*Dòng điện thẳng rất dài: -Có đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẵng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là
Trang 1Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
CHƯƠNG IV TỪ TRƯỜNG
Buổi 1+2: TỪ TRƯỜNG CẢM ỨNG TỪ TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CÓ HÌNH
2.Hướng của từ trường.
-Từ trường định hướng cho cho các nam châm nhỏ.
-Qui ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nhỏ nằmcân bằng tại điểm đó
2.Đường sức từ.
a.Định nghĩa.
-Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường,
sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường
tại điểm đó
-Qui ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó
b.Các ví dụ về đường sức từ.
*Dòng điện thẳng rất dài:
-Có đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẵng vuông góc với dòng điện và
có tâm nằm trên dòng điện
-Chiều đường sức từ được xác định theo qui tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải sao cho ngón cáinằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại chỉ chiều của đườngsức từ
+Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức
+Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu
+Chiều của đường sức từ tuân theo những qui tắc xác định
+Qui ước vẽ các đường sức mau (dày) ở chổ có từ trường mạnh, thưa ở chổ có từ trường yếu
II.Cảm ứng từ.
1.Cảm ứng từ.
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường vàđược đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng diện đặt vuông góc vớiđường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó
F B Il
=
2.Đơn vị cảm ứng từ.
Trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)
11
1 1
N T
Trang 2+Có độ lớn là:
F B Il
là B
ur
:
+Có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây dẫn l
+Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa l
r
và B
ur
.+Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái
III.Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt.
1.Từ trường của dòng diện chạy trong dây dẫn thẳng dài.
-Đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và cótâm nằm trên dây dẫn
-Chiều đường sức từ được xác định theo qui tắc nắm tay phải
-Độ lớn cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn một khoảng r là
2.Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.
-Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn là đường thẳng vô hạn ở hai đầu còn các đường khác lànhững đường cong có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó
-Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây:
-Khi dây dẫn điện (bọc chất cách điện mỏng) được quán sát thành cuộn dây tròn gồm N vòng, có
bán kính R thì tại tâm O của cuộn dây:
3.Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.
+Trong ống dây các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau
4.Từ trường của nhiều dòng điện.
Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các véc tơ cảm ứng từ dotừng dòng điện gây ra tại điểm ấy:
1 2
B B= +B +
ur uur uur
L
5.Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song.
-Xét hai dòng điện thẳng, song song Gọi r là khoảng cách giữa hai dây,
Trang 3Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 0
nhất Trên hình, ta thấy nếu hai dòng điện cùng chiều thì F
rkhi
0 0
q >
và ngược chiều v
r khi
0 0
q <
Lúc đó chiềucủa lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra;
f
ur thì lực
f
ur luôn luôn vuông góc với v
r nên
f
ur không sinh công, động năng của hạt đượcbảo toàn nghĩa là độ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt là chuyển động đều
b.Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều.
Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường.Trong mặt phẳng đó lực Lo-ren-xơ
q B
=
B.NHỮNG LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN
1.Xác định từ trường của các dòng điện có hình dạng đặc biệt gây ra tại một điểm.
a.Từ trường của dòng điện thẳng.
Véc tơ cảm ứng từ B
ur
tại điểm M có:
Trang 4+Phương: nằm trong mặt phẳng qua M và vuông góc với dòng điện, tiếp tuyến với đường tròn qua
với r là khoảng cách từ dòng điện đến M
b.Từ trường của dòng điện tròn.
Véc tơ cảm ứng từ B
ur
tại tâm O của khung (cuộn) dây có:
+Phương vuông góc với mặt phẳng khung (cuộn) dây
+Chiều: hướng từ mặt Nam sang mặt bắc của dòng điện tròn đó
c.Từ trường của ống dây (solenoid).
Từ trường trong lòng ống dây là từ trường đều Tại mọi điểm trong lòng ống dây véc-tơ B
ur
có:
+Phương: song song với trục của ống dây
+Chiều: xác định bởi quy tắc nắm tay phải: Tưởng tượng dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây saocho các ngón trỏ, ngón giữa, hướng theo chiều dòng điện; khi đó ngón cái choãi ra cho ta chiều củađường sức từ
ur
có thể được xác địnhbằng cách sau:
Trang 5Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
Cảm ứng từ tổng hợp tại một điểm triệt tiêu khi:
B B= +B + =
L
Phương trình véc tơ trên thường được khảo sát theo một trong hai cách:
-Cộng lần lượt các véc tơ theo quy tắc hình bình hành, đưa hệ về còn hai véc tơ cảm ứng từ Haivéc tơ này phải trực đối nhau (cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn)
3.Xác định lực từ tác dụng lên một đoạn dây điện.
