Phương pháp giải lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường

Phương pháp giải lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường rất hay, bao gồm 11 trang. Giúp bạn ôn luyện hiệu quả và đạt điểm cao cuối học phần!

Thông tin:
6 trang 10 tháng trước

Bình luận

Vui lòng đăng nhập hoặc đăng ký để gửi bình luận.

Phương pháp giải lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường

Phương pháp giải lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường rất hay, bao gồm 11 trang. Giúp bạn ôn luyện hiệu quả và đạt điểm cao cuối học phần!

42 21 lượt tải Tải xuống
Trang 1
LC T TÁC DNG LÊN ĐON DÂY DN MANG DÒNG ĐIN
ĐT TRONG T TNG
1. Phương pháp chung
- Xác định lc t tác dụng lên đoạn dây.
- Xác định các lc khác tác dụng lên đoạn dây.
- Áp dụng định lut II Newton.
2. Ví d minh ha
Ví d 1: Đon dây dn chiu dài có dòng điện I chạy qua đặt trong t trường đều B. Cho biết
a)
0,02 ;B = T
2;I = A
5;= cm
( )
, 30BI
= =
. Tìm F?
A. 0,03 N. B. 0,06 N. C.
0,03 2
N. D.
0,03 3
N.
b)
0,03 ;B = T
0,06 ;F = N
( )
, 45BI
= =
. Tìm I?
A. 40 A. B. 28,3 N. C.
40
3
A. D.
40 3
A.
c)
5;I = A
0,01 ;F = N
( )
, 90BI
= =
. Tìm B?
A. 0,01 T. B. 0,02 T. C. 0,03 T. D. 0,04 T.
d)
0;B
3;I = A
15 ;= cm
0F = N
. Tìm hướng và độ ln ca
B
?
A.
B
hp vi
I
góc
30
, độ ln bt kì.
B.
B
hp vi
I
góc
60
, độ ln bt kì.
C.
B
hp vi
I
góc
90
, độ ln bt kì.
D.
B
hướng dc theo dây (hp vi
I
góc
0
), độ ln bt kì.
Li gii
Đon dây dn chiu dài có dòng điện I chạy qua đặt trong t trường đều B, ta có
a)
0,02 ;B = T
2;I = A
5;= cm
( )
, 30BI
= =
. Lc t tác dụng lên đoạn dây là
( )
sin 0,02.2.0,05.sin 30 0,03F BI
= = =
N
Đáp án A.
b)
0,03 ;B = T
0,06 ;F = N
( )
, 45BI
= =
. Cường độ dòng điện là
0,06
28,3
sin 0,03.0,1.sin45
F
I
B
= = =
A
Đáp án B.
c)
5;I = A
0,01 ;F = N
( )
, 90BI
= =
. Cm ng t có độ ln là
0,01
0,02
sin 5.0,1
F
B
I
= = =
T
Đáp án B.
Trang 2
d)
0;B
3;I = A
15 ;= cm
0F = N
.
+ Vi
0, 0FB=
thì
sin 0 0 .

= =
+ Vy
B
hướng dọc theo dây, độ ln bt kì.
Đáp án D.
d 2: Một đoạn dây dn thẳng MN dài 6 (cm) dòng điện
5I =
(A) đặt trong t trường đều cm
ng t
0,5B =
(T). Lc t tác dụng lên đoạn dây có đ ln
2
7,5.10F
=
(N). Tính góc
hp bi dây
MN và đường cm ng t?
A.
30 .
B.
60 .
C.
45 .
D.
90 .
Li gii
Góc
hp bởi dây MN và đường cm ng t
2
2
7,5.10 1
sin 30
2
0,5.6.10 .5
F
BI

= = = =
Đáp án A.
d 3: Một đoạn dây dẫn dài 20 cm, dòng đin 0,5 A chạy qua đặt trong t trường đều
0,02B =
T. Biết đường sc t vuông góc vi dây dẫn đều nm trong mt phng ngang. Lc t tác dng lên dây
có độ lớn và phương như thế nào?
A.
F
có phương thẳng đứng, có độ ln
3
2.10
N.
B.
F
có phương thẳng đứng, có độ ln
3
4.10
N.
