Trắc nghiệm Bài 21. Khung dây đặt trong từ trường đều - Vật Lí 11Làm bài tập
Câu hỏi 1 :
Cho một khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ. Biết B = 0,02T. Độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên cạnh AB và CD của khung dây là: 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Các lực từ tác dụng lên từng cạnh AB, CD của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương nằm trong mặt phẵng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, có chiều như hình vẽ và có độ lớn: \({F_{AB}} = {F_{CD}} = B.I.AB{\rm{ }} = {15.10^{ - 3}}N\)
Câu hỏi 2 :
Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có \(AB = 10 cm\); \(BC = 20 cm\), có dòng điện \(I = 4A\) chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây như hình vẽ. Biết \(B = 0,04 T\). Độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh BC của khung dây là: 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Cạnh AB song song với các đường sức từ nên lực từ tác dụng lên các cạnh này bằng 0. Lực từ tác dụng lên cạnh BC có điểm đặt tại trung điểm của cạnh, có phương vuông góc với mặt phẵng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ trong ra ngoài và có độ lớn: \({F_{BC}} = B.I.BC = {32.10^{ - 3}}N.\)
Câu hỏi 3 :
Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có \(AB = 10 cm\); \(BC = 20 cm\), có dòng điện \(I = 5 A\) chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây và hợp với cạnh AD một góc \(a = 30^0\) như hình vẽ. Biết \(B = 0,02 T\). Độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên cạnh AB của khung dây là: 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, lực tác dụng lên cạnh AB hướng từ trong ra và có độ lớn: \(\begin{array}{l}{F_{AB}} = B.I.AB.sin({90^0} - \alpha )\\ = 0,02.5.0,1.\sin \left( {{{90}^0} - {{30}^0}} \right)\\ = 8,{66.10^{ - 3}}N\end{array}\)
Câu hỏi 4 :
Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có \(AB = 10 cm\); \(BC = 20 cm\), có dòng điện \(I = 5 A\) chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây và hợp với cạnh AD một góc \(\alpha = 30^0\) như hình vẽ. Biết \(B = 0,02 T\). Độ lớn lực từ do từ trường đều tác dụng lên cạnh AD của khung dây là: 
Đáp án của giáo viên lời giải hay : D Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh Ta có: \(AD = BC = 20cm =0,2m\) Lực tác dụng lên các cạnh AD hướng từ ngoài vào và có độ lớn: \({F_{AD}} = {\rm{ }}B.I.AD.sin(\alpha) = 0,02.5.0,2.sin 30^0 = {\rm{ }}{10^{ - 2}}N\)
Câu hỏi 5 :
Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình vẽ.  Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ \(\mathop B\limits^ \to \) song song với cạnh AC. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Cho AB = 8 cm, AC = 6 cm, B = 5.10-3 T, I = 5 A. Lực từ tác dụng lên cạnh AB của khung dây có giá trị:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Lực từ tác dụng lên cạnh AB là \(\mathop {{F_{AB}}}\limits^ \to \) có điểm đặt tại trung điểm của AB, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ ngoài vào và có độ lớn: FAB = I.B.AB = 2.10-3 N.
Câu hỏi 6 :
Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình vẽ.  Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ \(\mathop B\limits^ \to \) song song với cạnh AC. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Cho AB = 8 cm, AC = 6 cm, B = 5.10-3 T, I = 5 A. Lực từ tác dụng lên cạnh AC của khung dây có giá trị:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Lực từ tác dụng lên cạnh AC là \(\mathop {{F_{AC}}}\limits^ \to \)= \(\mathop 0\limits^ \to \) vì AC song song với \(\mathop B\limits^ \to \).
Câu hỏi 7 :
Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình vẽ.  Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ \(\mathop B\limits^ \to \) song song với cạnh AC. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Cho AB = 8 cm, AC = 6 cm, B = 5.10-3 T, I = 5 A. Lực từ tác dụng lên cạnh BC của khung dây có giá trị:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
Lực từ tác dụng lên cạnh BC là \(\mathop {{F_{BC}}}\limits^ \to \) có điểm đặt tại trung điểm của BC, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ trong ra và có độ lớn: \({F_{BC}} = I.B.BC.sina = I.B.BC.\frac{{AB}}{{BC}} = {2.10^{ - 3}}N.\)
Câu hỏi 8 :
Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẳng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.  Biết I1 = 15 A; I2 = 10 A; I3 = 4 A; a = 15 cm; b = 10 cm; AB = 15 cm; BC = 20 cm. Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.
