Bài toán lực từ (cách giải + bài tập)
Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán lực từ lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài toán lực từ.
Bài toán lực từ (cách giải + bài tập)
1. Phương pháp giải
Chiều: tuân theo quy tắc bàn tay trái: Xòe bàn tay trái sao cho hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều dòng điện, khi đó chiều choãi ra của ngón cái là chiều của vectơ của lực từ
Độ lớn:
Trong đó:
B là độ lớn cảm ứng từ (T)
I là cường độ dòng điện (A)
l chiều dài đoạn dây dẫn (m)
: góc hợp bởi chiều dòng điện và chiều của cảm ứng từ
2. Ví dụ minh hoạ
Ví dụ: Một đoạn dây dẫn thắng dài 10cm mang dòng điện cường độ 0,5A, đặt trong từ trường đều có đường sức từ vuông góc với dây dẫn. Biết cảm ứng từ có độ lớn là 0,01T thì độ lớn của lực từ là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Do đường sức từ vuông góc với dây dẫn nên có
Vậy lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn:
3. Bài tập tự luyện
Câu 1. Tìm phát biểu đúng trong các phát biểu sau.
Một dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trong từ trường, chiều của lực từ tác dụng vào dòng điện sẽ không thay đổi khi
A. đổi chiều dòng điện ngược lại.
B. đổi chiều cảm ứng từ ngược lại.
C. đồng thời đổi chiều dòng điện và đổi chiều cảm ứng từ.
D. quay dòng điện một góc 90° xung quanh đường sức từ.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
Nếu chỉ đổi chiểu cảm ứng từ hoặc đổi chiều dòng điện thì chiều của lực từ thay đổi.
Câu 2. Chỉ ra phát biểu sai.
A. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có phương vuông góc với dòng điện.
B. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có phương vuông góc với đường cảm ứng từ.
C. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và đường cảm ứng từ.
D. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có phương tiếp tuyến với các đường cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là D
Câu 3. Phát biểu nào sau đây không đúng?
A. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn.
B. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với chiều dài của đoạn dây dẫn.
C. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với góc hợp bởi đoạn dây dẫn và đường sức từ.
D. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây dẫn.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
C – Sai vì
Câu 4. Phát biểu nào dưới đây đúng?
Cho một đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt song song với đường sức từ, chiều của dòng điện ngược chiều với chiều của đường sức từ.
A. Lực từ luôn bằng không khi tăng cường độ dòng điện.
B. Lực từ tăng khi tăng cường độ dòng điện.
C. Lực từ giảm khi tăng cường độ dòng điện.
D. Lực từ đổi chiều khi ta đổi chiều dòng điện.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là A
Chiều dòng điện và chiều cảm ứng từ hợp với nhau góc 180o nên lực từ luôn bằng không.
Câu 5. Một đoạn dây dẫn dài l = 0,8 m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 60°. Biết dòng điện I = 20 A và dây dẫn chịu một lực là F = 2.10-2 N. Độ lớn của cảm ứng từ là
A. 0,8.10-3 T.
B. 10-3 T.
C. 1,4.10-3 T.
D. 1,6.10-3 T.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
Câu 6. Chọn phương án đúng.
Một đoạn dòng điện nằm song song với đường sức từ và có chiều ngược với chiều của đường sức từ. Gọi F là lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó thì
A. F > 0.
B. F < 0.
C. F = 0.
D. Chưa kết luận được.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
Vì a = 0 nên sina = 0 → F = BIlsina = 0.
Câu 7. Một đoạn dây dẫn dài 2 cm nằm trong từ trường, dòng điện chạy qua có cường độ 1 A. Một nam châm tạo từ trường có cường độ cảm ứng từ 0,5 T và hợp với dây dẫn một góc 30°. Lực từ tác dụng lên dây dẫn có độ lớn là
A. 10.10-2 N.
B. 0,5.10-2 N.
C. 1,0.10-2 N.
D. 50.10-2 N.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là B
Câu 8. Khi góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ với đoạn dây dẫn có dòng điện là a = 90° thì lực từ tác dụng có giá trị là 0,4 N. Nếu thay đổi góc a nhỏ dần đến 0°, thì lực tác dụng thay đổi như thế nào?
A. Lực cũng giảm dần đến 0.
B. Lực không đổi.
C. Lực tăng lên đến 0,8 N.
D. Lực giảm xuống 0,2 N.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là A
F = BILsina, khi a giảm thì sinα giảm nên F sẽ giảm dần. Nếu a = 0 thì sina = 0 và F sẽ bằng 0.
Câu 9. Một đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều. Nếu chiều dài dây dẫn và cường độ dòng điện qua dây dẫn tăng 2 lần thì độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn
A. tăng 2 lần.
B. giảm 2 lần.
C. tăng 4 lần.
D. không đổi.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
F = BILsina, nếu I và L đồng thời tăng 2 lần thì F tăng 4 lần.
Câu 10. Một dây dẫn có chiều dài L = 1,2 m, được đặt trong từ trường đều có độ lớn B = 5.10-2 T. Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn có giá trị 3 A. Hãy xác định độ lớn của lực từ tác dụng lên dây dẫn trong các trường hợp sau đây:
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 45°.
Hướng dẫn:
Lực từ
a) Khi dây đặt vuông góc với các đường sức từ thì a = 90°.
Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = 5.10-2.3.1,2.sin90° = 0,18 N.
b) Khi dây đặt song song với các đường sức từ thì a = 0.
Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = 5.10-2.3.1,2.sin0° = 0.
c) Khi dây đặt tạo với các đường sức từ thì a = 45°.
Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = 5.10-2.3.1,2.sin45° = 0,13 N.
Câu 11. Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75 A. Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10-2 N. Tính độ lớn cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Câu 12. Một đoạn dây dẫn dài 10 cm đặt trong từ trường đều, hợp với với vectơ cảm ứng từ một góc 30°. Dòng điện có cường độ 2 A chạy qua dây dẫn thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là 4.10-2 N. Tính độ lớn của cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Ta có:
Cảm ứng từ của từ trường có độ lớn:
Câu 13. Một đoạn dây dẫn thẳng MN có chiều dài 6 cm, có cường độ dòng điện I = 5 A chạy qua đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10-2 N. Tính góc a hợp bởi dây MN và vectơ cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài L mang dòng điện I đặt trong từ trường cảm ứng từ B là:
Câu 14. Một đoạn dây dài L đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T hợp với đường cảm ứng từ một góc 30°. Dòng điện qua dây có cường độ 0,5 A, thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là 4.10-2 N. Tính chiều dài đoạn dây dẫn.
Hướng dẫn:
Chiều dài đoạn dây dẫn là:
Câu 15. Một đoạn dây dẫn dài L = 0,5 m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 45°. Biết cảm ứng từ B = 0,2 T và dây dẫn chịu lực từ F = 4.10-2 N. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.
Hướng dẫn:
Câu 16. Treo một đoạn dây dẫn có chiều dài L = 5 cm, khối lượng m = 5 g bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ trường hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn B = 0,5 T và dòng điện chạy qua dây dẫn là I = 2 A. Lấy g = 10 m/s. Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng.
Hướng dẫn:
Gọi góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là β.
Lực từ có phương nằm ngang, hợp với trọng lực góc β.
Câu 17. Một đoạn dây dẫn thẳng MN có chiều dài L = 6 cm, có dòng điện cường độ I = 5 A chạy qua đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10-2 N. Tính góc a hợp bởi dây MN và vectơ cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức với và , ta tính được
Câu 18. Một đoạn dây dài 2,0 m mang dòng điện 0,60 A được đặt trong vùng từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là 0,50 T, theo phương song song với phương của cảm ứng từ. Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn là
A. 6,7 N.
B. 0,30 N.
C. 0,15 N.
D. 0 N.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là D
Câu 19. Một dây dẫn thẳng có chiều dài 3,0 m mang dòng điện 6,0 A được đặt nằm ngang, hướng của dòng điện tạo với hướng bắc một góc 50° lệch về phía tây. Tại điểm này, cảm ứng từ của từ trường Trái Đất có độ lớn là 0,14.10-4 T và hướng bắc. Lực tác dụng lên dây có độ lớn là
A. 0,28.10-4 N.
B. 2,5.10-4 N.
C. 1,9.10-4 N.
D. 1,6.10-4 N.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
Câu 20. Một dây đồng dài 25 cm, có khối lượng là 10 g nằm trong từ trường 0,20 T. Cường độ dòng điện nhỏ nhất chạy qua dây gây ra lực từ có độ lớn bằng trọng lượng của dây là
A. 1,3 A.
B. 1,5 A.
C. 2,0 A.
D. 4,9 A.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là C
Để cường độ dòng điện nhỏ nhất thì góc hợp bởi dòng điện và cảm ứng từ là 90o.
