Câu hỏi:

29/08/2025 13 Lưu

Biết 4 dây dẫn đặt song song với nhau trong không gian sao cho mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) cắt vuông góc với các dây tại A, B, C và D tạo thành hình vuông cạnh 10 cm (hình vẽ); độ lớn cảm ứng từ do dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện I gây ra cách nó một đoạn r đặt trong không khí là \(B = {2.10^{ - 7}}\frac{I}{r}\left( T \right)\). Khi \({\rm{t}} = 10\) s thì độ lớn cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M thuộc mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) và cách đều các dây là \(x{.10^{ - 4}}\left( T \right)\). Tìm giá trị của x? (kết quả làm tròn đến chữ số hàng phần trăm).

Biết 4 dây dẫn đặt song song với nhau trong không gian sao cho mặt phẳng  (ảnh 1)

 

 

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Phương pháp:

- Tính giá trị của i tại thời điểm \(t = 10\left( {\rm{s}} \right)\).

- Xác định chiều của các cảm ứng từ do các dòng điện gây ra tại \(M\).

- Áp dụng công thức cộng vecto xác định cảm ứng từ tổng hợp tại M.

Cách giải:

Tại \(t = 10\left( s \right) \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{i_1} = 8{\rm{cos}}\left( {100\pi t} \right) = 8\left( A \right)}\\{{i_2} = 8{\rm{cos}}\left( {100\pi t + 2\pi /3} \right) =  - 4\left( A \right)}\\{{i_3} = 8{\rm{cos}}\left( {100\pi t - 2\pi /3} \right) =  - 4\left( A \right)}\end{array}} \right.\) (1)

Vậy dòng \({{\rm{i}}_1}\) ngược chiều với dòng \({{\rm{i}}_2}\) và \({{\rm{i}}_3}\).

Giả sử chiều dòng điện \({{\rm{i}}_1}\) hướng vào trong mặt phẳng hình vẽ thì dòng \({{\rm{i}}_2}\) và \({{\rm{i}}_3}\) hướng ra ngoài mặt phẳng hình vẽ.

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định được chiều của cảm ứng từ do các dòng điện gây ra tại M như hình vẽ.

Biết 4 dây dẫn đặt song song với nhau trong không gian sao cho mặt phẳng  (ảnh 2)

 

M cách đều các dây dẫn nên M nằm ở tâm của hình vuông, với:

\(AM = BM = CM = \frac{{AC}}{2} = \frac{{\sqrt {{{10}^2} + {{10}^2}} }}{2} = 5\sqrt 2 \left( {{\rm{cm}}} \right) = r\left( 2 \right)\)

Độ lớn cảm ứng từ do các dòng điện này gây ra tại M là:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{B_1} = {{2.10}^{ - 7}}\frac{{\left| {{i_1}} \right|}}{{AM}}}\\{{B_2} = {{2.10}^{ - 7}}\frac{{\left| {{i_2}} \right|}}{{BM}}}\\{{B_2} = {{2.10}^{ - 7}}\frac{{\left| {{i_3}} \right|}}{{CM}}}\end{array}} \right.\) (3)

Từ (1), (2) và (3) ta có:

\({B_1} = 2{B_2} = 2{B_3} = {2.10^{ - 7}}\frac{8}{{0,05\sqrt 2 }} \approx {2,26.10^{ - 5}}\left( T \right)\)

Từ hình vẽ, ta có:

\({\vec B_1} \uparrow  \uparrow {\vec B_3} \Rightarrow {B_{13}} = {B_1} + {B_3} = 2{B_3} + {B_3} = 3{B_3}\)

\({\vec B_{13}} \bot {\vec B_2} \Rightarrow {B_{123}} = \sqrt {B_{13}^2 + B_2^2}  = \sqrt {{{\left( {3{B_3}} \right)}^2} + B_3^2}  = {B_3}\sqrt {10} \)

\( \Rightarrow {B_{123}} = \frac{{{{2,26.10}^{ - 5}}}}{2}.\sqrt {10}  \approx {3,573.10^{ - 5}}\left( T \right) \approx {0,36.10^{ - 4}}\left( T \right)\)

Đáp án: 0,36.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Phương pháp:

Nhiệt dung riêng của chì: \(c = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}}\)

Cách giải:

Nhiệt dung riêng của chì là:

\(c = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}} = \frac{{{{22.10}^3}}}{{0,88.\left( {327,5 - 131} \right)}} \approx 127\left( {{\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\)

Đáp án: 127.

Câu 2

Mặt phẳng (P) phân chia không gian thành hai miền như hình vẽ. Miền (1) có từ trường đều \(\overrightarrow {{B_1}} \) với các đường sức từ nằm ngang, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ,độ lớn cảm ứng từ \({B_1} = 0,2T\). Miền (2) có từ trường đều \(\overrightarrow {{B_2}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{B_1}} \) có độ lớn \({B_2} = 0,5{B_1}\). Một điện tích \({\rm{q}} = {10^{ - 4}}{\rm{C}}\), khối lượng \({10^{ - 5}}{\rm{\;g}}\) ban đầu ở điểm M trên mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\). Tại thời điểm \(t = 0\), điện tích được truyền một vận tốc ban đầu \({\vec v_0}\) vuông góc với mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) và hướng vào miền (1) với tốc độ là \({4.10^4}{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\). Lực từ tác dụng lên điện tích có độ lớn \(F = Bv\left| q \right|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và vận tốc \(\vec v\). Đến thời điểm \({t_1}\) điện tích quay trở lại mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) lần thứ nhất tại điểm N. Bỏ qua tác dụng của trọng lực.

