Bài tập vật lý 11bai tap chuong 4 tu truong

Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vecto cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75A[r]

CHƯƠNG IV: TỪ TRƯỜNG

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”

A TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN

CHỦ ĐỀ 1: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG DÂY DẪN THẲNG DÀI

I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

- Đường sức từ là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện

- Vecto cảm ứng từ B tại điểm M trên đường sức từ có:

 Điểm đặt: tại điểm M

 Phương: tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm M

 Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải

 Độ lớn:

II BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn có độ lớn 10A đặt

trong chân không Tính cảm ứng từ tại điểm cách dây 50cm

I

B M

Từ trường

động đặt trong nó

số dòng điện

Từ

trường

Nguyên lý chồng chất từ trường

Cảm

ứng từ

Lực từ

Đường sức từ

Từ trường đều

Dòng điện thẳng dài

Dòng điện tròn

Dòng điện hình trụ

Lực từ tác dụng

lên phần tử dòng

điện

Lực tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện

Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện

Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động

Ứng dụng

B M

Bài 2: Tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện 5A có cảm ứng từ 0, 4 T Nếu cường độ dòng điện trong dây dẫn tăng thêm 10A thì cảm ứng từ tại điểm đó là bao nhiêu?

Bài 3: Dòng điện thẳng có cường độ I = 5A đặt trong không khí

a Tính cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 2cm

b Tại điểm N trong không khí có cảm ứng từ 10-6T Tính khoảng cách từ N đến dòng điện

CHỦ ĐỀ 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRÒN

I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

- Cảm ứng từ B tại tâm vòng dây có:

 Điểm đặt: tạo tâm O

 Phương: vuông góc với vòng dây

 Chiều: xác định theo quy tắc vào Nam ra Bắc

 Độ lớn:

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một khung dây tròn gồm 2000 vòng, dòng điện 4A chạy qua Biết R = 20cm Tính B tại tâm vòng dây Bài 2: một cuộn dây có bán kính R = 5cm gồm 100 vòng Khi có dòng điện chạy qua thì cảm ứng từ tại tâm là

B = 5.10-4T Tính cường độ dòng điện chạy qua vòng dây

Bài 3: Một dây dẫn tròn mang dòng điện 20A, tâm vòng dây có cảm ứng từ có cảm ứng từ 0, 4 T Nếu dòng điện qua vòng dây giảm 5A so với ban đầu thì cảm ứng từ tại tâm vòng dây là bao nhiêu?

CHỦ ĐỀ 3: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG ỐNG DÂY

- Từ trường trong ống dây là từ trường đều

- Cảm ứng từ B trong lòng ống dây có:

 Điểm đặt: điểm đang xét

 Phương: song song với trục ống dây

 Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải

 Độ lớn:

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một ống dây điện dài 20cm, đường kính 5cm có dòng điện 20A chạy qua Biết ống dây có 400 vòng.

a Tính cảm ứng từ trong ống dây

b Tính chiều dài của dây quấn trên ống

Bài 2: Một ống dây gồm 2000 vòng có dòng điện 1A chạy qua, biết ống dây dài 50cm.

a Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây

b Biết chiều dài dây quấn trên ống là 200m Tính đường kính ống dậy

Bài 3: Một dây đồng có đường kính d = 0,8mm được phủ sơn cách điện rất mỏng người ta dùng dây này để

quấn ống dây có đường kính D = 2cm, dài l = 40cm Nếu muốn từ trường trong ống dây có cảm ứng từ B = 6,28.10-3T thì phải đặt ống dây vào hiệu điện thế bao nhiêu? Biết điện trở suất đồng 1,76.10-8 .m

CHỦ ĐỀ 4: NGUYÊN LÝ CHỒNG CHÂT TỪ TRƯỜNG

B B B

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Nếu B1  B2thì B = B1+ B2

Nếu B1 B2thì B = B1- B2

Nếu B1 B2

 

B B B

Nếu B1 và B2hợp nhau góc  thì 2 2 2

B B B  B B c 

CHÚ Ý: - Để đơn giản trong quá trình làm bài tập và biểu diễn từ trường, ta quy ước như sau :

