Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 3: Điện từ học - Trắc nghiệm Từ trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 3: Điện từ học - Trắc nghiệm Từ trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

1. Câu 1 Xét một dòng điện thẳng, dài vô hạn, cường độ I. Cảm ứng từ B do dòng tạo ra ở vị trí cách dòng một khoảng R là: Trắc nghiệm – Từ trường tĩnh µ I µ I (a) B = 0 (b) B = 0 4πR 2R Lê Quang Nguyên µ I µ I (c) B = 0 (d) B = 0 www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 2πR 4R nguyenquangle59@yahoo.com Trả lời câu 1 - 1 Trả lời câu 1 - 2 B = const • Dùng định luật Ampère • Hệ có tính đối xứng trụ, I theo một đường sức (C): I trục đối xứng là trục của
   
   Bds⋅ = µ I dòng điện.
   ∫ 0 tot (C ) • Đường sức từ trường là • B không đổi trên (C): (C) những đường tròn có
   
   Bds⋅ = B ds tâm nằm trên trục dòng
   ∫s
   ∫ R điện. ()C () C =B ⋅ 2π R ds B • Trên một đường sức (ở s cùng một khoảng cách • Bs là hình chiếu của B từ trục) cảm ứng từ có trên ds , B = |Bs|. độ lớn không đổi.
2. Câu 3 Trả lời câu 3 - 1 Biểu thức nào sau đây xác định cường độ từ • Hệ có tính đối xứng trường tại vị trí có bán kính r trong một ống trụ, trục đối xứng là dây hình xuyến với N vòng, mật độ vòng dây n, trục của ống dây. có dòng điện cường độ I đi qua: • Đường sức từ là những đường tròn có (a) H = I/2πr (b) H = nI tâm nằm trên trục. • Trên một đường sức (ở I (c) H = nI /2πr (d) H = NI /2πr cùng một khoảng cách tính từ trục) cảm ứng từ có độ lớn không đổi. Trả lời câu 3 - 2 Trả lời câu 3 - 3 • Dùng định luật Ampère • Chiều dương của diện cho một đường sức (C): tích trong (C) hướng ra
   
   (C) Bds⋅ = I ngoài.
   µ tot ∫ 0 • Có N dòng điện I đi vào (C ) ds ds trong diện tích này, do • B không đổi trên (C) đó: I = −NI . B nên: tot (C) B= − NI2 r
   
   • Suy ra: s µ0 π Bds⋅ = B ds
   s
   ∫ ∫ • Bs < 0, B có chiều ngược ()C () C I I =B ⋅ 2π r với định hướng của (C). s NI • Bs là hình chiếu của B B = µ0 2πr trên ds , B = |Bs|.
3. Câu 5 Trả lời câu 5 Hạt có điện tích q chuyển động với vận tốc v • F vuông góc vận tốc, vậy F B trong từ trường B sẽ chịu tác động của lực (a) sai. Lorentz F = qv × B. Lực này có tính chất nào + • F, qv và B (theo đúng thứ qv sau đây: tự trong công thức) tạo nên một tam diện thuận, F (a) cùng phương với chuyển động. vậy (b) sai. (b) có chiều sao cho B, qv , F tạo nên một tam • Lực từ vuông góc với vận − diện thuận. tốc nên công của nó luôn qv (c) không sinh công. luôn bằng không. B (d) cả ba tính chất trên. • Câu trả lời đúng là (c). Câu 6 Trả lời câu 6 Hai dòng điện thẳng vô hạn I1 • Từ trường do dòng I tạo ra 1 I1 song song, ngược chiều, đặt tác động lên đoạn dl của cạnh nhau thì: dòng I2 một lực:
   
   
   dF= Idl × B B dF (a) hút nhau. 2 dl (b) không tương tác với nhau. • Lực này là lực đẩy. (c) đẩy nhau. • Câu trả lời đúng là (c). (d) lực đẩy lớn hơn lực hút. • Hai dòng điện song song I2 ngược chiều thì đẩy nhau, I2 cùng chiều thì hút nhau.
4. Câu 9 Trả lời câu 9 - 1 I Một thanh dẫn điện được đặt vuông góc với • Lực từ lên đoạn dl :
   