C.
F
có phương nằm ngang, có độ ln
3
2.10
N.
D.
F
có phương nằm ngang, có độ ln
3
4.10
N.
Li gii
Lc t tác dng lên dây
3
sin 0,02.0,2.0,5.sin90 2.10F BI
= = =
N
F
có phương thẳng đứng.
Đáp án A.
d 4: Một khung dây cường độ 0,5 A hình vuông cnh
20a =
cm. T trường độ ln 0,15 T
phương vuông góc với mt phng khung dây, chiu t ngoài vào trong. V hình, xác đnh lực độ
ln ca các lc t tác dng lên các cnh
A. lc t qua các cạnh đều bng nhau và bng 0,015 N.
B. lc t qua các cnh đu bng nhau và bng 0,025 N.
C. lc t qua các cạnh đều bng nhau và bng 0,03 N.
D. lc t qua các cạnh đều bng nhau và bng 0,045 N.
Li gii
+ khung dây hình vuông t trường phương vuông góc với mt phng khung dây nên lc t
qua các cạnh đều bng nhau
Trang 3
sin sin90 0,5.0,2.0,15 0,015F BI BIa
= = = =
N
Đáp án A.
d 5: Mt dây dn MN chiu dài , khối lượng ca một đơn vị dài ca
dây
0,04D = kg m
. Dây được treo bng hai dây dn nh thẳng đứng đặt
trong t trường đều có
0,04B =
T. Cho dòng điện I qua dây.
a) Xác định chiều và độ ln ca I để lực căng của các dây treo bng 0.
A. ờng độ dòng điện I phải có hướng t N đến M, độ ln
10I =
A.
B. ờng độ dòng điện I phải có hướng t M đến N, độ ln
10I =
A.
C. ờng độ dòng điện I phải có hướng t N đến M, độ ln
1I =
A.
D. ờng độ dòng điện I phải có hướng t M đến N, độ ln
1I =
A.
b) Cho
MN 25 cm=
,
16I = A
có chiu t N đến M. Tính lực căng của mi dây.
A. 0,26 N. B. 0,16 N. C. 0,13 N. D. 0,32 N.
Li gii
a) + Để lực căng dây treo bng không thì trng lc và lc t lên dây dn thng MN phi bng nhau và lc
t phải hướng lên trên, theo quy tắc bàn tay trái thì cường độ dòng điện I phải có hướng t M đến N.
+
0,04.10
sin 10
0,04
Dg
F P BI mg BI D g I
B
= = = = = =
A
Đáp án B.
b) + Lc t tác dng lên MN:
sin 0,04.16.0,25 0,16F BI
= = =
N.
+ chiều dòng điện t N đến M nên theo quy tc bàn tay trái thì lc
F
s hướng xung cùng chiu
vi
P
+ Khi MN nm cân bng thì:
20F P T+ + =
, chiếu lên phương của trng lc P ta được:
0,16 0,04.0,25.10
2 0 0,13
22
FP
F P T T
++
+ = = = =
N
Đáp án C.
Ví d 6: Đon dây dn MN chiu dài
20l =
cm, khối lượng
10m =
g được treo nm ngang bng hai
dây mảnh AM, BN. Thanh MN đt trong t trường đều
B
thẳng đứng hướng lên vi
0,5B =
T. Khi cho
dòng điện I chạy qua, đoạn dây MN dch chuyển đến v trí cân bng mới, lúc đó hai dây treo AM, BN
hp với phương đứng mt góc
30
=
. Xác định I và lực căng dây treo. Lấy
10g =
2
ms
.
A. ờng độ dòng điện
1
3
I =
A, lực căng dây
3
30
T =
N.
B. ờng độ dòng điện
2
3
I =
A, lực căng dây
3
15
T =
N.
C. ờng độ dòng điện
1
3
I =
A, lực căng dây
3
15
T =
N.
Trang 4
D. ờng độ dòng điện
2
3
I =
A, lực căng dây
3
30
T =
N.