- : có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều đi vào

- : có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều đi ra

- Ví dụ :

l - N vòng

B M

M r

M r

I

B

C

N M

B



a Điểm A là trung điểm AB

b Điểm B cách dây 1 đoạn 4 cm cách dây 2 đoạn 14 cm

c Điểm N cách dây 1 đoạn 8 cm và cách dây 2 đoạn 6 cm

Bài 2: Hai dây dẫn thẳng song song dài vơ hạn đặt trong khơng khí cách nhau 12 cm Cĩ Xác định những vị trí cĩ từ trường tổng hợp bằng khơng khi :

a Hai dịng điện cùng chiều

b Hai dịng điện ngược chiều

Bài 3: Hai dịng điện cường độ là I1 = 3A và I2 = 2A chạy cùng chiều trong hai dây dẫn song song và cách nhau 50cm Xác định cảm ứng từ tại:

a Điểm M cách I1 30cm và cách I2 là 20cm

b Điểm N cách dịng I1 là 30 cm và cách dịng I2 là 40cm

Bài 4: Cho hai vịng dây trịn cĩ R1 = 10cm và R2 = 2cm, cĩ I1 = 2A và I2 = 1A chạy qua Hai vịng dây trịn được đặt đồng tâm trong mặt phẳng nằm ngang cĩ I1 và I2 ngược chiều Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại tâm vịng dây

Bài 5: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong khơng khí, dịng điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), dịng điện chạy trên dây 2 là I 2 = 1 (A) ngược chiều với I 1 Điểm M nằm trong mặt phẳng của hai dây và cách đều hai dây Tính cảm ứng từ tại M.

ĐS: 7,5.10-6 (T)

B LỰC TỪ

CHỦ ĐỂ 5: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÂY DẪN MANG DỊNG ĐIỆN

- Khi dây dẫn cĩ dịng điện đặt trong từ trường thì nĩ sẽ chịu tác dụng lực

từ F cĩ các đặc điểm sau:

 Điểm đặt: Tại trung điểm của đoạn dây

 Phương: Vuơng gĩc với mặt phẳng chứa Il và B

 Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái

 F = B.I.l.sin với

Chú ý: Để giải dạng bài tập về lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dịng điện thì :

- Xác định tất cả các lực tác dụng lên dịng điện

- Viết phương trình theo định luật II Niu-ton: F ma  

- Tìm hợp lực theo quy tắc hình bình hành

- Giải phương trình để tìm các đại lượng theo yêu cầu bài tốn

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Thanh kim loại CD cĩ chiều dài l = 20cm, khối lượng 2g được đặt vuơng gĩc với

hai thanh ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện Hệ thống được đặt trong từ

trường đều cĩ cảm ứng từ B hướng thẳng đứng xuống dưới và B = 0,2T Hệ số ma sát

giữa hanh CD và thanh ray là 0,1 Lấy g = 10m/s2 Biết thanh CD trượt sang trái với

gia tốc a = 3m/s2 Xác định chiều và độ lớn cường độ dịng điện I qua thanh CD

Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều và vuơng gĩc với vecto cảm ứng từ.

Dịng điện chạy qua dây cĩ cường độ 0,75A lực từ tác dụng lên đoạn dây đĩ là 3.10-2N Tính độ lớn cảm ứng từ B

Bài 3 : Treo một thanh đồng có chiều dài l=5cm và có khối lượng 5g vào hai sợi dây thẳng đứng cùng chiều

dài trong một từ trượng đều có B=0,5T và có chiều thẳng đứng từ dưới lên trên Cho dòng điện một chiều có cường độ dòng điện I =2A chạy qua thanh đồng thì thấy dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng một góc a Xác định góc lệch a của thanh đồng so với phương thẳng đứng?