   
   X B một dòng điện thẳng, dài vô hạn, cường độ I. dF= Idl0 × B Khoảng cách từ hai đầu thanh đến dòng điện • Lực
   toàn
   phần: là a, b. Cho dòng điện I0 đi qua thanh, lực từ F= dF tác động lên thanh là: ∫ I0 dl • Mọi dF đều cùng chiều, dF I0 I b do đó: (a) F = µ0 µ ln (b) F = 0 2π a F= dF = I Bdl ∫0 ∫ I I I I F=0 b − a F=0 b − a I (c) µ0 µ () (d) µ0 µ () B= dldx = 2 b 2 a µ0 π π 2π x a x b Trả lời câu 9 - 2 Câu 10 I • Suy ra: Một thanh kim loại chiều dài l được đặt song X B IIb dx II b song với một dòng điện thẳng, dài vô hạn, F =µ00∫ = µ 00 ln 2πx 2 π a cường độ I. Thanh tịnh tiến với vận tốc v a quanh dòng điện, trên một mặt trụ bán kính R. • Trong một từ môi đẳng I0 dl Hiệu điện thế ở hai đầu thanh bằng: hướng, từ trường tăng lên μ lần, do đó: dF I I b (a) ΔV = 0 (b) ΔV = μ0μIlv /2 F = 0 ln µ0 µ 2π a • Câu trả lời đúng là (a). (c) ΔV = μ0μIlv /2πR (d) ΔV = μ0μIlv /πR a x b
5. Trả lời câu 12 Câu 13 • Lực từ bằng không khi hạt có vận tốc song Một hạt α có điện tích q = +2e, khối lượng m = song với từ trường, tức là khi vận tốc hợp 6,64.10 –27 kg chuyển động với động năng 500 với từ trường một góc bằng 0° hay 180 °. eV theo phương vuông góc với từ trường đều • Câu trả lời đúng là (d). có cảm ứng từ B = 0,1 T. Chu kỳ quay của hạt trên quỹ đạo bằng: (a) T = 1,3.10 –5 s (b) T = 1,3.10 –6 s (c) T = 2,3.10 –6 s (d) T = 0 Trả lời câu 13 - 1 Trả lời câu 13 - 2 B ⊥ • Lực từ luôn vuông góc • Lực từ từ trường z B (trục z), do đó Fz = 0: với vận tốc, do đó gia tốc tiếp tuyến bằng không: t dv z az= =⇒0 v z = v 0 z v a= dvdt = 0 dt t v • Hạt có vận tốc không + n • Vận tốc đầu ⊥ từ F + F đổi, bằng vận tốc ban trường: v0z = 0, đầu v . • vậy vận tốc trên 0 Hạt chuyển động • Gia tốc pháp tuyến: Quỹ đạo có bán phương z luôn bằng trong mặt phẳng kính cong không 2 q v B không: vuông góc với B. v0 F 0 đổi R = mv /| q|B. an = = = 0 vz = 0 R m m
6. Trả lời câu 14 - 2 Câu 15 mv R = Một hạt electron được phóng vào một từ X B q B trường đều B theo phương hợp với B một góc α < 90 °. Hạt electron sẽ chuyển động theo: • Nếu m tăng, nhưng q và v v không đổi, thì quỹ đạo − − − có bán kính lớn hơn. v (a) đường xoắn ốc có trục song song với B. • Dùng để tách các hạt có (b) đường tròn có mặt phẳng vuông góc với B. m < m khối lượng khác nhau 1 2 (c) đường parabôn lệch khỏi hướng chuyển nhưng cùng điện tích động ban đầu. (các nguyên tử đồng vị) (d) đường thẳng theo hướng chuyển động ban trong khối phổ kế . đầu. Trả lời câu 15 - 1 Trả lời câu 15 - 2 • Phân tích vận tốc làm B • Quỹ đạo: hình xoắn ốc z B hai thành phần: vz và v⊥. v quanh từ trường, là tổng • Lực từ ⊥ B: Fz = 0: hợp của dv • chuyển động thẳng đều a=z =⇒0 v = v vz z z0 z với vận tốc v = v cos α dt v⊥ z 0 + F quanh B, • Thành phần // trục z chuyển động thẳng đều. • và chuyển động tròn đều vz v với vận tốc v = v sin α ⊥ ⊥ 0 • Thành phần trục z trong mặt phẳng ⊥ B. chuyển động tròn đều. + v⊥ • Câu trả lời đúng là (a).
7. Câu 17 Trả lời câu 17 Đường sức cảm ứng từ B là những đường: • Từ thông qua một mặt kín bất kỳ luôn = 0:
   
   (a) khép kín.
   ∫ B⋅ ndS = 0 (b) không có điểm tận cùng. (S )
   divB = 0 (c) không có điểm xuất phát. (d) cả ba câu trên đều đúng. • Ý nghĩa: đường sức của B khép kín, không có nơi tận cùng hay xuất phát. • Câu trả lời đúng là (d). Câu 18 Trả lời câu 18 - 1 Cho chu tuyến (C) và I2 • (C 1) có chiều dương các dòng điện như • hình vẽ. Lưu số của hướng ra ngoài mp cường độ từ trường H x I3 hình vẽ. x I3 x dọc theo (C) là: x I1 • Dòng I1 đi ngược I1 • • chiều dương nên ứng I4 I4 với −I1. (a) Γ = I3 – I1 – I4 • (C 2) cũng vậy, cho (b) Γ = I3 + 2I1 – I4 (C) đóng góp −I1. Itot = −I1 − I1 + I3 − I4 (c) Γ = I3 – 2I1 – I4 + I2 • (C 3) có chiều dương (d) Γ = I3 – 2I1 – I4 hướng vào, cho I3−I4.
8. Trả lờ i câu 20 Câu 21 • Mo˝i dòng đe˙u tạo một từ trường theo chie˙u Một sợi dây thẳng, dài vô hạn, âm của trục z. Từ trường toàn pha˙n cũng tích điện đều với mật độ điện vậy. dài λ, chuyển động thẳng đều • Câu trả lời đúng là (a). theo phương của dây với vận tốc v. Tìm cường độ từ trường v do dây tạo ra ở vị trí cách dây một khoảng a. x B1 y x B2 ● z x Trả lờ i câu 21 Câu 22 Một đoạn dây dẫn có dòng I • Dây tı́ch điện chuye˛n động ⇔ = 5 A đi qua. Tìm cảm ứng từ I dòng điện thaˣng vô hạn. tại một điểm nằm trên trung • Cường độ dòng (điện tı́ch đi trực của đoạn dây, cách dây qua tie˗t diện dây trong giây): I một khoảng a = 3 cm và nhìn = λv. đoạn dây dưới một góc φ = φ ° O M • Cường độ từ trường do dòng v 120 . a điện thaˣng vô hạn tạo ra ở khoảng cách a: Điện tı́ch I v H = = λ λv 2πa 2 π a
9. Trả lời câu 23 Câu 24 • Ba dòng điện tạo ra từ Một dòng điện thẳng, I trường như nhau H’ ở dài vô hạn, có cường O, ⇒ từ trường toàn độ dòng I, được uốn phần ở O: H = 3H’ . O thành góc vuông như ⊥ hình vẽ. Tìm cường độ • H’ , hướng ra ngoài α1 α 2 từ trường tại điểm M mặt phẳng hình vẽ: a O M I I ở cách góc O một H′ =sin − sin ()α2 α 1 khoảng a. a 4πa α1=−60 ° α 2 = 60 ° H′ = 3 A m ( ) d 3 a = H= 9( A m ) 6 Trả lời câu 24 Câu 25 I A B • Trên dòng điện nằm Xét mạch điện như ngang dl // r. trên hình vẽ. ABCD là • Do đó từ trường do hình vuông cạnh a. O dòng này tạo ra ở M α1 Dòng điện vào mạch có O M bằng không. r cường độ I. Tìm cường dl độ từ trường H tại tâm • Từ trường do dòng a I O của hình vuông. D C điện thẳng đứng tạo α=−90 ° α = 0 ra ở M: 1 2 I I H =sinα − sin α ⇒H = 4πa ()2 1 4πa
10. Trả lời câu 26 - 2 Câu 27 • Từ trường tại O ⊥ mp A I Một dòng điện thẳng, dài I hình vẽ, hướng ra, có vô hạn, cường độ I được A độ lớn: H = H + H . uốn cong như hình vẽ. 1 2 R O Tìm cường độ từ trường R I 1  O H =1 +  H ở tâm O. 4R π  B B Trả lời câu 27 Câu 28 • Dòng qua A có phương v qua O: tạo từ trường I Một vòng tròn bán kính A bằng không ở O. R, tích điện đều với mật • Hai dòng có dạng ½ độ điện dài λ, quay đều đường tròn tạo hai từ R O với vận tốc góc ω quanh O trường bù trừ nhau ở trục của nó. Tìm cường O. độ từ trường tại tâm. B • Dòng qua B tạo ở O ⊥ một từ trường mp I hình vẽ, hướng vào: H =sin90 °−° sin0 4πR () I H = 4πR
11. Câu 30 Trả lời câu 30 Hai dòng điện phẳng có • Momen lực từ lên vòng dây là: cùng diện tích, cùng cường pm độ dòng, đặt trong từ M = pmBsinθ. B n trường đều. Momen lực từ • θ là góc giữa pm và B. θ tác động lên hai vòng dây • p = NIS. I m I là M1 và M2. So sánh độ lớn • M = NISBsinθ. của chúng ta có: • Hai dòng điện có cùng cường (a) M1 M2 hai momen lực từ bằng nhau. (d) kết quả khác. I • Câu trả lời đúng là (b). Câu 31 Trả lời câu 31 Một cuộn dây gồm 200 • Thế năng của cuộn dây: pm pm vòng có dạng khung hình B B U= − p B sin θ chữ nhật dài 3 cm, rộng 2 n m m n cm được đặt trong một từ = − NISB cos θ θ trường đều B = 0,1 T. I θ =90 °⇒U = 0 I Cường độ dòng qua cuộn m dây là I = 10 –7 A. Tìm thế năng của cuộn dây khi khung chữ nhật song song với từ trường.