Đáp án của giáo viên lời giải hay : A Phương pháp giải :
+ Vận dụng biểu thức tính tính lực từ gây ra bởi dòng điện thẳng dài: \(F = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{r}\) + Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Dòng I1 gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn: \({B_1} = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}}}{{a + AB}}\); từ trường của dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ $\overrightarrow {{F_1}} $ đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn: \({F_1} = {B_1}.{I_3}.BC.sin{90^0} = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}.{I_3}.BC}}{{a + AB}} = {8.10^{ - 6}}N.\) Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng I2 tác dụng lên cạnh BC lực từ $\overrightarrow {{F_2}} $ có cùng điểm đặt, cùng phương, cùng chiều với và có độ lớn: \({F_2} = {\rm{ }}{2.10^{ - 7}}\frac{{{I_2}.{I_3}.BC}}{b} = {1,6.10^{ - 5}}N.\) Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng I1 và I2 tác dụng lên cạnh BC của khung dây là \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} \) cùng phương cùng chiều với \(\overrightarrow {{F_1}} \)và \(\overrightarrow {{F_2}} \)và có độ lớn: \(F = {F_1} + {F_2} = {2,4.10^{ - 5}}N\)
Câu hỏi 9 :
Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẵng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.  Biết I1 = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm. Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.
Đáp án của giáo viên lời giải hay : C Phương pháp giải :
+ Vận dụng biểu thức tính tính lực từ gây ra bởi dòng điện thẳng dài: \(F = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{r}\) + Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
 Dòng I1 gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ trong ra và có độ lớn: \({B_1} = {\rm{ }}{2.10^{ - 7}}.\frac{{{I_1}}}{b}\); từ trường của dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ \(\overrightarrow {{F_1}} \) đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ B đến A, có độ lớn \({F_1} = {\rm{ }}{B_1}.{I_3}.BC.sin{90^0} = {\rm{ }}{2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_3}BC}}{a} = {192.10^{ - 7}}N\) Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng I2 tác dụng lên cạnh BC lực từ \(\overrightarrow {{F_2}} \) có cùng điểm đặt, cùng phương, ngược chiều với \(\overrightarrow {{F_1}} \) và có độ lớn \({F_2} = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_2}.{I_3}.BC}}{{a + b}} = {\rm{ }}{80.10^{ - 7}}N.\) Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng I1 và I2 tác dụng lên cạnh BC của khung dây là cùng phương cùng chiều với \(\overrightarrow {{F_1}} \) và có độ lớn F = F1 - F2 = 112.10-7 N.
Câu hỏi 10 :
Khung dây hình vuông ABCD có cạnh a = 4cm, dòng điện I2 = 20A đi qua, một dòng điện thẳng I1 = 15A nằm trong mặt phẳng ABCD cách AD một khoảng d = 2cm như hình vẽ.  Lực từ tổng hợp do I1 tác dụng lên khung dây có giá trị là:
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
+ Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định chiều lực từ + Vận dụng biểu thức tính tính lực từ gây ra bởi dòng điện thẳng dài: \(F = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{r}\) + Vận dụng biểu thức tính tính lực từ: \(F = BIlsin\alpha \) Lời giải chi tiết :
+ Từ trường do dòng I1 gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ:  + Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái + Các lực từ nói trên nằm trong mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay + Hợp lực tác dụng lên khung dây: \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_3}} + \overrightarrow {{F_4}} \) + Do tính chất đối xứng nên cảm ứng từ do I1 gây nên tại M và P bằng nhau, nên F1 và F3 trực đối \( \to \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_3}} = 0\) +Vậy hợp lực: \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_4}} \) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{F_2} = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{{d + a}}a = {4.10^{ - 5}}(N)\\{F_3} = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{d}a = {12.10^{ - 5}}(N)\end{array} \right.\) Mặt khác, \(\overrightarrow {{F_2}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_4}} \to F = {F_4} - {F_2} = {12.10^{ - 5}} - {4.10^{ - 5}} = {8.10^{ - 5}}(N)\)
Câu hỏi 11 :
Một vùng không gian ABCD có từ trường đều với vecto cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) vuông góc với mặt phẳng giấy, chiều hướng ra ngoài như hình vẽ. Một khung dây kim loại EFGH di chuyển từ ngoài vào trong vùng không gian có từ trường. Tại thời điểm khung dây đi vào từ trường một phần (phần còn lại vẫn nằm ngoài từ trường) thì
Đáp án của giáo viên lời giải hay : B Phương pháp giải :
+ Nội dung của định luật Lenxo: “Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín". + Quy tắc bàn tay phải:
Lời giải chi tiết :
Khi khung kim loại EFGH vào trong từ trường, số đường sức từ xuyên qua khung kim loại ra ngoài mặt phẳng giấy tăng. \( \Rightarrow \) Dòng điện cảm ứng xuất hiện, sao cho từ trường cảm ứng chống lại sự tăng này – từ trường cảm ứng có chiều ngược với từ trường ngoài khung kim loại. Mà \(\overrightarrow B \) hướng từ trong ra ngoài \( \Rightarrow \overrightarrow {{B_C}} \) hướng từ ngoài vào trong. Áp dụng quy tắc nắm tay phải ta xác định được dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ.
|
