Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường môn Vật Lý 11 năm 2021-2022

- Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây.

- Xác định các lực khác tác dụng lên đoạn dây.

- Áp dụng định luật II Newton.

Ví dụ 1: Đoạn dây dẫn chiều dài \(\ell \) có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B. Cho biết

a) \(B=0,02\,\,\text{T};\) \(I=2\,\,\text{A};\) \(\ell =5\,\,\text{cm};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=30{}^\circ \). Tìm F?

A. 0,03 N.                         

B. 0,06 N.                         

C. \(0,03\sqrt{2}\) N.       

D. \(0,03\sqrt{3}\) N.

b) \(B=0,03\,\,\text{T};\) \(F=0,06\,\,\text{N};\) \(\ell =10\,\,\text{cm};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=45{}^\circ \). Tìm I?

A. 40 A.                            

B. 28,3 N.                         

C. \(\frac{40}{\sqrt{3}}\) A.

D. \(40\sqrt{3}\) A.

c) \(I=5\,\,\text{A};\) \(\ell =10\,\,\text{cm};\) \(F=0,01\,\,\text{N};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=90{}^\circ \). Tìm B?

A. 0,01 T.                         

B. 0,02 T.                          

C. 0,03 T.                         

D. 0,04 T.

d) \(B\ne 0\,;\) \(I=3\,\,\text{A};\) \(\ell =15\,\,\text{cm};\) \(F=0\,\,\text{N}\). Tìm hướng và độ lớn của \(\overrightarrow{B}\)?

A. \(\overrightarrow{B}\) hợp với \(\overrightarrow{I}\) góc \(30{}^\circ \), độ lớn bất kì.          

B. \(\overrightarrow{B}\) hợp với \(\overrightarrow{I}\) góc \(60{}^\circ \), độ lớn bất kì.           

C. \(\overrightarrow{B}\) hợp với \(\overrightarrow{I}\) góc \(90{}^\circ \), độ lớn bất kì.          

D. \(\overrightarrow{B}\) hướng dọc theo dây (hợp với \(\overrightarrow{I}\) góc \(0{}^\circ \)), độ lớn bất kì.

Lời giải

Đoạn dây dẫn chiều dài \(\ell \) có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B, ta có

a) \(B=0,02\,\,\text{T};\) \(I=2\,\text{A};\) \(\ell =5\,\,\text{cm};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=30{}^\circ \). Lực từ tác dụng lên đoạn dây là

\(F=BI\ell \sin \alpha =0,02.2.0,05.\sin \left( 30{}^\circ  \right)=0,03\) N

Đáp án A.

b) \(B=0,03\,\,\text{T};\) \(F=0,06\,\,\text{N};\) \(\ell =10\,\,\text{cm};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=45{}^\circ \).

Cường độ dòng điện là

\(I=\frac{F}{B\ell \sin \alpha }=\frac{0,06}{0,03.0,1.\sin 45{}^\circ }=28,3\) A

Đáp án B.

c) \(I=5\,\,\text{A};\) \(\ell =10\,\,\text{cm};\) \(F=0,01\,\,\text{N};\) \(\alpha =\left( \overrightarrow{B},\,\,\overrightarrow{I\ell } \right)=90{}^\circ \).

Cảm ứng từ có độ lớn là

\(B=\frac{F}{I\ell \sin \alpha }=\frac{0,01}{5.0,1}=0,02\) T

Đáp án B.

d) \(B\ne 0\,;\) \(I=3\,\,\text{A};\) \(\ell =15\,\,\text{cm};\) \(F=0\,\,\text{N}\).

+ Với \(F=0,\,\,B\ne 0\) thì \(\sin \alpha =0\Rightarrow \alpha =0{}^\circ .\)

+ Vậy \(\overrightarrow{B}\) hướng dọc theo dây, độ lớn bất kì.

Đáp án D.

Ví dụ 2: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) có dòng điện \(I=5\) (A) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ \(B=0,5\) (T). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn \(F=7,{{5.10}^{-2}}\) (N). Tính góc \(\alpha \) hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ?

A. \(30{}^\circ .\)             

B. \(60{}^\circ .\)             

C. \(45{}^\circ .\)             

D. \(90{}^\circ .\)

Lời giải

Góc \(\alpha \) hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là

\(\sin \alpha =\frac{F}{BI\ell }=\frac{7,{{5.10}^{-2}}}{0,{{5.6.10}^{-2}}.5}=\frac{1}{2}\Rightarrow \alpha =30{}^\circ \)

Đáp án A.

