lên khung dây và chiều quay của khung trong các trường hợp : a) Từ trường có phương thẳng đứng, chiều hướng lên. b) Từ trường có phương ngang, song song và cùng chiều với x’x. c) Từ t[r]
Trang 1ÔN TẬP CHƯƠNG IV
LỰC TỪ Bài tập 1: Xác định vectơ lực từ (phương, chiều, độ lớn) trong các trường hợp sau:
a) B = 0,02T, α = 450, I = 5A, l = 5cm b) B = 0,05T, I = 4A, l = 10cm
ĐS: a F = 3,5.10-3 N ; b F = 0,02N
Bài tập 2: Xác định chiều cường độ dòng điện trong các trường hợp sau:
a) B = 0,02T, l = 20cm, α = 600, F = 3.10-3 N
b) B = 10-3 T, l = 10cm, F = 5.10-3 N
ĐS: a, 3/2 A ; b, 50A
Bài tập 3: Một dậy dẫn thẳng dài mang dòng điện 20A, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ
B = 5.10-3T Đặt vuông góc với vectơ cảm ứng từ và chịu lực từ là 10-3N Chiều dài đoạn dây dẫn là
bao nhiêu? ĐS: 1cm
Bài tập 4: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,2m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm
ứng từ B một ước = 300 Biết dòng điện chạy qua dây là 10A, cảm ứng từ
B = 2.10-4T Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn là bao nhiêu? ĐS: 2.10-4N
Bài tập 5: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,8m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm
ứng từ B một góc = 600 Biết dòng điện I = 20A và dây dẫn chịu một lực từ là F = 2.10-2N Độ lớn
của cảm ứng từ
B là bao nhiêu?
ĐS: l,4.10-3T
Bài tập 6: Hãy xác định các đại lượng được yêu cầu biết:
a) B = 0,02 T, I2A, 5 cm, α 30 Tìm F = ? (10–3
N) b) B0 03, T, 10 cm, F0 06, N, 45 Tìm I = ? (20 2 A)
c) I5 A, 10 cm, F 0,01 N, α 90 Tìm B = ? (0,02 T)
I
α
I
I
α
Trang 2x
y
I
Bài tập 7: Một dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong một từ trường đều như hình
Trong hình (1) và (2), dây dẫn vuông góc với mặt phẳng hình vẽ
Trong hình (3), dây dẫn song song với mặt phẳng hình vẽ
Trong hình (4) và (5), từ trường Bvuông góc với mặt phẳng hình vẽ
Trong từng trường hợp, hãy xác định hướng của lực từ tác dụng lên dây dẫn
XÁC ĐỊNH CẢM ỨNG TỪ DO MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT Bài tập 8: Một dây dẫn thẳng dài xuyên qua và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại gốc O của hệ trục
Oxy nằm trong mặt phẳng hình vẽ Cho dòng điện I = 6 A có chiều như hình vẽ Xác định vecto cảm ứng từ tại các điểm
a) A x1 6cm;y2cm b) A x2 0cm;y5cm
c) A3 x 3cm;y4cm d) A x4 1cm,y 3cm
ĐS: a) 1,9.10–5 T b) 2,4.10–5 T
c) 2,4.10–5 T d) 3,8.10–5 T
Bài tập 9: Khung dây tròn bán kính R 5 cm (gồm N 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B 5.104T Tìm I? (0,4 A)
Bài tập 10: Một sợi dây dẫn chiều dài 18,84 m được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành
một khung dây tròn có đường kính 10 cm Cho dòng điện có cường độ I0,4A đi qua vòng dây Tính cảm ứng từ trong vòng dây
Bài tập 11: Một ống dây thẳng chiều dài 20 cm, đường kính 2 cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài
300cm được quấn đều theo chiều dài ống Ống dây không có lõi và đặt trong không khí Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là 0,5 A Tìm cảm ứng từ trong ống dây (0,015 T)
Bài tập 12: Một ống dây dài 50 cm, cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 A, cảm ứng từ bên
