62 câu Trắc nghiệm Vật lý 12 Cánh diều Chủ đề 3: Từ trường có đáp án

A. Đúng. Theo định nghĩa, điện trường được tạo ra bởi điện tích đứng yên.

B. Đúng. Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực lên điện tích được đặt trong nó.

C. Đúng. Theo định nghĩa, từ trường được gây ra bởi dòng điện (luồng điện tích).

D. Sai. Theo công thức (3.2), khi dòng điện và cảm ứng từ cùng phương thì lực do từ trường tác dụng lên dòng điện bằng không.

Đáp án: D.

D. Đúng. Vì dòng điện vuông góc với từ trường nên, theo công thức (3.1), độ lớn càm ứng từ giữa các cực nam châm là $B = \frac{F}{{Il}} = \frac{{mg}}{{Il}}$

Thay số: $m = 500{,}68\;{\rm{g}} - 500{,}12\;{\rm{g}} = 0{,}56\;{\rm{g}} = 0{,}56 \cdot {10^{ - 3}}\;{\rm{kg}}$;

$g = 9{,}80\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2};I = 0{,}34\;{\rm{A}};l = 0{,}10\;{\rm{m}}$

ta được: $B = 0{,}16\;{\rm{T}}.$

Giải

a) Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn là: ${F_{{\rm{tu }}}} = BIl\sin \theta .$

Thay các giá trị đã cho: $B=0,{500.10}^{-4}\text{T};I=20{,}0\text{A};l=20{,}0\text{m};θ=90,{0}^{^{\circ}}$, ta được: ${F_{{\rm{tu }}}} = 0{,}02\;{\rm{N}}.$

Dòng điện và cảm ứng từ đều ở trong mặt phẳng nằm ngang nên lực từ hướng thẳng đứng. Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ có chiều từ trên xuống dưới.

b) Lực hấp dẫn có độ lớn là: ${F_{{\rm{hd}}}} = mg = \rho Sl.$

Thay các giá trị đã cho: $\rho = 8,{90.10^3}\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3};{\rm{S}} = 2,{50.10^{ - 6}}\;{{\rm{m}}^2};l = 20{,}0\;{\rm{m}}$, ta được: ${F_{{\rm{hd}}}} = 4{,}36\;{\rm{N}}.$

Phép tính này chứng tỏ rằng trong điều kiện bình thường, lực hấp dẫn tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện lớn hơn rất nhiều so với lực từ do từ trường Trái Đất gây ra.

Đáp án

a) ${F_{{\rm{tu}}}} = 0{,}02\;{\rm{N}}$, hướng thẳng đứng từ trên xuống.

b) ${F_{{\rm{hd}}}} = 4{,}36\;{\rm{N}}.$

Giải

Để dây vẫn nằm yên thì lực từ tác dụng lên dây phải có độ lớn bằng trọng lượng của dây, tức là: $BIl\sin {90}^{^{\circ}}=mg.$

hay: $I = \frac{{mg}}{{Bl}}.$

Thay các giá trị đã cho: $m = 0{,}025\;{\rm{kg}};g = 9{,}8\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2};B = 0{,}5\;{\rm{T}};l = 0{,}10\;{\rm{m}}$, ta được: $I = 4{,}9\;{\rm{A}}.$

Đáp án: $I = 4{,}9\;{\rm{A}}.$

Giải

Dòng điện là dòng điện tích chuyển động theo một hướng. Ví dụ, các electron chuyền động trong dây dẫn điện.

Ta đã biết, cường độ dòng điện có giá trị bằng lượng điện tích chuyển qua một tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Nếu trong một đoạn dài l của dây dẫn có n hạt điện tích q chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian t thì dòng điện trong dây dẫn là $I = \frac{{nq}}{t}.$ Thay vào công thức (3.2), ta được lực do từ trường tác dụng lên hạt điện tích q chuyển động trong từ trường là

$F = Bqv\sin \theta$

trong đó, $v = \frac{l}{t}$ là tốc độ của chuyền động có hướng (để tạo thành dòng điện) của hạt điện tích, $\theta$ là góc tạo bởi vận tốc và cảm ứng từ.

Như vậy, lực do từ trường tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện được xác định bằng công thức (3.2) là tổng hợp lực do tù truoòng tác dưng lên tùng hạt tích điện chuyển động thành dòng điện trong dây dẫn. Lực này luôn vuông góc với vận tốc chuyển động theo dòng của điện tích.

