Lý thuyết và bài tập Chương III môn Vật lí Lớp 11 - Trường THPT Thái Phiên

Nội dung text: Lý thuyết và bài tập Chương III môn Vật lí Lớp 11 - Trường THPT Thái Phiên

1. CHƯƠNG III. TỪ TRƯỜNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ A. LÝ THUYẾT I. Từ trường tạo bởi các dây dẫn điện có hình dạng đặc biệt 1 - Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn Giả sử cần xác định từ trường tại M cách dây dẫn một đoạn r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau : - Điểm đặt: Tại M. - Phương: cùng với phương tiếp tuyến của đường tròn ( O,r) tại M. - Chiều: được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải - Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện , khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của cảm ứng từ . Độ lớn: Trong đó: B (T) I (A) r (m) I BM r M O 2 - Từ trường của dòng điện tròn Giả sử cần xác định từ trường tại tâm O cách dây dẫn hình tròn bán kính r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau: - Điểm đặt : Tại O. - Phương : Vuông góc với mặt phẳg vòng dây. - Chiều: được xác định theo quy tắc nắm tay phải: khum bàn tay sao cho chiều từ cổ tay đến đầu ngón tay chạy theo chiều dòng điện. chiều của ngón tay cái chỉ chiều của vecto cảm ứng từ tại tâm vòng dây - Độ lớn: Trong đó : B (T) I (A) r (m) BM r O I 3 - Từ trường của ống dây Giả sử cần xác định từ trường tại tâm O của ống dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau: l - N vòng I I - Phương : song song với trục ống dây. 1
2. - Chiều : xác định bằng quy tắc nắm tay phải giống như của vòng dây tròn. + Độ lớn: Trong đó: B (T) I (A) l (m) – N số vòng dây 4. Nguyên lí chồng chất từ trường B B1 B2 Bn II. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: I B Điểm đặt: Tại trung điểm của sợi dây Phương: vuông góc với mặt phẳng (B;l ) Chiều xác định bằng quy tắc bàn tay trái F Độ lớn: F = BIl sin α với α = (B; Il ) Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho : Vecto B đâm xuyên lòng bàn tay Chiều từ cổ tay đến đầu ngón tay là chiều của dòng điện I Chiều choãi ra 900 của ngón cái là chiều của lực từ F III. Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động trong từ trường : Lực Lorent Điểm đặt: trên điện tích Phương: vuông góc với mặt phẳng (B;V ) v Chiều xác định bằng quy tắc bàn tay trái B Độ lớn: F = q BV sin α với α = (B;V ) Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho : q>0 Vecto B đâm xuyên lòng bàn tay f Chiều từ cổ tay đến đầu ngón tay là chiều chuyển động của điện tích Chiều choãi ra 900 của ngón cái là chiều của lực Loren nếu q > 0. Ngược lại nếu q B (cảm ứng)  B (ban đầu) Nếu  giảm => B (cảm ứng)  B (ban đầu)   Mạch điện trong khung dây có N vòng thì suất điện động cảm ứng e N hoặc e N c t c t Nếu đề bài bắt tính dòng cảm ứng thì ic=ec/R B. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM: Câu 1: Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm bên trong lòng ống dây có dòng điện đi qua sẽ tăng hay giảm bao nhiêu lần nếu số vòng dây và chiều dài ống dây đều tăng lên hai lần và cường độ dòng điện qua ống dây giảm bốn lần: A. không đổi. B. giảm 2 lần.C. giảm 4 lần. D. tăng 2 lần. Câu 2: Hai điểm M và N gần dòng điện thẳng dài, cảm ứng từ tại M lớn hơn cảm ứng từ tại N 4 lần. Kết luận nào sau đây đúng: A. rM = 4rN. B. rM = rN/4. C. rM = 2rN. D. rM = rN/2. Câu 3: Cho dòng điện cường độ 1A chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn. Cảm ứng từ tại những điểm cách dây 10cm có độ lớn: A. 2.10-6T. B. 2.10-5T. C. 5.10-6T. D. 0,5.10-6T. 2