Mặt phẳng (P) phân chia không gian thành hai miền như hình vẽ. Miền (1) có từ trường đều  (ảnh 1)

a) Đến thời điểm \({t_2} = 2\pi {.10^{ - 3}}s\) thì điện tích quay trở lại mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) tại điểm M.

b) Khoảng cách \({\rm{MN}} = 40{\rm{\;m}}\).

c) Động năng của điện tích trên là không đổi khi đi trong miền (1) và miền (2).

d) Lực từ tác dụng lên điện tích khi nó chuyển động trong miền (1) có độ lớn 8 N.

Lời giải

Phương pháp:

- Điện tích chịu tác dụng của lực từ có tác dụng làm cho điện tích chuyển động theo quỹ đạo là đường tròn, lực từ đóng vai trò là lực hướng tâm: \({F_{ht}} = m\frac{{{v^2}}}{R}\).

- Chu kì quay của điện tích: \(T = \frac{{2\pi R}}{v}\).

Cách giải:

a) Điện tích chịu tác dụng của lực \(\vec F\) có phương nằm ngang hướng sang phải làm điện tích này chuyển động theo quỹ đạo tròn.

Lực từ đóng vai trò là lực hướng tâm:

\(F = {F_{ht}} \Rightarrow Bv\left| q \right| = m\frac{{{v^2}}}{R} \Rightarrow R = \frac{{mv}}{{B\left| q \right|}}\) (1)

Khi điện tích quay trở lại mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) có nghĩa:

\(MN = 2R = 2\frac{{{\rm{mv}}}}{{B\left| q \right|}} = 2.\frac{{{{10}^{ - 5}}{{.10}^{ - 3}}{{.4.10}^4}}}{{{{0,2.10}^{ - 4}}}} = 40\left( {\rm{m}} \right)\)

\( \to {\rm{b}}\) đúng.

Chu kì của điện tích trong vùng từ trường \({{\rm{B}}_1}:{T_1} = \frac{{2\pi {R_1}}}{v}\)

Chu kì của điện tích trong vùng từ trường \({{\rm{B}}_2}:{T_2} = \frac{{2\pi {R_2}}}{v}\)

Ở thời điểm \({{\rm{t}}_1}\) điện tích quay về mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) tại N và đi vào vùng từ trường \({{\rm{B}}_2}\) có \({B_2} = 0,5{B_1}\left( 2 \right)\)

Từ (1) và \(\left( 2 \right) \Rightarrow {R_2}\) tăng gấp hai lần khi chuyển động ở vùng \({{\rm{B}}_1}\).

Xét quá trình chuyển động của điện tích từ \({\rm{t}} = 0\) đến khi quay trở lại M:

Mặt phẳng (P) phân chia không gian thành hai miền như hình vẽ. Miền (1) có từ trường đều  (ảnh 2)

 

+ Từ \(t = 0\) đến \({t_1}\): điện tích đi trong vùng \({{\rm{B}}_1}\) từ M đến N với bán kính \({R_1} = 20\left( {\rm{m}} \right)\)

+ Từ \({t_1} \to t'\): điện tích đi trong vùng \({{\rm{B}}_2}\) từ N đến P với bán kính \({R_2} = 40\left( {\rm{m}} \right)\)

+ Từ \(t' \to {t_2}\): điện tích đi trong vùng \({{\rm{B}}_1}\) từ P đến M với bán kính \({R_1} = 20\left( {\rm{m}} \right)\)

Vậy thời gian điện tích quay trở lại mặt phẳng \(\left( {\rm{P}} \right)\) tại điểm M là:

\(t = \frac{{{T_1}}}{2} + \frac{{{T_2}}}{2} + \frac{{{T_1}}}{2} = {T_1} + \frac{{{T_2}}}{2} = \frac{{2\pi {R_1}}}{v} + \frac{1}{2}\frac{{2\pi {R_2}}}{v}\)

Thay số vào ta được:

\(t = \frac{{2\pi .20}}{{{{4.10}^4}}} + \frac{1}{2}\frac{{2\pi .40}}{{{{4.10}^4}}} = 2\pi {.10^{ - 3}}\left( {\rm{s}} \right)\)

\( \to \) a đúng.

c) Điện tích chuyển động với tốc độ không đổi trong hai miền \({{\rm{B}}_1}\) và \({{\rm{B}}_2}\) nên động năng của nó không thay đổi.

\( \to {\rm{c}}\) đúng.

d) Lực từ tác dụng lên điện tích khi nó chuyển động trong miền (1) có độ lớn:

\(F = Bv\left| q \right| = {0,2.4.10^4}{.10^{ - 4}} = 0,8\left( N \right)\)

\( \to {\rm{d}}\) đúng.

 

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 6

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP