Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Lực từ lên dây (Vật lý Lớp 12)

Một đoạn dây dẫn AB có khối lượng $m=0,020$ kg được treo bằng các lò xo trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là $B=0,051$ T và hướng theo phương ngang như hình bên. Biết đoạn dây nằm ngang và phần nằm trong từ trường có chiều dài $L=0,8$ m. Khi cho dòng điện không đổi chạy qua AB thì các lò xo ở trạng thái không biến dạng. Lấy $g=9,8m/{\mathrm{s}}^2$. Dòng điện qua AB có

Một đoạn dây dẫn nằm ngang được giữ cố định ở vùng từ trường đều trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm (hình vẽ). Nam châm này được đặt trên một cái cân. Phần nằm trong từ trường của đoạn dây có chiều dài 1,0 cm. Khi không có dòng điện chạy trong đoạn dây, số chỉ cân là 500,68 g. Khi có dòng điện cường độ 0,34 A chạy trong đoạn dây, số chỉ của cân là 500,12 g. Lấy $g=9,8m/{\mathrm{s}}^2$. Độ lớn cảm ứng từ giữa hai cực của nam châm là bao nhiêu T (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Hình vẽ cho thấy một dây dẫn được đặt nằm ngang trên cân điện tử và nằm trong từ trường của nam châm. Khi không có dòng điện chạy qua, số chỉ của cân là 102,48 g. Khi cho dòng điện 4,0 A chạy qua, số chỉ của cân là 101,06 g. Cho $g=9,81m/{\mathrm{s}}^2$.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Đặt một khung dây dẫn hình chữ nhật mang dòng điện không đổi có cường độ $I$ trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây chiều hướng vào trong trang giấy như hình bên. Lực từ tác dụng lên cạnh

Một đoạn dây dẫn thẳng, chiều dài 20 cm, được treo nằm ngang bằng hai sợi dây mảnh, nhẹ giống nhau. Đặt hệ thống vào trong một từ trường đều có cảm ứng từ $\vec{B}$ nằm ngang, vuông góc với đoạn dây dẫn, độ lớn $B=0,4$ T, chiều như hình vẽ.

Cho dòng điện cường độ 0,5 A chạy qua đoạn dây dẫn theo chiều từ M đến N, lúc đó độ lớn lực căng mỗi sợi dây là 0,12 N. Cho gia tốc rơi tự do là $g=10m/{\mathrm{s}}^2$. Khối lượng của đoạn dây dẫn là bao nhiêu kilôgam (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Một thanh nhôm dài 1,2 m, khối lượng 0,384 kg chuyển động trong từ trường đều và luôn tiếp xúc với 2 thanh ray đặt nằm ngang như hình vẽ. Từ trường có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ hướng ra ngoài mặt phẳng hình vẽ.

Hệ số ma sát giữa thanh nhôm MN và hai thanh ray là $\mu =0,25$, $B=0,08$ T, biết thanh nhôm chuyển động đều. Coi rằng trong khi thanh nhôm chuyển động điện trở của mạch điện không đổi, lấy $g=10m/{\mathrm{s}}^2$, bỏ qua hiện tượng cảm ứng điện từ, thanh nhôm chuyển động

Nối P, Q bằng điện trở có $R=2,5\Omega$. Kéo MN chuyển động với tốc độ không đổi $6,0m/s$. Độ lớn lực từ tác dụng lên thanh MN bằng bao nhiêu newton (N, làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Một nhóm học sinh tìm hiểu độ lớn lực từ tác dụng lên một đoạn dây khi có dòng điện chạy qua. Dụng cụ nhóm học sinh thực hiện gồm một đoạn dây MN (cứng) được đặt cố định nằm ngang nối với nguồn điện một chiều (cực dương của nguồn nối với điểm M) qua khóa K; một nam châm hình chữ U đặt trên cân điện tử, giữa hai nhánh của một nam châm có một sợi chỉ mảnh cố định ngang (trùng với phương đường sức từ).