ĐS: a=450

Bài 4: Một đoạn dây dẫn dài 0,5m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với cảm ứng từ

B



một gĩc 450 biết cảm ứng từ B = 2.10-3T và dây dẫn chịu một lực từ F = 4.10-2N Tính

cường độ dịng điện

B M

F I

I1

B

C

I

3

Bài 5: Một dây dẫn thẳng MN có chiều dài l, khối lượng 0,08kg dây được treo bằng hai dây dẫn nhẹ thẳng

đứng và đặt trong từ trường đều B vuông góc với mặt phẳng chứa MN và dây treo, B = 0,04T

a Cho MN = 25cm, I = 16Avà có chiều từ M đến N Tính lực căng mỗi dây

b Để lực căng dây bằng không thì chiều và độ lớn dòng điện như thế nào? Lấy g = 10m/s2

CHỦ ĐỀ 6: LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG

- Nếu 2 dòng điện chạy cùng chiều 2 dây hút nhau

- Nếu 2 dòng điện chạy ngược chiều 2 dây đẩy nhau

Độ lớn lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có chiều dài l là:

Trong đó : là cường độ dòng điện chạy qua 2 dây dẫn

l là chiều dài 2 dây

d khoảng cách 2 dây

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Hai dây dẫn thẳng, dài song song đặt trong không khí Dòng điện chạy trong hai dây có cùng

khoảng cách giữa hai dây

ĐS: 20 (cm) Bài 2: Hai dây dẫn dài song song cách nhau 20cm, lực từ tác dụng lên 1m chiều dài mỗi dây là 0,04N Tìm

cường độ dòng điện mỗi dây Xét hai trường hợp:

a I1 = =I2

b I1 = 2I2

Bài 3: Hai dây dẫn thẳng dài song song đặt trong không khí Dòng điện chạy trong hai dây có cường độ 1A.

Lực từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài mỗi dây có độ lớn là 10-6N Tính khoảng cách hai dòng điện

Bài 4: Một dây dẫn thẳng dài có cường độ I1 = 15A đặt trong không khí

a Tính cảm ứng từ tại điểm A cách dây 15cm

b Tính lực từ tác dụng lên 1m dây của dòng điện I2 = 10A được đặt song song với I1 và

cách I1 là 15cm Cho hai dòng điện ngược chiều

Bài 5 Cho ba dây dẫn thẳng dài đặt song song với nhau như hình vẽ Ba dây dẫn cách

đều nhau 4cm Cho I1 = 10A, I2 = I3 = 20A Tính lực từ tác dụng lên 1m dây của dòng I1

CHỦ ĐỀ 7: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG

- Hạt mang điện chuyển động trong từ trường thì chịu tác dụng bởi một lực từ

gọi là lực Lorenzt

Lực Loren zt có đặc điểm:

 Điểm đặt: Tại điện tích q

 Phương: Vuông góc với mặt phẳng ( , )v B 

 Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái đối với hạt mang điện

dương, hạt mang điện âm thì có chiều ngược lại

 Độ lớn : f = v B sin với = ( )

Chú ý: Nếu ngoài lực Lorenzt ra, điện tích không còn chịu tác dụng lự nào nữa thì

chuyển động của điện tích là tròn đều

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một electron có điện tích e = -1,6.10-19C bay vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 1,2T với vận tốc

v0 hợp với vecto B một góc 300, có độ lớn v0= 107m/s Tính lực lorenzt tác dụng lên electron

Bài 2: Hạt điện tích +1.10-6C chuyển động với vận tốc 500m/s theo một đường thẳng song song với một dây dẫn thẳng dài tại khoảng cách 100mm, trong dây có dòng điện 2A chạy theo chiều chuyển động của hạt Xác định hướng và độ lớn của lực từ tác dụng lên hạt đó

Bài 3: Một điện tích chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với đường sức từ Khi

vận tốc của hạt là v1 = 1,8.106m/s thì lực Lorenzt là f1 =2.10-6N Hỏi khi vận tốc của hạt là v2 = 4,5.107m/s thì

f

B

v

Bài 4: Một chùm hạt có khối lượng m=6,67.10-27kg và điện tích q = 3,2.10-19C Hạt có vận tốc ban đầu không đáng kể được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 5.106V Sau khi được tăng tốc thì chùm hạt bay vào trong từ trường đều có B = 0,05T Phương bay của chùm hạt vuông góc với đường sức từ,

a Hỏi vận tốc của chùm hạt khi nó bắt đầu vào trong từ trường

b Lực Lorenzt tác dụng lên chùm hạt