3. Câu 4: Tại tâm của dòng điện tròn cường độ 5A người ta đo được cảm ứng từ B = 31,4.10 -6T. Đường kính của dòng điện tròn là: A. 20cm. B. 10cm. C. 2cm. D. 1cm. Câu 5: Tại tâm của dòng điện tròn gồm 100 vòng, người ta đo được cảm ứng từ B = 62,8.10 -4T. Đường kính vòng dây là 10cm. Cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng là: A. 5A. B. 1A. C. 10A. D. 0,5A. Câu 6: Người ta muốn tạo ra từ trường có cảm ứng từ B = 250.10 -5T bên trong một ống dây, mà dòng điện chạy trong mỗi vòng của ống dây chỉ là 2A thì số vòng quấn trên ống phải là bao nhiêu, biết ống dây dài 50cm A. 7490 vòng. B. 4790 vòng. C. 479 vòng.D. 497 vòng. Câu 7: Tính cảm ứng từ tại tâm của hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính một vòng là R 1 = 8cm, vòng kia là R2 = 16cm, trong mỗi vòng dây đều có dòng điện cường độ I = 10A chạy qua. Biết hai vòng dây nằm trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau. A. 8,8.10-5T. B. 7,6. 10-5T. C. 6,8. 10-5T D. 3,9. 10-5T. Câu 8: Một dây dẫn rất dài được căng thẳng trừ một đoạn ở giữa dây uốn thành một vòng tròn bán kính 1,5cm. Cho dòng điện 3A chạy trong dây dẫn. Xác định cảm ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn và phần dây thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng. A. 5,6.10-5T. B. 6,6. 10-5T. C. 7,6. 10-5T.D. 8,6. 10 -5T. Câu 9: Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với đường sức 6 -6 từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v 1 = 1,8.10 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là 2.10 N. Hỏi nếu hạt 7 chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.10 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn bằng bao nhiêu: A. 5.10-5N. B. 4.10-5N. C. 3.10-5N. D. 2.10-5N. Câu 10: Một hạt mang điện 3,2.10 -19C bay vào trong từ trường đều có B = 0,5T hợp với hướng của đường sức từ 300. Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn 8.10-14N. Vận tốc của hạt đó khi bắt đầu vào trong từ trường là: A. 107m/s. B. 5.106m/s. C. 0,5.106m/s.D. 10 6m/s. Câu 11: Một electron được tăng tốc bởi hiệu điện thế 1000V rồi cho bay vào trong từ trường đều theo phương -31 -19 vuông góc với các đường sức từ. Tính lực Lorenxơ tác dụng lên nó biết m e = 9,1.10 kg, e = - 1,6.10 C, B = 2T, vận tốc của hạt trước khi tăng tốc rất nhỏ. A. 6.10-11N.B. 6.10 -12N. C. 2,3.10-12N. D. 2.10-12N. Câu 12: Hai dây dẫn thẳng dài song song cách nhau một khoảng cố định 42cm. Dây thứ nhất mang dòng điện 3A, dây thứ hai mang dòng điện 1,5A, nếu hai dòng điện cùng chiều, những điểm mà tại đó cảm ứng từ bằng không nằm trên đường thẳng: A. song song với I1, I2 và cách I1 28cm. B. nằm giữa hai dây dẫn, trong mặt phẳng và song song với I1, I2, cách I2 14cm. C. trong mặt phẳng và song song với I1, I2, nằm ngoài khoảng giữa hai dòng điện cách I2 14cm. D. song song với I1, I2 và cách I2 20cm. Câu 13: Tính cảm ứng từ tại tâm của hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính một vòng là R 1 = 8cm, vòng kia là R2 = 16cm, trong mỗi vòng dây đều có dòng điện cường độ I = 10A chạy qua. Biết hai vòng dây nằm trong cùng một mặt phẳng, và dòng điện chạy trong hai vòng cùng chiều: A. 9,8.10-5T. B. 10,8. 10-5T.C. 11,8. 10 -5T. D. 12,8. 10-5T. Câu 14: Các đường sức từ trường bên trong ống dây mang dòng điện có dạng, phân bố, đặc điểm như thế nào: A. là các đường tròn và là từ trường đều. B. là các đường thẳng vuông góc với trục ống cách đều nhau, là từ trường đều. C. là các đường thẳng song song với trục ống cách đều nhau, là từ trường đều. D. các đường xoắn ốc, là từ trường đều. Câu 15: Các tương tác sau đây, tương tác nào không phải là tương tác từ: A. tương tác giữa hai nam châm. B. tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện. C. tương tác giữa các điện tích đứng yên. D. tương tác giữa nam châm và dòng điện. Câu 16: Người ta thường có thể xác định chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dây mang dòng điện thẳng bằng quy tắc nào sau đây: 3
4. A. quy tắc bàn tay phải. B. quy tắc cái đinh ốc. C. quy tắc nắm tay phải.D. quy tắc bàn tay trái. Câu 17: Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều vuông góc với véctơ cảm ứng từ. Dòng điện có cường độ 0,75A qua dây dẫn thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là 3.10-3N. Cảm ứng từ của từ trường có giá trị: A. 0,8T.B. 0,08T. C. 0,16T. D. 0,016T. Câu 18: Một đoạn dây dài l đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5T hợp với đường cảm ứng từ một góc 300. Dòng điện qua dây có cường độ 0,5A, thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là 4.10-2N. Chiều dài đoạn dây dẫn là: A. 32cm. B. 3,2cm. C. 16cm. D. 1,6cm. Câu 19: Chọn một đáp án sai khi nói về từ trường: A. Tại mỗi điểm trong từ trường chỉ vẽ được một và chỉ một đường cảm ứng từ đi qua. B. Các đường cảm ứng từ là những đường cong không khép kín. C. Các đường cảm ứng từ không cắt nhau. D. Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng điện đặt trong nó. Câu 20: Công thức nào sau đây tính cảm ứng từ tại tâm của vòng dây tròn có bán kính R mang dòng điện I: A. B = 2.10-7I/R. B. B = 2π.10-7I/R. C. B = 2π.10-7I.R. D. B = 4π.10-7I/R. Câu 21: Độ lớn cảm ứng từ trong lòng một ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua tính bằng biểu thức: A. B = 2π.10-7I.N.B. B = 4π.10 -7IN/l. C. B = 4π.10-7N/I.l. D. B = 4π.IN/l. Câu 22:Một khung dây phẳng có diện tích 12cm 2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10 -2T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 300. Tính độ lớn từ thông qua khung: A. 2.10-5Wb. B. 3.10-5Wb. C. 4 .10-5Wb. D. 5.10-5Wb. Câu23: Một hình chữ nhật kích thước 3cm 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng một góc 300. Tính từ thông qua hình chữ nhật đó: A. 2.10-7Wb. B. 3.10-7Wb. C. 4 .10-7Wb. D. 5.10-7Wb. Câu 24: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6Wb. Tính góc hợp bởi véctơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó: A. 00. B. 300. C. 450. D. 600. Câu 25: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị hình vẽ. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung kể từ t = 0 đến t = 0,4s: B(T) 2,4.10-3 t(s) 0 0,4 A. 10-4V. B. 1,2.10-4V. C. 1,3.10-4V. D. 1,5.10-4V. Câu 26: Dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt biến đổi đều theo thời gian, trong 0,01s cường độ dòng điện tăng đều từ 1A đến 2A thì suất điện động tự cảm trong ống dây là 20V. Tính hệ số tự cảm của ống dây và độ biến thiên năng lượng của từ trường trong ống dây: A. 0,1H; 0,2J.B. 0,2H; 0,3J. C. 0,3H; 0,4J. D. 0,2H; 0,5J. Câu 27: Một ống dây dài 50cm có 2500 vòng dây, đường kính của ống bằng 2cm. Một dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây trong 0,01s cường độ dòng điện tăng từ 0 đến 1,5A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây: A. 0,14V. B. 0,26V. C. 0,52V.D. 0,74V. Câu 28: Một dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo biểu thức I = 0,4(5 – t); I tính bằng ampe, t tính bằng giây. Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,005H. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây: A. 0,001V.B. 0,002V. C. 0,003 V. D. 0,004V. 4
5. Câu 29: Một ống dây có hệ số tự cảm là 0,01H. Khi có dòng điện chạy qua ống dây có năng lượng 0,08J. Cường độ dòng điện chạy qua ống dây bằng: A. 1A. B. 2A. C. 3A.D. 4A. Câu 30: Một ống dây dài 40cm có tất cả 800 vòng dây. Diện tích tiết diện ống dây là 10cm 2. Cường độ dòng điện qua ống tăng từ 0 đến 4A. Hỏi nguồn điện đã cung cấp cho ống dây một năng lượng bằng bao nhiêu: A. 1,6.10-2J. B. 1,8.10-2J. C. 2.10-2J. D. 2,2.10-2J. 5