trong ống dây có độ lớn B 25.104T Tính số vòng dây của ống dây (497 vòng)
Trang 3NGUYÊN LÍ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG Bài tập 13: Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong không khí, có hai dòng
điện ngược chiều, có cường độ I1 = 4 A; I2 = 5 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng
điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 là16 cm và cách dây dẫn mang dòng I2 là 4cm (B = 3.10–5 T)
Bài tập 14: Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 10 cm trong không khí, có hai dòng điện
ngược chiều, có cường độ I1 = 9 A; I2 = 16 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng
điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 là6 cm và cách dây dẫn mang dòng I2 là 8 cm
Bài tập 15: Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong không khí, có hai dòng điện
ngược chiều, cùng cường độ I1 = I2 = 9 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện
này gây ra tại điểm M cách đều hai dây dẫn một khoảng 30 cm (B = 4.10–6 T)
Bài tập 16: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 và d2 đặt song song trong không khí cách nhau một khoảng
d 10 cm, có dòng điện cùng chiều I1 = I2 = 2,4 A đi qua Tính cảm ứng từ tại
a) M cách d1 và d2 khoảng r = 5 cm (BM = 0)
b) N cách d1: r1 = 20 cm, cách d2: r2 = 10 cm (BN = 0,72.10–5 T)
c) P cách d1: r1 = 8 cm, cách d2: r2 = 6 cm (BP = 10–6 T)
Bài tập 17: Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song trong không khí cách nhau một đoạn d = 12 cm
có các dòng điện cùng chiều I1 = I2 = 10 A chạy qua Một điểm M cách đều hai dây dẫn một đoạn x
a) Khi x10cm Tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn gây ra
tại điểm M (B = 3,2.10–5 T)
b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện gây ra đạt giá trị cực đại Tính giá
trị cực đại đó (x = 8,5 cm – Bmax = 3,32.10–5 T)
Bài tập 18: Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song trong không khí cách nhau một đoạn d = 2a có
các dòng điện ngược chiều cùng cường độ I1 = I2 = I chạy qua
a) Xác định cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra tại điểm M cách đều hai dây dẫn một
đoạn x (
a
B I
x
2
4 10
) b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện gây ra đạt giá trị cực đại Tính giá
trị cực đại đó (x = a, max
I
a
4 10 7
)
Bài tập 19: Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa
được uốn thành vòng tròn, bán kính R = 20 cm như hình vẽ Dòng điện
chạy qua dây dẫn có cường độ 5 A Xác định cảm ứng từ tại tâm O của
vòng tròn (B = 10,7.10–5 T)
Trang 4Bài tập 20: Tính cảm ứng từ tại tâm của 2 vòng dây dẫn đồng tâm, có bán kính là R và 2R Trong mỗi
vòng tròn có dòng điện I1 = I2 = I = 10 A chạy qua Biết R = 8 cm Xét các trường hợp sau :
a) Hai vòng tròn nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện chạy cùng chiều (3,75π.10–5 T) b) Hai vòng tròn nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện chạy ngược chiều.(1,25π.10–5 T) c) Hai vòng tròn nằm trong hai mặt phẳng vuông góc nhau (5 5 5
10 4
π T)
Bài tập 21: Một dây dẫn rất dài căng thẳng, ở giữa dây được uốn thành vòng
tròn bán kính R = 6 cm, tại chỗ chéo nhau dây dẫn được cách điện Dòng
điện chạy trên dây có cường độ 4 A Tính cảm ứng từ tại tâm vòng tròn?
XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CÓ CẢM ỨNG TỪ TRIỆT TIÊU Bài tập 22: Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 15 cm trong không khí, có hai dòng điện
cùng chiều, có cường độ I1 = 10 A, I2 = 5 A chạy qua Xác định điểm M mà tại đó cảm ừng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra bằng 0 (AM = 10 cm, BM = 5 cm)
Bài tập 23: Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 10 cm trong không khí, có hai dòng điện
ngược chiều, có cường độ độ I1 = 20 A, I2 = 10 A chạy qua Xác định điểm N mà tại đó cảm ừng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra bằng 0 (AM = 20 cm, BM = 10 cm)
Bài tập 24: Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song, cách nhau
khoảng 2a trong không khí, có các dòng điện I1 = I2 = I cùng
chiều đi qua Mặt phẳng P vuông góc với hai dây và cắt hai
dây tại A1, A2 O là trung điểm A1A2 Trục Ox nằm trong mặt
phẳng P vuông góc với A1A2
a) Xác định vector cảm ứng tổng hợp tại O
b) Xác định cảm ứng tổng hợp tại M trên Ox với OM = x
c) Xác định vị trí điểm M trên Ox có cảm ứng từ cực đại Tính
giá trị cực đại này
d) Đặt một dây dẫn thứ ba có dòng I3 đi qua, song song với hai dây và đi qua O Xác định chiều và độ lớn I3 để cảm ứng tổng hợp tại M1 là điểm có tọa độ OM1 = a triệt tiêu
I x
7
4 10
c max
I B
a
2 10 7
d I3 ngược chiều I1, I3 = I
Trang 5Bài tập 25: Cho hai dây dẫn thẳng dài vô hạn, đặt trong không khí, đặt trong không khí, cách nhau một
khoảng d = 80cm Dòng điện trong hai dây cùng chiều và cùng cường độ I1 = I2 = I = 1A Tính cảm ứng từ tại các điểm sau :
a Điểm M cách đều hai dây một khoảng là 50cm
b Điểm N cách dây thứ nhất 100cm, cách dây thứ hai 60cm
ĐS :a 4,8.10-7T ; b 1,26.10-7T
Bài tập 26: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song trong không khí cách nhau khoảng 10
cm, có dòng điện cùng chiều I1 = I2 = I = 2,4A đi qua Tính cảm ứng từ tại:
a M cách d1 và d2 khoảng r = 5cm b N cách d1 20cm và cách d2 10cm
c P cách d1 8cm và cách d2 6cm d Q cách d1 10cm và cách d2 10cm
ĐS : a BM = 0 ; b BN = 0,72.10 – 5 T ; c BP = 10 – 5 T ; d BQ = 0,48.10 – 5 T
Bài tập 27: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song trong không khí cách nhau khoảng 5 cm,
có dòng điện ngược chiều I1 = 2A ; I2 = 6A đi qua Tính cảm ứng từ tại M cách d1 4cm và cách d2 3cm
ĐS : B = 4,12.10 – 5
T
LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY Bài tập 28: Một khung dây hình chữ nhật MNPQ có các cạnh MN = 25 cm
và NP = 50 cm đặt trong mặt phẳng thẳng đứng sao cho MN nằm ngang,
có thể quay tự do quanh trục xx’ nằm ngang hoặc trục yy’ thẳng đứng
Khung dây mang dòng điện I 12 A chạy theo chiều từ N đến M, đặt
trong từ trường đều có cảm ứng từ B 0,20T Xác định lực từ tác dụng
lên khung dây và chiều quay của khung trong các trường hợp :
a) Từ trường có phương thẳng đứng, chiều hướng lên
b) Từ trường có phương ngang, song song và cùng chiều với x’x
c) Từ trường có phương vuông góc với khung dây
ĐS : a) FMN = FPQ = 0,6 N b) FMN = FPQ = 1,2 N c) FMN = FPQ = 0,6 N, FMQ = FPN = 1,2 N
Bài tập 29: Một dòng điện có cường độ I = 12 A chạy qua một khung
dây dẫn hình tam giác MNP vuông góc tại M, đặt nằm ngang Khung
dây đặt trong từ trường đều, có cảm ứng từ B = 0,4 T, các đường sức
từ song song với cạnh MP của khung dây Cho biết FMN
tác dụng lên đoạn MN có độ lớn FMN = 2,4 N và có chiều hướng lên
a) Xác định chiều của dòng điện trong khung dây và chiều dài dây
MN (MN = 0,5 m)
b) Xác định lực từ FNP
tác dụng lên đoạn NP (F = 2,4 N)
Trang 6Bài tập 30: Cho khối lập phương có cạnh dài L = 40 cm Dòng điện có
cường độ I = 5 A chạy qua các dây dẫn ab, bc, cd và da theo chiều như
hình Một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,02 T có chiều từ dưới lên
Xác định vector lực từ tác dụng lên mỗi đoạn dây dẫn
ĐS : Fab = 0 – Fbc = 0,04 N – Fcd = 0,04 N – Fda = 0,047
LỰC LORENTZ Bài tập 31: Một e bay vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có độ lớn 5.10-2T thì chịu một
lực lorenxơ có độ lớn 1,6.10-14N Vận tốc của e khi bay vào là bao nhiêu ?
