Trắc nghiệm Bài 20. Lực từ - Cảm ứng từ - Vật Lí 11Làm bài tập
Câu hỏi 1 :
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện được xác định bởi biểu thức:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Lời giải chi tiết :
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện được xác định bởi biểu thức: \(F = BIl\sin \alpha \)
Câu hỏi 2 :
Chọn phương án đúng trong các phương án sau?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Lời giải chi tiết :
Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay trái, dòng điện chạy từ cổ tay đến ngón tay, thì ngón cái choãi ra là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện Ta suy ra: 
Câu hỏi 3 :
Chọn phương án sai?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Lời giải chi tiết :
Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, dòng điện chạy từ cổ tay đến ngón tay, thì ngón cái choãi ra là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện Ta suy ra D- sai: 
Câu hỏi 4 :
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha {\rm{ }}\alpha {\rm{ = }}\widehat {\overrightarrow B ,l}\) => C - sai vì \(F \sim \sin \alpha \) chứ không phải α
Câu hỏi 5 :
Phát biểu nào sau đây là đúng? Cho một đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt song song với đường sức từ, chiều của dòng điện ngược chiều với chiều của đường sức từ
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Khi đoạn dây đặt // với đường sức từ \(\alpha = 180 \to F = BIl\sin \alpha {\rm{ = 0}}\) => Lực từ luôn bằng không khi tăng hay giảm cường độ dòng điện
Câu hỏi 6 :
Phát biểu nào sau đây là không đúng? Một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I đặt trong từ trường đều thì
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Lời giải chi tiết :
A, C, D - đúng B - sai vì lực từ tác dụng lên mọi phần của đoạn dây
Câu hỏi 7 :
Một dây dẫn thẳng có dòng điện \(I\) đặt trong vùng không gian có từ trường đều như hình vẽ  Lực từ tác dụng lên dây có
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Lời giải chi tiết :
Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, dòng điện chạy từ cổ tay đến ngón tay, thì ngón cái choãi ra là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện => Lực từ trong trường hợp trên: có phương ngang, hướng sang trái
Câu hỏi 8 :
Một dây dẫn thẳng dài có dòng điện I chạy qua. Hai điểm M và N nằm trong cùng một mặt phẳng chứa dây dẫn, đối xứng với nhau qua dây. Kết luận nào sau đây là không đúng?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Lời giải chi tiết :
A- sai vì chiều của véctơ cảm ứng từ tại M và N ngược nhau B, C, D - đúng
Câu hỏi 9 :
Một dây dẫn thẳng có dòng điện I đặt trong vùng không gian có từ trường đều như hình vẽ  Xác định véctơ của đại lượng còn thiếu:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Lời giải chi tiết :
Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, dòng điện chạy từ cổ tay đến ngón tay, thì ngón cái choãi ra là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện Ta suy ra: 
Câu hỏi 10 :
Một dây dẫn có chiều dài 10m đặt trong từ trường đều B = 5.10-2T. Cho dòng điện có cường độ 10A chạy qua dây dẫn. Lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với \(\overrightarrow B \) có giá trị là:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Ta có: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện:\(F = BIl\sin \alpha = 5\,N\)
Câu hỏi 11 :
Dòng điện cường độ 10A chạy qua khung dây dẫn tam giác vuông MNP theo chiều MNPM như hình vẽ. MN = 30cm, NP = 40cm. Từ trường đều B = 0,01T vuông góc với mặt phẳng khung dây. Lực từ tác dụng lên cạnh MP của khung dây có giá trị? 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Ta có: Lực từ tác dụng lên đoạn dây MP:  \({F_{MP}} = BIl\sin \alpha = BIMP\sin {90^0}\) \(MP = \sqrt {M{N^2} + N{P^2}} = \sqrt {{{30}^2} + {{40}^2}} = 50\,cm\) \( \to {F_{MP}} = 0,01.10.0,5.\sin {90^0} = 0,05\,N\)