Li gii
+ Các lc tác dụng lên đoạn dây MN,
,PF
và lực căng dây
T
+ Theo quy tắc bàn tay trái ta được
F
có hướng sang ngang và vuông góc vi trng lc
P
+ Đoạn dây MN nm cân bng nên
20P F T+ + =
+ Hơn nữa khi xét mt ct ngang của đoạn dây thì
tan 0,01.10.tan30 1
tan
0,5.0,2
3
F BI mg
I
P mg B
= = = = =
(A)
+ Ta có:
12
0,01.10 3
2 2cos 30
3
2.
2
TP
TT
= = = = =
N
Đáp án A.
d 7: Gia hai cc ca mt nam châm hình móng nga một điện trường đều.
B
thẳng đứng,
0,5B =
T. Người ta treo mt dây dn thng chiu dài 5 cm, khối lượng 5 g nm ngang trong t trường
bng hai dây dn mnh nh. Tìm góc lch ca dây treo so với phương thẳng đứng khi cho dòng điện
2I =
A chy qua dây. Cho
10g =
2
ms
.
A.
30 .
B.
60 .
C.
45 .
D.
90 .
Li gii
+ Theo quy tắc bàn tay trái ta được
F
có hướng sang ngang và vuông góc vi trng lc
P
+ Góc lch ca dây treo so với phương thẳng đứng là do hp lc ca P F gây ra
3
0,5.2.0,05
tan 1 45
5.10 .10
F BI
P mg

= = = = =
Đáp án C.
d 8: Mt dây dẫn được un gp thành mt khung dây dng tam giác
vuông AMN như hình, đt khung dây vào t trường đều
B
như hình. Coi
khung dây nm c định trong mt phng hình vẽ. Xác định vectơ lực t tác
dng lên các cnh tam giác. Cho
8AM =
cm,
6AN =
cm,
T,
5I =
A.
A.
0
NA
F =
N;
3
1,2.10
AM MN
FF
==
N. B.
0
AM
F =
N;
3
1,2.10
NA MN
FF
==
N.
C.
0
MN
F =
N;
3
1,2.10
NA AM
FF
==
N. D.
3
1,2.10
AM MN NA
F F F
= = =
N.
Li gii
+ Lc t tác dng lên cnh NA bng 0 vì
//
NA B
+ Lc t tác dng lên cạnh AM điểm đặt ti trung đim AM theo quy tắc bàn tay trái hướng
t ngoài vào trong và có độ ln:
Trang 5
33
. . 0,08.5.3.10 1,2.10
AM
F B I AM
−−
= = =
N
+ Lc t tác dng lên cạnh MN điểm đặt tại trung điểm MN theo quy tắc bàn tay trái hướng
t trong ra ngoài và có độ ln:
3
. . .sin . . . 1,2.10
MN AM
AM
F B I MN B I MN F
MN
= = = =
N
Đáp án A.
d 9: Hai thanh ray nm ngang, song song cách nhau 10 cm, đặt trong t trường đều
B
thng
đứng,
0,1B =
T. Mt thanh kim loại đt trên ray vuông góc vi ray. Ni ray vi nguồn điện
12E =
V,
1r =
, điện tr thanh kim loi, ray và dây ni là
5R =
. Tìm lc t tác dng lên thanh kim loi.
A. 0,02 N. B. 0,04 N. C. 0,01 N. D. 0,03 N.
Li gii
+ Cường độ dòng điện chy qua thanh kim loi:
12
2
51
E
I
Rr
= = =
++
A
+ Lc t tác dng lên thanh kim loi:
sin 0,1.2.0,1 0,02F BI= = =
N
Đáp án A.
d 10: Hai thanh ray nm ngang cách nhau mt khong
20l =
cm. Mt thanh kim loi MN, khi
ng
100m =
g đặt lên trên, vuông góc vi thanh ray. Dòng điện qua thanh MN
5I =
A. H thng
đặt trong t trường đu
B
thẳng đứng, hướng lên, vi
0,2B =
T. Thanh ray MN nằm yên. Xác định h
s ma sát gia thanh MN và hai thanh ray, ly
10g =
2
ms
.
A. 0,1. B. 0,2. C. 0,3. D. 0,4.
Li gii
+ Thanh ray MN nằm đứng yên, áp dụng định luật II Newton ta được:
0
ms
F F P N+ + + =
, chn h trc Oxy theo chiu ca FN, chiếu xung 2 trục ta được:
0,2.5.0,2
0,2
0,1.10
ms
FF
BIl
mg BIl
N P mg mg
=
= = = =
==
Đáp án B.