Ví dụ 3: Một đoạn dây dẫn dài 20 cm, có dòng điện 0,5 A chạy qua đặt trong từ trường đều có \(B=0,02\)T. Biết đường sức từ vuông góc với dây dẫn và đều nằm trong mặt phẳng ngang. Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn và phương như thế nào?

A. \(\overrightarrow{F}\) có phương thẳng đứng, có độ lớn \({{2.10}^{-3}}\) N. 

B. \(\overrightarrow{F}\) có phương thẳng đứng, có độ lớn \({{4.10}^{-3}}\) N.              

C. \(\overrightarrow{F}\) có phương nằm ngang, có độ lớn \({{2.10}^{-3}}\) N.              

D. \(\overrightarrow{F}\) có phương nằm ngang, có độ lớn \({{4.10}^{-3}}\) N.  

Lời giải

Lực từ tác dụng lên dây

\(F=BI\ell \sin \alpha =0,02.0,2.0,5.\sin 90{}^\circ ={{2.10}^{-3}}\) N

\(\overrightarrow{F}\) có phương thẳng đứng.

Đáp án A.

Ví dụ 4: Một khung dây cường độ 0,5 A hình vuông cạnh a=20cm. Từ trường có độ lớn 0,15 T có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, có chiều từ ngoài vào trong. Vẽ hình, xác định lực và độ lớn của các lực từ tác dụng lên các cạnh

A. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,015 N.                                      

B. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,025 N.                                      

C. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,03 N.                                        

D. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,045 N.

Lời giải

+ Vì khung dây là hình vuông và từ trường có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây nên lực từ qua các cạnh đều bằng nhau

\(\Rightarrow F=BI\ell \sin \alpha =BIa\sin 90{}^\circ =0,5.0,2.0,15=0,015\) N

Đáp án A.

---(Để xem tiếp nội dung phần Ví dụ minh họa của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 để tải về máy)--- 

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng?

Một dòng điện đặt trong từ trường vuông góc với đường sức từ, chiều của lực từ tác dụng vào dòng điện sẽ không thay đổi khi

A. đổi chiều dòng điện ngược lại.

B. đổi chiều cảm ứng từ ngược lại.

C. đồng thời đổi chiều dòng điện và đổi chiều cảm ứng từ.

D. quay dòng điện một góc 90° xung quanh đường sức từ.

Câu 2: Một đoạn dây dẫn có dòng điện I nằm ngang đặt trong từ trường có các đường sức từ thẳng đứng từ trên xuống như hình vẽ. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều

A. thẳng đứng hướng từ trên xuống.

B. thẳng đứng hướng từ dưới lên.

C. nằm ngang hướng từ trái sang phải.

D. nằm ngang hướng từ phải sang trái.

Câu 3: Chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện, thường được xác định bằng quy tắc:

A. vặn đinh ốc 1.

B. vặn đinh ốc 2.

C. bàn tay trái.

D. bàn tay phải.

Câu 4: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,8 m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với véc - tơ cảm ứng từ một góc 60°. Biết dòng điện I = 20 A và dây dẫn chịu một lực là F = 2.10^-2 N. Độ lớn của cảm ứng từ là

A. 0,8.10^-3 T.       

B. 10^-3 T.       

C. 1,4.10^-3 T       

D. 1,6.10^-3 T.

Câu 5: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,5 m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với véc - tơ cảm ứng từ một góc 45°. Biết cảm ứng từ B = 2.10^-3 T và dây dẫn chịu lực từ F = 4.10^-2 N. Cường độ dòng điện trong dây dẫn là

A. 20 A.       

B. 20√2 A.       

C. 40√2 A.       

D. 40 A.

Câu 6: Một đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều. Nếu chiều dài dây dẫn và cường độ dòng điện qua dây dẫn tăng 2 lần thì độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn

A. tăng 2 lần.       

B. giảm 2 lần.       

C. tăng 4 lần.       

D. không đổi.

Câu 7: Treo đoạn dây dẫn có chiều dài l = 5 cm, khối lượng m = 5g bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ trường hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn B = 0,5 T và dòng điện đi qua dây dẫn là I = 2 A. Nếu lấy g = 10 m/s² thì góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là

A. 30°.       

B. 45°.       

C. 60°.       

D. 75°.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Lực từ tác dụng lên dòng điện có phương vuông góc với dòng điện.