Câu 21. Một dây dẫn dài 0,50 m mang dòng điện 10,0 A được đặt vuông góc với một từ trường đều. Biết lực từ tác dụng lên dây dẫn là 3,0 N. Độ lớn cảm ứng từ là
A. 0,60 T.
B. 1,5 T.
C. 1,8.10-3 T.
D. 6,7.10-3 T.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng là A
Câu 22. Tìm độ lớn của lực tác dụng lên một sợi dây dẫn thẳng dài 0,20 m, mang dòng điện 2,5 A và được đặt trong từ trường đều có B = 50 mT theo hướng vuông góc với cảm ứng từ.
Hướng dẫn:
Câu 23. Một đoạn dây dẫn thẳng dài 2,0 m được đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là 0,37 T và tạo với hướng của cảm ứng từ một góc 30°. Trong đoạn dây có dòng điện 2,6 A. Tìm độ lớn của lực tác dụng lên dây.
Hướng dẫn:
Câu 24. Một đoạn dây dẫn dài 0,3 m mang dòng điện có độ lớn 3 A hướng theo phương nằm ngang, từ trái sang phải. Đoạn dây này nằm trong một từ trường có độ lớn cảm ứng từ là 0,02 T. Trong mặt phẳng thẳng đứng có đoạn dây nằm ngang, cảm ứng từ hướng sang phải, xiên lên so với chiều của dòng điện một góc 30°. Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây.
Hướng dẫn:
Hướng vuông góc với trang giấy, từ phía sau ra phía trước.
Câu 25. Một dây dẫn thẳng, cứng, dài 20 cm, có khối lượng 50 g được giữ nằm yên theo phương ngang trong một từ trường có độ lớn cảm ứng từ là 0,49 T và có hướng nằm ngang, vuông góc với dây. Cường độ dòng điện chạy trong dây là bao nhiêu để khi dây được thả ra thì nó vẫn nằm yên? Lấy g = 9,8 m/s2.
Hướng dẫn:
Để dây cân bằng thì P = F
Câu 26. Một đoạn dây dài ( đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T hợp với đường cảm ứng từ một góc 30°. Dòng điện qua dây có cường độ 0,5 A thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là 4.10-2 N. Chiều dài đoạn dây dẫn là
A. 32 cm.
B. 3,2 cm.
C. 16 cm.
D. 1,6 cm.
Hướng dẫn
Đáp án đúng là A
Áp dụng công thức:
Câu 27. 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. thẳng đứng,
B. thẳng đứng,
C. nằm ngang,
D. nằm ngang,
Hướng dẫn
Đáp án đúng là A
Ta có:
Câu 28. Một đoạn dây được uốn gập thành khung dây có dạng tam giác AMN vuông góc tại A. Đặt khung dây vào một từ trường đều có các vectơ cảm ứng từ nằm trong mặt phẳng ngang, có chiều từ trái qua phải như hình vẽ. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ và AM = 8 cm, AN = 6 cm, B = 3.10-3T, I = 5 A. Lực từ tác dụng lên cạnh MN
A. nằm trong mặt phẳng hình vẽ, vuông góc với MN và có độ lớn là 0,6 mN.
B. vuông góc với hình vẽ, hướng vào trong mặt phẳng hình vẽ và có độ lớn 1,2 mN.
C. vuông góc với hình vẽ, hướng ra ngoài mặt phẳng hình vẽ và có độ lớn 1,2 mN.
D. nằm trong mặt phẳng hình vẽ, có hướng đi lên và có độ lớn 0,6 mN.
Hướng dẫn
Đáp án đúng là C
Áp dụng quy tắc bàn tay trái.