Lực từ đóng vai trò lực lực hướng tâm, nên ta có: $\frac{{m{v^2}}}{r} = Bev.$

Bán kính của quỹ đạo electron là

$r = \frac{{mv}}{{Be}}$

Thay các giá trị đã cho: $m = 9{,}1 \cdot {10^{ - 31}}\;{\rm{kg}};v = 8{,}4 \cdot {10^6}\;{\rm{m}}/{\rm{s}};B = 0,{50.10^{ - 3}}\;{\rm{T}};e = 1{,}6 \cdot {10^{ - 19}}{\rm{C}}$, ta được: $r = 9{,}6\;{\rm{cm}}.$

Đáp án: $r = 9{,}6\;{\rm{cm}}.$

Giải

A. Sai. Khi đưa cực bắc của thanh nam châm lại gần đầu 1 của ống dây, dòng điện cảm ứng trong ống dây phải có chiều sao cho đầu 1 của ống dây là cực bắc và nó phải đẩy cực bắc của thanh nam châm.

B. Đúng. Khi đưa cực bắc của thanh nam châm lại gần đầu 1 của ống dây, dòng điện cảm ứng trong ống dây có chiều sao cho đầu 1 của ống dây là cực bắc và nó đẩy cực bắc của thanh nam châm.

C. Sai. Dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ, đầu 1 là cực bắc của ống dây và hút cực nam của thanh nam châm.

D. Sai. Khi đưa cực bắc của thanh nam châm lại gần đầu 1 của ống dây, dòng điện cảm ứng trong ống dây phải có chiều sao cho đầu 1 của ống dây là cực bắc.

Đáp án: B.

Giải

a) Theo đề bài, diện tích vòng dây không đổi, từ thông biến thiên là do cảm ứng từ biến thiên. Sử dụng công thức (3.4), độ lớn của suất điện động cảm ứng là

${e_{\rm{C}}} = \frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}} = S\frac{{\Delta B}}{{\Delta t}}$

Thay các giá trị đã cho: $S = 0{,}015\;{{\rm{m}}^2};\frac{{\Delta B}}{{\Delta t}} = 0{,}020\;{\rm{T}}/{\rm{s}}$, ta được ${e_{\rm{C}}} = 0{,}32{\rm{mV}}.$

b) Cường độ của dòng điện cảm ứng là ${I_{\rm{C}}} = \frac{{{e_{\rm{C}}}}}{R}.$

Thay các giá trị đã cho: ${e_{\rm{C}}} = 0{,}32{\rm{mV}};R = 5{,}0\Omega$, ta được ${I_{\rm{C}}} = 0{,}064\;{\rm{mA}}.$

Đáp án: a) ${e_{\rm{C}}} = 0{,}32{\rm{mV}}$; b) ${I_{\rm{C}}} = 0{,}064\;{\rm{mA}}.$

Giải

Sử dụng công thức (3.3), độ lớn của cảm ứng từ là $B = \frac{\Phi }{{S\cos \alpha }}$

Thay các giá trị đã cho:

$S=4,{0.10}^{-2}{\text{m}}^{2};Φ={12.10}^{-3}\text{Wb};α={30}^{^{\circ}}$

ta được $B = 0{,}35\;{\rm{T}}.$

Đáp án: $B = 0{,}35\;{\rm{T}}.$

Giải

A. Sai. Giá trị hiệu dụng không thể bằng giá trị cực đại.

B. Đúng. Theo công thức (3.9), ta có giá trị hiệu dụng là 220 V.

C. Sai.

D. Sai.

Đáp án: B.

a) Đúng. Điện áp hiệu dụng để đèn sáng bình thường là $U = 220\;{\rm{V}}.$

Sử dụng công thức (3.12) và (3.13), ta có $I = 0{,}34\;{\rm{A}}$

Giải

a) Theo công thức (3.14), công suất hao phí là ${\mathcal{P}_{{\rm{hp}}}} = r{I^2} = r{\left( {\frac{{{\mathcal{P}_{{\rm{phat }}}}}}{U}} \right)^2}$

Thay các giá trị đã cho: ${\mathcal{P}_{{\rm{ phat }}}} = 4{,}4\;{\rm{kW}};U = 220\;{\rm{V}};r = 5\Omega$,

b) Thay các giá trị đã cho: ${\mathcal{P}_{{\rm{ phat }}}} = 4{,}4\;{\rm{kW}};U = 220{\rm{kV}};r = 5\Omega$, ta được: ${\mathcal{P}_{{\rm{hp}}}} = 0{,}002\;{\rm{W}}.$

