Bạn Trang đã tiến hành thí nghiệm như hình để xác định cảm ứng từ (vec B) trong lòng của nam châm. Nam châm được đặt trên
19/28
PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Bạn Trang đã tiến hành thí nghiệm như hình để xác định cảm ứng từ \(\vec B\) trong lòng của nam châm. Nam châm được đặt trên cân điện tử. PQ là một thanh cứng thẳng dẫn điện, đặt cố định nằm ngang, vuông góc với từ trường giữa các cực của nam châm và được nối với nguồn điện. Chiều dài của nam châm \(l = 15{\rm{\;cm}}\), coi từ trường trong lòng nam châm là đều, lực từ tác dụng lên phần thanh PQ ở bên ngoài nam châm là không đáng kể, tăng dần cường độ dòng điện I chạy trong dây PQ và ghi lại số chỉ m của cân, bạn Trang vẽ được đồ thị m theo I như hình vẽ. Dùng thước đo góc, bạn xác định được \(\alpha = {28^ \circ }\); lấy \(g = 9,8{\rm{\;m/}}{{\rm{s}}^2}\)
a) Dòng điện có chiều từ Q đến P.
b) Khối lượng của thanh cứng dẫn điện \(PQ\) là 80 g.
c) Số chỉ của cân thay đổi là do lực từ tác dụng lên dây dẫn PQ mang dòng điện có cường độ dòng điện I thay đổi.
d) Độ lớn cảm ứng từ đo được trong lòng của nam châm là \(34,7{\rm{mT}}\). (kết quả được làm tròn đến chữ số hàng phần mười).
Phương pháp:
- Lý thuyết về lực từ tác dụng lên dây dẫn.
- Bài toán cân dòng điện.
- Phương trình của đồ thị: \(m = {m_0} + kI\)
Cách giải:
a) Từ đồ thị ta thấy, khi dòng điện tăng lên thì số chỉ trên cân tăng lên do đó lực từ tác dụng lên dây dẫn có chiều hướng lên, áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được dòng điện có chiều từ P đến Q.
\( \to \) a sai.
b) Không đủ dữ kiện để tính, 80 g là khối lượng của nam châm.
\( \to \) b sai.
c) Số chỉ của cân thay đổi là do lực từ tác dụng lên nam châm.
\( \to \) c sai.
d) Độ lớn của lực từ bằng trọng lượng của phần khối lượng tăng thêm:
\(\left( {m - {m_0}} \right)g = F \Rightarrow m = {m_0} + \frac{F}{g} = {m_0} + \frac{{B\ell }}{g}I\)
Mà phương trình của đồ thị có dạng: \(m = {m_0} + kI\) với hệ số \(k = {\rm{tan}}\alpha \).
\( \Rightarrow {\rm{tan}}\alpha = \frac{{B\ell }}{g} \Rightarrow {\rm{tan}}{28^ \circ } = \frac{{B.0,15}}{{9,8}} \Rightarrow B \approx 34,74\)
Vì khối lượng được tính theo đơn vị gam \( \Rightarrow B \approx 34,74\left( {{\rm{mT}}} \right)\)
\( \to {\rm{d}}\) đúng.