Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4

1 161

Vật lý 11 - Từ trường

VnDoc xin giới thiệu tới bạn đọc tài liệu Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4, với nội dung tài liệu được cập nhật chi tiết và chính xác sẽ là nguồn thông tin hữu ích để phục vụ công việc học tập của các bạn học sinh được tốt hơn. Mời các bạn học sinh tham khảo.

Bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4

Bài IV.1 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một đoạn dây dẫn thẳng dài 100 cm có dòng điện cường độ 20 A chạy qua và được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trường đều. Khi đó đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ 1,2 N. Xác định cảm ứng từ của từ trường đều.

A. 80T

B. 60.10-3T

C. 70T

D. 7,8.10-3T

Trả lời:

Đáp án B

Áp dụng công thức lực từ F = BI/sinα. Vì dòng điện I hướng vuông góc với cảm ứng từ B, nên α = π/2 và sinα = 1. Từ đó ta suy ra cảm ứng từ của từ trường đều có độ lớn bằng:

B=F/Iℓ=1,2/20.100.10−2=60.10−3T

Bài IV.2 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một đoạn dây dẫn thẳng dài 1,8 m được đặt trong một từ trường đều ccó cảm ứng từ 0,80 T. Khi có dòng điện cường độ 4,0 A chạy qua đoạn dây dẫn này thì đoạn dây dẫn bị tác dụng một lực từ bằng 1,5 N. Xác định góc hợp bởi hướng của dòng điện thẳng và hướng của từ trường.

A. 300.

B. 450

C. 600

D .150.

Trả lời:

Đáp án D

Áp dụng công thức về lực từ: F = BI/sinα, ta suy ra góc hợp bởi hướng của dòng điện thẳng và hướng của từ trường:

sinα=F/BIℓ=1,5/0,80.4,0.1,8=0,26⇒α=150

Bài IV.3 trang 54 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một đoạn dây dẫn dài 0,80 m đặt nghiêng một góc 600 so với hướng củ các đường sức từ trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,50 T. Khi dòn điện chạy qua đoạn dây dẫn này có cường độ 7,5 A, thì đoạn dây dẫn bị tá dụng một lực từ bằng bao nhiêu?

A. 4,2 N.

B. 2,6 N.

C. 3,6 N.

D. 1,5N

Trả lời:

Đáp án B

Áp dụng công thức về lực từ: F = BI/sinα, ta suy ra

F = Bilsin600 ≈ 0,50.7,5.0,8.10-2.0,87 ≈ 2,6N

Bài IV.4 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Khi cho dòng điện cường độ 10 A chạy qua một vòng dây dẫn đặt trong không khí, thì cảm ứng từ tại tâm của vòng dây dẫn có độ lớn là 2,1.10-4T. Xác định bán kính của vòng dây.

A.5,0 cm.

B. 0,30 cm.

C. 3,0 cm.

D. 2,5 cm.

Trả lời:

Đáp án C

Áp dụng công thức B = 2π.10-7I/r ta tìm được bán kính của vòng dây dẫn:

B=4.3,14.10−7.750/85.10−2.5,6=6,2.10−3T

Bài IV.5 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một ống dây dẫn hình trụ dài 85 cm (không lõi sắt) gồm 750 vòng dây, trong đó có dòng điện cường độ 5,6 A. Xác định cảm ứng từ bên trong ống dây dẫn.

Trả lời:

Áp dụng công thức: B = 4π.10-7NI/l ta tìm được cảm ứng từ bên trong ống dây dẫn:

B=4.3,14.10−7.750/85.10−2.5,6=6,2.10−3T

Bài IV.6 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một prôtôn có vận tốc đầu v0 = 0, được gia tốc qua hiệu điện thế 100 V. Sau đó, prôtôn bay vào một từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường sức từ. Khi đó quỹ đạo của prôtôn là đường tròn có bán kính 30 cm. Nếu thay thế prôtôn bằng hạt α với cùng những điều kiện ban đầu như trên thì bán kính quỹ đạo của hạt α bằng bao nhiêu? Hạt a là hạt nhân heli42He có điện tích 3,2.10-19 C và khối lượng 6,642.10-27 kg. Prôtôn có điện tích 1,6.10-19 C và khối lượng l,672.10-27 kg.

Trả lời:

Sau khi được gia tốc qua hiệu điện thế U, hạt điện tích q sẽ có vận tốc v tính bằng:

mv2/2=|q|U⇒v=\sqrt{\frac{2|q|U}{m}}

Quỹ đạo của hạt điện tích q có vận tốc v bay vào từ trường đều B theo hướng vuông góc với các đường sức từ, là đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường và có bán kính:

R=mv/|q|B=1B.\sqrt{\frac{2mU}{|q|}}

Với hạt proton: R1=1B.\sqrt{\frac{2m_1U}{|q_1|}}, với hạt α: R2=1B.\sqrt{\frac{2m_2U}{|q_2|}}

So sánh bán kính quỹ đạo của hai hạt điện tích trên ta tìm được:

R2/R1\sqrt{\frac{m_2}{m_1}}.\sqrt{\frac{|q_1|}{|q_2|}}.\sqrt{\frac{6,642}{1,672}}.\sqrt{\frac{1,6.10^{-19}}{3,2.10^{-19}}}≈1,41

Từ đó suy ra bán kính quỹ đạo của hạt α:

R2 = 1,41R1 = 1,41. 30= 42,3 cm.

Bài IV.7 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Cho hai dòng điện có cùng cường độ 8 A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, đặt vuông góc với nhau, cách nhau một khoảng 8,0 cm trong chân không: dây dẫn thứ nhất thẳng đứng có dòng điện chạy từ dưới lên trên, dây dẫn thứ hai thẳng ngang có dòng điện chạy từ trái qua phải. Xác định cảm ứng từ tại trung điểm của khoảng cách giữa hai dây dẫn này.

Trả lời:

Khoảng cách giữa hai dây dẫn thẳng có dòng điện I1 và I2 là đoạn thẳng CD = d = 8,0 cm nằm trong cùng mặt phẳng ngang p chứa dòng điện I2.

Hai vectơ cảm ứng từ B1 và B2 lần lượt do I1 và I2 gây ra tại trung điểm M của đoạn CD có hướng như trên Hình IV. 1G:

B1 song song với dây dẫn có dòng điện I2 và cùng chiều với I2, B2 song song với dây dẫn có dòng điện I1 và cng chiều với I1, có độ lớn bằng nhau

B1=B2=2.10−7.8,0/4,0.10−2=4,0.10−5

Vecto cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M:

B= B1=B2

Vì B1⊥Bnên độ lớn của B tính bằng:

B=B1√2=4√2.10−5T

Bài IV.8 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Hai dòng điện có cường độ 4,0 A và 6,0 A chạy ngược chiều nhau trong hai dây dẫn thẳng dài song song, đặt cách nhau 5,0 cm trong không khí. Xác định lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của mỗi dây dẫn có dòng điện chạy qua

Trả lời:

Dòng điện I1 gây ra tại điểm M nằm trên dòng điện I2, cách I1 một khoảng a = 5,0 cm một từ trường có cảm ứng từ B1 hướng vuông góc với mặt phẳng (I1; I2) (Hình IV.2G) và có độ lớn

Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4

B1 = 2.10-7I1/a

Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định được lực từ F1 do B1 tác dụng lên I2 là lực đẩy nằm trong mặt phẳng (I1; I2), hướng vuông góc với B1 và I2, có độ lớn:

F1=B1I2ℓ=2.10−7.I1/aI2

Từ đó suy ra độ lớn của lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của dây dẫn có dòng điện I2:

F01=F1/ℓ=2.10−7.I1/a.I2

Thay số, ta được:

F01=2.10−7.4,0/5.10−2.6,0=9,6.10−5N

Lập luận tương tự như trên, ta xác định được lực từ F2 do B2 tác dụng lên I1 cũng là lực đẩy nằm trong mặt phẳng (I1; I2) hướng vuông góc với B2 và I1, có độ lớn F2 = F1, tức là:

F2=B2I1ℓ=2.10−7.I2/aI1ℓ=F1

Như vậy, lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của dây dẫn có dòng điện I1 cũng có độ lớn

F02=F2/ℓ=2.10−7.I2/a.I1=9,6.10−5T=F01

Bài IV.9 trang 55 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Ba dòng điện có cùng cường độ I1 = I2 = I3 = I và cùng chiều chạy trong ba dây dẫn thẳng dài, đồng phẳng, song song cách đều nhau.

a) Xác định lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của dây dẫn có dòng điện I2 nằm giữa I1 và I3.

b) Nếu đổi chiều dòng điện I2 thì lực từ tác dụng lên nó thay đổi thế nào?

Trả lời:

Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định đượccác vectơ cảm ứng từ B1 và B3 do hai dòng điện I1 và I3 gây ra tại mọi điểm trên dây dẫn có dòng điện I2 nằm giữa I1 và I3 đều có phương vuông góc vớimặt phẳng chứa ba dòng điện, có chiều ngược nhau (Hình IV.3G) và có cùng độ lớn:

B1 = B2 = 2.10-7.I/a

nên vectơ cảm ứng từ tổng hợp tại mọi điểm trên dây dẫn có dòng điện I2 luôn có giá trị bằng không:

B=B1+B3=0 

Do đó, lực từ tác dụng lên mỗi đơn vị dài trên dây dẫn có dòng điện I2 cũng luôn có giá trị bằng không:

F0=F/ℓ=BI2=0

b) Nếu đổi chiều dòng điện I2 thì lực từ tác dụng lên I2 vẫn bằng không.

Bài IV.10* trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Hai dòng điện cường độ 2,0 A và 4,0 A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, đồng phẳng và được đặt vuông góc với nhau trong không khí. Xác định:

a) Cảm ứng từ tại những điểm nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện và cách đều hai dây dẫn các khoảng cách r= 4,0 cm.

b) Quỹ tích các điểm nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện tại đó cảm ứng từ có giá trị bằng không.

Trả lời:

Gọi B1 và B2 là các vectơ cảm ứng từ do dòng điện I1 và I2 gây ra trong từ trường của chúng. Trong mặt phẳng chứa hai dòng điện I1 và I2 có bốn góc vuông (Hình IV.4G): hai góc vuông I và III ứng với B1 và B2 cùng phương ngược chiểu, hai góc vuông II và IV ứng với B1 và B2 cùng phương cùng chiều. Đồng thời, tại một điểm M (x, y) nằm trong mặt phẳng chứa I1 và I2, các vectơ và có độ lớn bằng:

Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4

B1=2.10−7I1/y;B2=2.10−7I2/x

a) Tại điểm M (x,y) cách đều h

B1=2.10- 7.2,0/4,0.10-2=1,0.10-5

B2 = 2.10-7.4,0/4,0.10-2=2,0.10-5T

Khi đó, cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M(x, y) có giá trị bằng:

B=B1+B2

- Nếu điểm M(x,y) nằm tại các góc vuông I và III, thì:

B = B2 – B1 = 2,0.10-5 – 1,0.10-5 = 1,0.10‑5T

- Nếu điểm M(x,y) nằm tại các góc vuống II và IV thì:

B = B2 + B1 = 2,0.10-5 + 1,0.10-5 = 3.1,0.10‑5T

b) Quỹ tích của những điểm tại đó cảm ứng từ B=B1+B2=0 phải nằm trong hai góc vuông I và III ứng với B1 và B2 cùng phương ngược chiều sao cho:

B1=B2⇒I1/y=I2/x⇒y=2,0/4,0.x=x/2

Như vậy quỹ tích phải tìm là đường thẳng y = x/2 trừ điểm O.

Bài IV.11* trang 56 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Hai dòng điện cường độ I1 = 6,0 A và I2 = 9,0 A có chiều ngược nhau chạy qua hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau 100 mm trong không khí.

1. Xác định cảm ứng từ do hai dòng điện này gây ra tại:

a) Điểm M, cách I1 một khoảng 60 mm và cách I2 một khoảng 40 mm.

b) Điểm N, cách I1 một khoảng 60 mm và cách I2 một khoảng 80 mm.

