Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong 1 từ trường đều mà các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây.. Ta uốn khung dây thành hình tròn trong từ trường trong t[r]
Trang 1TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM
TỔ VẬT LÝ
ÔN TẬP KIỂM TRA GIỮA HK2 – Vật Lý 11
A/ LÝ THUYẾT:
Câu 1: Nêu định nghĩa, tính chất của đường sức từ
Đường sức từ là những đường cong trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó
Tính chất:
Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ
Các đường sức từ là những đường cong kín hoặc vô hạn ở hai đầu
Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định
Quy ước vẽ các đường sức từ dày ở nơi có từ trường mạnh, thưa ở nơi có từ trường yếu
Câu 2: Nêu các đặc điểm của vectơ lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường
+ Điểm đặt: Tại trung điểm dây dẫn
+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn ℓ và vectơ B
→
tại điểm đặt dây
+ Chiều: tuân theo quy tắc “bàn tay trái”
“Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều
từ cổ tay đến ngón tay theo chiều dòng điện, ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều lực từ tác dụng lên dòng điện.”
+ Độ lớn: F B I sin
F: lực từ (N) B: cảm ứng từ (T) I: cường độ dòng điện (A)
ℓ : chiều dài dây dẫn (m) : góc tạo bởi B I;
Câu 3: Lực Lorentz là gì? Đặc điểm của lực Lorentz?
Lực Lorentz là lực từ tác dụng lên các hạt điện tích khi chúng chuyển động trong vùng không gian có từ trường
Đặc điểm
+ Điểm đặt: lên điện tích đang xét
+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa ( B→,v→)
+ Chiều: Xác định bởi quy tắc bàn tay trái
Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để các đường cảm ứng từ xuyên lòng bàn tay, chiều từ
cổ tay đến ngón tay trùng với chiều vận tốc v của hạt Khi đó, ngón tay cái duỗi ra 900 chỉ chiều của lực Lorentz nếu hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm
+ Độ lớn f L q vB.sin
fL: lực Lorentz (N) q : độ lớn điện tích dịch chuyển (C)
Trang 2v: vận tốc của điện tích (m/s) B : cảm ứng từ (T) α: góc tạo bởi ( B→,v→)
Câu 4: Từ thông là gì? Viết công thức tính từ thông và giải thích
Từ thông là số lượng đường sức từ thông qua một khung dây diện tích S khi đặt trong từ vùng không gian có từ trường đều B
Từ thông qua diện tích S được là đại lượng được xác định bằng biểu thức:
cos
: từ thông (Wb) B: cảm ứng từ (T) S: diện tích khung dây (m2)
α : góc tạo bởi vector pháp tuyến của S và B
Câu 5: Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì ? Phát biểu định luật Lenxơ xác định về chiều dòng điện cảm ứng.
Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín
Câu 6: Nêu định nghĩa suất điện động cảm ứng Hãy phát biểu và viết công thức định luật Faraday về dòng điện cảm ứng.
1/ Định nghĩa
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch
2/ Định luật Faraday
Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín ấy
c
e
t
ec: suất điện động cảm ứng (V) : độ biến thiên từ thông (Wb/s) t: thời gian (s)
Câu 7: Hiện tượng tự cảm là gì? Viết công thức tính độ tự cảm, công thức tính suất điện động
tự cảm.
1/ Định nghĩa
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà
sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
2/ Công thức:
+ Độ tự cảm: L=4π 10
−7N2
ℓ S
+ Suất điện động tự cảm:
| etc|= L| ΔΦ
Δtt |= L|.
Δti Δtt |
Trang 3B/ BÀI TẬP:
Dạng 1: Từ trường – Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
Bài 1 Hãy xác định chiều lực từ trong các hình vẽ dưới đây như sau:
B
I
B
B
I S
Bài 2 Một đoạn dây dẫn dài 1, 5m mang dòng điện 10A, đặt vuông góc trong 1 từ trường đều có
độ cảm ứng từ 1,2T Nó chịu một lực từ tác dụng là bao nhiêu?
ĐS: 18 N Bài 3 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 - 2 N
Độ lớn của cảm ứng từ B là bao nhiêu?
ĐS: l,4.10-3 T
Bài 4 Một đoạn dây dẫn dài l = 0,5m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm
ứng từ B một góc = 450 Biết cảm ứng từ B = 2.10 – 3T và dây dẫn chịu lực từ F = 4.10 – 2 N Cường độ dòng điện trong dây dẫn là bao nhiêu?
ĐS: 40 2A.