Lực từ tác dụng lên cạnh MN có hướng như hình vẽ (vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều từ trong hướng ra ngoài), có độ lớn: FMN = B.I.MN.sin a= B.I.AM
⇒ FMN = 3.10-3.5.0,08 = 1,2.10-3 N = 1,2mN
Câu 29. Giữa hai cực của một nam châm hình chữ U có một từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ thẳng đứng, có độ lớn B = 0,5 T. Người ta treo một đoạn dây dẫn thẳng dài l =5cm, khối lượng m = 5 g nằm ngang trong từ trường bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ. Tìm góc lệch a của dây treo so với phương thẳng đứng khi cho dòng điện I = 2 A chạy qua dây. Biết g = 10 m/s2.
A. 30°.
B. 60°.
C. 45°.
D. 90°.
Hướng dẫn
Đáp án đúng là C
Các lực tác dụng lên đoạn dây có dòng điện chạy qua bao gồm:
+ Trọng lực hướng thẳng đứng xuống dưới:
+ Lực từ nằm ngang theo quy tắc bàn tay trái:
+ Hai lực căng dây (hướng dọc theo các dây), có hợp lực
Vậy hợp lực tác dụng lên đoạn dây là:
Để đoạn dây cân bằng thì
Ta có:
→ Đáp án C.
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:
- Suất điện động của dây dẫn chuyển động trong từ trường
- Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
- Xác định các giá trị hiệu dụng từ các phương trình
- Xác định cường độ dòng điện, điện áp hiệu dụng tại một thời điểm khi biết phương trình của chúng
- Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ
- Bài toán hao phí điện năng
Sách VietJack thi THPT quốc gia 2025 cho học sinh 2k7:
- Giải Tiếng Anh 12 Global Success
- Giải sgk Tiếng Anh 12 Smart World
- Giải sgk Tiếng Anh 12 Friends Global
- Lớp 12 Kết nối tri thức
- Soạn văn 12 (hay nhất) - KNTT
- Soạn văn 12 (ngắn nhất) - KNTT
- Giải sgk Toán 12 - KNTT
- Giải sgk Vật Lí 12 - KNTT
- Giải sgk Hóa học 12 - KNTT
- Giải sgk Sinh học 12 - KNTT
- Giải sgk Lịch Sử 12 - KNTT
- Giải sgk Địa Lí 12 - KNTT
- Giải sgk Giáo dục KTPL 12 - KNTT
- Giải sgk Tin học 12 - KNTT
- Giải sgk Công nghệ 12 - KNTT
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 12 - KNTT
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng 12 - KNTT
- Giải sgk Âm nhạc 12 - KNTT
- Giải sgk Mĩ thuật 12 - KNTT
- Lớp 12 Chân trời sáng tạo
- Soạn văn 12 (hay nhất) - CTST
- Soạn văn 12 (ngắn nhất) - CTST
- Giải sgk Toán 12 - CTST
- Giải sgk Vật Lí 12 - CTST
- Giải sgk Hóa học 12 - CTST
- Giải sgk Sinh học 12 - CTST
- Giải sgk Lịch Sử 12 - CTST
- Giải sgk Địa Lí 12 - CTST
- Giải sgk Giáo dục KTPL 12 - CTST
- Giải sgk Tin học 12 - CTST
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 12 - CTST
- Giải sgk Âm nhạc 12 - CTST
- Lớp 12 Cánh diều
- Soạn văn 12 Cánh diều (hay nhất)
- Soạn văn 12 Cánh diều (ngắn nhất)
- Giải sgk Toán 12 Cánh diều
- Giải sgk Vật Lí 12 - Cánh diều
- Giải sgk Hóa học 12 - Cánh diều
- Giải sgk Sinh học 12 - Cánh diều
- Giải sgk Lịch Sử 12 - Cánh diều
- Giải sgk Địa Lí 12 - Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục KTPL 12 - Cánh diều
- Giải sgk Tin học 12 - Cánh diều
- Giải sgk Công nghệ 12 - Cánh diều
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 12 - Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng 12 - Cánh diều
- Giải sgk Âm nhạc 12 - Cánh diều