Ví d 11: Hai thanh kim loại AB, CD đt nm ngang, song song, cách nhau
20l =
cm, hai đầu thanh được ni vi nguồn điện
12=
V,
1r =
.
Thanh MN điện tr
2R =
, khối lượng
100m =
g đặt vuông góc vi
hai thanh AB, CD th trượt trên hai thanh này vi h s ma sát
0,2k =
. H thống đặt trong t trường đều thẳng đứng, hướng lên vi
0,4B =
T như hình vẽ. B qua điện tr các thanh ray.
a. Tính gia tc chuyển động ca ray MN, ly
10
2
msg =
.
Trang 6
A.
1
2
m s .
B.
0,8
2
m s .
C.
2
1,2 m s .
D.
2
1,4 m s .
b. Nâng hai đầu BD ca thanh hp với phương ngang một góc
30 =
, tính gia tc ca thanh MN?
A.
2
1,177 m s .
B.
2
0,177 m s .
C.
2
0,25 m s .
D.
2
0,354 m s .
Li gii
a) Theo quy tc bàn tay trái, ta có chiu ca lc F như hình vẽ.
Thanh chu tác dng ca các lc: Trng lc, phn lc, lc t và lc ma sát.
Áp dụng định lut II Newton cho thanh MN chuyển động ta có:
ms
F F P N ma+ + + =
, chn h trc Oxy theo chiu ca F và N, chiếu lên
các trục ta được:
( )
ms
F F ma
F m g a
N P mg
−=
= +
==
( )
..
E
B
BI
Rr
BIl m g a a g g
mm
+
= + = =
.
Thay s ta được
2
0,4.4.0,2
a 0,2.10 1,2 m s
0,1
= =
.
Đáp án C.
b) Chn h trc tọa độ Oxy vi Ox theo phương ca mt phng nghiêng, Oy hướng lên vuông góc vi mt
phng.
sin cosPF
nên thanh s chuyển động đi xung theo mt phng nghiêng. Chn chiu Ox
là chiu chuyển động. Chiếu lên các trục ta được:
: sin cos
cos sin
: cos sin 0
ms
Ox P F F ma
N P F
Oy N P F
=
= +
=
( )
cos sin
ms
F N P F= = +
Mt khác
( )
cos sin
ms
F BIl F P BIl a= = +
( )
sin cos cos sinP BIl P BIl ma + =
T đó ta suy ra gia tốc ca chuyển động là
( )
sin cos cos sinP BIl P BIl
a
m
+
=
( ) ( )
sin cos cos sinmg BIl
m
+
=
Thay s ta được
( )
2
a 0,177 m s=
.
Đáp án B.
| 1/6

Preview text:

LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN
ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG
1. Phương pháp chung
- Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây.
- Xác định các lực khác tác dụng lên đoạn dây.
- Áp dụng định luật II Newton. 2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đoạn dây dẫn chiều dài có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B. Cho biết a) B = 0, 02 ; T I = 2 ; A = 5 ;
cm  = (B, I ) = 30 . Tìm F? A. 0,03 N. B. 0,06 N. C. 0, 03 2 N. D. 0, 03 3 N. b) B = 0, 03 ; T F = 0, 06 ; N = 10 ;
cm  = (B, I ) = 45 . Tìm I? 40 A. 40 A. B. 28,3 N. C. A. D. 40 3 A. 3 c) I = 5 ; A = 10 ; cm F = 0, 01 ;
N  = (B, I ) = 90 . Tìm B? A. 0,01 T. B. 0,02 T. C. 0,03 T. D. 0,04 T.
d) B  0; I = 3 ; A = 15 ;
cm F = 0 N . Tìm hướng và độ lớn của B ?
