêng một góc 60 so với hướng của các đường sức từ trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,50 T. Khi dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn này có cường độ 7,5A, thì đoạn dây dẫn bị tác dụng một lực từ bằng bao nhiêu? A. 4,2 N.B. 2,6 N.C. 3,6 N.D. 1,5 N. Hướng dẫn * Tính: F BIl sin 0,5.7,5.0,8sin 60 2,6 N Chọn B. Câu 3. Một đoạn dây dẫn thẳng dài 128 cm được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,83 T. Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn khi dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn này có cường độ 18 A. A. 19 N.B. 1,9 N.C. 191 N.D. 1910 N. Hướng dẫn
  6. * Tính: F BIl sin 0,83.18.1,28sin 90 19 N Chọn A. Câu 4. Một dây dẫn thẳng dài 1,4 m đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,25 T. Khi dòng điện cường độ 12 A chạy qua dây dẫn thì dây dẫn này bị tác dụng một lực bằng 2,1 N. Góc hợp bởi hướng của dòng điện chạy qua dây dẫn và hướng của cảm ứng từ gần giá trị nào nhất sau đây? A. 29. B. 56. C. 45. D. 90. Hướng dẫn * Tính: F BIl sin 2,1 0,25.12.1,4sin 30 Chọn A. Câu 5. Một đoạn dây dẫn thẳng dài 89 cm được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trường đều. Cho biết khi dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn có cường độ 23 A, thì đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ bằng 1,6 N. Xác định cảm ứng từ của từ trường đều. A. 78.10 5 T. B. 78.10 3 T. C. 78T. D. 7,8.10 3 T. Hướng dẫn * Tính: F BIl sin 1,6 B.23.0,89sin 90 B 0,078 T Chọn B. Câu 6. Một đoạn dây dẫn đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,35 T. Khi dòng điện cường độ 14,5 A chạy qua đoạn dây dẫn, thì đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ bằng 1,65 N. Biết hướng của dòng điện hợp với hướng của từ trường một góc30 . Tính độ dài của đoạn dây dẫn đặt trong từ trường. A. 0,45 m.B. 0,25 m.C. 0,65 m.D. 0,75 m. Hướng dẫn * Tính: F BIl sin 1,65 0,35.14,5.l sin 30 l 0,65 m Chọn C. Câu 7. Ở gần xích đạo, từ trường Trái Đất có thành phần nằm ngang bằng 3.10 -5 T còn thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Một đường dây điện đặt nằm ngang theo hướng Đông – Tây với cường độ không đổi là 1400 A. Lực từ của Trái Đất tác dụng lên đoạn dây 100 m là A. 19 N.B. 1,9 N.C. 4,5 N.D. 4,2 N. Hướng dẫn * Tính: F BIl sin 3.10 5.1400.100sin 90 4,2 N Chọn D. Câu 8. Một đoạn dây đồng CD chiều dài  , có khối lượng m được treo ở hai đầu bằng hai sợi dây mềm, rất nhẹ, cách điện sao cho đoạn dây CD nằm ngang, tại nơi có gia tốc trọng trường g. Đưa đoạn dây đồng vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B và các đường sức từ là những đường thẳng đứng hướng lên. Cho dòng điện qua dây CD có cường độ I sao cho BI 2mg thì dây treo lệch so với phương thẳng đứng một góc gần góc nào nhất sau đây? A. 45. B. 85. C. 25. D. 63. Hướng dẫn
  7. * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang, có độ lớn F BI . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn P = mg.    Khi cân bằng thì hợp lực R F P phải ở vị trí như hình vẽ. F * Điều kiện cân bằng: tan 2 63 P Chọn D. Câu 9. Một đoạn dây đồng CD dài 20 cm, nặng 15 g được treo ở hai đầu bằng hai sợ dây mềm, rất nhẹ, cách điện sao cho đoạn dây CD nằm ngang. Đưa đoạn dây đồng vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T và các đường sức từ là những đường thẳng đứng hướng lên. Lấy g = 10 m/s 2. Cho dòng điện qua dây CD có cường độ I = 2 A thì lực căng mỗi sợi dây treo có độ lớn là A. 0,18 N.B. 0,125 N.C. 0,25 N.D. 0,36 N. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang, có độ lớn F BI . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn P = mg. Khi cân bằng thì hợp lực    R F P phải ở vị trí như hình vẽ. * Điều kiện cân bằng: 2T R P2 F 2 1 2 2 T 15.10 3.10 0,5.0,2.2 0,125 N 2 Chọn B. Câu 10. Một đoạn dây dẫn thẳng MN = 5cm, khối lượng 10 g được treo vào hai sợi dây mảnh, nhẹ MC và ND sao cho MN nằm ngang và CMND nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Cả hệ đặt trong từ trường đều có độ lớn B = 0,25 T, có hướng thẳng đứng từ dưới lên. Cho dòng điện có cường độ I chạy qua MN thì dây treo lệch một góc so với phương thẳng đứng. Lấy g = 10 m/s 2. Giá trị I gần giá trị nào nhất sau đây? A. 4,62 A.B. 6,93 A.C. 4,12 A.D. 6,62 A. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang, có độ lớn F BI . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn    P = mg. Khi cân bằng thì hợp lực R F P phải ở vị trí như hình vẽ. F BlI * Điều kiện cân bằng: tan P mg 0,25.0,05I tan 30 I 4,62 A Chọn A. 10.10 3.10
  8. Câu 11. Một đoạn dây đồng CD dài 20 cm, nặng 12 g được treo ở hai đầu bằng hai sợi dây mềm, rất nhẹ, cách điện sao cho đoạn dây CD nằm ngang. Đưa đoạn dây đồng vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 T và các đường sức từ là những đường thẳng đứng hướng lên. Dây treo có thể chịu được lực kéo lớn nhất là 0,075 N. Lấy g = 10 m/s2. Hỏi có thể cho dòng điện qua dây CD có cường độ lớn nhất là bao nhiêu để dây treo không bị đứt? A. 1,66 A.B. 1,88 A.C. 2,25 A.D. 2,36 A. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ là hướng ngang, có độ lớn F BI . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn    P = mg. Khi cân bằng thì hợp lực R F P phải ở vị trí như hình vẽ. 2 2 * Điều kiện cân bằng: 2T R P F 2T mg 2 BlI 2 2 2.0,075 12.10 3.10 0,2.0,2I 2 I 2,25 A Chọn C. Câu 12. Một thanh kim loại MN có chiều dài  4,0cm và khối lượng m = 4,0 g được treo thẳng ngang bằng hai dây kim loại, nhẹ, cứng song song cùng độ dài AM và CN trong từ trường đều. Cảm ứng từ của từ trường này có độ lớn B = 0,10 T, hướng vuông góc với thanh MN và chếch lên phía trên hợp với phương thẳng đứng một góc 60 . Lúc đầu, hai dây treo AM và CN nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Sau đó, cho dòng điện cường độ 10 A chạy qua thanh MN. Lấy g = 10 m/s 2. Gọi  là góc lệch của mặt phẳng chứa hai dây treo AM và CN so với mặt phẳng thẳng đứng. Giá trị  gần giá trị nào nhất sau đây? A. 74. B. 56. C. 45. D. 90. Hướng dẫn * Chọn mặt phẳng hình vẽ, là mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với MN, chiều dòng điện hướng từ ngoài vào trong. Cảm ứng từ nằm trong mặt phẳng hình vẽ và chếch lên trên, theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ có dạng như hình vẽ  90 30 , có độ lớn F BI 0,04N . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn P mg 0,04N F . Khi cân bằng thì hợp lực    R F P phải ở vị trí như hình vẽ. * Từ tam giác cân có góc ở đỉnh  30suy ra: 75 . Chọn A. Câu 13. Một thanh kim loại MN có chiều dài  và khối lượng m được treo thẳng ngang bằng hai dây kim loại, nhẹ, cứng song song cùng độ dài AM và CN trong từ trường đều, tại nơi có gia tốc trọng trường g. Cảm ứng từ của từ trường này có độ lớn B, hướng vuông góc với thanh MN và chếch lên phía trên hợp