-Áp dụng công thức tổng quát của định luật Ampe:
+Có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây dẫn l
+Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa l
r
và B
ur
.+Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái
4.Hạt tích điện chuyển động trong từ trường đều.
a.Chiều của lực Lorentz:
-Được xác định bằng quy tắc bàn tay trái: để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vàolòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của v
rkhi
0 0
q >
và ngược chiều v
r khi
0 0
q <
Lúc đóchiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra
-Chiều của lực Lorentz cũng có thể suy ra từ quy tắc vặn đinh ốc: xoay cái đinh ốc theo chiều từvận tốc v
v⊥B α = α = ⇒ f = q vB
r ur
Trang 6
-Lực Lorentz vuông góc với v
r nên đóng vai trò là lực hướng tâm
ht F
uur, làm cho hạt chuyển độngtròn đều: Quỹ đạo chuyển động của hạt là đường tròn có bán kính R, véctơ v
r tiếp tuyến với quỹ đạo và
có độ lớn không đổi: v const=
Với gia tốc hướng tâm:
2
ht
v a R
q B
=
(Nhận xét rằng bán kính R tỉ lệ thuận với tỉ số
m q
.Đây là nguyên tắc của phổ kế)
-Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để hạt được quay một vòng trên quỹ đạo, tức là
thời gian để hạt đi được quãng đường bằng chu vi đường tròn:
q B f
= =
, đơn vịcủa tần số là
♣Trường hợp v
r không vuông góc với B
ur
, ta phân tích v
r thành hai thành phần:
1
vur vuông góc B
2
vuur khônggây ra lực từ (α = ⇒0 sinα =0
) nhưng làm cho hạt chuyển động thẳng đều Vậy chuyển động của hạtvừa xoay tròn, vừa thẳng Đó là chuyển động xoắn ốc
3.Khi hạt tích điện chuyển động trong điện trường đều nếu không kể đến tác dụng của trọng lực thì ta
6
10 T−
Tính khoảng cách từ N đến dòng điện (ĐS: 10cm)
Trang 7Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
Bài 2 Dòng điện có cường độ I =2A
chạy cùng chiều qua hai dây dẫn thẳng (có phủ lớp cách điệnmỏng) chập lại Tính cảm ứng từ do hai dây này gây ra tại nơi cách chúng 5cm (ĐS:
5
1,6.10 T−
)
Bài 3 Một cuộn dây tròn bán kính R=5cm
gồm 100 vòng dây quấn nối tiếp nhau, đặt trong không khí
có dòng điện I đi qua mỗi vòng dây Từ trường ở tâm vòng dây là
45.10
4
1,51.10 T−
Tìm số vòng dây của khung (ĐS: 40 vòng)
Bài 6 Một ống dây hình trụ dài 25cm cuốn đều đăn 1500 vòng dây cách điện với nhau, có dòng điện
Bài 7 Một ống dây hình trụ (solenoid) dài 20cm, đường kính 2cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài
300cm được quấn đều theo chiều dài của ống Ống dây không có lõi và đặt trong không khí Cường độdòng điện đi qua dây dẫn là
0,5
Tìm cảm ứng từ trong ống dây (ĐS: 0,015T)
Bài 8 Dùng một dây đồng đường kính 0,8mm có một lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một hình trụ
có đường kính 2cm, chiều dài 40cm để làm một ống dây, các vòng dây quấn sát nhau Muốn từ trường cócảm ứng từ bên trong ống dây bằng
ρ= − Ω
(ĐS: 4,4V)
Bài 9 Hai dòng điện thẳng dài D1, D2 đặt song song trong không khí cách nhau khoảng d =10cm
, códòng điện cùng chiều
5
0,72.10 T−
)c.P cách D1 8cm; cách D2 6cm (ĐS:
5
10 T−
)
Bài 10 Hai dây dẫn thẳng rất dài song song với nhau, cách nhau 14cm trong không khí Dòng điện chạy
trong dây có cường độ
6
