7 câu hỏi trắc nghiệm thuộc Trắc nghiệm Khung dây đặt trong từ trường đều có đáp án (Vận dụng cao)

Câu 1:

Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình vẽ.

Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ $\vec{B}$ song song với cạnh AC. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Cho $A B = 4 c m,$ $A C = 3 c m,$ $B = 5 . 10^{- 3} T,$ $I = 5 A$ . Lực từ tác dụng lên cạnh BC của khung dây có giá trị:

A. $F_{B C} = 2, 5 . 10^{- 3} N$

B. $F_{B C} = 0 N$

C. $F_{B C} = 2 . 10^{- 3} N$

D. $F_{B C} = 10^{- 3} N$

Xem đáp án

Lực từ tác dụng lên cạnh BC là $\vec{F_{B C}}$ có điểm đặt tại trung điểm của BC, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ trong ra và có độ lớn:

$F_{B C} = B I . B C . \sin α$

Xét $Δ A B C$ có:

Đáp án cần chọn là: D

Câu 2:

Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẳng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.

Biết $I_{1} = 15 A; I_{2} = 10 A; I_{3} = 4 A; a = 15 c m; b = 10 c m; A B = 15 c m; B C = 20 c m$ .

Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.

A. $F_{B C} = 2, 4 . 10^{- 5} N$

B. $F_{B C} = 0 N$

C. $F_{B C} = 1, 6 . 10^{- 5} N$

D. $F_{B C} = 8 . 10^{- 6} N$

Xem đáp án

Dòng $I_{1}$ gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn:

$B_{1} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{1}}{a + A B}$ ; từ trường của dòng $I_{1}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{1}}$ đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn:

$F_{1} = B_{1} . I_{3} . B C . s i n 90^{0} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{1} . I_{3} . B C}{a + A B} = 8 . 10^{- 6} N .$

Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{2}}$ có cùng điểm đặt, cùng phương, cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và có độ lớn:

$F_{2} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{2} . I_{3} . B C}{b} = 1, 6 . 10^{- 5} N .$

Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng $I_{1}$ và $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC của khung dây là $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}$ cùng phương cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và $\vec{F_{2}}$ và có độ lớn:

$F = F_{1} + F_{2} = 2, 4 . 10^{- 5} N$

Đáp án cần chọn là: A

Câu 3:

Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẳng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.

Biết $I_{1} = 5 A; I_{2} = 10 A; I_{3} = 4 A; a = 10 c m; b = 5 c m; A B = 10 c m; B C = 20 c m$ .

Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.

A. $F_{B C} = 2, 8 . 10^{- 5} N$

B. $F_{B C} = 0 N$

C. $F_{B C} = 2, 4 . 10^{- 5} N$

D. $F_{B C} = 3, 6 . 10^{- 5} N$

Xem đáp án

Dòng $I_{1}$ gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn:

$B_{1} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{1}}{a + A B}$ ; từ trường của dòng $I_{1}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{1}}$ đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn:

$F_{1} = B_{1} I_{3} . B C . \sin 90^{0} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{1} . I_{3} . B C}{a + A B} = 2 . 10^{- 7} \frac{5.4.0, 2}{0, 1 + 0, 1} = 4 . 10^{- 6} N$

Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{2}}$ có cùng điểm đặt, cùng phương, cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và có độ lớn:

Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng $I_{1}$ và $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC của khung dây là $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}$ cùng phương cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và $\vec{F_{2}}$ và có độ lớn:

$F = F_{1} + F_{2} = 4 . 10^{- 6} + 3, 2 . 10^{- 5} = 3, 6 . 10^{- 5} N$

Đáp án cần chọn là: D

Câu 4:

Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẵng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.

Biết $I_{1} = 12 A; I_{2} = 15 A; I_{3} = 4 A; a = 20 c m; b = 10 c m; A B = 10 c m; B C = 20 c m$ .

Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.