  9. với phương thẳng đứng một góc 30 . Lúc đầu, hai dây treo AM và CN nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Sau đó, cho dòng điện cường độ I chạy qua thanh MN, sao cho BI 0,25mg . Gọi  là góc lệch của mặt phẳng chứa hai dây treo AM và CN so với mặt phẳng thẳng đứng. Giá trị  gần giá trị nào nhất sau đây? A. 74. B. 26. C. 45. D. 14. Hướng dẫn * Chọn mặt phẳng hình vẽ, là mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với MN, chiều dòng điện hướng từ ngoài vào trong. Cảm ứng từ nằm trong mặt phẳng hình vẽ và chếch lên trên, theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ có dạng như hình vẽ, có độ lớn F BI . Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn P mg 4F . Khi cân bằng thì    hợp lực R F P phải ở vị trí như hình vẽ. * Áp dụng định lý hàm số sin cho tam giác: F P 1 4  13,9 Chọn D. sin sin   sin sin 60  Câu 14. Một thanh dẫn điện đồng chất có khối lượng m = 10 g, dài  1m được treo trong từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều trong ra ngoài. Đầu trên O của thanh có thể quay tự do xung quanh một trục nằm ngang. Khi cho dòng điện cường độ I = 8 A qua thanh thì đầu dưới M của 2 thanh di chuyển một đoạn d = 2,6 cm. Lấy g = 9,8 m/s . Độ lớn cảm ứng từ B là A. 3,2.10 4 T. B. 5,6.10 6 T. C. 3,2T. D. 3,2.10 3 T. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ có dạng như hình vẽ, có độ lớn F BI , điểm đặt tại trung điểm N của thanh. * Trọng lực hướng thẳng đứng từ trên xuống, có độ lớn P = mg, điểm đặt tại N. * Khi cân bằng thì độ lớn mômen của F đối với O bằng độ lớn mômen P đối l l với O: F.ON P.HN BlI. mg. sin 2 2 mg d 0,01.9,8 0,026 B sin sin 3,2.10 4 T Chọn A. Il l 8.1 1 Câu 15. Dùng một dây đồng gập lại thành ba cạnh của một hình chữ nhật. Hai đầu M, N có thể quay xung quanh một trục cách điện nằm ngang như trên hình vẽ. Khung dây được đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B = 0,03 T, có phương thẳng đứng, có chiều từ dưới lên trên. Khi cho dòng điện
  10. cường độ I = 5 A chạy vào khung thì khung lệch ra khỏi mặt phẳng thẳng đứng, khi đó cạnh KS cách mặt phẳng thẳng đứng 1 cm. Cho: MK NS a 10cm,KS b 15cm . Lấy g = 10 m/s 2. Khối lượng của khung dây gần giá trị nào nhất sau đây? A. 31, 5 g.B. 32,5 g.C. 33,5 g.D. 31,3 g. Hướng dẫn * Gọi P1 là trọng lượng các cạnh MK, NS và P2 là trọng lượng cạnh KS. * Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên các cạnh MK, NS có phương song song với trục quay nên không có tác dụng làm quay; lực từ tác dụng lên cạnh KS vuông góc với trục quay nên độ lớn mômen của nó đối với trục quay: 2 2 M F F.MO BbI MK MO * Độ lớn mômen của trọng lực đối với trục quay: a b M 2P .JE P KO KO P P KO .mg P 1 2 1 2 2a b BbI MK 2 MO2 2a b * Điều kiện cân bằng: M M m F P KO.g a b 0,03.0,15.5 0,12 0,012 2.0,1 0,15 m 0,0313 kg 0,01.10 0,1 0,15 Chọn A. Câu 16. Một thanh nhôm MN, khối lượng 0,20 kg chuyển động trong từ trường đều và luôn tiếp xúc với hai thanh ray đặt song song cách nhau 1,6 m, nằm ngang, nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Từ trường ngược hướng với trọng lực, có độ lớn B = 0,05 T. Hệ số ma sát giữa thanh nhôm MN và hai thanh ray là  0,40 . Biết thanh nhôm chuyển động đều và điện trở của mạch không đổi. Lấy g = 10 m/s 2. Thanh nhôm chuyển động về phía A. gần nguồn và cường độ dòng điện là 10 A. B. xa nguồn và cường độ dòng điện là 10 A. C. gần nguồn và cường độ dòng điện là 5 A. D. xa nguồn và cường độ dòng điện là 5 A. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ có dạng như hình vẽ, có độ lớn F BI. * Vì chuyển động đều nên lực từ cân bằng với lực ma sát: mg 0,4.0,2.10 BlI mg I 10 A Chọn B. Bl 0,05.1,6 Câu 17. Một thanh nhôm MN, khối lượng 0,20 kg chuyển động trong từ trường đều và luôn tiếp xúc với hai thanh ray đặt song song cách nhau 1,6 m, nằm ngang, nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Từ trường ngược
