Giáo án giảng dạy vật lý 12 phần Lực từ

Giáo án giảng dạy dành cho giáo viên môn Vật lý 12 phần Lực từ ,có nhiều bài tập hay kèm theo đáp án

Trang 1

 Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có

+ Điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây

+ Lực từ Fcó phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường và vuông góc với đường sức từ nên ta có thể nói nó vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ B

+ Chiều của lực từ tuân theo quy tắc bàn tay trái “Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để các đường cảm

ứng từ xuyên vào lòng bàn tay và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi đó ngón tay cái choãi ra 90 o sẽ chỉ chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn”

F

B M

I N

- Lưu ý: Trước khi áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực từ thì ta phải kiểm tra xem

B và I có song song hay không Nếu có thì không cần xác định phương chiều ta biết ngay F0. Nếu không kiểm tra mà vẫn cố dùng tay trái để tìm chiều của lực từ thì có đưa đến gảy tay cũng không tìm ra được 

LỰC TỪ

Trang 2

a Lực từ hướng từ ngoài vào

trong và vuông góc với mặt

phẳng giấy (hoặc mặt phẳng

bảng)

b Lực từ hướng từ trên xuống và vuông góc với dòng điện và từ trường

c Không có lực từ tác dụng lên dòng điện do dòng điện và từ trường song song nhau

Dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường + Độ lớn lực từ được xác định bởi biểu thức FBILsin (là biểu thức của định luật amper) Trong đó:

B Độ lớn của cảm ứng từ (T)

I là độ lớn cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn (A)

L là chiều dài dây dẫn (m)

 là góc hợp bởi  L;B

 Cảm ứng từ là đại lượng vectorr đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực, kí hiệu là B. Vectorr cảm ứng từ B⃗⃗ tại một điểm trong từ trường, có:

Phương là phương của nam châm thử nằm cân bằng tại một điểm trong từ trường

Chiều là chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử

Độ lớn cảm ứng từ

F B

ILsin



Trong hệ SI, cảm ứng từ có đơn vị là tesla, kí hiệu là T.

Quy ước

 chiều đại lượng đang xét (dòng điện I, lực tù F, cảm úng từ B) từ ngoài hướng vuông góc vào mặt phẳng hình vẽ

chiều đại lượng đang xét từ mặt phẳng hình vẽ hướng vuông góc ra ngoài

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN

CẢM ỨNG TỪ

Trang 3

Câu 1: Một đoạn dây dẫn thẳng dài mang điện nằm song song với đường sức từ và có chiều ngược với chiều của đường sức từ Gọi F là lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó thì

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

A luôn cùng hướng với đường sức từ B luôn ngược hướng với đường sức từ

C luôn vuông góc với đường sức từ D luôn bằng 0

Câu 5: Hướng của dòng điện, hướng của từ trường và hướng của lực điện từ tác dụng lên dòng điện này

A tạo thành một tam diện thuận B luôn hợp với nhau một góc 120 o

C luôn cùng hướng với nhau D tạo thành một tam giác vuông

Trang 4

A luôn luôn vuông góc với cảm ứng từ.

B luôn vuông góc với dây dẫn

C phụ thuộc vào góc giữa dây dẫn và cảm ứng từ

D luôn cùng chiều từ trường

Hướng dẫn giải

Lực điện từ có phương luôn vuông góc với từ trường, nên không thể cùng chiều với từ trường

Câu 7: Hình nào sau đây biểu diễn không đúng vectorr lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường mô tả như hình dưới đây?

B

B F

I

Hình 1

B

B F

Hình biểu diễn không đúng vectorr lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường

là hình 3 vì cảm ứng từ và cường độ dòng điện cùng hướng nên lực từ bằng không nên không có chiều lực từ

Câu 8: Chọn câu sai Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ với

A cường độ dòng điện trong đoạn dây B chiều dài đoạn dây

C góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ D cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây

FBIL sin ,  là góc tạo bởi Bur và rI

Câu 9: Khi tăng cường độ dòng điện lên 2 lần thì thấy lực từ tác dụng lên đoạn dây tăng lên 4 lần Khi đó cảm ứng từ sẽ

A tăng 2 lần B giảm 2 lần C không đổi D tăng 8 lần

Câu 10: 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

Trang 5

Câu 11: 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

N

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 12: Hình nào biểu diễn đúng hướng lực tù 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

B

I

F B I

Trang 6

Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta được hình B biểu diễn chiều của cảm ứng từ đúng.