Bài 5 Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ
Dòng điện qua dây có cường độ 0,75 A Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10 – 3 N Xác định cảm ứng từ của từ trường
ĐS: B = 0,08 T
Dạng 2: Từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt
2-1: Từ trường dây dẫn:
Bài 6 Dòng điện I = 1 A chạy trong dây dẫn thẳng dài Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10
cm có độ lớn bằng bao nhiêu?
ĐS: 2.10 – 6 T
Bài 7 Một dòng điện có cường độ I = 5 A chạy trong một dây dẫn thẳng, dài Cảm ứng từ do
dòng điện này gây ra tại điểm M có độ lớn B = 4.10 – 5 T Điểm M cách dây một khoảng bao nhiêu?
ĐS: 2,5 cm Bài 8 Một khung dây tròn bán kính 30 cm gồm 10 vòng dây Cường độ dòng điện trong mỗi
vòng dây là 0,3 A Tính cảm ứng từ tại tâm của khung dây
ĐS: B = 2.10 – 6 T
Bài 9 Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ I = 5 A người ta đo được cảm ứng từ B =
31,4.10 – 6 T Hỏi đường kính của dòng điện đó
ĐS: d = 2R = 0,2 m
Bài 10 Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm 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 = 5.10 – 4T Tìm I?
Trang 4ĐS: 0,4A Bài 11 Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành
một cuộn dây tròn Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây Tính cảm ứng từ trong vòng dây
ĐS: 0,84.10 – 5 T
Bài 12 Một ống dây thẳng dài có 1200 vòng dây, cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 7,5.10 –
3T Tính cường độ dòng điện qua ống dây, biết ống dây có chiều dài 20cm
ĐS: I = 1A Bài 13 Người ta muốn tạo ra từ trường có cảm ứng từ B = 250.10 – 5 T bên trong một ống dây Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây là I = 2 A Ống dây dài 50 cm Hỏi phải quấn bao nhiêu vòng dây?
ĐS: 497 vòng
2-2: Nguyên lí chồng chất từ trường (từ trường tổng hợp tạo một điểm)
Bài 14 Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau d = 8 cm trong không khí Dòng
điện chạy trong 2 dây là I1 = 10 A, I2 = 20 A và ngược chiều nhau Tìm cảm ứng từ tại:
a/ M cách mỗi dây 4 cm
b/ N cách dây thứ nhất 16cm và cách dây thứ hai 8 cm
ĐS: a/ 15.10 – 5 T b/ 3,75.10 – 5 T
Bài 15 Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 cm trong không khí, dòng điện chạy trên
dây 1 là I1 = 5 A, dòng điện chạy trên dây 2 là I2 = 1 A ngược chiều với I1 Điểm M nằm trong mặt phẳng của 2 dòng điện ngoài khoảng hai dòng điện và cách dòng điện I1 8 cm Tính cảm ứng
từ tại M
ĐS: 1,2.10 – 5 T
Bài 16 Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau cách nhau 40 cm Trong hai dây có hai dòng
điện cùng cường độ I1 = I2 = 100 A, cùng chiều chạy qua Cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M nằm trong mặt phẳng hai dây, cách dòng I1 10 cm, cách dòng I2 30 cm có độ lớn là bao nhiêu?
ĐS: 24.10 – 5 T
Bài 17 Hai dòng điện có cường độ I1 = 6 A và I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 10 cm trong chân không I1 ngược chiều I2 Tính cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M cách I1 6 cm và cách I2 8 cm ĐS: 3,0.10 – 5 T
2-3: Từ trường triệt tiêu (tìm vị trí M tại đó B = 0)
Bài 18 Hai dòng điện I1 = 3 A, I2 = 2 A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau
50 cm theo cùng một chiều Xác định những điểm tại đó B
→
= 0
ĐS: r1 = 30 cm ; r2 = 20 cm
Bài 19 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
ĐS: r1M = 10 cm ; r2M = 5 cm
Bài 20 Hai dòng điện I1 = 6 A, I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau
10 cm ngược chiều nhau Tìm quỹ tích những điểm tại đó B
→
= 0
ĐS: r1 = 20 cm ; r2 = 30 cm
Trang 5Bài 21 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 = 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
ĐS: r1N = 20 cm ; r2M = 10 cm
Dạng 3: Lực Lorentz
Bài 22 Một hạt mang điện tích q = 3,2.10 – 19C bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B = 0,5T Lúc lọt vào trong từ trường vận tốc hạt là v = 106m/s và vuông góc với B Tính lực Lorenxo tác dụng lên hạt đó
ĐS: 1,6.10 – 13N
Bài 23 Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 1,2T Lúc lọt vào từ trường,
vận tốc của hạt là v0 = 107m/s và vecto v0 làm thành với Bmột góc = 300 Tính lực Lorenxo tác dụng lên electron đó
ĐS: 0,96.10 – 12N
Bài 24 Hạt electron bay vào trong vùng từ trường đều có từ cảm B
→
với vận tốc v = 107 m/s và
hợp với B
→
góc 300 Lực Lorentz tác dụng vào electron là f = 9,6.10 – 13 N Tính cảm ứng từ B
ĐS: 1,2 T
Bài 25 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
Dạng 4: Từ thông – Suất điện động cảm ứng
4-1: Từ thông:
Bài 26 Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1 T Mặt phẳng vòng dây làm thành với B
→
một góc = 300 Tính từ thông qua S
ĐS: 25.10 – 6 Wb
Bài 27 Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm trong từ trường đều có độ lớn 1,2T sao cho
các đường sức vuông góc với mặt khung dây Từ thông qua khung dây có độ lớn bằng bao nhiêu?