  11. hướng với trọng lực, có độ lớn B = 0,05 T. Hệ số ma sát giữa thanh nhôm MN và hai thanh ray là  0,40 . Lấy g = 10 m/s2. Khi cường độ dòng điện qua thanh nhôm không đổi bằng 12 A thì nó chuyển động nhanh dần đều với gia tốc A. 0,3 m/s2.B. 0,4 m/s 2.C. 0,8 m/s 2. D. 0,5 m/s2. Hướng dẫn * Theo quy tắc bàn tay trái, hướng của lực từ có dạng như hình vẽ, có độ lớn F BI. * Gia tốc: BlI mg 0,05.1,6.12 0,4.0,2.10 a 0,8 m s2 Chọn B. m 0,2 Câu 18. Có hai thanh ray song song, cách nhau 1 m, đặt trong mặt phẳng nghiêng nằm trong từ trường đều có B = 0,05 T. Góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng nằm ngang bằng 30 như hình vẽ. Các đường sức từ có phương thẳng đứng và có chiều hướng từ trên xuống dưới. Một thanh nhôm khối lượng 0,16 kg trượt không ma sát trên hai thanh ray xuống dưới với vận tốc không đổi. Biết khi thanh nhôm chuyển động, nó vẫn luôn nằm ngang và cường độ dòng điện trong thanh nhôm không đổi bằng I. Lấy g = 10 m/s 2. Đầu M của thanh nhôm nối với cực A. dương của nguồn điện và I = 18,5 A. B. âm của nguồn điện và I = 18,5 A. C. dương của nguồn điện và I = 12,5 A. D. âm của nguồn điện và I = 12,5 A. Hướng dẫn * Thanh chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P, phản lực Q và lực từ F. * Vì vận tốc của thanh không đổi nên các lực tác dụng lên thanh cân bằng nhau. Muốn vậy, F phải hướng lên. Theo quy tắc bàn tay trái, dòng điện chạy qua thanh nhôm hướng từ M đến N, tức là M nối với cực dương của nguồn điện.    * Chiếu đẳng thức vectơ: P Q F 0 lên mặt phẳng nghiêng (chọn chiều dương hướng xuống dưới): P cos 90 F cos 0 mg tan 0,16.10tan30 mg sin BlI cos 0 I 18,475 A Bl 0,05.1 Chọn A.
  12. Câu 19. Có hai thanh ray song song, cách nhau 1m, đặt trong mặt phẳng nghiêng nằm trong từ trường đều có B = 0,05 T. Góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng nằm ngang bằng 30 như hình vẽ. Các đường sức từ có phương thẳng đứng và có chiều hướng từ trên xuống dưới. Một thanh nhôm khối lượng 0,16 kg, hệ số ma sát giữa thanh nhôm và hai thanh ray là 0,4. Biết thanh nhôm trượt xuống dưới với gia tốc 0,2 m/s 2, thanh luôn nằm ngang và cường độ dòng điện trong thanh nhôm không không đổi bằng I chiều từ M đến N. Lấy g = 2 10 m/s . Giá trị I gần giá trị nào nhất sau đây? A. 4,5 A.B. 5,5 A.C. 9,5 A.D. 4,0 A. Hướng dẫn * Thanh chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P, phản lực Q, lực từ F và lực ma sát Fms.     mg cos Q F sin 0 * Từ: P Q F Fms ma mg sin F cos Fms ma Q mg cos F sin mg sin mg cos ma F 0,2005 N mg sin F cos Q ma cos  sin F F BIl I 4,01 A Chọn D. Bl DẠNG 2: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY DẪN Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện Il đặt trong từ trường có: + Điểm đặt: trung điểm của phần tử dòng điện.  + Phương: vuông góc với Il và vuông góc với B . + Chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái.  + Độ lớn: F BIl sin , với là góc hợp bởi Il và B . Để tìm lực từ tác dụng lên khung dây, tìm lực từ tác dụng lên từng cạnh rồi tìm lực tổng hợp. Câu 1. Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD, có chu vi  , có dòng điện cường độ I chạy qua, được đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng của khung dây và có cảm ứng là B. Lực từ tổng hợp tác dụng lên khung dây dẫn có A. hướng vuông góc với mặt phẳng khung dây. B. hướng song song với mặt phẳng khung dây. C. độ lớn bằng 0. D. độ lớn bằng BI. Hướng dẫn * Giả sử từ trường hướng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ, theo quy tắc bàn tay trái hướng của lực từ tác dụng lên các cạnh giống như hình vẽ.