Câu hỏi 12 :
Dòng điện 6A chạy qua đoạn dây dẫn dài 5m đặt trong từ trường đều có B = 3.10-2T. Lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn hợp với các đường sức từ một góc 450 là:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Lực từ tác dụng lên dây dẫn là: \(F = BIl\sin {45^0} = {3.10^{ - 2}}.6.5.sin{45^0} = 0,64N\)
Câu hỏi 13 :
Treo dây MN = 5cm, khối lượng 5g bằng hai dây không giãn khối lượng không đáng kể. Độ lớn cảm ứng từ 0,5T có phương vuông góc với đoạn dây, chiều từ trên xuống (như hình vẽ). Góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi đoạn dây MN nằm cân bằng là bao nhiêu? Biết cường độ dòng điện qua đoạn dây MN là 2A, lấy g = 10m/s2. 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl\sin \alpha \) + Vận dụng hệ thức lượng giác Lời giải chi tiết :
Dây dẫn chịu tác dụng của 2 lực: Trọng lực (\(\overrightarrow P \)), lực từ (\(\overrightarrow F \))  + Lực từ: $F = BIl\sin {90^0} = 0,5.2.0,05.1 = 0,05N$ + Trọng lực: \(P = mg = 0,005.10 = 0,05N\) \(\tan \alpha = \frac{F}{P} = 1 \to \alpha = {45^0}\)
Câu hỏi 14 :
Hai thanh ray nằm ngang song song cách nhau $0,3cm$ đặt trong từ trường có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng 2 thanh ray, hướng từ trên xuống. Một thanh kim loại đặt lên hai thanh ray. Cho dòng điện $50A$ chạy qua thanh kim loại đặt lên hai thanh ray. Biết hệ số ma sát giữa thanh kim loại và thanh ray là $μ = 0,2$ và khối lượng thanh kim loại là $0,5kg$. Cảm ứng từ B có giá trị như thế nào để thanh kim loại có thể chuyển động?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Sử dụng điều kiện chuyển động của vật + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Ta có:  Giải sử chiều cường độ dòng điện qua thanh như hình vẽ, ta có các lực tác dụng lên thanh được biểu diễn trên hình Để thanh kim loại chuyển động thì lực từ phải thắng lực masát hay lực từ lớn hơn lực ma sát \(\begin{array}{l} \to F > {F_{m{\rm{s}}}} \leftrightarrow BIl\sin {90^0} > \mu mg\\ \to B > \dfrac{{\mu mg}}{{Il}} = \dfrac{{0,2.0,5.10}}{{50.0,{{3.10}^{ - 2}}}} = \dfrac{{20}}{3}T\end{array}\)
Câu hỏi 15 :
Giữa hai cực nam châm có \(\overrightarrow B \) nằm ngang, B = 0,01T người ta đặt một dây dẫn có chiều dài l nằm ngang vuông góc với B. Khối lượng một đơn vị chiều dài là d = 0,01kg/m. Cường độ dòng điện I chạy qua dây bằng bao nhiêu để dây nằm lơ lửng không rơi. Cho g = 10m/s2
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Sử dụng điều kiện chuyển động của vật + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Để dây lơ lửng thì lực từ và trọng lực P phải cân bằng với nhau  \(\begin{array}{l} \to BIl\sin {90^0} = mg = dlg\\ \to I = \frac{{dg}}{B} = \frac{{0,01.10}}{{0,01}} = 10A\end{array}\)
Câu hỏi 16 :
Hai thanh ray nằm ngang song song và cách nhau L = 10cm đặt trong từ trường đề \(\overrightarrow B \) thẳng đứng, B = 0,1T. Một thanh kim loại đặt trên ray vuông góc với ray. Nối ray với nguồn điện $E = 12V, r = 1\Omega$, điện trở của thanh kim loại và dây nối $R = 5\Omega$. Lực từ tác dụng lên thanh kim loại có giá trị:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
+ Theo định luật Ôm, ta có: \(I = \frac{E}{{R + r}} = \frac{{12}}{{5 + 1}} = 2A\) + Lực từ tác dụng lên thanh kim loại: \(F = BIl{\rm{sin}}{90^0} = 0,1.2.0,1.{\rm{sin}}{90^0} = 0,02N\)
Câu hỏi 17 :