A. B hợp với I góc 30 , độ lớn bất kì.
B. B hợp với I góc 60 , độ lớn bất kì.
C. B hợp với I góc 90 , độ lớn bất kì.
D. B hướng dọc theo dây (hợp với I góc 0 ), độ lớn bất kì. Lời giải
Đoạn dây dẫn chiều dài có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B, ta có a) B = 0, 02 ; T I = 2 ; A = 5 ;
cm  = (B, I ) = 30 . Lực từ tác dụng lên đoạn dây là
F = BI sin  = 0, 02.2.0, 05.sin (30) = 0, 03 N Đáp án A. b) B = 0, 03 ; T F = 0, 06 ; N = 10 ;
cm  = (B, I ) = 45 . Cường độ dòng điện là F 0, 06 I = = = 28,3 A B sin 0, 03.0,1.sin 45 Đáp án B. c) I = 5 ; A = 10 ; cm F = 0, 01 ;
N  = (B, I ) = 90 . Cảm ứng từ có độ lớn là F 0, 01 B = = = 0,02 T I sin 5.0,1 Đáp án B. Trang 1
d) B  0; I = 3 ; A = 15 ; cm F = 0 N .
+ Với F = 0, B  0 thì sin = 0   = 0 . 
+ Vậy B hướng dọc theo dây, độ lớn bất kì. Đáp án D.
Ví dụ 2: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) có dòng điện I = 5 (A) đặt trong từ trường đều có cảm ứ −
ng từ B = 0,5 (T). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn 2
F = 7, 5.10 (N). Tính góc  hợp bởi dây
MN và đường cảm ứng từ? A. 30 .  B. 60 .  C. 45 .  D. 90 .  Lời giải
Góc  hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là 2 F 7,5.10− 1 sin = = =   = 30 2 BI 0,5.6.10− .5 2 Đáp án A.
Ví dụ 3: Một đoạn dây dẫn dài 20 cm, có dòng điện 0,5 A chạy qua đặt trong từ trường đều có B = 0, 02
T. Biết đường sức từ vuông góc với dây dẫn và đều nằm trong mặt phẳng ngang. Lực từ tác dụng lên dây
có độ lớn và phương như thế nào?
A. F có phương thẳng đứng, có độ lớn 3 2.10− N.
B. F có phương thẳng đứng, có độ lớn 3 4.10− N.
C. F có phương nằm ngang, có độ lớn 3 2.10− N.
D. F có phương nằm ngang, có độ lớn 3 4.10− N. Lời giải
Lực từ tác dụng lên dây 3 F BI sin 0, 02.0, 2.0,5.sin 90 2.10− = =  = N
F có phương thẳng đứng. Đáp án A.
Ví dụ 4: Một khung dây cường độ 0,5 A hình vuông cạnh a = 20 cm. Từ trường có độ lớn 0,15 T có
phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, có chiều từ ngoài vào trong. Vẽ hình, xác định lực và độ
lớn của các lực từ tác dụng lên các cạnh
A. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,015 N.
B. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,025 N.
C. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,03 N.
D. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,045 N. Lời giải
+ Vì khung dây là hình vuông và từ trường có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây nên lực từ
qua các cạnh đều bằng nhau Trang 2
F = BI sin = BIasin90 = 0,5.0,2.0,15 = 0,015 N Đáp án A.
Ví dụ 5: Một dây dẫn MN có chiều dài , 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 B = 0, 04 T. Cho dòng điện I qua dây.
a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo bằng 0.
A. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ N đến M, độ lớn I = 10 A.
B. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N, độ lớn I = 10 A.
C. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ N đến M, độ lớn I = 1 A.
D. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N, độ lớn I = 1 A.
b) Cho MN = 25 cm , I = 16 A có chiều từ N đến M. Tính lực căng của mỗi dây. A. 0,26 N. B. 0,16 N. C. 0,13 N. D. 0,32 N. Lời giải
a) + Để lực căng dây treo bằng không thì trọng lực và lực từ lên dây dẫn thẳng MN phải bằng nhau và lực
từ phải hướng lên trên, theo quy tắc bàn tay trái thì cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N. Dg 0, 04.10
+ F = P BI sin = mg BI = D g I = = = 10 A B 0, 04 Đáp án B.
b) + Lực từ tác dụng lên MN: F = BI sin = 0,04.16.0, 25 = 0,16 N.
