Trắc nghiệm Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12 (có đáp án)

Lực từ: $F = IB\ell \sin \alpha$

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Sai; d) Đúng.

a) Đúng. Số chỉ của cân giảm, chứng tỏ đã có một lực tác dụng vào cân theo chiều hướng lên.

b) Sai. Do lực tác dụng vào cân hướng lên nên theo định luật thứ ba của Newton, lực tác dụng lên đoạn dây hướng xuống.

C. Sai. Theo quy tắc bàn tay trái, chiều dòng điện trong dây dẫn hướng từ phải sang trái.

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

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

$g = 9{,}80\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2};I = 0{,}34\;{\rm{A}};\ell = 0{,}10\;{\rm{m}}$ ta được: $B = 0{,}16\;{\rm{T}}.$

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Sai; d) Đúng.

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

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: ${F_{{\rm{hd}}}} = mg = \rho S\ell g.$

Thay các giá trị đã cho: $\rho = 8,{90.10^3}\;kg/{m^3};S = 2,{50.10^{ - 6}}\;{m^2};\ell = 20{,}0\;m;g = 9{,}8m/{s^2}$, ta được: ${F_{{\rm{hd}}}} = 4{,}361\;{\rm{N}}.$

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) ${F_{{\rm{hd}}}} = 4{,}361\;{\rm{N}}.$

Để dây vẫn nằm yên thì lực từ tác dụng lên dây phải có độ lớn bằng trọng lượng của dây, tức là: $\mathrm{BI}l\sin {90}^{^{\circ}}=\mathrm{mg}$ hay: $I = \frac{{mg}}{{B\ell }}.$

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

Đáp án: $I = 4{,}9\;{\rm{A}}.$

Áp dụng công thức: ${\rm{F}} = {\rm{BI}}\ell \sin \alpha$

$\Rightarrow 4 \cdot {10^{ - 2}} = 0{,}5 \cdot 0{,}5 \cdot \ell \cdot \sin 30^\circ \Rightarrow \ell = 0{,}32\;{\rm{m}} = 32\;{\rm{cm}}$

Đáp án: 32 cm.