Tiêu đề HS C3 TỪ TRƯỜNG.docx ✅

Trang 1 CHƯƠNG 3. TỪ TRƯỜNG Câu 1. 368884268 (Sở Ninh Bình) Mặt phẳng phân chia không gian thành hai miền như hình vẽ. Miền (1) có từ trường đều với các đường sức từ nằm ngang, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, độ lớn cảm ứng từ . Miền (2) có từ trường đều cùng hướng với có độ lớn . Một điện tích , khối lượng ban đầu ở điểm M trên mặt phẳng . Tại thời điểm , điện tích được truyền một vận tốc ban đầu vuông góc với mặt phẳng và hướng vào miền (1) với tốc độ là . Lực từ tác dụng lên điện tích có độ lớn , có phương vuông góc với cảm ứng từ và vận tốc . Đến thời điểm điện tích quay trở lại mặt phẳng lần thứ nhất tại điểm N. Bỏ qua tác dụng của trọng lực. a) Lực từ tác dụng lên điện tích khi nó chuyển động trong miền (1) có độ lớn 8 N. b) Khoảng cách . c) Đến thời điểm thì điện tích quay trở lại mặt phẳng tại điểm M. d) Động năng của điện tích trên là không đổi khi đi trong miền (1) và miền (2). Câu 2. 363455323 (Cụm Bắc Ninh) Uranium trong tự nhiên có 2 dồng vị chính là và . Trong đó chiếm một phần rất nhỏ nhưng lại là nhiên liệu phổ biến của các nhà máy điện hạt nhân. Một trong những cách làm giàu mà các nhà khoa học đã sử dụng là tách ra khỏi như sau: cho các ion chứa hạt nhân là và (có cùng điện tích ) tăng tốc đến cùng tốc độ V , sau đó cho chúng chuyển động vào từ trường đều có cảm ứng từ theo phương vuông góc với đường sức từ. Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Khi đó, lực từ tác dụng lên các ion có độ lớn , có phương vuông góc với vận tốc của các ion làm chúng chuyển động theo những nửa đường tròn có bán kính khác nhau như hình bên. Biết các ion chứa hạt nhân và có khối lượng lần lượt là và . a) Tốc độ của các ion bị thay đổi do tác dụng của lực từ. b) Khi các ion chuyển động tròn thì lực hướng tâm là lực từ. c) Bán kính quỹ đạo của các ion trong vùng từ trường được tính theo công thức . d) Khoảng cách giữa các ion chứa hạt nhân và khi cùng chuyển động được nửa vòng tròn là . Câu 3. 381534480 (SGD Thái Nguyên) Một nhóm nghiên cứu đang điều tra các đồng vị phóng xạ có thời gian sống ngắn. Họ thiết kế một đường ống như hình bên để vận chuyển các hạt alpha (hạt nhân helium) từ nơi chúng được tạo ra tới nơi chúng sẽ va chạm với một vật liệu khác để tạo ra một đồng vị. Các hạt alpha và chuyển
Trang 2 động tròn qua một vùng có từ trường đều có cảm ứng từ (độ lớn ). Lực từ tác dụng lên hạt có độ lớn , có phương vuông góc với cảm ứng từ và với vận tốc của hạt. Bán kính quỹ đạo tròn của hạt trong vùng có từ trường là r . a) Lực từ tác dụng lên hạt alpha làm lệch hướng chuyển động của hạt. b) Tốc độ chuyển động của hạt là . c) Thời gian chuyển động của hạt trong vùng có từ trường là . d) Có thể sử dụng thêm một điện trường để tăng tốc hạt alpha trước khi va chạm. Câu 4. 350465604 (Chuyên ĐH Vinh – NA) Nguyên lý hoạt động của máy cyclotron, dùng để tăng tốc hạt mang điện như hình bên. Hai hộp rỗng , II hình chữ làm bằng đồng lá, hở ở phía cạnh thẳng, rất gần nhau, gọi là hai cực D. Giữa hai cạnh thẳng của hai cực có một điện trường, có thể đảo chiều nhờ dòng điện xoay chiều. Hai cực D đặt trong một từ trường độ lớn cảm ứng từ B (vách bằng đồng sẽ ngăn không cho điện trường xuyên vào hộp), có hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Giả sử lúc đầu có một proton xuất phát từ một điểm rất gần với tâm S của máy cyclotron và đi vào hộp I đang mang điện âm. Lúc này, lực Lorentz xuất hiện và làm cho proton chuyển động theo quỹ đạo nửa đường tròn trong hộp I . Sau đó, khi proton quay lại cạnh thẳng của hộp I thì nguồn điện đổi chiều, điện trường sẽ tăng tốc cho proton, proton đi vào hộp II và lực Lorentz lại làm nhiệm vụ như trên, nhưng do vận tốc của proton đã tăng nên bán kính của nửa đường tròn quỹ đạo lúc này lớn hơn trước. Người ta đã chứng minh được rằng, thời gian chuyển động của proton bên trong các hộp luôn không đổi, vì vậy chi cần đặt nguồn điện xoay chiều có chu kỳ bằng hai lần thời gian chuyển động của proton trong các hộp D thì proton sẽ được tăng tốc nhiều lần và thu được vận tốc lớn. Đến mép ngoài hộp D , proton được phóng ra ngoài. Theo tính toán, bán kính quỹ đạo R của proton và tần số dao động của dòng điện xoay chiều thỏa mãn các công thức: và , trong đó m , q , v là khối lượng, điện tích, tốc độ của proton. Cho biết . Một máy cyclotron hoạt động với và bán kính của hộp D là 53 cm . a) Lực tác dụng lên proton chỉ có lực từ. b) Bán kính chuyển động của proton là không đổi. c) Độ lớn của cảm ứng từ thì cyclotron có thể gia tốc được proton. d) Năng lượng proton thu được khi ra khỏi máy là . Câu 5. 384378683 (PHÚ THỌ) Để xác định các chất trong một mẫu, người ta dùng một máy được gọi là máy quang phổ khối (khối phổ kế, hình bên). Khi cho mẫu vào máy này, hạt có khối lượng m bị ion hóa sẽ mang điện tích q . Sau đó, hạt được tăng tốc đến tốc độ v nhờ hiệu điện thế U. Tiếp theo, hạt sẽ chuyển động vào vùng từ trường theo phương vuông góc với cảm ứng từ . Lực từ tác dụng lên hạt có độ lớn có phương vuông góc với cảm ứng từ và với vận tốc của hạt. Bán kính quỹ đạo tròn của hạt trong vùng có từ trường là r . Dựa trên tỉ số , có thể xác định được các chất trong mẫu.
Trang 3 a) Tốc độ của hạt bị thay đổi do tác dụng của từ trường trong máy. b) Bỏ qua tốc độ ban đầu của hạt. Sau khi được tăng tốc bởi hiệu điện thế U , tốc độ của hạt là . c) Tỉ số giữa độ lớn điện tích và khối lượng của hạt là . d) Biết . Bán kính quỹ đạo của ion âm trong vùng có trường là . Câu 6. 363718347 (Sở Vĩnh Phúc) Trong quá trình truyền tải điện năng, để làm giảm hao phí trên đường dây người ta sử dụng các máy biến áp (hay còn gọi là máy biến thế). Một nhà máy phát điện cung cấp điện năng với công suất 20 MW cho một thành phố X. Điện áp do nhà máy điện phát ra có giá trị hiệu dụng là 25 kV. Đường dây tải điện làm bằng đồng có tiết diện dây là với tổng chiều dài là 248 km. Biết điện trở suất của đồng là . Xem mọi hao phí năng lượng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải. Máy biến thế 1 đặt tại nhà máy có số vòng dây và điện áp đặt vào hai đầu của cuộn dây sơ cấp lần lượt là 1000 vòng và 25 kV. Điện áp đưa lên đường dây tải điện là 500 kV. a) Trong sơ đồ về quá trình truyền tải điện năng ở trên, máy biến thế 1 và máy biến thế 3 là máy tăng thế. Còn máy biến thế 2 và máy biến thế 4 là máy giảm thế. b) Máy biến thế 1 có số vòng dây của cuộn dây thứ cấp là 20000 vòng. c) Điện trở đường dây truyền tải điện là . d) Biết công suất phát điện của nhà máy được tính theo công thức trong đó U là điện áp hiệu dụng nơi phát và I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tương ứng. Khi có sử dụng máy biến thế 1 thì chi phí phải chi trả cho hao phí điện trong một ngày có thể giảm tối đa 125 triệu đồng so với khi không sử dụng máy biến thế 1. Lấy giá điện trung bình là 2006 đồng/kW.h. Câu 7. 363718346 (Sở Vĩnh Phúc) Một khung dây hình vuông, độ dài mỗi cạnh là đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng của khung, chiều hướng từ ngoài vào trong và có độ lớn cảm ứng từ (hình vẽ). Trong khoảng thời gian , khung dây bị kéo dãn tại hai đỉnh của nó để tạo thành một hình thoi. Biết góc ở đỉnh hình thoi tạo thành là . Điện trở của khung dây . a) Từ thông gửi qua tiết diện khung dây giảm. b) Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây chạy cùng chiều kim đồng hồ. c) Từ thông qua khung dây giảm đi một lượng xấp xỉ là . d) Cường độ dòng điện cảm ứng trung bình xuất hiện trong khung dây xấp xỉ là . Câu 8. 369715183 (Sở Hà Tĩnh) Một khung dây dẫn, phẳng có diện tích , gồm 10 vòng dây. Khung dây dẫn được đặt trong từ trường đều có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây như hình vẽ. Cảm ứng từ B của từ trường biến thiên theo thời gian t có đồ thị hình bên.