+ Vì chiều dòng điện từ N đến M nên theo quy tắc bàn tay trái thì lực F sẽ hướng xuống và cùng chiều với P
+ Khi MN nằm cân bằng thì: F + P + 2T = 0 , chiếu lên phương của trọng lực P ta được: F + P 0,16 + 0, 04.0, 25.10
F + P − 2T = 0  T = = = 0,13 N 2 2 Đáp án C.
Ví dụ 6: Đoạn dây dẫn MN có chiều dài l = 20 cm, khối lượng m = 10 g được treo nằm ngang bằng hai
dây mảnh AM, BN. Thanh MN đặt trong từ trường đều B thẳng đứng hướng lên với B = 0,5 T. Khi cho
dòng điện I chạy qua, đoạn dây MN dịch chuyển đến vị trí cân bằng mới, lúc đó hai dây treo AM, BN
hợp với phương đứng một góc  = 30 . Xác định I và lực căng dây treo. Lấy g = 10 2 m s . 1
A. Cường độ dòng điện I = A, lực căng dây 3 T = N. 3 30 2
B. Cường độ dòng điện I = A, lực căng dây 3 T = N. 3 15 1
C. Cường độ dòng điện I = A, lực căng dây 3 T = N. 3 15 Trang 3 2
D. Cường độ dòng điện I = A, lực căng dây 3 T = N. 3 30 Lời giải
+ Các lực tác dụng lên đoạn dây MN, P, F và lực căng dây T
+ Theo quy tắc bàn tay trái ta được F có hướng sang ngang và vuông góc với trọng lực P
+ Đoạn dây MN nằm cân bằng nên P + F + 2T = 0
+ Hơn nữa khi xét mặt cắt ngang của đoạn dây thì F BI mg tan 0, 01.10. tan 30 1 tan  = =  I = = = (A) P mg B 0, 5.0, 2 3 T P 0, 01.10 3
+ Ta có: T = T = = = = N 1 2 2 2 cos 3 30 2. 2 Đáp án A.
Ví dụ 7: Giữa hai cực của một nam châm hình móng ngựa có một điện trường đều. B thẳng đứng,
B = 0,5 T. Người ta treo một dây dẫn thẳng chiều dài 5 cm, khối lượng 5 g nằm ngang trong từ trường
bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ. Tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi cho dòng điện
I = 2 A chạy qua dây. Cho g = 10 2 m s . A. 30 .  B. 60 .  C. 45 .  D. 90 .  Lời giải
+ Theo quy tắc bàn tay trái ta được F có hướng sang ngang và vuông góc với trọng lực P
+ Góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là do hợp lực của P F gây ra F BI 0, 5.2.0, 05  tan = = = = 1   = 45 3 P mg 5.10− .10 Đáp án C.
Ví dụ 8: Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác
vuông AMN như hình, đặt khung dây vào từ trường đều B như hình. Coi
khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Xác định vectơ lực từ tác
dụng lên các cạnh tam giác. Cho AM = 8 cm, AN = 6 cm, 3 B 3.10− = T, I = 5 A. A. F = 0 N; 3 F F 1, 2.10− = = N. B. F = 0 N; 3 F F 1, 2.10− = = N. NA AM MN AM NA MN C. F = 0 N; 3 F F 1, 2.10− = = N. D. 3 F F F 1, 2.10− = = = N. MN NA AM AM MN NA Lời giải
+ Lực từ tác dụng lên cạnh NA bằng 0 vì NA // B
+ Lực từ tác dụng lên cạnh AM có điểm đặt tại trung điểm AM và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng
từ ngoài vào trong và có độ lớn: Trang 4 3 − 3 F . B I.AM 0, 08.5.3.10 1, 2.10− = = = N AM
+ Lực từ tác dụng lên cạnh MN có điểm đặt tại trung điểm MN và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng
từ trong ra ngoài và có độ lớn: AM 3 F . B I.MN.sin  . B I.MN. F 1, 2.10− = = = = N MN AM MN Đáp án A.