2. Xác định quỹ tích những điểm tại đó cảm ứng từ bằng không

Trả lời:

Giả sử hai dòng điện I1, I2 chạy qua hai dây dẫn theo hướng vuông góc với mặt phẳng Hình IV.5G tại hai điểm O1, O2

1.a) Xác định cảm ứng từ tại điểm M.

Vì MO1 + MO2 = 60 + 40 = 100 mm = O1O2 nên điểm M phải nằm trên đoạn thẳng O1O2 và ở phía trong O1O2

Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4

- Cảm ứng từ B1 do dòng điện I1 gây ra tại M có phương vuông góc với O1M và có độ lớn:

B1=2.10−7.6,0/60.10−3=2,0.10−5T

- Cảm ứng từ B2 do dòng điện I2 gây ra tại M có phương vuông góc với O2M và có độ lớn:

B2=2.10−7.9,0/40.10−3=4,5.10−5T

Hai vectơ B1 và B2 đều hướng thẳng đứng xuống dưới, nên vectơ cảm ứng từ B tại M cũng hướng thẳng đứng như Hình IV.5G và có độ lớn bằng:

B = B1 + B2 = 2,0.10-4 + 4,5.10-5 = 6,5.10-5 T

b) Xác định cám ứng từ tại điểm N:

Vì cạnh NO1 = 60 mm, NO2 = 80 mm, O1O2 = 100 mm, có độ dài chia theo tỉ lệ 3 : 4 : 5, nên NO1O2 là tam giác vuông tại N, có cạnh huyền O1O2

- Cảm ứng từ B1 do dòng điện I1 gây ra tại N có phương vuông góc với O1N và có độ lớn:

B1=2.10−7.6,0/60.10−3=2,0.10−5T

- Cảm ứng từ B2 do dòng điện I2 gây ra tại N có phương vuông góc với O2N và có độ lớn:

B2=2.10−7.9,0/80.10−3=2,25.10−5T

Hai vectơ và có phương vuông góc với nhau, nên vectơ cảm ứng từ tại N nằm trùng với đường chéo của hình chữ nhật có hai cạnh và như Hình IV.5G và có độ lớn bằng:

B=\sqrt{B_1^2+B_2^2} = \sqrt{(2,0.10^{-5})^2+(2,25.10^{-5})^2}≈3,0.10−5T

2. Xác định quỹ tích những điểm p tại đó cảm ứng từ

Muốn cảm ứng từ tổng hợp tại một điểm p nào đó trong từ trường gây ra bởi hai dòng điện I1 và I2 có giá trị B=B1+B2=0 hay B1=−B2, thì hai vectơ B1 và B2 phải cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn.

Các điều kiện này chỉ được thực hiện khi điểm p nằm trên đường thẳng O1O2 (B1 và B2 cùng phương) và nằm bên ngoài khoảng O1O2 (B1 và B2 ngược chiều) tại vị trí ứng với các khoảng cách PO1 và PO2 sao cho B1 và B2 có cùng độ lớn.

Vì B1=2.10−7.I1/PO1;B2=2.10−7.I2/PO2 nên với B1 = B2 thì ta có:

I1/PO1=I2/POhay PO1/PO2=I1/I2=6/9=2/3

Từ đó suy ra: PO1 = 200 mm; PO1 = 300 mm.

Kết luận: Trong mặt phẳng vuông góc với hai dòng điện I1 và I2, điểm P nằm trên đường thắng O1O2 với khoảng cách PO1 = 200 mm và PO2= 300 mm là điểm tại đó có cảm ứng từ B=0

Trong không gian, quỹ tích của điểm P là đường thẳng song song với I1 và I2, cách I1 một khoảng 200 mm và cách I2 một khoảng 300 mm.

-----------------------------------

Trên đây VnDoc.com đã giới thiệu tới bạn đọc tài liệu: Giải bài tập SBT Vật lý 11 bài tập cuối chương 4. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Sinh học lớp 11, Vật lý lớp 11, Hóa học lớp 11, Giải bài tập Toán 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Đánh giá bài viết
1 161
Giải Vở BT Vật Lý 11 Xem thêm