0,56.10 T−
)
Bài 11 Hai dây dẫn thẳng rất dài song song với nhau, đặt cách nhau 8cm trong không khí Dòng điện
chạy trong hai dây là
1 10 ; 2 20
I = A I = A
và ngược chiều nhau Tìm cảm ứng từ tại:
Trang 8a.O cách mỗi dây 4cm (ĐS:
5
15.10 T−
)b.M cách mỗi dây 5cm (ĐS:
1 2 ; 2 8
O M = cm O M = cm
)
Trang 9I1 I1
M O
y
x
Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
Bài 15 Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt trong không khí vuông góc với nhau (cách điện với nhau) và
nằm trong cùng một mặt phẳng Cường độ dòng điện qua hai dây
1 2 ; 2 10
I = A I = A
.a.Xác định cảm ứng từ gây ra bởi hai dòng điện tại M trong mặt phẳng của hai dòng điện, có tọa
độ (x,y) như hình vẽ, với
Trang 10M N
B
u r
Bài 16 Một dây dẫn rất dài được căng thẳng trừ một đoạn ở giữa dây uốn thành một vòng tròn bán kính
1,5cm Cho dòng điện 3A chạy trong dây dẫn Xác định cảm ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn
và phần dây thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng, chỗ bắt chéo hai đoạn dây
không nối với nhau (ĐS:
5
16,6.10 T−
)
Bài 17 Một đoạn dây dẫn có chiều dài l mang dòng điện I đặt trong một từ trường
đều B Hãy thực hiện các tính toán
a
00,02 , 2 , 5 ; 30
B= T I = A l= cmα =
Tìm F
ur
? (ĐS: 0,001N)b
00,03 , 10 ; 0,06 ; 45
B= T l= cm F = N α =
Tìm I (ĐS: 28,3A)c
0,5
Người ta treo một đoạn dây dẫn thẳng có chiều dài 5cm, khối lượng 5g nằmngang trong từ trường bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ Tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứngkhi cho dòng điện có I =2A
đi qua dây Lấy
B= − T
Khi códòng điện cường độ I chạy qua MN, hai dây treo MN hợp với phương thẳng đứng một góc
030
Chogia tốc trọng trường
2
10 /
g= m s
.a.Tính cường độ dòng điện I và lực căng dây tác dụng lên dây treo (ĐS:
09,0 , 0, 29
I = A T = N
)b.Nếu từ trường có phương nằm ngang, hướng sang phải Tính cường độ dòng điện nhỏ nhất đểdây MN có thể được nâng thẳng đứng lên trên Xác định chiều của dòng điện khi này (ĐS:
ur
vuônggóc với mặt phẳng chứa MN và dây treo,
0,04
Cho dòng điện I qua dây
a.Định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo bằng không (ĐS: từ
Trang 11P Q R
Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
Bài 21 Một electron bay vào một từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ với vận tốc
64,784.10 /
)b.Xác định chu kì chuyển động của proton (ĐS:
66,6.10
65,0.10 /
các quỹ đạo này (ĐS:
B= − T
.a.Xác định chiều của B
x m
Suy ra khối lượng
x m
(ĐS:
2
27 2
Trang 12Bài 25 Một electron có động năng
9,09.10 ; 7,81.10 /
m= − kg v= m s
)b.Tính chu kì của chuyển động tròn của electron trên quỹ đạo (ĐS:
5
7,97.10 s−
)
D.BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
1 Mọi từ trường đều phát sinh từ
A Các nguyên tử sắt B Các nam châm vĩnh cửu.
C Các mômen từ D Các điện tích chuyển động.
2 Một nam châm vĩnh cửu không tác dụng lực lên
A Thanh sắt chưa bị nhiễm từ B Thanh sắt đã bị nhiễm từ.
C Điện tích không chuyển động D Điện tích chuyển động.
3 Cảm ứng từ bên trong ống dây dài không phụ thuộc vào
A Môi trường trong ống dây B Chiều dài ống dây.
C Đường kính ống dây D Dòng điện chạy trong ống dây.