  13. * Vì các cạnh vuông góc với từ trường nên 90 , độ lớn lực từ tính theo: F1 F3 BI.AB F BIl sin BIl F2 F4 BI.BC      F F1 F2 F3 F4 0 Chọn C. Mở rộng: Khung dây dẫn phẳng có dòng điện chạy qua đặt vuông góc với từ trường đều thì tổng hợp lực từ tác dụng lên khung dây bằng 0. Câu 2. Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD, với AB = 30 cm, BC = 20 cm, được đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng của khung dây và có cảm ứng là 0,10 T. Cho dòng điện cường độ 5,0 A chạy qua khung dây dẫn theo chiều A, B, C, D thì độ lớn lực từ tác dụng lên cạnh AB, BC, CD và DA lần lượt là F1, F2, F3 và F4. Giá trị của (F1 + 2F2 + 3F3 + 4F4) là A. 0,9 N.B. 1,8 N.C. 1,2 N.D. 4,2 N. Hướng dẫn * Giả sử từ trường hướng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ, theo quy tắc bàn tay trái hướng của lực từ tác dụng lên các cạnh giống như hình vẽ. * Vì các cạnh vuông góc với từ trường nên 90 , độ lớn lực từ tính theo F1 F3 0,1.5.0,3 0,15 N F BIl sin BIl F2 F4 0,1.5.0,2 0,1 N F1 2F2 3F3 4F4 1,2 N Chọn C. Câu 3. Cho một khung dây cứng hình chữ nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ. Biết B = 0,02T. Độ lớn lực từ tác dụng lên cạnh AB, BC, CD và DA lần lượt là F 1, F2, F3 và F4. Chọn phương án đúng. A. Lực từ làm cho khung dây chuyển động. B. F1 + F2 + F3 + F4 = 0. C. F1 + 2F2 + 2F3 + F4 = 0,12 N. D. Lực từ có xu hướng nén khung dây. Hướng dẫn * Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương nằm trong mặt phẳng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, có chiều như hình vẽ và có độ lớn: 3 3 F1 F3 B.I.AB 15.10 N;F2 F4 B.I.BC 25.10 N. * Các lực này cân bằng với nhau từng đôi một nhưng có tác dụng kéo dãn các cạnh của khung dây. Chọn C.
  14. Câu 4. Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây như hình vẽ. Biết B = 0,04 T. Độ lớn mômen của lực từ do từ trường đều tác dụng lên khung dây là A. 32.10 4 Nm. B. 64.10 4 Nm. C. 32.10 3 Nm. D. 64.10 3 Nm. Hướng dẫn * Các cạnh AB và CD song song với các đường sức từ nên lực từ tác dụng lên các cạnh này bằng 0 (F 2 = F4 = 0). Lực từ tác dụng lên các cạnh BC và AD có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ trong ra ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hướng từ ngoài vào trong và 3 có độ lớn: F2 F4 B.I.BC 32.10 N. * Hai lực này tạo thành một ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. * Độ lớn mômen lực: M F .d 32.10 3.0,1 32.10 4 Nm Chọn A. Câu 5. Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB 10 3 cm;BC 20 cm,có dòng điện I = 5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có độ lớn B = 1 T, có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây và hợp với cạnh AD một góc 30 như hình vẽ. Độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD và DA lần lượt là F1, F2, F3 và F4. Giá trị của (F1 + 2F2 + 3F3 + 4F4) là A. 3 N.B. 6 N.C. 5 N.D. 4 N. Hướng dẫn * Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, lực tác dụng lên các cạnh AB và BC hướng từ trong ra, các lực tác dụng lên các cạnh CD và AD hướng từ ngoài vào và có độ lớn: F1 F3 B.I.AB.sin 90 0,75 N F2 F4 B.I.BC.sin 0,5 N F1 2F2 3F3 4F4 6 N Chọn B. Câu 6. Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC có AB = 8 cm, AC = 6 cm như hình vẽ. Đặt khung dây vào trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ song song với cạnh AC, có độ lớn B = 5 T. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Khi dòng điện chạy trong khung dây