Đáp án: a) ${\mathcal{P}_{{\rm{hp}}}} = 2\;{\rm{kW}}$; b) ${\mathcal{P}_{{\rm{hp}}}} = 0{,}002\;{\rm{W}}.$

Giải

a) Điện áp ghi ở các thiết bị điện là điện áp hiệu dụng. Từ công thức (3.12) và (3.13), suy ra cường độ dòng điện hiệu dụng là

$I = \frac{\mathcal{P}}{U}$

Thay các giá trị đã cho: $\mathcal{P} = 2200\;{\rm{W}};U = 220\;{\rm{V}}$, ta được: $I = 10\;{\rm{A}}.$

Đáp án: $I = 10\;{\rm{A}}.$

Chọn đáp án D.

Hai lực này có độ lớn bằng nhau, ngược chiều và cùng tác dụng vào một vật nhưng không nằm trên một đường thẳng.

Đúng

$F=\text{BIlsin}θ=0{,}01\cdot 2\cdot 0{,}05\cdot \sin {30}^{^{\circ}}=0{,}0005\text{N}$

Đáp án: 7,1 cm.

$Bev = \frac{{m{v^2}}}{r} \to r = \frac{{mv}}{{Be}}$

Đáp an: $18\mu {\rm{N}}.$

Tại vị trí đặt dòng điện 2 , dòng điện ở dây 1 có cảm ứng từ là

${B_1} = 2,{0.10^{ - 7}}\left( {\frac{{{I_1}}}{r}} \right)$

Đoạn dòng điện 2 có chiều dài $l$ chịu tác dụng của lực từ do từ trường của dòng điện 1 gây ra là

${F_{12}} = 2,{0.10^{ - 7}}\left( {\frac{{{I_1}}}{r}} \right){I_2}l$

Đáp án: $2{,}5 \cdot {10^{ - 5}}\;{\rm{V}}.$

Các nan hoa quay 1 vòng hết $0{,}50\;{\rm{s}}$ nên $e = \frac{{1,{{26.10}^{ - 5}}\;{\rm{Wb}}}}{{0{,}50\;{\rm{s}}}} = 2,{5.10^{ - 5}}\;{\rm{V}}.$

Đáp án: $3,{0.10^{ - 2}}\;{\rm{V}}.$

$e = N\left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \frac{{80(2{,}0 - 0{,}50) \cdot {{10}^{ - 3}}\;{\rm{Wb}}}}{{4{,}0\;{\rm{s}}}} = 3{,}0 \cdot {10^{ - 2}}\;{\rm{V}}$

Đáp án: $1{,}2\;{\rm{N}}.$

$F = IlB = \frac{e}{R}lB$

$F = \frac{{(1{,}2\;{\rm{T}})(0{,}20\;{\rm{m}})(2{,}0\;{\rm{m}}/{\rm{s}})}}{{100\Omega }} \cdot 0{,}2\;{\rm{m}} \cdot 1{,}2\;{\rm{T}} = 1{,}2\;{\rm{N}}$

Đáp án: $1{,}57 \cdot {10^{ - 13}}\;{\rm{V}}.$

${\rm{e}} = NS\left| {\frac{{\Delta B(t)}}{{\Delta t}}} \right| = 100\pi {(0{,}01\;{\rm{m}})^2}\left( {\frac{{0{,}5 \cdot {{10}^{ - 12}}\;{\rm{T}}}}{{0{,}1\;{\rm{s}}}}} \right) = 1{,}57 \cdot {10^{ - 13}}\;{\rm{V}}$

Đáp án: 2,83 mV.

Trong 1 giây, diện tích mà cánh máy bay cắt ngang và vuông góc với thành phần thẳng đứng của từ trường Trái Đất là $2\pi {r^2}.$ Suất điện động cảm ứng là

$e = B2\pi {r^2}$

${\Phi _1} = {2.10^{ - 4}}\cos 40\pi {\rm{t}}({\rm{Wb}})$

Vào thời điểm t, góc giữa pháp tuyến khung dây và cảm ứng từ là $\alpha = \omega t = 2\pi nt,$ với n là số vòng quay trong một giây, do đó từ thông qua một vòng dây là:

${\Phi _1} = BS\cos \alpha = BS\cos 2\pi nt$

Thay số, ta có kết quả.