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

I

Hình D biểu diễn đúng hướng của lực từ

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

IF

Câu 19: Khi nói về lực từ, phát biểu nào sau đây là sai?

A Lực mà từ trường tác dụng lên nam châm hay dòng điện đều gọi là lực từ

B Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương nằm trong mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và véc tơ cảm ứng từ tại điểm khảo sát

C Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với dòng điện và vuông góc với đường sức từ

D Chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện được xác định theo quy tắc bàn tay trái

Trang 7

Hướng dẫn giải Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và véc tơ

cảm ứng từ tại điểm khảo sát

Câu 20: Một khung dây dẫn có dạng tam giác vuông cân ADC như hình vẽ

Khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B 0,1 T, sao cho vector cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng ADC Biết ADAC 20 cm , dòng điện qua khung có cường độ 5 A theo chiều CADC Bỏ qua trọng lượng khung dây, nếu khung tự do thì hệ lực từ tác dụng lên khung làm cho khung

A chuyển động sang trái B chuyển động sang phải

C chuyển động xuống dưới D đứng yên

Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện

CA : hướng ra ngoài tam giác CAD, vuông góc với CA và có độ lớn

o CA

DA : hướng ra ngoài tam giác CAD, vuông góc với DA và có độ lớn

o AD

DC : hướng ra ngoài tam giác CAD, vuông góc với DC và có độ lớn

o DC

Trang 8

F F BIL sin 0,1.5.0,3.sin 90 0,15 N

F F BIL sin 0,1.5.0, 2.sin 90 0,1 N

Câu 24: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 cm có dòng điện 5 A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ

B0,5 T Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn 7,5.102 N Góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ

Câu 25: Một đoạn dây dẫn thẳng, dài 10 cm mang dòng điện 5 A đặt trong từ trường đều cảm ứng từ

B0, 08 T Biết đoạn dây dẫn vuông góc với vector cảm ứng từ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn là

Ta có FBIL sin  F 0, 08.5.0,1.sin 90 0, 04 N

Câu 26: Một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện 20 A, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 3

B5.10 T.Dây dẫn đặt vuông góc với vectorr cảm ứng từ và chịu lực từ bằng 3

10 N Chiều dài của đoạn dây dẫn là

Ta có

3 3

Trang 9

g 10 m/s thì góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là

Các lực tác dụng lên dây dẫn P; T; Fur ur r được biểu diễn như hình vẽ

Áp dụng điều kiện cân bằng của dây dẫn ta có F P Tr   ur ur 0r

FIBLsin F khi sin    0 0

Câu 30: Treo một thanh đồng có chiều dài 1 m và có khối lượng 200 gam vào hai sợi dây thẳng đứng cùng chiều dài trong một từ trường đều có B 0, 2 T và có chiều thẳng đứng từ dưới lên trên Cho dòng điện một chiều qua thanh đồng thì thấy dây treo bị lệch so với phương thẳng một góc o

60 Lấy g9,8 m/s ,2 lực căng của dây bằng

Trang 10

Khi dây cân bằng P F Tr       r r 0 P Fr r Tr

200 g Biết thanh MN trượt sang trái với gia tốc 2 m/s Độ lớn của cường độ dòng điện trong thanh 2 MN

Câu 32: Một dây dẫn thẳng MN có chiều dài L, khối lượng của một đơn vị chiều dài của dây là

d0, 04 kg/m và g 10 m/s  2 Dây được treo bằng hai dây nhẹ theo phương thẳng đứng và đặt trong từ trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa MN và dây treo với B0, 04 T Cho dòng điện I chạy qua dây, để lực căng của dây treo bằng 0 thì chiều và độ lớn của I là

A I chạy từ M tới N và I10 A B I chạy từ N tới M và I10 A

C I chạy từ M tới N và I7, 5 A D I chạy từ N tới M và I7, 5 A

Trang 11

Để lực căng dây bằng 0 thì lực từ phải ngược chiều với trọng lực và độ lớn FP

Do F ngược chiều trọng lực nên theo quy tắc bàn tay trái, dòng điện phải có chiều từ M tới N

N chạy qua dây và g 10 m/s  2 Độ lớn lực căng của mỗi dây là

Để dây treo cân bằng 2T P Fr   r rt 0 * 

Chiếu  * lên phương thẳng đứng ta có 2T  Ft P BILMNsin DLMNg

Trang 12

Câu 34: Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau 20 cm đặt trong từ trường đều có véctơ cảm ứng

từ thẳng đứng hướng lên với B 0, 2 T. Một thanh kim loại MN đặt trên ray vuông góc với hai thanh ray