Nhóm học sinh cho rằng: "Độ lớn lực từ $F$ tác dụng lên đoạn dây có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với góc hợp bởi cảm ứng từ $\vec{B}$ và chiều dòng điện $I$ (góc $\alpha$)". Để kiểm tra nhận định trên, nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm gồm 3 bước:

Bước 1. Đặt nam châm lên cân, điều chỉnh nam châm sao cho sợi chỉ vuông góc với đoạn dây MN (${\alpha }_1=90^{\circ }$); mở công tắc cân, chỉnh cân về thang đo kg; đóng khóa K và ghi chỉ số hiển thị trên cân là $x$.

Bước 2. Mở khóa K, điều chỉnh nam châm sao cho góc ${\alpha }_2=60^{\circ }$ rồi đóng khóa K, ghi lại chỉ số hiển thị trên cân là $y$.

Bước 3. Mở khóa K, điều chỉnh nam châm sao cho góc ${\alpha }_3=30^{\circ }$ rồi đóng khóa K, ghi lại chỉ số hiển thị trên cân là $z$.

Giá trị của $P$ là $y\cdot 10^{-3}\mathrm{N}$. Giá trị của $y$ là bao nhiêu?

Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây $MN$ là $x\cdot 10^{-3}\mathrm{N}$. Giá trị của $x$ là bao nhiêu?

Một đoạn dây đồng MN thẳng dài 16 cm, nặng 80 g được treo ở hai đầu bằng hai sợi dây mềm, rất nhẹ, cách điện sao cho MN nằm ngang. Ban đầu hai sợi dây treo có phương thẳng đứng. Đưa đoạn dây đồng vào trong từ trường đều có cảm ứng từ $B=0,5$ T và các đường sức từ là những đường thẳng đứng hướng lên. Lấy $g=10$ m/s${}^2$. Cho dòng điện qua dây MN có cường độ $I=7,5$ A thì lực căng mỗi sợi dây treo có độ lớn là

Một nhóm học sinh sử dụng thí nghiệm như hình bên để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện và đo độ lớn cảm ứng từ $B$. Trong đó: Khung dây (3) gồm $N$ vòng dây, chiều dài cạnh dưới là $L$ được đặt sao cho cạnh này nằm trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm điện hình chữ U (4); đòn cân (11) được gắn với khung dây và lực kế (13), lực kế được tích hợp vít điều chỉnh để thay đổi độ cao của thân lực kế; đoạn dây (14) có chiều dài không đổi, 1 đầu gắn với móc lực kế, đầu còn lại gắn với chốt cố định trên mặt hộp. Thước đo góc (9) để xác định góc xoay của khung. Khi chưa có dòng điện, điều chỉnh đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ $F_1$ của lực kế. Sau đó họ thực hiện như sau:

+ Giai đoạn 1: Điều chỉnh để mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ khi xuất hiện (thước đo góc chỉ vạch số 0). Cấp điện cho nam châm điện và khung dây thì thấy khung dây dịch chuyển xuống. Khi khung dây dừng lại, họ điều chỉnh vít trên lực kế sao cho đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ của lực kế $F_2$ và cường độ dòng điện $I$ qua khung dây ở ampe kế.

+ Giai đoạn 2: Ngắt điện, xoay khung dây sao cho thước đo góc chỉ vạch $60^{\circ }$ (đòn cân nằm ngang). Sau đó cấp điện cho nam châm và khung dây (số chỉ ampe kế không đổi), lặp lại thao tác điều chỉnh vít trên lực kế để đòn cân nằm ngang thì số chỉ của lực kế ghi lại được là $F_3$, họ nhận thấy $F_3<F_2$.