Trang 4 a) Từ thông qua khung dây tại thời điểm có độ lớn là . b) Dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều cùng chiều kim đồng hồ. c) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc đến có giá trị bằng . d) Suất điện động cảm ứng trong khung có độ lớn bằng . Câu 9. Đặt khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD có cạnh CD 15 cm , cạnh BC20 cm vào trong từ trường đều sao cho mặt phẳng của khung nằm ngang và song song với các đường sức từ như hình bên. Biết có cảm ứng từ B0,25 T , khung dây có thể quay quanh trục đối xứng () nằm trong mặt phẳng khung dây. Cho dòng điện có cường độ 0,8 A chạy trong khung dây. a) Lực từ tác dụng lên đoạn dây DC và AB có phương nằm ngang. b) Mỗi cạnh AD và CB chịu tác dụng của lực từ F→ có độ lớn là 0,04 N . c) Lực từ tác dụng lên đoạn dây AD và CB là ngẫu lực làm cho khung dây quay quanh trục () AD đi xuống BC đi lên. d) Moment ngẫu lực tác dụng lên khung dây có độ lớn cực đại là 3310( N.m) . Câu 10. Đàn ghi ta điện có cấu tạo đặc, không có hộp cộng hưởng. Sở dĩ ta nghe được âm phát ra từ dây cảm ứng gắn vào đàn ở bên dưới sáu dây đàn này. Vì dây đàn bằng thép nên đoạn dây đàn nằm sát ngay bên trên nam châm của cuộn dây cảm ứng được từ hóa, nghĩa là nó trở thành một nam châm có cực từ được mô tả như hình vẽ. a) Ghi-ta điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ để biến đổi dao động cơ học trên dây đàn thành dao động điện. b) Tần số của dao động điện bằng tần số của dao động cơ trên dây. c) Biết dây đàn dài 60 cm , tốc độ truyền sóng trên dây là . Tần số của âm cơ bản (tần số âm nhỏ nhất) mà dây này phát ra là 125 Hz . d) Nếu một cuộn dây trong ghi-ta điện có 1000 vòng và từ thông qua mỗi vòng dây thay đổi với tốc độ thì độ lớn suất điện động cảm ứng trong cuộn dây tương ứng lúc này là 1 V . Câu 11. 350515577 (Triệu Sơn 1 - TH) Đồ thị sau đây biểu diễn sự biến thiên của từ thông toàn phần theo thời gian qua một cuộn dây phẳng, đặt trong từ trường đều, có đường sức từ vuông góc mặt phẳng cuộn dây. Biết từ thông qua cuộn dây biến đổi chỉ do từ trường qua cuộn dây thay đổi. a) Từ thông qua cuộn dây biến thiên điều hòa theo thời gian. b) Từ thông cực đại qua cuộn dây có giá trị bằng 2 Wb . c) Tại thời điểm từ thông qua cuộn dây có giá trị và đang tăng. d) Suất điện động cực đại trong cuộn dây bằng 255 V . Câu 12. 363441667 (Triệu Quang Phục – HY) Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở . Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài khối lượng điện trở tì vào hai thanh kim loại. Thanh MN có thể trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó. Hệ thống đặt trong từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng chứa hai thanh kim loại, có cảm ứng từ . Biết