AB và CD với hệ số ma sát bằng 0,1 Nối ray với nguồn điện  12 V, r0, 2 Biết điện trở của thanh kim loại là 1 và khối lượng của thanh ray là 100 g Bỏ qua điện trở của ray và dây nối, không xét đến hiện tượng cảm ứng điện từ Lấy 2

g 10 m/s  Độ lớn gia tốc chuyển động của thanh MN là

Theo định luật II Newton ta có Pur Nur FrtFrms ma *r 

được nâng lên vị trí cân bằng mới và hai sợi dây treo bây giờ lệch một góc  so với phương thẳng đứng Cho

2

g 10 m/s , góc lệch  là

Trang 13

ma sát giữa thanh MN và hai thanh ray phải thỏa mãn điều kiện là

Trang 15

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI Câu 1: Cho các phát biểu sau về lực từ, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a Nam châm tác dụng lên dòng điện thực chất là tương tác giữa từ trường của nam châm với các

b Nam châm tác dụng lên dòng điện thực chất là tương tác giữa từ trường của nam châm với từ

d Phương của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang

a Nam châm tác dụng lên dòng điện thực chất là tương tác giữa từ trường của nam châm với từ trường

do các electron chuyển động gây ra

c Vì phương của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện và vuông góc với vector cảm ứng từ

Câu 2: Khi một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều, lực từ tác dụng lên đoạn dây có

Dựa vào biểu thức tính lực từFBIL.sin

c Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái

d Lực từ tác dụng lên đoạn dây tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện

Câu 3: Xét hai ống dây A và B giống hệt nhau mang dòng điện và đặt cạnh nhau như hình dưới đây

a Cả hai ống dây sẽ tạo ra từ trường riêng biệt và hai từ truờng này gây ra tương tác từ giữa hai

b Đầu bên trái của cuộn dây A là cực Nam  S còn đầu bên trái của cuộn dây B là cực Bắc  N Đ

c Cường độ dờng diện chạy trong cuộn dây A và cuộn dây B lần lượt là 2 A và 1 A nên lực từ

do ống dây A tác dụng lên ống dây B lớn hơn lực từ do ống dây B tác dụng lên cuộn A S

d Hai ống dây này sẽ đẩy nhau, vì cực Bắc của A đối diện với cực Bắc của B Đ

c Theo định luật III Newton, các lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều

Câu 4: Đoạn dây dẫn MN có dòng điện chạy qua được đặt trong mặt phẳng chứa các đường sức từ của một từ trường đều ở các vị trí khác nhau

Trang 16

Hình a Hình b Hình c Hình d Hình e

c Lực từ tác dụng lên đoạn MN trong hình b, e cùng chiều với nhau S

d Lực từ tác dụng lên đoạn MN trong hình b, c, d, e có độ lớn bằng nhau S

c Lực từ tác dụng lên đoạn MN trong hình b, e cùng chiều với nhau

Áp dụng quy tắc bàn tay trái, hình b lực từ có chiều hướng vào phía trong mặt phẳng chứa từ trường, hình

e thì lực từ hướng ra phía ngoài mặt phẳng Trong hai hình này chiều dòng điện ngược nhau nên lực từ của chúng ngược chiều nhau

d Lực từ tác dụng lên đoạn MN trong hình b, c, d, e có độ lớn bằng nhau

b Lực từ tác dụng lên cạnh MQ của khung dây có chiều từ trong ra ngoài mặt phẳng trang giấy S

c Lực từ tác dụng lên hai cạnh MN và PQ của khung dây có độ lớn bằng nhau và có chiều ngược

d Ta có FNP BIL sin 1, 2.10.0, 08.sin 30o 0, 48 N

Câu 6 : Một đoạn dây cáp thẳng dài 0,05 m mang dòng điện 2 A được đặt trong một từ trường đều có

độ lớn cảm ứng từ là 0,5 T Mỗi nhận định sau đây là đúng hay sai?

a Lực từ tác dụng lên đoạn dây cáp là lớn nhất khi nó định hướng song song với các đường sức từ S

b Không có lực từ tác dụng lên đoạn dây cáp nếu nó định hướng vuông góc với các đường sức từ S