  15. có cường độ I = 5 A thì độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh AB, BC và CA lần lượt là F1, F2 và F3. Giá trị của (F1 + F2 + F3) là A. 3 N.B. 6 N.C. 5 N.D. 4 N. Hướng dẫn * Lực từ tác dụng lên cạnh AB là có điểm đặt tại trung điểm của AB, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ ngoài vào (quy tắc bàn tay trái) và có độ lớn: F1 B.I.AB 2 N . * Lực từ tác dụng lên cạnh BC có điểm đặt tại trung điểm của BC, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ trong ra (quy tắc bàn tay trái) và có độ lớn: AB F B.I.BC.sin B.I.BC. 2 N . 2 BC * Vì cạnh AC song song với từ trường nên lực từ tác dụng lên cạnh AC là F3 =0. F1 F2 F3 4 N Chọn D. Câu 7. Cho một khung dây dẫn cứng hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ hợp với mặt phẳng chứa khung dây một góc 60 như hình vẽ. Biết B = 0,04 T. Độ lớn mômen của lực từ do từ trường đều tác dụng lên khung dây là A. 32.10 4 Nm. B. 16.10 4 Nm. C. 32.10 3 Nm. D. 64.10 3 Nm. Hướng dẫn * Lực tác dụng lên các cạnh AB và CD cùng phương ngược chiều cùng độ lớn (F 1 và F3) nên chúng cân bằng nhau. Lực từ tác dụng lên các cạnh BC và AD có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ trong ra ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hướng từ ngoài vào trong và có độ lớn: F2 F4 B.I.BC F. * Hai lực này tạo thành một ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. * Độ lớn mômen lực: M F.d F.MN cos I.B.BC.AB cos 16.10 4 Nm Chọn B. Kinh nghiệm: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S, có cường độ dòng điện I chạy qua, đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ hợp với vectơ pháp tuyến một góc . Khung dây sẽ chịu tác dụng một mômen lực từ có độ lớn:
  16. M I.B.BC.AB cos IBS sin . Mômen này có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Câu 8. Biết rằng, một vòng dây phẳng có diện tích S, có dòng điện chạy qua I, đặt trong từ trường đều như hình vẽ, thì vòng dây sẽ chịu tác dụng của mômen ngẫu lực từ M IBSsin .Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng. Trong mỗi vòng có dòng điện cường độ 10 A chạy qua. Khung dây đặt trong từ trường đều, đường sức từ song song với mặt phẳng khung, B = 0,20 T. Độ lớn momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung có độ lớn là A. 3,14 Nm.B. 6,28 Nm.C. 4,71 Nm.D. 3,77 Nm. Hướng dẫn * Tính: M NIBS sin NIB r 2 sin 50.10.0,2. .0,12 sin90 Nm Chọn A. Câu 9. Biết rằng, một vòng dây phẳng có diện tích S, có dòng điện chạy qua I, đặt trong từ trường đều như hình vẽ, thì vòng dây sẽ chịu tác dụng của mômen ngẫu lực từ M IBSsin . Một khung dây tròn bán kính 5 cm gồm 75 vòng được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,25 T. Mặt phẳng của khung hợp với đường sức từ góc60 . Cho biết mỗi vòng dây có dòng điện 8 A chạy qua. Độ lớn mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung là A. 3,14 Nm.B. 0,59 Nm.C. 0,71 Nm.D. 0,77 Nm. Hướng dẫn 3 * Tính: M NIBS sin NIB r 2 sin 75.8.0,25. .0,052 sin30 Nm 16 Chọn B. BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Đoạn dây dẫn dài 10 cm mang dòng điện 5 A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,08 T. Đoạn dây đặt vuông góc với các đường sức từ. Lực từ tác dụng lên đoạn dây là A. 0,01 N.B. 0,02 N.C. 0,04 N.D. 0 N. Câu 2. Đoạn dây dẫn dài 10 cm mang dòng điện 5 A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,08 T. Đoạn dây đặt hợp với các đường sức từ góc 30 . Lực từ tác dụng lên đoạn dây là A. 0,01 N.B. 0,02 N.C. 0,04 N.D. 0,05 N. Câu 3. Đặt một dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện 20 A trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với dây, người ta thấy cứ mỗi 50 cm của dây chịu lực từ là 0,5 N. Cảm ứng từ có độ lớn là A. 5 T.B. 0,5 T.C. 0,05 T.D. 0,005 T. Câu 4. Một đoạn dây dẫn thẳng dài 100 cm có dòng điện cường độ 20 A chạy qua và được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trường đều. Khi đó đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ 1,2 N. Xác định cảm ứng từ của từ trường đều.