4 Khi một lỏi sắt từ được luồn vào trong ống dây dẫn diện, cảm ứng từ bên trong lòng ống dây
7 Đặt một dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện 20 A trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông
góc với dây, người ta thấy mỗi 50 cm của dây chịu lực từ là 0,5 N cảm ứng từ có độ lớn là
8 Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo song song với các đường sức từ, thì
A Chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi.
B Hướng chuyển động của electron bị thay đổi.
C Vận tốc của electron bị thay đổi.
D Năng lượng của electron bị thay đổi.
9 Một vòng dây tròn bán kính 30 cm có dòng điện chạy qua Cảm ứng từ tại tâm vòng dây là 3,14.10-5 T.Cường độ dòng điện chạy trong vòng dây là
10 Một dòng điện 20 A chạy trong một dây dẫn thẳng dài đặt trong không khí Cảm ứng từ tại điểm cách
dây 10 cm là
A 10-5T B 2 10-5T C 4 10-5T D 8 10-5T
11 Hai dây dẫn thẳng, dài vô hạn trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy, có các dòng điện I1 = 2 A, I2 =
5 A chạy qua cùng chiều với chiều dương của các trục toạ độ Cảm ứng từ tại điểm A có toạ độ x = 2
cm, y = 4 cm là
A 10-5 T B 2 10-5 T C 4 10-5 T D 8 10-5 T
12 Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo vuông góc với các đường sức từ, thì
A Chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi.
B Hướng chuyển động của electron bị thay đổi.
Trang 13Bài tập trắc nghiệm theo các chương - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333
13 Khi hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với nhau và có hai dòng điện cùng chiều chạy qua thì
A Chúng hút nhau B Chúng đẩy nhau.
C Lực tương tác không đáng kể D Có lúc hút, có lúc đẩy.
14 Từ trường của thanh nam châm thẳng giống với từ tường tạo bởi
A Một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua.
B Một chùm electron chuyển động song song với nhau.
C Một ống dây có dòng điện chạy qua.
D Một vòng dây có dòng điện chạy qua.
15 Một khung dây dẫn có dòng điện chạy qua nằm trong từ trường luôn luôn có xu hướng quay mặt
phẵng của khung dây đến vị trí
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 tuỳ theo chiều dòng điện chạy trong khung dây.
D Tạo với các đường sức từ góc 450
16 Hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với nhau có dòng điện chạy qua tương tác với nhau một
lực khá lớn vì
A Hai dây dẫn có khối lượng.
B Trong hai dây dẫn có các điện tích tự do.
C Trong hai dây dẫn có các ion dương dao động quanh nút mạng
D Trong hai dây dẫn có các electron tự do chuyển động có hướng.
17 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 véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử.
D Hướng của véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử.
18 Tương tác giữa điện tích đứng yên và điện tích chuyển động là
A Tương tác hấp dẫn B Tương tác điện.
C Tương tác từ D Vừa tương tác điện vừa tương tác từ.
19 Kim nam cham của la bàn đặt trên mặt đất chỉ hướng Bắc - Nam địa lí vì
A Lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó.
B Lực điện của Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó.
C Từ trường của Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó.
D Vì một lí do khác chưa biết.
20 Một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều Lực từ lớn nhất tác dụng lên đoạn dây dẫn
khi
A Đoạn dây dẫn đặt song song với các đường sức từ.
B Đoạn dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức từ.
C Đoạn dây dẫn đặt hợp với các đường sức từ góc 450
D Đoạn dây dẫn đặt hợp với các đường sức từ góc 600
21 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
22 Đoạn dây dẫn dài 10cm 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 300 Lực từ tác dụng lên đoạn dây là
23 Một hạt mang điện tích q = 3,2.10-19 C bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 0,5 T, với vận tốc
v = 106 m/s theo phương vuông góc với các đường sức từ Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là:
A 0 B 1,6.10-13 N C 3,2.10-13 N D 6,4.10-13 N
24 Một dòng điện 20 A chạy trong một dây dẫn thẳng, dài đặt trong không khí Cảm ứng từ tại điểm cách
dây dẫn 20 cm là
A 10-5 T B 2.10-5 T C 4.10-5 T D 8.10-5 T
25 Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài trong không khí Cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn 10
cm là 4.10-5 T Cảm ứng từ tại điểm cách dây 40 cm là
A 10-5 T B 2.10-5 T C 4.10-5 T D 8.10-5 T