Một thanh dẫn điện khối lượng 5g được treo nằm ngang trên hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng. Thanh đặt trong một từ trường đều, véctơ cảm ứng từ thẳng đứng hướng xuống và có độ lớn B = 1T. Thanh có chiều dài l = 0,1m. Mắc vào các điểm giữ các dây dẫn một tụ điện C = 100μF được tích điện tới hiệu điện thế U = 100V. Cho tụ phóng điện. Coi rằng quá trình phóng điện xảy ra trong thời gian rất ngắn, thanh chưa kịp rời vị trí cân bằng mà chỉ nhận được theo phương ngang một động lượng p nào đó. Vận tốc của thanh khi rời khỏi vị trí cân bằng của dây là?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Áp dụng biểu thức tính xung lượng + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Vì thời gian xảy ra rất ngắn, nên ta có: \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F \Delta t \to \Delta p = F\Delta t \leftrightarrow mv = F\Delta t\) Mà \(\begin{array}{l}F = BIl\sin {90^0} = BIl \to mv = BIl\Delta t = Bl\Delta q = BlCU\\ \to v = \frac{{Bl.C.U}}{m} = \frac{{1.0,{{1.100.10}^{ - 6}}.100}}{{{{5.10}^{ - 3}}}} = 0,2m/s\end{array}\)
Câu hỏi 18 :
Một thanh kim loại CD có chiều dài l = 20cm khối lượng m = 100g đặt vuông góc với 2 thanh ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện như hình vẽ. Hệ thống đặt trong từ trường đều có B = 0,2T phương chiều như vẽ. Biết hệ số masát giữa CD và thanh ray là μ = 0,1. Bỏ qua điện trở của các thanh ray, điện trở tại nơi tiếp xúc và dòng điện cảm ứng trong mạch. Biết thanh ray trượt sang trái với gia tốc a = 3m/s2. Chiều và độ lớn của dòng điện qua CD là? 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
+ Xác định các lực tác dụng lên dây dẫn + Áp dụng định luật II- Niutơn + Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều dòng điện + Vận dụng biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \) Lời giải chi tiết :
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta suy ra chiều dòng điện qua CD có chiều từ D đến C  + Theo định luật II- Niutơn, ta có: \(\overrightarrow N + \overrightarrow P + \overrightarrow F + \overrightarrow {{F_{m{\rm{s}}}}} = m\overrightarrow a {\rm{ (1)}}\) + Chọn hệ trục Oxy như hình, chiếu (1) lên Ox, Oy ta được: \(\left\{ \begin{array}{l}{\rm{Ox:}}F - {F_{m{\rm{s}}}} = ma\\Oy:N - P = 0 \to N = P\end{array} \right.\) + Mà: \(\begin{array}{l}{F_{m{\rm{s}}}} = \mu N = \mu P = \mu mg\\ \to F = \mu mg + ma = m(\mu g + a)\end{array}\) + Lại có: \(F = BIl \to I = \frac{{m(\mu g + a)}}{{Bl}} = 10A\)
Câu hỏi 19 :
Treo đoạn thanh dẫn có chiều dài \(5cm\), khối lượng \(5g\) bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho thanh dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ trường hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn \(B = 0,5T\) và dòng điện đi qua dây dẫn là \(I = 2A\). Lấy \(g = 10m/{s^2}\). Ở vị trí cân bằng góc lệch \(\alpha \) của dây treo so với phương thẳng đứng là
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
Lực điện: \(F = IB{\rm{l}}\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Ta có: \(\overrightarrow P + \overrightarrow F + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {P'} + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \) Xét tam giác tạo bởi \(\overrightarrow P \) và \(\overrightarrow {P'} \), ta có: \(\tan \alpha = \dfrac{F}{P} \Rightarrow \tan \alpha = \dfrac{{BI{\rm{l}}\sin {{90}^0}}}{{mg}} = \dfrac{{0,5.2.0,05}}{{{{5.10}^{ - 3}}.10}} = 1 \Rightarrow \alpha = {45^0}\)
Câu hỏi 20 :
Một đoạn dây dẫn thẳng dài 89 cm được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trựờng đều. Cho biết khi dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn có cường độ 23 A, thì đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ bằng 1,6N. Xác định cảm ứng từ của từ trường đều.