ĐS : 2.106 m/s
Bài tập 32: Một hạt mang điện tích q = 4.10-10C chuyển động với vận tốc v = 2.105 m/s trong từ trường
đều Mặt phẳng quĩ đạo của hạt vuông góc với vectơ cảm ứng từ Lực Lorentz tác dụng lên hạt đó có
ĐS : 0,5T Bài tập 33: Hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều mặt phẳng quĩ đạo của hạt vuông góc với
vector cảm ứng từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m/s thì lực Lorentz tác dụng lên hạt
có giá trị f1 = 2.10-6 N Hỏi nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 m/s thì lực f2 tác dụng lên hạt
Bài tập 34: Một chùm hạt α có vận tốc ban đầu không đáng kể được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 106V
Sau khi tăng tốc, chùm hạt bay vào từ trường đều cảm ứng từ B = 1,8T Phương bay của chùm hạt
vuông góc với đường cảm ứng từ
a Tìm vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường m = 6,67.10-27 kg ; cho q = 3,2.10-19 C
b Tìm độ lớn lực Lorentz tác dụng lên hạt
ĐS : a v = 0,98.107 m/s ; b f = 5,64.10-12 N
Bài tập 35: Một proton và một electron cùng chuyển động vào một từ trường đều có cảm ứng từ
B = 0,40 T, theo phương vuông góc với đường sức từ, với vận tốc có cùng độ lớn v = 5,0.106 m/s Biết
proton và electron có điện tích lần lượt là qp = +1,6.10–19 C và qe = –1,6.10–19 C, có khối lượng lần
lượt là mp = 1,67.10–27 kg và me = 9,11.10–31 kg
a) Tính độ lớn lực Lorentz tác dụng lên mỗi hạt (3,2.10–13 N)
b) So sánh và tính bán kính quỹ đạo cũng như chu kì chuyển động mỗi hạt trên quỹ đạo
Trang 7Bài tập 36: Một proton có khối lượng m1 =1,67.10–27 kg và điện
tích q = 1,6.10–19 C chuyển động trong một từ trường đều, vạch
ra quỹ đạo là nửa đường tròn đường kính PQ = 2R1 = 25,6 cm
với vận tốc đầu v1
vuông góc với cảm ứng từ B Cho biết
B = 0,08 T
a) Xác định chiều của B và tính vận tốc v1 của proton cũng như thời gian để proton chuyển động từ
P đến Q (v1 = 9,8.105 m/s, t1 = 4,1.10–6 s)
b) Một hạt thứ hai có khối lượng m2 cũng mang điện q = 1,6.10–19 C có cùng động năng với proton thứ nhất khi đến điểm P với vận tốc v2
Hạt thứ hai vạch quỹ đạo là nửa đường tròn đường kính
PR = 2R2 = 36,2 cm Thiết lập hệ thức giữa m1, m2, R1 và R2 Suy ra khối lượng m2
(m2 = 3,34.10–27 kg)
Bài tập 37: Một electron có động năng 2,77.10–19 J chuyển động vào một vùng có từ trường đều có phương vuông góc với vận tốc của electron và có cảm ứng từ B = 4,48.10–5 T Bán kính quỹ đạo tròn của electron này đo được bằng 9,90 cm Cho điện tích của electron là –1,6.10–19 C
a) Hãy tính khối lượng của electron và suy ra độ lớn vận tốc của electron này
b) Tính chu kì của chuyển động tròn của electron trên quỹ đạo
ĐS: a) m = 9,09.10–31 kg, v = 7,81.105 m/s b) T = 7,97.10–5 s