B. Lực từ tác dụng lên dòng điện có phương vuông góc với đường cảm ứng từ.

C. Lực từ tác dụng lên dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và đường cảm ứng từ.

D. Lực từ tác dụng lên dòng điện có phương tiếp thuyến với các đường cảm ứng từ.

Câu 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi đổi chiều dòng điện.

B. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi đổi chiều đường cảm ứng từ.

C. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi tăng cường độ dòng điện.

D. Lực từ tác dụng lên dòng điện không đổi chiều khi đồng thời đổi chiều dòng điện và đường cảm ứng từ.

Câu 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực

B. Độ lớn của cảm ứng từ được xác định theo công thức \(B = \frac{F}{{Il\sin \alpha }}\) phụ thuộc vào cường độ dòng điện I và chiều dài đoạn dây dẫn đặt trong từ trường

C. Độ lớn của cảm ứng từ được xác định theo công thức \(B = \frac{F}{{Il\sin \alpha }}\) không phụ thuộc vào cường độ dòng điện I và chiều đài đoạn dây dẫn đặt trong từ trường

D. Cảm ứng từ là đại lượng vectơ

Câu 11: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện trong đoạn dây.

B. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với chiều dài của đoạn dây.

C. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ.

D. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây.

Câu 12: Phát biểu nào dưới 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.

A. Lực từ luôn bằng không khi tăng cường độ dòng điện.

B. Lực từ tăng khi tăng cường độ dòng điện.

C. Lực từ giảm khi tăng cường độ dòng điện.

D. Lực từ đổi chiều khi ta đổi chiều dòng điện.

Câu 13: Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75 (A). Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10^-2 (N). Cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn là:

A. 0,4 (T).

B. 0,8 (T).

C. 1,0 (T).

D. 1,2 (T).

Câu 14: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

Một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I đặt trong từ trường đều thì

A. lực từ tác dụng lên mọi phần của đoạn dây.

B. lực từ chỉ tác dụng vào trung điểm của đoạn dây.

C. lực từ chỉ tác dụng lên đoạn dây khi nó không song song với đường sức từ.

D. lực từ tác dụng lên đoạn dây có điểm đặt là trung điểm của đoạn dây.

Câu 15: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) có dòng điện I = 5 (A) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 (T). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10^-2(N). Góc α hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là:

A. 0,5°

B. 30°

C. 60°

D. 90°

Câu 16: 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

A. phương ngang hướng sang trái.

B. phương ngang hướng sang phải.

C. phương thẳng đứng hướng lên.

D. phương thẳng đứng hướng xuống.

Câu 17: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song có phương nằm trong mặt phẳng hai dòng điện và vuông góc với hai dòng điện.

B. Hai dòng điện thẳng song song cùng chiều hút nhau, ngược chiều đẩy nhau.

C. Hai dòng điện thẳnh song song ngược chiều hút nhau, cùng chiều đẩy nhau.

D. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song có độ lớn tỉ lệ thuận với cường độ của hai dòng điện.

Câu 18: Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện trong cả hai dây dẫn thẳng song song lên 3 lần thì lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của mỗi dây sẽ tăng lên:

A. 3 lần

B. 6 lần

C. 9 lần

D. 12 lần

Câu 19: Hai dây dẫn thẳng, dài song song và cách nhau 10 (cm) trong chân không, dòng điện trong hai dây cùng chiều có cường độ I₁ = 2 (A) và I₂ = 5 (A). Lực từ tác dụng lên 20 (cm) chiều dài của mỗi dây là:

A. lực hút có độ lớn 4.10^-6 (N)

B. lực hút có độ lớn 4.10^-7 (N)

C. lực đẩy có độ lớn 4.10^-7 (N)

D. lực đẩy có độ lớn 4.10^-6 (N)

Câu 20: Hai dây dẫn thẳng, dài song song đặt trong không khí. Dòng điện chạy trong hai dây có cùng cường độ 1 (A). Lực từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài của mỗi dây có độ lớn là 10^-6(N). Khoảng cách giữa hai dây đó là:

A. 10 (cm)

B. 12 (cm)

C. 15 (cm)

D. 20 (cm)

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

1C	2D	3C	4C	5C	6C	7B	8D	9C	10B
11C	12A	13B	14B	15B	16A	17C	18C	19A	20D

 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường môn Vật Lý 11 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.