A. $F_{B C} = 192 . 10^{- 7} N$

B. $F_{B C} = 0 N$

C. $F_{B C} = 112 . 10^{- 7} N$

D. $F_{B C} = 80 . 10^{- 7} N$

Xem đáp án

Dòng $I_{1}$ gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn:

$B_{1} = 2 . 10^{- 7} . \frac{I_{1}}{b}$ ; từ trường của dòng $I_{1}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{1}}$ đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẳng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn:

$F_{1} = B_{1} . I_{3} . B C . s i n 90^{0} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{1} I_{3} B C}{a} = 192 . 10^{- 7} N$

Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{2}}$ có cùng điểm đặt, cùng phương, cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và có độ lớn:

$F_{2} = 2 . 10^{- 7} \frac{I_{2} . I_{3} . B C}{a + b} = 80 . 10^{- 7} N .$

Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng $I_{1}$ và $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC của khung dây là $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}$ cùng phương cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và $\vec{F_{2}}$ và có độ lớn:

$F = F_{1} - F_{2} = 112 . 10^{- 7} N$

Đáp án cần chọn là: C

Câu 5:

Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẵng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ.

Biết $I_{1} = 6 A; I_{2} = 5 A; I_{3} = 4 A; a = 10 c m; b = 4 c m; A B = 6 c m; B C = 20 c m$ .

Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây.

A. $F_{B C} = 1, 83 . 10^{- 5} N$

B. $F_{B C} = 0 N$

C. $F_{B C} = 3, 5 . 10^{- 5} N$

D. $F_{B C} = 2, 88 . 10^{- 5} N$

Xem đáp án

Dòng $I_{1}$ gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn:

$B_{1} = 2 . 10^{- 7} . \frac{I_{1}}{b}$ ; từ trường của dòng $I_{1}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{1}}$ đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẳng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn:

Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC lực từ $\vec{F_{2}}$ có cùng điểm đặt, cùng phương, cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và có độ lớn:

Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng $I_{1}$ và $I_{2}$ tác dụng lên cạnh BC của khung dây là $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}}$ cùng phương cùng chiều với $\vec{F_{1}}$ và $\vec{F_{2}}$ và có độ lớn:

$F = |F_{1} - F_{2}| = 2, 4 . 10^{- 5} - 5, 71 . 10^{- 6} = 1, 83 . 10^{- 5} N$

Đáp án cần chọn là: A

Câu 6:

Khung dây hình vuông ABCD có cạnh , dòng điện đi qua, một dòng điện thẳng nằm trong mặt phẳng ABCD cách AD một khoảng như hình vẽ.

Lực từ tổng hợp do tác dụng lên khung dây có giá trị là:

A. $F = 12 . 10^{- 5} N$

B. $F = 8 . 10^{- 5} N$

C. $F = 4 . 10^{- 5} N$

D. $F = 16 . 10^{- 5} N$

Xem đáp án

+ Từ trường do dòng $I_{1}$ gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ:

+ Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái

+ Các lực từ nói trên nằm trong mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay

+ Hợp lực tác dụng lên khung dây: $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}} + \vec{F_{3}} + \vec{F_{4}}$

+ Do tính chất đối xứng nên cảm ứng từ do $I_{1}$ gây nên tại M và P bằng nhau, nên $F_{1}$ và $F_{3}$ trực đối $\to \vec{F_{1}} + \vec{F_{3}} = 0$

+Vậy hợp lực: $\vec{F} = \vec{F_{2}} + \vec{F_{4}}$

Ta có:

Mặt khác: $\vec{F_{2}} ↑ ↓ \vec{F_{4}} \to F = F_{4} - F_{2} = 12 . 10^{- 5} - 4 . 10^{- 5} = 8 . 10^{- 5} (N)$

Đáp án cần chọn là: B

Câu 7:

Khung dây như hình vẽ có $A B = C D = a = 10 c m,$ $A D = B C = b = 5 c m,$ $I_{2} = 2 A, I_{1} = 4 A$ cách AB một khoảng $d = 5 c m$ . Tính lực từ tổng hợp do $I_{1}$ tác dụng lên khung dây.

A. $3, 2 . 10^{- 6} N$

B. $0 N$

C. $1, 6 . 10^{- 6} N$

D. $4, 8 . 10^{- 6} N$

Xem đáp án

+ Từ trường do dòng $I_{1}$ gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ:

+ Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái

+ Các lực từ nói trên nằm trong mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay

+ Hợp lực tác dụng lên khung dây: $\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}} + \vec{F_{3}} + \vec{F_{4}}$

+ Do tính chất đối xứng nên cảm ứng từ do $I_{1}$ gây nên tại M và P bằng nhau, nên $F_{1}$ và $F_{3}$ trực đối $\to \vec{F_{1}} + \vec{F_{3}} = 0$

+Vậy hợp lực: $\vec{F} = \vec{F_{2}} + \vec{F_{4}}$

Ta có:

Lại có:

Đáp án cần chọn là: C