Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Các dạng bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Phương pháp giải bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều chương trình vật lí lớp 11 cơ bản, nâng cao.
Video: Bài giảng qui tắc bàn tay trái 1, qui tắc bàn tay trái 2 xác định lực từ


Video bài giảng lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện


Tóm tắt lý thuyết:
Công thức tính độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

F$_{MN}$ =B.I.MN.sin90o=0,03N
F$_{NP}$=B.I.NP.sin90o=0,04N
MP=\[\sqrt{MN^{2}+ NP^{2}}\]
F$_{MP}$ = B.I.MP.sin90o=0,05N

Bài tập 3: Treo dây MN = 5cm khối lượng 5g bằng hai dây không giãn khối lượng không đáng kể. Độ lớn cảm ứng từ 0,5T phương vuông góc với đoạn dây, chiều từ trên xuống (như hình vẽ). Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi đoạn dây MN nằm cân bằng biết cường độ dòng điện qua đoạn dây MN là 2A, lấy g=10m/s2.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

F=BI.MN.sin90o; P=m.g
tan α=\[\dfrac{F}{P}\] => α=45o

Bài tập 4: Dòng điện 6A chạy qua đoạn dây dẫn dài 5m đặt trong từ trường đều có B=3.10-2T. Tính lực từ tác dụng lên dây dẫn trong các trường hợp sau:
a/ Dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức từ.
b/ Dây dẫn đặt song song với các đường sức từ.
c/ Dây dẫn hợp với các đường sức từ một góc 45o

Hướng dẫn

a/ F=B.I.l.sin90o=0,9N
b/ F=B.I.l.sin0o=0
c/ F=B.I.l.sin45o=0,64N

Bài tập 5: Dòng điện 10A chạy qua khung dây tam giác vuông cân MNP theo chiều MNPM có MN=NP=10cm đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ B=10-2T song song với NP như hình vẽ. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

F$_{MN}$=B.I.MN.sin90o=10-2N
F$_{NP}$=B.I.NP.sin0o=0
F$_{MP}$=B.I.MP.sin135o=10-2N

Bài tập 6: Hai thanh ray nằm ngang song song cách nhau 0,3cm. Một thanh kim loại đặt lên hay thanh ray. Cho dòng điện 50A chay qua thanh kim loạt đặt lên hay thanh ray. Biết hệ số ma sát giữa thanh kim loại và thanh ray là µ=0,2 và khối lượng thanh kim loại là 0,5kg. Tìm điều kiện về độ lớn của cảm ứng từ B (có phương vuông góc với mặt phẳng hai thanh ray) để thanh kim loại có thể chuyển động.

Hướng dẫn

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Để thanh kim loại chuyển động lực từ phải lớn hơn lực ma sát
F > F$_{ms}$ => BI.l.sin90o > µ.mg => B > 20/3 (T)

Bài tập 7: Một dây dẫn có dạng nửa đường tròn bán kính 20cm được đặt trong mặt phẳng vuông góc với cảm ứng từ của từ trường đều B=0,4T. Cho dòng điện I=5A đi qua đoạn dây. Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

Hướng dẫn

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Chia đoạn dây thành các phần tử nhỏ Δl$_{i}$ và Δl’$_{i}$ đối xứng nhau qua trục đối xứng của vòng dây bị uốn.
Lực tác dụng lên mỗi phần tử nhỏ đó là
F$_{i}$=B.I. Δl$_{i}$
F’$_{i}$=B.I. Δl’$_{i}$
Phân tích \[\vec{F_{i}}\] và \[\vec{F’_{i}}\] lên các trục Ox và Oy ta có:
F$_{ix}$=B.I. Δl$_{i }$sin α
F’$_{ix}$=B.I. Δl’$_{i }$sin α
F$_{iy}$=B.I. Δl$_{i }$cos α=B.I.Δx$_{i}$
F’$_{iy}$=B.I. Δl’$_{i }$cos α=B.I.Δx’$_{i}$
Lực từ tác dụng lên vòng dây: \[\vec{F}\]=\[\sum\vec{F_{i}} \] + \[\sum\vec{F’_{i}} \]
\[\vec{F}\]=\[\sum\vec{F_{ix}} \] + \[\sum\vec{F’_{ix}} \] + \[\sum\vec{F_{iy}} \] + \[\sum\vec{F’_{iy}} \]
F=0 + \[\sum BI.\Delta x_{i}\] + \[\sum BI.\Delta x’_{i}\]=BI.R + BI.R=0,8N

