Câu hỏi:

26/04/2026 8 Lưu

Z là vùng không gian tồn tại một điện trường đều và một từ trường đều vuông góc với nhau (\(\vec E \bot \vec B\), hình vẽ). Độ lớn của cường độ điện trường là \(E = 2,80{\rm{kV}}/{\rm{m}}\) và độ lớn của cảm ứng từ là \(B = 0,500{\rm{\;T}}\). Một ion dương có khối lượng \({\rm{m}} = 1,{66.10^{ - 26}}{\rm{\;kg}}\), điện tích \(q = 1,{60.10^{ - 19}}{\rm{C}}\) chuyển động với vận tốc \(\vec v\) vào vùng Z theo phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\). Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn \(F = Bv\left| q \right|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và với vận tốc \(\vec v\). Bỏ qua tác dụng của trọng lực.

Vận tốc v phải bằng bao nhiêu km/s để khi chuyển động qua vùng \(Z\), ion không bị lệch so với phương ban đầu?

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Đáp án:

5,6

Từ hình vẽ, bản tụ phía dưới tích điện dương (+), bản phía trên tích điện âm (-). Do đó, vectơ cường độ điện trường \(\vec E\) có hướng từ dưới lên trên. Lực điện tác dụng lên ion dương \({\vec F_d} = q\vec E\) cùng chiều với \(\vec E\) nên hướng thẳng đứng lên trên.

Từ trường \(\vec B\) có hướng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ. Vận tốc \(\vec v\) hướng từ trái sang phải. Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ (lực Lorentz) \({\vec F_t}\) hướng thẳng đứng xuống dưới.

Để ion không bị lệch, độ lớn lực điện và lực từ phải bằng nhau:

\({F_d} = {F_t} \Leftrightarrow \left| q \right|E = \left| q \right|vB \Rightarrow v = \frac{E}{B}\)

\( \Rightarrow v = \frac{{2800}}{{0,500}} = 5600{\rm{\;m}}/{\rm{s}} = 5,6{\rm{\;km}}/{\rm{s}}\)

Đáp án: 5,6

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

a. Một trong các giả thuyết phù hợp với thí nghiệm trên là: "Khi từ thông qua khung dây biến đổi càng nhanh thì cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây càng lớn".

Đúng
Sai

b. Không có dòng điện trong khung dây nếu khung dây và nam châm cùng chuyển động.

Đúng
Sai

c. Kim điện kế ở (II) lệch theo chiều ngược lại so với ở (I).

Đúng
Sai

d. Kết quả thí nghiệm không xác nhận giả thuyết ở a).

Đúng
Sai

Lời giải

a) Khi tịnh tiến nam châm với các tốc độ khác nhau, tốc độ biến thiên từ thông \(\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}\) sẽ khác nhau. Tốc độ càng nhanh thì \({e_c}\) càng lớn, dẫn đến \(i\) càng lớn. Đây là một giả thuyết khoa học hoàn toàn phù hợp để kiểm nghiệm trong thí nghiệm này.

⇒ a đúng.

b) Nếu chỉ nói cùng chuyển động mà không đảm bảo cùng vận tốc, vị trí tương đối vẫn có thể thay đổi ⇒ vẫn có dòng điện cảm ứng.

⇒ b sai.

c) Ở thí nghiệm (I), nam châm lại gần thì từ thông tăng. Ở thí nghiệm (II), nam châm ra xa thì từ thông giảm. Theo định luật Lenz, chiều dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp phải ngược nhau để chống lại sự tăng/giảm từ thông.

⇒ Kim điện kế sẽ lệch về hai phía khác nhau.

⇒ c đúng.

d) Thí nghiệm thay đổi tốc độ (tịnh tiến nhanh/chậm) là để xác nhận mối liên hệ giữa tốc độ biến thiên từ thông và cường độ dòng điện.

⇒ Kết quả thí nghiệm đã xác nhận giả thuyết ở a).

⇒ d sai.

Lời giải

Đổi đơn vị diện tích tiết diện: \(S = 98,0{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2} = {98.10^{ - 4}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\).

Trục ống dây song song với các đường sức từ nên góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) và vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của mặt phẳng vòng dây ban đầu là \({\alpha _1} = {0^0}\) (hoặc \({180^0}\)).

Từ thông ban đầu qua toàn bộ ống dây (gồm \(N\) vòng) là:

\({{\rm{\Phi }}_1} = NBS{\rm{cos}}{0^0} = NBS\)

Khi cảm ứng từ đổi chiều (giữ nguyên độ lớn), góc lúc này là \({\alpha _2} = {180^ \circ }\). Từ thông lúc sau là:

\({{\rm{\Phi }}_2} = {\rm{NBScos}}{180^ \circ } = - {\rm{NBS}}\)

Độ biến thiên từ thông qua ống dây:

\({\rm{\Delta \Phi }} = {{\rm{\Phi }}_2} - {{\rm{\Phi }}_1} = - NBS - NBS = - 2NBS\)

Độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình xuất hiện trong ống dây là:

\({e_c} = \left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = \frac{{2NBS}}{{{\rm{\Delta }}t}}\)

Thay số vào ta được:

\({e_c} = \frac{{2.125.0,{{150.98.10}^{ - 4}}}}{{0,105}} = 3,5\left( V \right)\)

Đáp án: 3,5

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP