Bài trắc nghiệm bài 4.1 trang 41 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Phát biểu nào sai ? A. một nam châm. B. thanh thủy tinh được nhiễm điện do cọ xát. C. dây dẫn có dòng điện. D. chùm tia điện tử. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 4.2 trang 41 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Có hai thanh kim loại M, N bề ngoài giống hệt nhau. Khi đặt chúng gần nhau như Hình 4.1 thì chúng hút nhau. A. Đó là hai thanh nam châm. B. M là thanh sắt, N là thanh nam châm. C. M là thanh nam châm, N là thanh sắt. D. Đó là hai thanh nam châm mà hai đầu gần nhau là hai cực Bắc. Đáp án: D Bài 4.3 trang 41 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Cho các cụm từ sau đây : a’) quy tắc nắm bàn tay phải b’) vuông góc với mặt phẳng dòng điện c’) chiều các đường sức từ d’) các đường cong kín e’) các đường tròn đồng tâm g’) chiều quay của cái đinh ốc h’) theo chiều dòng điện i’) quy tắc cái đinh ốc. Chọn các cụm từ đã cho điền vào những chỗ trống trong các câu sau đây để được những câu đầy đủ và có ý nghĩa. a) Các đường sức từ của dòng điện thẳng là …… nằm trong các mặt phẳng vuông góc với dòng điện. b) Người ta xác định chiều các đường sức từ của dòng điện thẳng và của dòng điện tròn bằng ……….. hay ………… c) Đường sức từ của dòng điện tròn đi qua tâm dòng điện thì……….. d) Xác định chiều các đường sức từ bên trong ống dây : khum bàn tay phải sao cho các ngón tay hướng ……., khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ trong ống dây. Giải : a + e’ ; b + a’ + i’ ; c + b’ ; d + h’+ c’. Bài 4.4 trang 42 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao a’) cùng chiều quay của kim đồng hồ b’) chiều dòng điện trong các vòng dây c’) các đường cong d’) cực Bắc e’) bên trong g’) chiều của các đường sức từ trong ống dây h’) cực Nam i’) ngược chiều quay của kim đồng hồ k’) các đường thẳng song song cách đều nhau l’) bên ngoài Chọn các cụm từ đã cho điền vào chỗ trốn trong các câu sau đây để được các câu đầy đủ và có ý nghĩa. a) Các đường sức từ bên trong ống dây dài mang dòng điện là ………………… Từ trường ………… ống dây là từ trường đều. b) Các đường sức từ bên ngoài ống dây mang dòng điện là ……………… Từ trường ……….. ống dây là từ trường không đều. c) Một ống dây mang dòng điện cũng có hai cực như một nam châm thẳng. Đầu ống mà các đường sức từ đi ra là ……, đầu mà các đường sức từ đi vào là ……………. d) Nhìn vào một đầu ống dây thấy dòng điện chạy …………. thì đầu đó là cực Bắc, thấy dòng điện chạy ……….. thì đầu đó là cực Nam. Giải : a + k’ + e’ ; b + c’ + l’ ; c + d’ + h’ ; d + i’ + a’. Bài trắc nghiệm bài 4.5 trang 43 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Chọn phát biểu đúng. Có hai dây dẫn dài, song song mang hai dòng điện cùng chiều có cường độ bằng nhau. M là trung điểm của đoạn AB (Hình 4.2). Vecto cảm ứng từ tại điểm M. A. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ phía trước ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. B. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. C. nằm trong mặt phẳng hình vẽ và hướng từ trái sang phải. D. không có phương và chiều như ba phát biểu trên. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 4.6 trang 43 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Chọn phát biểu đúng. Khi dịch chuyển điểm quan sát ra xa dòng điện thẳng gấp hai lần, đồng thời tăng cường độ dòng điện lên hai lần thì vecto cảm ứng từ tại điểm quan sát A. tăng lên hai lần. B. giảm đi hai lần. C. không thay đổi. D. không thể kết luận chắc chắn như ba phát biểu trên. Đáp án: C Bài 4.7 trang 43 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Chỉ ra đúng, sai trong các câu sau đây. ĐSA. Trong mặt phẳng của dòng điện tròn thì cảm ứng từ tại tâm của dòng điện có giá trị lớn nhất.B. Nhìn vào dòng điện tròn nếu thấy chiều dòng điện ngược chiều quay của kim đồng hồ thì các đường sức từ qua phần mặt phẳng giới hạn bởi dây dẫn có chiều đi đến mắt ta.C. Tại các điểm nằm trên cùng một đường sức từ của dòng điện thẳng, cảm ứng từ có độ lớn bằng nhau.D. Tại các điểm nằm trên cùng một đường thẳng song song với dòng điện thẳng, cảm ứng từ bằng nhau.Giải : A : S, B : Đ, C : Đ, D : Đ. Bài 4.8 trang 43 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Trong các Hình 4.3a, b, c, d, MN là đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt trong từ trường đều và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, vecto \(\overrightarrow F \) và đoạn dây MN đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Vecto \(\overrightarrow F \) trong hình nào sau đây có thể dùn để biểu diễn lực từ tác dụng lên MN ? A. Hình 4.3a. B. Hình 4.3 b. C. Hình 4.3c. D. Hình 4.3d. Đáp án: C Bài trắc nghiệm bài 4.9 trang 44 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Chọn câu đúng. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện tỉ lệ với A. điện trở của đoạn dây. B. bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây. C. căn bậc hai của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây. D. cường độ dòng điện qua đoạn dây. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 4.10 trang 44 Sách bài tập( SBT ) Vật lí 11 nâng cao Tình huống nào sau đây không thể xảy ra? Hình 4.4 biểu diễn vecto lực từ \(\overrightarrow F \) tác dụng lên đoạn dòng điện PQ ; \(\overrightarrow F \) PQ đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. A. Đường sức từ hướng từ phía trước ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. B. Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. C. Đường sức từ nằm trong mặt phẳng hình vẽ. D. Đường sức từ không nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Đáp án: C Bài 4.11 trang 44 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hình 4.5 vẽ đoạn dòng điện MN đặt trong mặt phẳng chứa các đường sức từ của một từ trường đều ở các vị trí khác nhau. Chọn một hay một số hình vẽ thích hợp (4.5 a, b,…) điền vào các chỗ trống trong các câu sau đây. Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện MN A. trong Hình …. là lớn nhất. B. trong Hình ….. là nhỏ nhất. C. trong các Hình ….. có hướng ngược nhau. D. trong các Hình ….. có độ lớn bằng nhau. Giải : A : 4.5c ; B : 4.5a ; C : 4.5b, e ; D : 4.5b, d, e Bài trắc nghiệm bài 4.12 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây phẳng mang dòng điện nằm trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ. Tăng dòng điện trong khung lên gấp hai lần thì độ lớn của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây A. tăng lên hai lần. B. giảm đi hai lần. C. tăng hay giảm tùy thuộc vào chiều của đường sức từ. D. không thể kết luận chắc chắn như ba phát biểu trên. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 4.13 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào sai ? A. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện đó. B. Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều mà quỹ đạo là đường cong phẳng thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn không đổi. C. Khung dây tròn mang dòng điện đặt trong từ trường đều mà mặt phẳng khung dây không vuông góc với chiều đường sức từ thì lực từ tác dụng lện khung không làm quay khung. D. Lực từ tác dụng lên một đoạn thẳng điện có phương vuông góc với đoạn dòng điện đó. Đáp án: C Bài trắc nghiệm bài 4.14 trang 45 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào sai ? Một khung dây đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây chứa các đường sức từ thì momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây A. là lớn nhất. B. bằng không. C. tỉ lệ với cường độ dòng điện trong khung. D. phụ thuộc điện tích của khung. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 4.15 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Câu nào đúng ? Sau khi bắn một electron có vận tốc \(\overrightarrow v \) vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với đường sức từ thì electron sẽ chuyển động: A. đều. B. nhanh dần. C. chậm đều. D lúc đầu nhanh dần sau đó chậm dần. Đáp án: A Bài trắc nghiệm bài 4.16 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một ion dương được bắn vào trong khoảng không gian có từ trường đều và điện trường đều với vận tốc \(\overrightarrow v \) (Hình 4.6). Sau đó ion này: A. có thể vẫn chuyển động thẳng theo hướng vecto \(\overrightarrow v \). B. chắc chắn không chuyển động thẳng theo hướng vecto \(\overrightarrow v \). C. có thể chuyển động thẳng theo hướng của vecto \(\overrightarrow B \). D. chắc chắn chuyển động thẳng theo hướng của vecto \(\overrightarrow E \). Đáp án: A Bài 4.17 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Có một thanh nam châm và một thanh thép bề ngoài giống hệt nhau. Làm thế nào để phân biệt thanh nam châm với thanh thép với điều kiện chỉ dùng hai thanh đó ? Giải : Đưa một đầu của thanh 2 lại gần trung điểm của thanh 1 như Hình 4.1G. Nếu lực hút yếu thì thanh 2 là sắt. Bài 4.18 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Các đường sức từ có điểm xuất phát và điểm tận cùng không ? Nếu có thì điểm xuất phát là điểm nào, điểm tận cùng là điểm nào ? Giải : Các đường sức từ là các đường cong kín, vì vậy chúng không có điểm xuất phát và điểm tận cùng. Trừ một số rất ít trường hợp, trong đó có đường sức xuất phát và tận cùn ở vô cực. Bài 4.19 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một nam châm hình chữ U được khép kín bởi thanh sắt 1. Cầm nam châm giơ lên cao, thanh sắt 1 vẫn không bị rơi. Nhưng nếu cho thanh sắt 2 chạm vào nam châm như trên Hình 4.7 thì thanh sắt 1 sẽ bị rơi xuống. Giải thích vì sao ? Giải : Khi đặt thêm thanh sắt 2 và hai cực nam châm thì lực hút của nam châm tác dụng lên thanh sắt 1 giảm. Có thể thấy rõ điều đó nếu để ý đến các đường sức từ trong nam châm như Hình 4.2G. Bài 4.20 trang 46 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Trên Hình 4.8, MN biểu diễn một tia điện tử, trong đó các electron chuyển động theo chiều mũi tên. Hỏi chiều của vecto cảm ứng từ tại điểm P ? Giải : Chiều của \(\overrightarrow B \) tại P được biểu diễn trên Hình 4.3G. Bài 4.21 trang 47 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một dòng điện có cường độ I = 5 A chạy trong một dây dẫn thẳng, dài (Hình 4.9). Xác định cảm ứng từ tại hai điểm M, N. Cho biết M, N và dòng điện nằm trên mặt phẳng hình vẽ và M, N cách dòng điện một đoạn d = 4 cm. Giải: \(B = 2,{5.10^{ - 5}}T\). Chiều của các cảm ứng từ tại M, N được chỉ rõ trên Hình 4.4G. Bài 4.22 trang 47 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cảm ứng từ của một dòng điện thẳng dài, tại điểm N cách dòng điện 2,5 cm bằng \(1,{8.10^{ - 5}}T\). Tính cường độ dòng điện. Giải : I = 2,25 A. Bài 4.23 trang 47 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hai dây dẫn thẳng, dài, song song cách nhau một khoảng cố định 42 cm. Trong dây thứ nhất có dòng điện cường độ \({I_1} = 3A\), dây thứ hai có dòng điện cường độ \({I_2} = 1,5A\). Hãy tìm những điểm mà tại đó cảm ứng từ bằng không. Xét hai trường hợp : a) Hai dòng điện cùng chiều. b) Hai dòng điện ngược chiều. Giải : a) Chỉ cần xét những điểm nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện (Hình 4.5G). Giả sử cảm ứng từ tại M bằng không. Nếu vậy thì có thể viết \({2.10^{ - 7}}{{{I_1}} \over {{r_1}}} = {2.10^{ - 7}}{{{I_2}} \over {{r_2}}}\). Rút ra \({{{r_1}} \over {{r_2}}} = {{{l_1}} \over {{l_2}}} = 2\). Ngoài ra, ta có \({r_1} + {r_2} = 42cm\). Vậy \({r_1} = 28cm,{r_2} = 14cm\). Đó là những điểm nằm trên đường thẳng song song với \({l_1},{l_2}\) và cách \({l_2}\) một khoảng bằng 14 cm. b) Giả sử tại N (Hình 4.6G) cảm ứng từ bằng không. Nếu vậy ta có \({r_1} = 2{r_2}\). Đồng thời \({r_1} - {r_2} = 42cm\). Rút ra \({r_2} = 42cm\). Đó là những điểm nằm trên đường thẳng song song với \({I_1},{I_2}\) và cách \({I_2}\) một khoảng bằng 42 cm. Bài 4.24 trang 47 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho ba dòng điện thẳng, dài, song song, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Khoảng cách từ điểm M đến ba dòng điện được cho trên Hình 4.10. Hãy xác định cảm ứng từ tại M trong hai trường hợp : a) Cả ba dòng điện đều hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. b) \({I_1}\) hướng ra phía sau, \({I_2}\) và \({I_3}\) hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Cho \({I_1} = {I_2} = {I_3} = 10A\). Giải : a) \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} \) (Hình 4.7G). Vì \(\overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} = 0\) nên \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_3}} \). Ta có \(B = {B_3} = {2.10^{ - 7}}{I \over r} = {10^{ - 4}}T\). b) \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} = \overrightarrow {{B_{1,2}}} + \overrightarrow {{B_3}} \), trong đó \(\overrightarrow {{B_{1,2}}} = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} \). Vecto \(\overrightarrow B \) được biểu diễn trên Hình 4.8G. \(\eqalign{ & {B^2} = B_{1,2}^2 + B_3^2,{B_{1,2}} = {2.10^{ - 4}}T, \cr & {B_3} = {10^{ - 4}}T,B = \sqrt 5 {.10^{ - 4}}T \cr} \) Bài 4.25 trang 47 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho ba dòng điện thẳng, dài, song song, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, đi qua ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều (Hình 4.11). Hãy xác định cảm ứng từ tại tâm 0 của tam giác trong hai trường hợp : a) Cả ba dòng điện đều hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. b) \({I_1}\) hướng ra phía sau, \({I_2}\) và \({I_3}\) hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Cho biết tam giác bằng 10 cm và \({I_1} = {I_2} = {I_3} = 5A\). Giải : a) \(\eqalign{ & \overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} ; \cr & {B_1} = {B_2} = {B_3} = {2.10^{ - 7}}{I \over r}; \cr & OA = OB = OC = r = {a \over {\sqrt 3 }},\cr&a = 10cm \cr} \) Các góc hợp bởi \(\overrightarrow {{B_1}} ,\overrightarrow {{B_2}} ,\overrightarrow {{B_3}} \) đều bằng nhau và bằng \({120^o}\) (Hình 4.9G). Vì vậy \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} = 0\) b) Vecto \(\overrightarrow {{B_1}} \) hướng từ phải sang trái như trên Hình 4.10G. \(\overrightarrow {{B_{2,3}}} = \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} = \overrightarrow {{B_1}} \) Do đó \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} \) có chiều hướng sang trái như trên Hình 4.10G. \(B = 2{B_1} = {4.10^{ - 7}}{I \over r} = 4\sqrt 3 {.10^{ - 7}}{I \over a} \) \(= 2\sqrt 3 {.10^{ - 5}}T\) Bài 4.26 trang 48 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho ba dòng điện thẳng, dài, song song, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và đi qua ba đỉnh A, B, C của một hình vuông (Hình 4.12). Hãy xác định cảm ứng từ tại đỉnh thứ tư D của hình vuông trong hai trường hợp : a) Cả ba dòng điện đều hướng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. b) \({I_1},{I_3}\) hướng ra phía sau còn \({I_2}\) hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Cho biết cạnh hình vuông bằng 10 cm và \({I_1} = {I_2} = {I_3} = 5A\). Giải : a) \(\eqalign{ & \overrightarrow {{B_{1,3}}} = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_3}} ;\cr&{B_1} = {B_3} = {2.10^{ - 7}}{1 \over a} = {10^{ - 5}}T \cr & {B_{1,3}} = 2{B_1}\cos {45^o} = \sqrt 2 {.10^{ - 5}}T \cr & {B_2} = {2.10^{ - 7}}{1 \over {\sqrt 2 a}} = {{\sqrt 2 {{.10}^{ - 5}}} \over 2}T \cr & \overrightarrow B = \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_3}} = \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_{1,3}}} \cr} \) Vecto \(\overrightarrow B \) được vẽ trên Hình 4.11G. \(B = {3 \over 2}{B_{1,3}} = {{3\sqrt 2 } \over 2}{10^{ - 5}}T\) b) Vì dòng điện \({I_2}\) hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ nên \(\overrightarrow {{B_2}} \) ngược chiều với \(\overrightarrow {{B_{1,3}}} \). \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_3}} + \overrightarrow {{B_2}} = \overrightarrow {{B_{1,3}}} + \overrightarrow {{B_2}} \) Vecto \(\overrightarrow B \) được vẽ trên Hình 4.12G. \(B = {B_{1,3}} - {B_2} = {{\sqrt 2 {{.10}^{ - 5}}} \over 2}T\) Bài 4.27 trang 48 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây tròn bán kính R = 4 cm gồm 10 vòng dây. Dòng điện chạy trong mỗi vòng dây có cường độ I = 0,3 A. Tính cảm ứng từ tại tâm của khung. Giải : \(B = 2\pi {.10^{ - 7}}{{10I} \over R} = 1,5\pi {.10^{ - 5}}T\) \( = 4,{7.10^{ - 5}}T\) Bài 4.28 trang 48 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây tròn gồm 24 vòng dây, mỗi vòng dây có dòng điện cường độ 0,5 A chạy qua. Theo tính toán thì cảm ứng từ ở tâm khung bằng \(6,{3.10^{ - 5}}T\). Nhưng khi đo thì thấy cảm ứng từ ở tâm khung bằng \(4,{2.10^{ - 5}}T\). Kiểm tra lại các vòng dây thấy có