Ví dụ 9: Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau 10 cm, đặt trong từ trường đều B thẳng
đứng, B = 0,1 T. Một thanh kim loại đặt trên ray và vuông góc với ray. Nối ray với nguồn điện E = 12
V, r = 1  , điện trở thanh kim loại, ray và dây nối là R = 5  . Tìm lực từ tác dụng lên thanh kim loại. A. 0,02 N. B. 0,04 N. C. 0,01 N. D. 0,03 N. Lời giải
+ Cường độ dòng điện chạy qua thanh kim loại: E 12 I = = = 2 A R + r 5 + 1
+ Lực từ tác dụng lên thanh kim loại:
F = BI sin  = 0,1.2.0,1 = 0, 02 N Đáp án A.
Ví dụ 10: Hai thanh ray nằm ngang và cách nhau một khoảng l = 20 cm. Một thanh kim loại MN, khối
lượng m =100 g đặt lên trên, vuông góc với thanh ray. Dòng điện qua thanh MN là I = 5 A. Hệ thống
đặt trong từ trường đều B thẳng đứng, hướng lên, với B = 0, 2 T. Thanh ray MN nằm yên. Xác định hệ
số ma sát giữa thanh MN và hai thanh ray, lấy g = 10 2 m s . A. 0,1. B. 0,2. C. 0,3. D. 0,4. Lời giải
+ Thanh ray MN nằm đứng yên, áp dụng định luật II Newton ta được: F + + + = ms F P N
0 , chọn hệ trục Oxy theo chiều của FN, chiếu xuống 2 trục ta được: F = F ms BIl 0, 2.5.0, 2   m
g = BIl   = = = 0,2
N = P = mg mg 0,1.10 Đáp án B.
Ví dụ 11: Hai thanh kim loại AB, CD đặt nằm ngang, song song, cách nhau
l = 20 cm, hai đầu thanh được nối với nguồn điện có  = 12 V, r = 1  .
Thanh MN có điện trở R = 2  , khối lượng m =100 g đặt vuông góc với
hai thanh AB, CD và có thể trượt trên hai thanh này với hệ số ma sát
k = 0, 2 . Hệ thống đặt trong từ trường đều thẳng đứng, hướng lên với
B = 0, 4 T như hình vẽ. Bỏ qua điện trở các thanh ray.
a. Tính gia tốc chuyển động của ray MN, lấy g = 10 2 m s . Trang 5 A. 1 2 m s . B. 0,8 2 m s . C. 2 1, 2 m s . D. 2 1, 4 m s .
b. Nâng hai đầu BD của thanh hợp với phương ngang một góc  = 30 , tính gia tốc của thanh MN? A. 2 1,177 m s . B. 2 0,177 m s . C. 2 0, 25 m s . D. 2 0,354 m s . Lời giải
a) Theo quy tắc bàn tay trái, ta có chiều của lực F như hình vẽ.
Thanh chịu tác dụng của các lực: Trọng lực, phản lực, lực từ và lực ma sát.
Áp dụng định luật II Newton cho thanh MN chuyển động ta có: F + + + = ms F P N
ma , chọn hệ trục Oxy theo chiều của FN, chiếu lên các trục ta được:
F F = ma ms
F = m( g  + a)
N = P = mg E . B .  = ( + ) BI R + r BIl m g a a = − g  = − g  . m m 0, 4.4.0, 2 Thay số ta được 2 a = − 0, 2.10 =1, 2 m s . 0,1 Đáp án C.
b) Chọn hệ trục tọa độ Oxy với Ox theo phương của mặt phẳng nghiêng, Oy hướng lên vuông góc với mặt
phẳng. Vì Psin   F cos  nên thanh sẽ chuyển động đi xuống theo mặt phẳng nghiêng. Chọn chiều Ox
là chiều chuyển động. Chiếu lên các trục ta được: O
x : Psin  − F cos − F = ma ms
N = P cos + F sin  O
y : N P cos − F sin  = 0 Mà F = N
 = (P cos + F sin  ms )
Mặt khác F = BIl F
= (P cos + BIl sin a ms )
Psin  − BIl cos − (P cos + BIl sin ) = ma
Từ đó ta suy ra gia tốc của chuyển động là
P sin  − BIl cos  −  ( P cos  + BIl sin ) a = m
mg (sin  −  cos ) − BIl (cos  +  sin ) = m Thay số ta được = ( 2 a 0,177 m s ) . Đáp án B. Trang 6