Một dây dẫn được uốn quanh một nhà sàn trong khu du lịch được gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông tại A, $AM=8$ cm mang dòng điện $I=5$ A. Đặt khung dây vào trong từ trường đều $B=3\cdot 10^{-3}$ T có véc tơ song song với cạnh AN hướng A đến N. Giữ khung cố định, lực từ tác dụng lên cạnh MN của tam giác bằng

Một khung dây dẫn cứng CDEG có khối lượng $m$ được treo bằng một sợi dây nhẹ, không co dãn. Cạnh EG của khung dài 10 cm, nằm trong vùng MNPQ có từ trường đều như hình vẽ bên. Biết vectơ cảm ứng từ của từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy, có chiều hướng từ trong ra ngoài trang giấy và có độ lớn $B=0,8$ T. Nếu cho dòng điện có độ lớn $I=12$ A chạy trong khung theo chiều mũi tên thì lực căng của dây treo khung CDEG có độ lớn tăng gấp đôi so với khi chưa có dòng điện (dây không bị đứt). Lấy $g=10$ m/s${}^2$. Khối lượng $m$ bằng bao nhiêu?

Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau một đoạn 12 cm đặt trong từ trường đều $\vec{B}$ hướng thẳng đứng và có độ lớn cảm ứng từ $B=0,15$ T. Một thanh kim loại đặt trên ray, vuông góc với ray. Nối hai đầu thanh kim loại này với nguồn điện có suất điện động là 9 V và điện trở trong 1 $\Omega$ như hình vẽ. Biết điện trở của kim loại, thanh ray và dây nối là 2 $\Omega$. Lực từ tác dụng lên thanh là bao nhiêu N (Làm tròn kết quả đến hai chữ số sau dấu phẩy thập phân)?

Đường dây 500 kV Bắc - Nam đoạn qua thành phố Huế băng qua khu vực A Lưới. Lúc tại một vị trí, dây dẫn nằm ngang, xét thời điểm dòng điện qua dây có chiều theo hướng từ Tây sang Đông, cường độ $I=1000$ A. Thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất tại khu vực này có độ lớn $B=2\cdot 10^{-5}$ T và hướng về phía Bắc. Xét lực từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài dây dẫn. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một dây dẫn thẳng MN chiều dài $\ell$, khối lượng của một đơn vị dài của dây là $D=0,04$ kg/m. Dây được treo bằng hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng và đặt trong từ trường đều có $\vec{B}$ vuông góc với mặt phẳng chứa MN và dây treo, $B=0,04$ T. Cho dòng điện $I$ qua dây. Xác định chiều và độ lớn của $I$ để lực căng của các dây treo bằng “không”. Lấy $g=10$ m/s${}^2$.

Trong một dự án nghiên cứu tàu hỏa tốc độ cao, các kỹ sư tạo ra một mô hình tàu mini chạy trên đệm từ trường. Con tàu được mô phỏng bằng một thanh dẫn kim loại MN đặt nằm ngang trên đường ray đặc biệt. Thông số kỹ thuật sau:

+ Thanh kim loại MN có khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài là 10 gam/mét đặt nằm ngang.

+ Hệ thống nam châm dưới đường ray tạo ra một từ trường đều hướng nằm ngang, vuông góc với thanh MN, có độ lớn cảm ứng từ $B=0,1$ Tesla.

+ Lấy gia tốc trọng trường $g=10$ m/s${}^2$.

Cho một ống dây có dòng điện không đổi chạy qua đặt gần vòng dây có dòng điện chạy qua như hình vẽ bên dưới. Quan sát thấy ống dây đẩy vòng dây. So sánh đúng về điện thế $V_A$ và $V_B$ của hai điểm $A$ và $B$ là

Hai dây dẫn song song cách nhau 5 cm mang dòng điện ngược chiều nhau. Cường độ dòng điện trong dây thứ nhất là 2 A, trong dây thứ hai là 3 A. Lực do dây thứ nhất tác dụng lên một mét dây thứ hai là $x\cdot 10^{-5}$ N. Tìm $x$ (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần chục)?