Trang 17

c Khi đoạn dây cáp định hướng sao cho chiều dòng điện hợp một góc 30 với các đường sức từ thì

d Khi đoạn dây cáp quay sao cho góc hợp giữa chiều dòng điện và các đường sức từ tăng dần thì lực

a Khi đoạn dây cáp định hướng song song với các đường sức từ thì lực từ tác dụng lên nó bằng 0

b Khi đoạn dây cáp định hướng vuông góc với các đường sức từ thì lực từ tác dụng lên nó là lớn nhất

o max

c FBILsin 0,5.2, 0.0,50.sin 30o 0, 25 N

d Khi  tăng từ 0 đến 90 thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn tăng dần 0

Câu 7 : Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông AMNcó dòng điện cường độ 5 A chạy qua như hình vẽ Đặt khung dây vào trong từ trường đều có cảm ứng từ Bur song song với cạnh ANvà hướng từ trái sang phải, có độ lớn là 3

3.10 T. Cho biết AM8 cm, AN6 cm Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ

c Gọi là góc hợp bởi vector cảm ứng từBur với chiều dòng điện chạy trong đoạn MNta cótan 3

Trang 18

Phát biểu Đ – S

a Cho dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn, để lực căng dây bằng 0 thì lực từ tác dụng lên dây có chiều

b Dòng điện có chiều từ N tới M thì lực từ tác dụng lên đoạn dây sẽ đặt tại trung điểm của đoạn dây

c Dòng điện có cường độ bằng 10 A và chiều từ N tới M thì lực căng dây bằng 0 Đ

d Dòng điện có cường độ bằng 16 A và chiều từ M tới N thì lực căng mỗi dây là 0,26 N S

a Vì khi chưa có dòng điện tức là chưa có lực từ, hai lực căng đang cân bằng với trọng lực của thanh Khi lực từ xuất hiện, để cho lực căng bằng 0 thì lực từ phải cân bằng với trọng lực của thanh Tức là lực từ phải hướng lên trên và đặt tại trung điểm của thanh

b Vì để cho lực từ đặt tại trung điểm và có chiều hướng lên thì theo quy tắc bàn tay trái chiều của lực là ngón tay cái, đặt cho chiều của cảm ứng từ đâm vào lòng bàn tay, khi đó chiều từ cổ tay tới bốn ngón còn lại

là chiều của dòng điện (tức là chiều từ N tới M)

c Để lực căng dây bằng 0 thì lực từ có chiều như hình vẽ và có độ lớn FP

Trang 19

Phát biểu Đ – S

a Lực từ tổng hợp tác dụng lên khung dây hướng xuống dưới

b Nếu sử dụng dòng điện có cường độ 5, 00 A thì lực từ trên mỗi Tesla tác dụng lên khung dây là

2, 00 N/T

c Nếu ta quay khung dây 90 xung quanh một trục nẳm trong mặt phẳng của khung và song song với 0

từ trường, lực từ tác dụng lên khung sẽ giảm xuống bằng 0

d Khi dòng điện qua khung dây đổi chiều, lực từ tổng hợp tác dụng lên khung dây sẽ đổi chiều

d Hướng lực từ phụ thuộc vào hướng của dòng điện theo quy tắc bàn tay trái

Câu 10 : Cho hai dòng điện thẳng dài vô hạn, đặt song song với nhau trong không gian, chúng sẽ tương tác nhau

a Hai dòng điện song song cùng chiều sẽ đẩy nhau

b Nếu một trong hai dòng điện bị ngắt, lực từ tác dụng lên dòng điện còn lại sẽ không bị ảnh hưởng

c Lực từ giữa hai dòng điện tăng lên khi cường độ dòng điện trong mỗi dây tăng lên

d Nếu cả hai dòng điện được đảo chiều đồng thời, lực tương tác từ giữa chúng không thay đổi

a Hai dòng điện song song cùng chiều sẽ hút nhau

b Nếu một trong hai dòng điện bị ngắt, không còn dòng điện thì không còn từ trường do dòng điện đó tạo

ra Do đó, lực từ tác dụng lên dòng điện còn lại cũng sẽ không tồn tại nữa

Câu 11 : Một khung dây dẫn hình chữ nhật có chiều dài 50 cm và chiều rộng 20 cm được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ 0,02 T Biết mặt phẳng khung dây đặt vuông góc với từ trường B.r

a Nếu có 8.10 electron di chuyển qua một tiết diện thẳng trong mỗi giây thì cường độ dòng điện qua 18

Tiêu đề	Lực từ
Trường học	Trường Trung Học Phổ Thông
Chuyên ngành	Vật lý
Thể loại	Giáo án

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	2,29 MB