ĐS: 0,048 Wb Bài 28 Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng
khung dây vuông góc với các đường sức từ Từ thông qua khung dây là 1,2.10 – 5 Wb Tính bán kính vòng dây
ĐS: 8 mm
4-2: Suất điện động cảm ứng:
Bài 29 Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn bộ trong 1 từ trường đều và vuông góc
với các đường cảm ứng Trong thời gian 1/5 giây, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2T về 0 Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là bao nhiêu
ĐS: 240 mV Bài 30 Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong 1 từ trường đều mà các
đường sức từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Trong khi cảm ứng từ tăng từ 0,1 đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2V Thời gian duy suất điện động đó là bao nhiêu?
ĐS: 0,63 s
Trang 6Bài 31 Một khung dây phẳng, diện tích 25 cm2 gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều, vectơ cảm ừng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và có độ lớn tăng dần từ 0 đến 2,4.10 – 3 trong thời gian 0,4 s Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây?
ĐS: 0,15 mV Bài 32 Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T Khung quay đều trong thời gian t = 0,04 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
ĐS: – 5.10 – 3 V
Bài 33 Một khung dây phẳng hình chữ nhật 20 cm x 11,4 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng
từ B = 0,6 T, B
→
vuông góc với mặt phẳng khung Ta uốn khung dây thành hình tròn trong từ trường trong thời gian 1 phút Tính suất điện động cảm ứng trung bình xuất hiện trong khung dây
ĐS: 0,86.10 – 4 V
Bài 34 Vòng dây dẫn diện tích S = 100 cm2, điện trở R = 0,01 quay đều trong từ trường đều B
= 0,05 T, trục quay là một đường kính của vòng dây và vuông góc với B
→
Tìm cường độ trung bình trong vòng và điện lượng qua tiết diện vòng dây nếu trong thời gian t = 0,5s; góc
α= ( n→,B→) thay đổi từ 600 đến 900
ĐS: 0,05 A ; 0,025 C
Dạng 5: Tự cảm
Bài 35 Một ống dây có tiết diện là 10 cm2, chiều dài 20 cm và có 1000 vòng dây Hệ số tự cảm của ống dây không lõi, đặt trong không khí là bao nhiêu?
ĐS: 0,2 mH Bài 36 Một ống dây điện hình trụ dài 62,8 cm có lõi không khí quấn 1000 vòng dây, mỗi vòng
có diện tích S = 50 cm2 Tìm độ tự cảm của ống dây
ĐS: 0,01 H
Bài 37 Một ống dây có hệ số tự cảm 20 mH đang có dòng điện với cường độ 5 A chạy qua
Trong thời gian 0,1s dòng điện giảm đều về không Độ lớn suất điện động tự cảm của ống dây có
V
Bài 38 Một cuộn tự cảm có độ tự cảm 0,1H, trong đó dòng điện biến thiên đều 200A/s thì suất
điện động tự cảm xuất hiện sẽ có giá trị là bao nhiêu? ĐS: 20V
Bài 39 Một ống dây dài ℓ = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8
cm có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua
a/ Tính độ tự cảm của ống dây
b/ Tính từ thông qua mỗi vòng dây
c/ Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 s, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây
ĐS: a/ 0,02 H b/ 4.10 – 5 Wb c/ 0,4 V
Bài 40 Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây Đường kính của ống bằng 2 cm Cho một dòng
điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5 A Tính suất điện động tự cảm trong ống dây
ĐS: 0,075 V