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
Lực từ \(\overrightarrow F \) tác dụng lên phần tử dòng điện \(I\overrightarrow l \) đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) + Có điểm đặt tại trung điểm của l + Có phương vuông góc với \(I\overrightarrow l \)và \(\overrightarrow B \) + Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái; + Có độ lớn: F = BI.l.sinα; trong đó \(\alpha = \left( {\overrightarrow B ;\overrightarrow l } \right)\) Lời giải chi tiết :
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}l = 0,89m\\I = 23A\\F = 1,6N\\\alpha = \left( {\overrightarrow B ;\overrightarrow l } \right) = {90^0}\end{array} \right.\) Lực từ tác dụng lên dây dẫn: \(F = B.I.l.\sin \alpha \Rightarrow B = \dfrac{F}{{I.l.\sin \alpha }} = \dfrac{{1,6}}{{23.0,89.\sin 90}} \approx 0,078T = {78.10^{ - 3}}T\)
Câu hỏi 21 :
Lực nào sau đây không phải lực từ?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
Lực từ là lực tác dụng lên nam châm hoặc đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua khi đặt trong từ trường Lời giải chi tiết :
Lực Trái Đất tác dụng lên vật nặng là trọng lực, không phải là lực từ
Câu hỏi 22 :
Treo đoạn dây dẫn \(MN\) có chiều dài \({\rm{l}}\), khối lượng của một đơn vị chiều dài là \(D = 0,04\,\,kg/m\) bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang, biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, có độ lớn \(B = 0,04\,\,T\). Xác định chiều và độ lớn của \(I\) để lực căng dây bằng \(0\)?
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
Định luật II Niu-tơn: \(\overrightarrow {{F_t}} + \overrightarrow P + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \) Áp dụng quy tắc bàn tay trái Lực điện từ: \({F_t} = IB{\rm{l}}\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Khối lượng của đoạn dây dẫn là: \(m = {\rm{l}}.D\) Dây dẫn nằm cân bằng, lực căng dây bằng \(0\), tổng hợp lực tác dụng lên dây dẫn là: \(\overrightarrow {{F_t}} + \overrightarrow P + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_t}} + \overrightarrow P = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_t}} = - \overrightarrow P \) Ta có biểu diễn lực:
Từ hình vẽ, áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta thấy dòng điện có chiều từ \(N\) đến \(M\) Ta có: \(\overrightarrow {{F_t}} = - \overrightarrow P \Rightarrow {F_t} = P \Rightarrow IB{\rm{l}} = mg \Rightarrow I = \frac{{mg}}{{B{\rm{l}}}}\) \( \Rightarrow I = \frac{{{\rm{l}}.D.g}}{{B.{\rm{l}}}} = \frac{{D.g}}{B} = \frac{{0,04.10}}{{0,04}} = 10\,\,\left( A \right)\)
Câu hỏi 23 :
Một đoạn dây đồng \(DC\) dài \(20\,\,cm\), nặng \(12\,\,g\) được treo ở hai đầu bằng sợi dây mềm, rất nhẹ, cách điện sao cho đoạn dây \(DC\) nằm ngang. Đưa đoạn dây đồng vào trong từ trường đều có cảm ứng từ \(B = 0,2\,\,T\), hướng thẳng đứng lên trên. Dây treo có thể chịu được lực kéo lớn nhất là \(0,075\,\,N\). Lấy \(g = 10\,\,m/{s^2}\). Để dây không bị đứt thì dòng điện qua dây \(DC\) lớn nhất bằng
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
Đoạn dây nằm cân bằng: \(\overrightarrow P + \overrightarrow T + \overrightarrow {{F_t}} = \overrightarrow 0 \) Áp dụng quy tắc bàn tay trái Lực từ: \({F_t} = IB{\rm{l}}\sin \alpha \) Lời giải chi tiết :
Trọng lượng của dây dẫn là: \(P = mg = {12.10^{ - 3}}.10 = 0,12\,\,\left( N \right)\) Giả sử dòng điện có chiều từ \(C\) đến \(D\), ta có hình vẽ:
Dây dẫn nằm cân bằng, ta có: \(\overrightarrow P + \overrightarrow F + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {F'} + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow T = - \overrightarrow {F'} \Rightarrow T = F' = 2{T_C}\) Để dây không bị đứt: \({T_C} \le 0,075\left( N \right) \Rightarrow F \le 0,15\left( N \right)\) Từ hình vẽ ta thấy: \(F = \sqrt {F{'^2} - {P^2}} \Rightarrow F \le \sqrt {0,{{15}^2} - 0,{{12}^2}} \Rightarrow F \le 0,09\,\,\left( N \right)\) Lại có: \(F = IB{\rm{l}}\sin \alpha \Rightarrow I = \dfrac{F}{{B{\rm{l}}\sin \alpha }} \Rightarrow I \le \dfrac{{0,09}}{{0,2.0,2.\sin {{90}^0}}}\) \( \Rightarrow I \le 2,25\,\,\left( A \right) \Rightarrow {I_{\max }} = 2,25\,\,\left( A \right)\)
|