một số vòng quấn nhầm, chiều quấn của các vòng này ngược chiều quấn của đa số vòng trong khung. a) Hỏi có bao nhiêu vòng dây bị quấn nhầm ? b) Tính bán kính của khung dây. Giải : a) Có 8 vòng dây không gây ra cảm ứng từ, vậy có 4 vòng bị quấn nhầm. b) \(R = 2\pi {.10^{ - 7}}{{16I} \over B} = 0,12m\) Bài 4.29 trang 48 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Tính cảm ứng từ tại tâm của hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm ; bán kính một vòng là R, vòng kia là 2R ; trong mỗi vòng có dòng điện cường độ I chạy qua. Xét các trường hợp sau : a) Hai vòng nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện cùng chiều. b) Hai vòng nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện ngược chiều. c) Hai vòng nằm trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau. Áp dụng bằng số : I = 10 A, R = 8 cm. Giải : a) \(B = 2\pi {.10^{ - 7}}\left( {{I \over R} + {I \over {2R}}} \right) = 3\pi {.10^{ - 7}}{I \over R}\) \( = 11,{8.10^{ - 5}}T\) b, \(B = 2\pi {.10^{ - 7}}\left( {{I \over R} - {I \over {2R}}} \right) = \pi {.10^{ - 7}}{I \over R} \) \(= 3,{9.10^{ - 5}}T\) c, \({B^2} = {\left( {2\pi {{.10}^{ - 7}}{I \over R}} \right)^2} + {\left( {2\pi {{.10}^{ - 7}}{I \over {2R}}} \right)^2} \) \(B = 2\pi {.10^{ - 7}}{I \over R}\sqrt {{5 \over 4}} = \sqrt 5 \pi {.10^{ - 7}}{I \over R} \) \(= 8,{8.10^{ - 5}}T \) Bài 4.30 trang 48 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hai sợi dây đồng giống nhau được uốn thành hai khung dây tròn, một khung chỉ có một vòng, khung kia có hai vòng. Nối hai đầu của khung vào hai cực của một nguồn điện. Hỏi cảm ứng từ tại tâm của khung nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần ? Giải : Gọi bán kính khung dây chỉ có một vòng là R thì bán kính khung dây có hai vòng là \({R \over 2}\). Dòng điện trong khung thứ nhất là l, trong khung thứ hai là 2l. Vậy cảm ứng từ tại tâm của khung thứ hai lớn gấp bống lần khung thứ nhất. Bài 4.31 trang 49 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Nối hai điểm M, N của vòng tròn dây dẫn (Hình 4.13) với hai cực một nguồn điện. Tính cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn. Coi cảm ứng từ do dòng điện trong các dây nối sinh ra tại O là không đáng kể. Giải : Vecto cảm ứng từ do \({I_1}\) và \({I_2}\) gây ra tại O có chiều ngược nhau. \(\eqalign{ & {B_1} = 2\pi {.10^{ - 7}}{{{I_1}} \over R}{{{l_1}} \over {2\pi R}} \cr & {B_2} = 2\pi {.10^{ - 7}}{{{I_2}} \over R}{{{l_2}} \over {2\pi R}} \cr} \) Vì \({l_1},{l_2}\) là hai đoạn mạch mắc song song (Hình 4.13G) nên có thể viết \({I_1}\rho {{{l_1}} \over S} = {I_2}\rho {{{l_2}} \over S}\). Rút ra : \({I_1}{l_1} = {I_2}{l_2}\). Từ đó ta có \({B_1} = {B_2}\). Vậy \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} = 0\). Bài 4.32 trang 49 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một dây dẫn rất dài được căng thẳng, trong đó có một đoạn nhỏ ở khoảng giữa dây được uốn thành một vòng tròn bán kính 1,5 cm. Cho dòng điện cường độ I = 3 A chạy trong dây dẫn. Xác định vecto cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn trong hai trường hợp : a) Vòng tròn được uốn như Hình 4.14. b) Vòng tròn được uốn như Hình 4.15, trong đó chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau. Giải : a) Gọi cảm ứng từ của dòng điện thẳng là \(\overrightarrow {{B_1}} \), của dòng điện tròn là \(\overrightarrow {{B_2}} \) ta có \(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} \). \(\overrightarrow {{B_1}} \) hướng ra phía trước, còn \(\overrightarrow {{B_2}} \) hướng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. \({B_2} > {B_1}\). Vì vậy \(\overrightarrow B \) vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng ra phía sau. \(B = {B_2} - {B_1} = {2.10^{ - 7}}.{I \over R}\left( {\pi - 1} \right) \) \(= 8,{6.10^{ - 5}}T\) b) Trong trường hợp này \(\overrightarrow {{B_1}} \) và \(\overrightarrow {{B_2}} \) đều hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Vì vậy \(\overrightarrow B \) vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng ra phía trước. \(B = {B_1} + {B_2} = {2.10^{ - 7}}{I \over R}\left( {\pi + 1} \right) \) \(= 16,{6.10^{ - 5}}T\) Bài 4.33 trang 49 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hình 4.16 biểu diễn sự định hướng của hai nam châm thử ở trong và ngoài ống dây dẫn điện. Chiều của hai nam châm thử đó vẽ đúng hay sai ? Nếu sai thì cần sửa lại như thế nào ? Giải : Nam châm thử bên ngoài ống vẽ sai chiều sửa lại bằng cách đổi vị trí hai cực.
Bài 4.34 trang 49 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Ống dây điện trên Hình 4.17 bị hút về phía thanh nam châm. Hãy chỉ rõ cực của thanh nam châm. Giải : Cực Nam của thanh nam châm ở bên trái, cực Bắc bên phải. Bài 4.35 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dùng loại dây đồng đường kính 0,5 mm, bên ngoài có phủ một lớp sơn cách điện mỏng quấn quanh một hình trụ để tạo thành một ống dây. Các vòng dây được quấn sít nhau. Hỏi nếu cho dòng điện cường độ 0,1 A chạy qua các vòng dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu ? Giải: \(B = 4\pi {.10^{ - 7}}nI,n = 2000{m^{ - 1}},\) \(B = {25.10^{ - 5}}T\) Bài 4.36 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho dòng điện cường độ I = 0,15 A chạy qua các vòng dây của một ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây \(B = {35.10^{ - 5}}T\). Ống dây dài 50 cm. Tính số vòng dây của ống dây. Giải: \(n = {B \over {4\pi {{.10}^{ - 7}}I}}\). Tổng số vòng dây của ống : N = nl = 929 vòng. Bài 4.37 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dùng loại dây đồng đường kính 0,5 mm có phủ lớp sơn cách điện mỏng để quấn thành một ống dây dài. Ống dây có năm lớp nối tiếp với nhau sao cho dòng điện trong tất cả các vòng dây của các lớp đều cùng chiều. Các vòng dây của mỗi lớp được quấn sít nhau. Hỏi khi cho dòng điện cường độ I = 0,15 A vào ống dây thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu ? Giải : \(B = 4\pi {.10^{ - 7}}nI,n = 5.