Tel: 024.7300.7989 - Phone: 1800.6947 (Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)

Thi thử toàn quốc ĐGTD & thi cuối học kì II lớp 10, 11, 12
↪ ĐGTD Bách khoa (TSA) - Trạm số 8 ↪ Thi cuối học kì II lớp 10, 11, 12
Giỏ hàng của tôi
Trang chủ
Luyện thi đại học môn lí

Một nhóm học sinh sử dụng bộ thí nghiệm như hình vẽ để đo cảm ứng từ giữa hai nhánh

Câu hỏi số 963860:
Vận dụng

Một nhóm học sinh sử dụng bộ thí nghiệm như hình vẽ để đo cảm ứng từ giữa hai nhánh của một nam châm chữ U: Một khung dây hình vuông ABCD gồm 50 vòng, cạnh a = 10 cm được treo vào đầu bên phải của đòn cân, đầu bên trái của đòn cân nối với lực kế, trục quay đi qua trung điểm và vuông góc với đòn cân. Khi đòn cân thăng bằng thì cạnh BC của khung nằm ngang trong từ trường và vuông góc với các đường sức từ của nam châm. Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua khung theo chiều ABCD thì phải thay đổi số chỉ F của lực kế để cân thăng bằng nằm ngang trở lại.

Cho dòng điện chạy qua khung dây thì nhóm học sinh thu được các số liệu ghi ở bảng sau:

Đúng Sai
a) Từ trường trong lòng nam châm có chiều từ phải sang trái.
b) Cảm ứng từ trong lòng nam châm là: $B = 47,2 \pm 1,9\left( {mT} \right)$.
c) Sau khi làm thí nghiệm lần 4, để kiểm tra lại kết quả, học sinh đã đổi chiều của dòng điện qua khung dây và điều chỉnh cường độ về bằng 0,01 A. Để lấy lại thăng bằng cho đòn cân thì phải giảm số chỉ lực kế đi 11,5 mN. Độ lớn của cảm ứng từ mà học sinh này đo được ở lần thí nghiệm này là 50,0 mT.
d) Để giảm sai số, trước khi đọc số chỉ lực kế phải đảm bảo đòn cân nằm ngang, lực kế và khung dây thẳng đứng, đọc chính xác số chỉ lực kế và giá trị cường độ dòng điện trên ampe kế.

Đáp án đúng là: S; Đ; Đ; Đ

Quảng cáo

Xem lời giải
Câu hỏi:963860
Phương pháp giải

Sử dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy.

Sử dụng công thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: $F_{B} = N.B.I.L.\sin\alpha$.

Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực từ và chiều từ trường.

Sử dụng công thức tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối trung bình.

Giải chi tiết

Gọi $F_{B}$ là lực từ tác dụng lên cạnh BC có chiều dài a = 10 cm = 0,1 m. Khung dây có $N = 50$ vòng.

Từ bảng số liệu, khi $I = 0$, lực kế chỉ $F_{0} = 5$ mN. Đây là lực kéo cần thiết ở nhánh trái để cân bằng với phần trọng lượng dư của khung dây ở nhánh phải.

Khi có dòng điện $I$, số chỉ lực kế tăng lên, chứng tỏ lực từ $F_{B}$ tác dụng lên BC có chiều hướng xuống làm nhánh phải bị kéo xệ xuống. Phương trình cân bằng mômen:

$\left. F = F_{0} + F_{B}\Rightarrow F_{B} = F - 5\left( {mN} \right) \right.$

a) Chiều dòng điện chạy theo thứ tự ABCD, tức là trên cạnh BC dòng điện có chiều từ phải sang trái.

Lực từ $F_{B}$ hướng xuống.

Áp dụng quy tắc bàn tay trái (ngón cái chõai xuống chỉ chiều lực từ, các ngón tay hướng từ phải sang trái chỉ chiều dòng điện), lòng bàn tay phải hướng ra xa người quan sát.

Do đó, từ trường có chiều từ ngoài mặt phẳng hình vẽ đâm vào trong (chứ không phải từ phải sang trái).

$\Rightarrow$ a sai.

b) Ta tính cảm ứng từ B cho 3 lần có dòng điện theo công thức $B = \dfrac{F_{B}}{N.I.a}$:

Lần 2: $F_{B} = 10 - 5 = 5mN = 5.10^{- 3}N$

$\left. \Rightarrow B_{1} = \dfrac{5.10^{- 3}}{50.0,02.0,1} = 0,05T = 50mT \right.$

Lần 3: $F_{B} = 12 - 5 = 7mN = 7.10^{- 3}N$

$\left. \Rightarrow B_{2} = \dfrac{7.10^{- 3}}{50.0,03.0,1} \approx 0,0467T = 46,7mT \right.$.

Lần 4: $F_{B} = 14 - 5 = 9mN = 9.10^{- 3}N$

$\left. \Rightarrow B_{3} = \dfrac{9.10^{- 3}}{50.0,04.0,1} = 0,045T = 45mT \right.$

Giá trị trung bình: $\overline{B} = \dfrac{50 + 46,7 + 45}{3} = 47,2mT$

Sai số tuyệt đối mỗi lần:

$\Delta B_{1} = \left| {50 - 47,2} \right| = 2,8mT$

$\Delta B_{2} = \left| {46,7 - 47,2} \right| = 0,5mT$;

$\Delta B_{3} = \left| {45 - 47,2} \right| = 2,2mT$.

Sai số trung bình: $\Delta\overline{B} = \dfrac{2,8 + 0,5 + 2,2}{3} \approx 1,9mT$

Vậy $B = \overline{B} \pm \Delta\overline{B} = 47,2 \pm 1,9$ (mT).

$\Rightarrow$ b đúng.

c) Khi đổi chiều dòng điện, lực từ $F_{B}$ đổi chiều hướng lên trên. Đòn cân thăng bằng khi lực kế chỉ: $F' = F_{0} - F_{B} = 5 - F_{B}$.

Đề bài cho biết phải giảm số chỉ lực kế đi 11,5 mN so với lần 4 (số chỉ là 14 mN), tức là số chỉ mới $F' = 14 - 11,5 = 2,5mN$.

Suy ra: $\left. 2,5 = 5 - F_{B}\Rightarrow F_{B} = 2,5mN = 2,5.10^{- 3}N \right.$

Cảm ứng từ đo được lúc này là:

$B = \dfrac{F_{B}}{N.I.a} = \dfrac{2,5.10^{- 3}}{50.0,01.0,1} = 0,05T = 50T$

$\Rightarrow$ c đúng.

d) Đúng. Đây là các thao tác thực hành chuẩn xác cần thiết để đảm bảo phương của các lực tác dụng đúng như mô hình lý thuyết (vuông góc với cánh tay đòn đòn cân), từ đó giúp kết quả đo có độ chính xác cao và giảm thiểu tối đa sai số hệ thống.

$\Rightarrow$ d đúng.

Đáp án cần chọn là: S; Đ; Đ; Đ

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>>  2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.

Hỗ trợ - Hướng dẫn

  • 024.7300.7989
  • 1800.6947 free

(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com

Đăng ký nhận tư vấn