Bài tập 8. Vận dụng qui tắc bàn tay trái xác định véc tơ của đại lượng còn thiếu
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Bài tập 9. Xác định phương chiều của lực từ bằng qui tắc bàn tay trái
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Bài tập 10. Xác định chiều được sức từ (ghi tên các cực của nam châm) bằng qui tắc bàn tay trái.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Bài tập 11. Một đoạn dây MN dài 6cm có dòng điện 5A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,5T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10-2N. Góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là bao nhiêu?

Hướng dẫn

F = BIL.sinα => α = 30o

Bài tập 12. Cho dòng điện I = 10A chay trong dây dẫn, đặt dây dẫn vuông góc với các đường cảm ứng từ có B = 5mT. Lực điện tác dụng lên dây dẫn là 0,01N. Xác định chiều dài của dây dẫn.

Hướng dẫn

B = 5mT = 5.10-3T
F = BI.Lsin90o => L = 0,2m

Bài tập 13. Giữa hai cực nam châm có \[\vec{B}\] nằm ngang, B = 0,01T người ta đặt một dây dẫn có chiều dài L nằm ngang vuông góc với B. Khối lượng một đơn vị chiều dài là d = 0,01kg/m. Tìm cường độ dòng điện I qua dây để dây nằm lơ lửng không rơi. Cho g = 10m/s2

Hướng dẫn

Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

để dây lơ lửng => F = P => BI.L.sin90o = mg = d.L.g => I = 10A

Bài tập 14. Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài L = 25cm, khối lượng một đơn vị chiều dài 0,04kg/m bằng hai dây mảnh nhẹ sao cho dẫy dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, độ lớn B = 0.04T. Lấy g = 10m/s2
a/ Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0
b/ Cho I = 16A có chiều từ M đến N, tính lực căng mỗi dây.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Để lực căng dây bằng 0 => F phải có chiều như hình vẽ
vận dụng qui tắc bàn tay trái => chiều của I từ N → M
F = B.I.Lsin90o = P = mg = d.Lg => I = 10A
b/
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Khi I có chiều từ M → N lực từ có chiều như hình vẽ
T = P + F = mg + BIL.sin90o = d.L.g + BIL = 0,26N
T1 = T2 = T/2 = 0,13N

Bài tập 15. Thanh kim loại CD chiều dài L = 20cm khối lượng m = 100g đặt vuông góc với 2 thanh ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện như hình. Hệ thống đặt trong từ trường đều có B = 0,2T phương chiều như hình vẽ. Biết hệ số ma sát giữa CD và thanh ray là µ = 0,1. Bỏ qua điện trở của các thanh ray, điện trợ tại nơi tiếp xúc và dòng điện cảm ứng trong mạch.
a/ Biết thanh ray trượt sang trái với gia tốc a = 3m/s2. Xác định chiều và độ lớn của dòng điện qua CD.
b/ nâng 2 đầu thanh AB của ray lên để hợp với mặt phẳng ngang góc 30o. Tìm hướng và gia tốc chuyển động của thanh bắt đầu trượt với vận tốc ban đầu bằng 0.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11


Bài tập 16. Hai thanh ray nằm ngang song song và cách nhau L = 10cm đặt trong từ trường đều \[\vec{B}\] thẳng đứng, B = 0,1T. Một thanh kim loại đặt trên ray vuông góc với ray. Nối ray với nguồn điện E = 12V, r = 1Ω. điện trở của thanh kim loại và dây nối R = 5Ω. Tìm lực từ tác dụng lên thanh km loại.
Bài tập vận dụng quy tắc bàn tay trái lớp 11

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 11 chương từ trường


nguồn vật lí phổ thông trực tuyến