{{1000} \over {0,5}} = {10^4}{m^{ - 1}}\) \( B = 1,{88.10^{ - 3}}T \) Bài 4.38 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dùng một dây đồng có phủ lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một hình trụ dài 50 cm, đường kính 4 cm để làm một ống dây. Hỏi nếu cho dòng điện cường độ I = 0,10 A vào ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu ? Cho biết sợi dây để làm ống dây dài l = 63 m và các vòng dây được quấn sát nhau. Giải : Số vòng dây của ống là \({l \over {\pi d}}\). Số vòng dây trên một đơn vị dài của ống : \(n = {l \over {\pi d.0,5}}\) ( d là đường kính ống dây). \(\eqalign{ B &= 4\pi {.10^{ - 7}}nI = 4\pi {.10^{ - 7}}{l \over {\pi d.0,5}}I \cr & = {4.10^{^{ - 7}}}{l \over {0,5d}}I = 0,{126.10^{ - 3}}T \cr} \) Bài 4.39 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dùng một dây đồng đường kính d = 0,8 mm có phủ lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một hình trụ có đường kính D = 4 cm để làm một ống dây. Khi nối hai đầu ống dây với nguồn điện có hiệu điện thế U = 3,3 V thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng \(15,{7.10^{ - 4}}T\). Tính chiều dài của ống dây và cường độ dòng điện trong ống. Cho biết điện trở suất của đồng là \(\rho = 1,{76.10^{ - 8}}\Omega .m\). Các vòng dây được quấn sát nhau. Giải: \(B = 4\pi {.10^{ - 7}}nI = 4\pi {.10^{ - 7}}{1 \over d}I\). Thay số ta được I = 1 A. Chiều dài của sợi dây \(L = {{R\pi {d^2}} \over {4\rho }}\). Mặt khác ta có thể viết \({l \over d} = {L \over {\pi D}}\). Từ đó suy ra: \(l = {{{d^3}R} \over {4D\rho }} = {{{d^3}U} \over {4D\rho l}}\). Thay số ta được \(l = 0,6m\) Bài 4.40 trang 50 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho dòng điện thẳng I nằm trong mặt phẳng hình vẽ, có chiều từ trái sang phải như trên Hình 4.18. yy' là đường thẳng vuông góc với dòng điện và cũng nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Xét hai điểm M, N trên yy' mà \({B_M} = 2,{8.10^{ - 5}}T,{B_N} = 4,{2.10^{ - 5}}T\). a) Hãy chỉ ra chiều của các vecto \(\overrightarrow {{B_M}} ,\overrightarrow {{B_N}} \) trong hai trường hợp sau : - M, N ở cùng một phía đối với dòng điện I. - M, N ở hai phía đối với dòng điện I. b) Gọi O là trung điểm của MN trong mỗi trường hợp trên. Xác định vecto cảm ứng từ tại O. Giải : a) Trường hợp M, N ở cùng một phía đối với dòng điện. Chiều của \(\overrightarrow {{B_M}} ,\overrightarrow {{B_N}} \) đã được chỉ rõ trên Hình 4.14G. Trường hợp M, N ở hai phía, chiều của \(\overrightarrow {{B_M}} ,\overrightarrow {{B_N}} \) được chỉ rõ trên Hình 4.15G. b) Trường hợp M, N ở cùng một phía đối với I : \({B_M} = {2.10^{ - 7}}{I \over {{r_M}}};{B_N} = {2.10^{ - 7}}{I \over {{r_N}}}\) \({B_0} = {2.10^{ - 7}}{I \over {{r_0}}}\) với \({r_0} = {{{r_M} + {r_N}} \over 2}\) \({B_0} = {2.10^{ - 7}}l{2 \over {{r_M} + {r_N}}} = {{2{B_M}{B_N}} \over {{B_M} + {B_N}}} \) \(= 3,{36.10^{ - 5}}T\) Trường hợp M, N ở hai phía đối với I : \(\eqalign{ & {r_0} = {{{r_M} - {r_N}} \over 2}\cr& \Rightarrow {B_0} = {2.10^{ - 7}}I{2 \over {{r_M} - {r_N}}} \cr & \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;= {{2{B_M}{B_N}} \over {{B_N} - {B_M}}} = 16,{8.10^{ - 5}}T \cr} \) Bài 4.41 trang 51 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hai dòng điện thẳng dài, đặt vuông góc với nhau, không nối với nhau tại điểm bắt chéo, cùng nằm trong mặt phẳng. Dòng \({I_1}\) đặt dọc theo trục Ox, dòng \({I_2}\) dọc theo trục oy. Chiều các dòng đó cùng chiều với các trục tọa độ ( Hình 4.19). a) Hãy thành lập công thức tính cảm ứng từ tại các điểm trên đường thẳng y = -x. Chỉ rõ chiều của cảm ứng từ tại các điểm trên đường đó. b) Tìm những điểm mà tại đó cảm ứng từ bằng không. Giải : a) \(\eqalign{ & {B_1} = {2.10^{ - 7}}{{{I_1}} \over {\left| y \right|}},{B_2} = {2.10^{ - 7}}{{{I_2}} \over {\left| x \right|}} \cr & B = {B_1} + {B_2} = {2.10^{ - 7}}{{{I_1} + {I_2}} \over {\left| x \right|}} \cr} \) Chiều của \(\overrightarrow B \) ứng với các trường hợp x > 0, x < 0 đã chỉ rõ trên Hình 4.16G. b, \(\overrightarrow {{B_1}} = - \overrightarrow {{B_2}} \Rightarrow {{{I_1}} \over {\left| y \right|}} = {{{I_2}} \over {\left| x \right|}} \Rightarrow y = {{{I_1}} \over {{I_2}}}x\), nếu \({I_1} > {I_2}\) thì đó là đường \(m'm\) trên Hình 4.16G. Bài 4.42 trang 51 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Tính lực mà từ trường Trái Đất (ở gần xích đạo) tác dụng lên một đoạn dây của đường tải dòng điện không đổi. Giải thiết đoạn dây được đặt nằm ngang theo hướng Đông – Tây. Đoạn dây dài 100m, mang dòng điện 1400A. Thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất bằng \({3.10^{ - 5}}T\) còn thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Giải: \(F = IBl = 4,2 N\). Bài 4.43 trang 51 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một đoạn dây dài 46 m của đường tải dòng điện không đổi được đặt nằm ngang theo hướng Đông – Tây. Lực mà từ trường Trái Đất tác dụng lên đoạn dây đó có phương thẳng đứng, hướng xuống dưới và có độ lớn 0,058N. Từ trường Trái Đất bằng \(3,{2.10^{ - 5}}T\) và song song với mặt đất. Hỏi cường độ và chiều dài của dòng điện trong dây dẫn ? Giải : Dòng điện trong dây dẫn có chiều Đông sang Tây. \(I = {F \over {Bl}} = 39,4A\) Bài 4.44 trang 51 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dòng điện thẳng được đặt vuông góc với mặt phẳng của dòng điện tròn \({I_2}\) và đi qua tâm của \({I_2}\) (Hình 4.20). Hỏi lực từ tác dụng lên dòng \({I_2}\)? Suy ra lực từ tác dụng lên \({I_1}\). Giải : 0 Bài 4.45 trang 51 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông AMN như trên Hình 4.21. Đặt khung dây vào trong từ trường đều, cảm ứng từ song song với cạnh AN và hướng từ trái sang phải. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh tam giác. Áp dụng bằng số : \(AM = 8cm,AN = 6cm,\) \(B = {3.10^{ - 3}}T,l = 5A\) Giải: \({F_{NA}} = 0\) \({F_{AM}} = IB{l_{AM}} = 1,{2.10^{ - 3}}N\). Vecto \(\overrightarrow {{F_{AM}}} \) được biểu diễn trên Hình 4.17G. \(\eqalign{ & {F_{MN}} = IB{l_{MN}}\sin \theta ;\cr&\sin \theta = {{AM} \over {MN}} = {4 \over 5} \cr & {F_{MN}} = 1,{2.10^{ - 3}}N \cr} \) Bài 4.46 trang 52 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một thanh dẫn điện đồng chất có khối lượng m = 10 g, dài l = 1 m được treo trong từ trường đều. Đầu trên O của thanh có thể quay tự do xung quanh một trục nằm ngang (Hình 4.22). Khi cho dòng điện cường độ I = 8 A qua thanh thì đầu dưới M của thanh di chuyển một đoạn d = 2,6 cm. Hãy tính cảm ứng từ B. Lấy \(g = 9,8m/{s^2}.\) Hướng dẫn : Vì \(\alpha \) nhỏ nên có thể coi gần đúng MH = d, OM = OH. Giải : Khi OM nằm cân bằng thì momen của lực \(\overrightarrow F \) bằng momen của trọng lực \(\overrightarrow P \). Vì góc lệch \(\alpha \) nhỏ nên có thể coi gần đúng : F.OL = P.LK, mà \(LK = {1 \over 2}HM \Rightarrow OL = {1 \over 2}OH\) (Hình 4.18G). \(B = {{mg} \over {Il}}.{{HM} \over {OH}} = 3,{2.10^{ - 4}}T\) Bài 4.47 trang 52 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một thanh nhôm MN dài 1,60 m, khổi lượng 0,20 kg chuyển động trong từ trường đều và luôn tiếp xúc với hai thanh ray đặt nằm ngang (Hình 4.23). Từ trường có hướng như trên hình vẽ. Hệ số ma sát giữa thanh nhôm MN và hai thanh ray là K = 0,40 ; B = 0,05 T. Thanh nhôm chuyển động đều . a) Hỏi thanh nhôm chuyển động về phía nào ? b) Tính cường độ dòng điện trong thanh nhôm. Coi rằng trong khi thanh nhôm chuyển động, điện trở của mạch điện không đổi. Lấy \(g = 10m/{s^2}\) Giải : a) Thanh nhôm chuyển động từ trái sang phải. b) \(kmg = IBl ; I = 10 A\). Bài 4.48 trang 52 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Có hai thanh ray song song đặt trong mặt phẳng nghiêng nằm trong từ trường đều. Góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng nằm ngang bằng \({30^o}\) (Hình 4.24). Các đường sức từ có phương thẳng đứng và có chiều hướng từ trên xuống dưới. Một thanh nhôm dài 1,0 m, khối lượng 0,16 kg trượt không ma sát trên hai thanh ray xuống dưới với vận tốc không đổi. Cho B = 0,05 T. Hỏi : a) Đầu M của thanh nhôm nối với cực dương hay cực âm của nguồn điện ? b) Cường độ dòng điện trong thanh nhôm ? Coi rằng khi thanh nhôm chuyển động, nó vẫn luôn nằm ngang và cường độ dòng điện trong thanh nhôm không đổi. Lấy \(g = 10m/{s^2}\). Giải : a) Lực từ \(\overrightarrow F \) hướng từ phải sang trái (Hình 4.19G). Vì vậy dòng điện trong MN có chiều M-->N. Vậy M nối cực dương của nguồn điện. b, \({F_1} = {P_1}\); Từ Hình 4.19G \(\Rightarrow F\cos \alpha = P\sin \alpha \) \(\Rightarrow I = {{mg} \over {Bl}}\tan \alpha = 18,5A\) Bài 4.49 trang 53 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dùng một dây đồng gập lại thành ba cạnh của một hình chữ nhật. Hai đầu M, N có thể quay xung quanh một trục cách điện nằm ngang như trên Hình 4.25. Khung dây được đặt trong từ trường đều có phương thẳng đứng, có chiều từ dưới lên trên. Khi cho dòng điện cường độ I = 5 A chạy vào khung thì khung lệch ra khỏi mặt phẳng thẳng đứng, khi đó cạnh KS cách mặt phẳng thẳng đứng 1 cm. Cho : MK = NS = a = 10 cm, KS = b = 15 cm, B = 0,03 T. Lấy \(g = 10m/{s^2}\). Hỏi khối lượng của khung dây ? Hướng dẫn : Cạnh KS của khung lệch khỏi mặt phẳng đứng một đoạn nhỏ nên có thể coi gần đúng \(K'K = 1cm\). Giải : Gọi \({P_1}\) là trọng lượng các cạnh MK, NS và \({P_2}\) là trọng lượng cạnh KS (Hình 4.20G). Momen của \(\overrightarrow {{P_1}} ,\overrightarrow {{P_2}} \) đối với trục quay MN là : \({M_p} = 2{P_1}{{K'K} \over 2} + {P_2}.K'K\) Gọi F là lực từ tác dụng lên KS. Momen của \(\overrightarrow F \) đối với trục quay MN là : \(\eqalign{ & {M_F} = F.MK' = Fa \cr & {P_1} = {P \over {35}}.10;{P_2} = {P \over {35}}.15;F = IBb \cr} \) Từ điều kiện \({M_P} = {M_F}\) ta rút ra : \(\eqalign{ & mg.K'K.{{25} \over {35}} = IBba \cr & m = {{7IBba} \over {5g.K'K}} = 0,0315kg = 31,5g \cr} \) Bài 4.50 trang 53 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Có ba dòng điện thẳng, dài, song song, \({I_1},{I_2},{I_3}\) nằm trong mặt phẳng hình vẽ (Hình 4.26). Khoảng cách giữa \({I_1},{I_2}\) bằng a ; giữa \({I_2},{I_3}\) bằng b. Hãy xác định lực tác dụng lên mỗi đơn vị dài của: a) dòng điện \({I_3}\). b) dòng điện \({I_2}\). Áp dụng bằng số : \({I_1} = 12A,{I_2} = 6A,{I_3} = 8,4A,\) \(a = 5cm,b = 7cm\) Giải : a) Gọi \(\overrightarrow {{F_{13}}} ,\overrightarrow {{F_{23}}} \) là lực mà dòng \({I_1},{I_2}\) tác dụng lên một đơn vị dài của \({I_3}\) ta có : \(\eqalign{ & {F_{13}} = {2.10^{ - 7}}{{{I_1}{I_3}} \over {a + b}} \cr & {F_{23}} = {2.10^{ - 7}}{{{I_2}{I_3}} \over b} \cr & {F_3} = \left| {{F_{13}} - {F_{23}}} \right| \cr} \) Nếu \({F_{13}} < {F_{23}}\) thì \(\overrightarrow {{F_3}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{F_{23}}} \); nếu \({F_{13}} > {F_{23}}\) thì \(\overrightarrow {{F_3}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{F_{13}}} \). Áp dụng bằng số : \({F_3} = {F_{13}} - {F_{23}} = 2,{4.10^{ - 5}}N\). Vecto \(\overrightarrow {{F_3}} \) được vẽ trên Hình 4.21G. b, \(\eqalign{ & {F_{32}} = {F_{23}};{F_{12}} = {2.10^{ - 7}}{{{I_1}{I_2}} \over a} \cr & {F_2} = {F_{12}} + {F_{32}} \cr} \) Áp dụng bằng số : \({F_2} = 43,{2.10^{ - 5}}N\). Vecto \(\overrightarrow {{F_2}} \) được vẽ trên Hình 4.22G. Bài 4.51 trang 53 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho hai dòng điện thẳng, dài, song song cùng chiều \({I_1},{I_2}\) nằm trong cùng mặt phẳng nằm ngang. \({I_1} = {I_2} = 50A\). Hai điểm M, N trên Hình 4.27 là hai giao điểm của \({I_1},{I_2}\) với mặt phẳng thẳng đứng P. Một dây dẫn bằng nhôm thẳng, dài, song song với \({I_1},{I_2}\) xuyên qua mặt phẳng P tại điểm C, \(\widehat {MCN} = {120^O},CM = CN = r = 2cm\). Đường kính d của dây nhôm bằng 1,0 mm. Cho dòng điện \({I_3}\) qua dây nhôm cùng chiều với các dòng \({I_1},{I_2}\). Hỏi nếu muốn cho lực từ tác dụng lên dòng \({I_3}\) cân bằng với trọng lượng của dây thì \({l_3}\) bằng bao nhiêu ? Cho biết khối lượng riêng của nhôm bằng \(2,7g/c{m^3}\). Lấy \(g = 10m/{s^2}\). Giải : Trên Hình 4.23G, \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) là các lực mà \({I_1},{I_2}\) tác dụng lên một đơn vị dài của \({I_3}\). \(F = {F_1} = {2.10^{ - 7}}{{{I_1}{I_3}} \over r}\). Gọi P là trọng lượng của một đơn vị dài của dây mang dòng \({I_3}\) thì \(P = \pi {{{d^2}} \over 4}\rho g\). \(F = P \Rightarrow {2.10^{ - 7}}{{{I_1}{I_3}} \over r} = {{\pi {d^2}} \over 4}\rho g\). Suy ra: \({I_3} = {{\pi {d^2}\rho gr} \over {{{8.10}^{ - 7}}{I_1}}} = 42,4A\). Bài 4.52 trang 53 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng. Trong mỗi vòng có dòng điện cường độ 10 A chạy qua. Khung dây đặt trong từ trường đều, đường sức từ song song với mặt phẳng khung, B=0,20T. Hỏi momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung ? Giải : \(M = NIBS\sin \theta = \pi = 3,14N.m\). Bài 4.53 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây tròn bán kính 5 cm gồm 75 vòng được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,25T. Mặt phẳng của khung hợp với đường sức từ góc \({60^o}\) Tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung. Cho biết mỗi vòng dây có dòng điện 8 A chạy qua. Giải: \(M = NIBS\sin \theta \) với \(\theta \) bằng \({30^o}\) hoặc bằng \({150^o}\) tùy theo chiều dòng điện trong khung, momen ngẫu lực từ M = 0,59 N.m.
Bài 4.54 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hai khung dây vẽ trên các Hình 4.28 và 4.29 có kích thước giống nhau. Dòng điện trong khung có cường độ I bằng nhau nhưng chiều ngược nhau. Hai khung được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ bằng nhau. Chiều của đường sức từ được chỉ rõ trên các Hình 4.28, 4.29. Hỏi momen ngẫu lực từ tác dụng lên mỗi khung ? Có nhận xét gì về lực từ tác dụng lên khung trong hai trường hợp? Giải : Trong cả hai trường hợp momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung đều bằng không. Khung dây như trên Hình 4.24G ở trạng thái cân bằng bền, trên Hình 4.25G ở trạng thái cân bằng không bền. Bài 4.55 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho một khung dây hình vuông cạnh a (Hình 4.30). Khung đặt trong từ trường đều, đường sức từ song song với mặt phẳng khung. Tính momen lực từ tác dụng lên các cạnh của khung đối với hai trục quay \({T_1},{T_2}\). Cho biết dòng điện trong khung có cường độ I. Giải: \({M_{{T_1}}} = {M_{{T_2}}} = IB{a^2}\) Bài 4.56 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Đưa một nam châm mạnh lại gần ống phóng điện tử của máy thu hình thì hình ảnh trên màn hình bị nhiễu. Giải thích vì sao? Giải : Nam châm làm lệch đường đi của các electron trong đèn hình. Bài 4.57 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Hỏi một hạt nam châm điện có thể chuyển động thẳng với vận tốc không đổi trong từ trường đều được không ? Giải : Có thể, nếu hạt chuyển động dọc theo đường sức của từ trường đều. Bài 4.58 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất bằng \(3,{0.10^{ - 5}}T\), thành phần thẳng đứng rất nhỏ. Một proton chuyển động theo phương nằm ngang theo chiều từ Tây sang Đông. Độ lớn của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên proton có khối lượng bằng trọng lượng của nó. Tính vận tốc của proton. Cho biết proton có khối lượng bằng \(1,{67.10^{ - 27}}kg\) và điện tích \(1,{6.10^{ - 19}}C\). Lấy \(g = 10m/{s^2}\). Giải: \(qvB = mg \Rightarrow v = 3,{5.10^{ - 3}}m/s\) Bài 4.59 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều. Mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuông góc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc \({v_1} = 1,{8.10^6}m/s\) thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn \({f_1} = {2.10^{ - 6}}N\). Hỏi nếu hạt chuyển động với vận tốc \({v_2} = 4,{5.10^7}m/s\) thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn bằng bao nhiêu? Giải: \({f_2} = {{{v_2}} \over {{v_1}}}{f_1} = {5.10^{ - 5}}N\). Bài 4.60 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một electron và một hạt \(\alpha \) sau khi được tăng tốc bay vào trong từ trường đều theo phương vuông góc với các đường sức từ (Hình 4.31). Hỏi ngay sau khi bay vào trong từ trường, các hạt này sẽ bay lệch về phía nào ? Vì sao ? Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt đó. Cho : \({m_e} = 9,{1.10^{ - 31}}kg,{m_\alpha } = 6,{67.10^{ - 27}}kg\), điện tích của electron bằng \( - 1,{6.10^{ - 19}}C\), của hạt \(\alpha \) bằng \(3,{2.10^{ - 19}}C\), B = 2 T. Coi rằng, hiệu điện thế tăng tốc của các hạt đó đều bằng 1000V và vận tốc của các hạt trước khi được tăng tốc rất nhỏ. Giải : Hạt \(\alpha \) bay lệch về hướng mũi tên 2, electron về hướng mũi tên 1 (Hình 4.26G). Vận tốc của electron lúc bay vào trong từ trường : \({v_e} = \sqrt {{{2eU} \over {{m_e}}}} \) Độ lớn của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron \({f_e} = e{v_e}B = \sqrt {{{2{e^3}U} \over {{m_e}}}} B = 6,{00.10^{ - 12}}N\) \({f_e} = \sqrt {{{2{q^3}U} \over {{m_\alpha }}}} B = 1,{98.10^{ - 13}}N\) Bài 4.61 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một electron chuyển động thẳng đều trong một miền có từ trường đều \(\overrightarrow B \) và điện trường đều \(\overrightarrow E \). Vecto vận tốc \(\overrightarrow v \) của electron nằm trong mặt phẳng hình vẽ và có chiều hướng từ trái sang phải. Chiều của đường sức từ được chỉ rõ trên Hình 4.32. a) Hãy xác định chiều của đường sức điện và cường độ điện trường E. Áp dụng bằng số : \(v = {2.10^6}m/s,B = 0,004T\). b) Nếu cho proton có cùng vận tốc \(\overrightarrow v \) như trong câu a bay vào trong miền có từ trường đều và điện trường đều nói trên thì proton có chuyển động thẳng đều không ? Giải thích. Giải : a) Lực từ \(\overrightarrow {{f_B}} \) tác dụng lên electron được biểu diễn trên Hình 4.27G. Muốn electron chuyển động thẳng đều thì \(\overrightarrow {{f_E}} = - \overrightarrow {{f_B}} \). Do đó vecto \(\overrightarrow E \) có hướng như trên Hình 4.27G. \(E = vB = 8000V/m.\) b) Proton cũng chuyển động thẳng đều, khi đó \(\overrightarrow {{f_B}} \) và \(\overrightarrow {{f_E}} \) có hướng như trên Hình 4.28G. Bài 4.62 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho một lõi sắt gồm hai thanh sắt A, B được nối với nhau bằng một thanh sắt thứ ba (Hình 4.33). Người ta định quấn dây trên hai thanh sắt A, B để tạo ra một thanh nam châm hình chữ U. Hỏi khi đó dây phải được quấn theo chiều như thế nào trên hai thanh sắt ? Giải : Các vòng dây được quấn theo chiều ngược nhau trên hai thanh sắt A, B như Hình 4.29G. Bài 4.63 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Đưa một nam châm mạnh lại gần một chong chóng mà cánh làm bằng các lá sắt (Hình 4.34). Đốt một ngọn đèn ở dưới chong chóng thì chong chóng quay. Hãy giải thích vì sao ? Giải : Cánh chong chóng nào bị đốt nóng thì từ tính bị yếu hơn các cánh chong chóng khác. Lực hút của nam châm lên các cánh chong chóng một phía mạnh hơn, phía kia yếu hơn. Do đó chong chóng quay. Bài 4.64 trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho vào ống nghiệm thủy tinh các hạt mạt sắt tới gần miệng ống, rồi đậy nút lại. a) Đưa từng cực của kim nam châm lần lượt lại gần hai đầu ống thì có hiện tượng gì xảy ra ? Giải thích hiện tượng quan sát được. b) Quệt dọc chiều dài ống nghiệm lần theo cùng một hướng vào một cực của nam châm mạnh. Lại lần lượt đưa từng cực của kim nam châm tới gần hai đầu ống chứa mạt sắt. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra. c) Lắc mạnh ống thủy tinh ở câu b nhiều lần, sẽ quan sát thấy hiện tượng gì nếu lại lần lượt đưa từng cực của kim nam châm tới gần từng đầu ống thủy tinh. Giải : a) Do lực hút của kim nam châm vào khối mạt sắt nên cả hai đầu ống đều hút hai cực của kim nam châm. b) Khi đó, các mạt sắt bị nhiễm từ, trở thành các nam châm nhỏ. Chúng lại được định hướng theo cùng một chiều nên khối mạt sắt trở thành một nam châm lớn có hai cực xác định. Nam châm này sẽ tương tác với kim nam châm như một nam châm vĩnh cửu. c) Khi lắc mạnh ống thủy tinh nhiều lần, mặc dù các mạt sắt vẫn bị từ hóa nhưng vì từ trường của chúng có phương khác nhau nên chúng không còn tạo thành một nam châm nữa. Do đó, ống mạt sắt lại tương tác với kim nam châm như ở câu a. Bài 4.65 trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Làm nhiễm từ một kim khâu bằng cách đặt nó dọc theo một thanh nam châm mạnh ở gần cực của nam châm. Sau đó lấy ra, đặt nó trên một mẩu bấc, rồi đặt mẩu bấc trên mặt nước trong bình. Song song với vị trí ổn định của kim, ở phía trên và cách kim một khoảng nhỏ, đặt một dây đồng hoặc nhôm đã được uốn (Hình 4.35). Nối hai đầu dây với hai cực của một pin 1,5 V. Quan sát hiện tượng và giải thích kết quả. Giải : Kim khâu khi bị từ hóa có vai trò như một kim nam châm. Khi có dòng điện qua dây kim loại, xung quanh nó xuất hiện một từ trường có đường sức là các đường tròn đồng tâm vuông góc với dây dẫn. Từ trường này tác dụng lên kim nam châm, làm cho kim lệch khỏi hướng Bắc – Nam ban đầu. Bài 4.64 trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Bạn Lan làm thí nghiệm về từ phổ của một ống dây. Dựa vào từ phổ thu được, Lan đã vẽ các đường sức từ của ống dây như Hình 4.36. Sau đó Lan đo từ trường và vẽ được đồ thị như Hình 4.37. Hãy nhận xét xem đồ thị có phù hợp với sự phân bố các đường sức từ trên Hình 4.36 không ? Tại sao? Xác định gần đúng độ dài của ống dây, cảm ứng từ ở điểm giữa và ở đầu ống dây. Giải : - Đồ thị phù hợp với từ phổ vì ta thấy : Từ phổ có mật độ đường sức từ gần như không đổi theo trục x quanh điểm O, và ở xa bên ngoài ống, mật độ đường sức rất thưa. Còn đồ thị cũng cho thấy trong khoảng -12 cm đến 12 cm giá trị của B gần như không đổi, còn ngoài khoảng đó thì B giảm rất nhanh. - Độ dài của ống dây vào cỡ 25 cm. - Cảm ứng từ B ở giữa ống có giá trị xấp xỉ 3,1 mT, ở đầu ống xấp xỉ 2,8 mT.
