Đề ôn tập Vật lí số 23: Lực từ lên dây dẫn và điện tích chuyển động

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Trong các câu định lượng, từ trường đều. Dây dài ℓ=0,50 m có dòng điện I=3,0 A trong B=0,20 T; góc giữa dòng điện và B được nêu ở từng câu. Độ lớn lực từ lên dây: F=B I ℓ sinθ. Với điện tích q chuyển động tốc độ v: F=|q|vBsinθ. Lực từ không sinh công lên hạt điểm vì vuông góc vận tốc tức thời.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Đơn vị SI của cảm ứng từ B là: A. weber (Wb)   B. tesla (T)   C. ampere (A)   D. volt (V).
2. Câu 2. Trong một hình, dòng điện trong dây hướng sang phải và vectơ B hướng lên trên mặt giấy. Lực từ lên dây hướng: A. vào mặt giấy   B. ra khỏi mặt giấy   C. sang trái   D. xuống dưới.
3. Câu 3. Giữ nguyên B, I, ℓ; nếu dây song song với đường sức từ thì lực từ lên đoạn dây bằng: A. 0   B. B I ℓ   C. B I/ℓ   D. 2B I ℓ.
4. Câu 4. Với cùng dây và từ trường, lực khi góc giữa dòng điện và B là 30° bằng bao nhiêu lần lực khi góc là 90°? A. 1   B. √3/2   C. 1/2   D. 0.
5. Câu 5. Điện tích q=2,0 μC chuyển động vuông góc với B=0,40 T ở tốc độ 1,0×10³ m/s. Lực từ có độ lớn: A. 8,0×10⁻⁷ N   B. 8,0×10⁻⁴ N   C. 0,80 N   D. 2,0×10⁻⁴ N.
6. Câu 6. Điện tích chuyển động song song B trong từ trường đều chịu lực từ: A. |q|vB   B. |q|B/v   C. bằng không   D. |q|v/B.
7. Câu 7. Tác dụng của lực từ lên hạt mang điện đang chuyển động là: A. luôn làm tăng tốc độ   B. có thể đổi hướng vận tốc nhưng không làm đổi động năng nếu chỉ có lực từ   C. luôn làm giảm tốc độ   D. làm dừng hạt sau một chu kì.
8. Câu 8. Nếu đảo chiều dòng điện trong cùng dây và giữ nguyên B, lực từ sẽ: A. đảo chiều, giữ nguyên độ lớn.   B. giữ nguyên cả độ lớn lẫn chiều   C. tăng gấp đôi   D. giảm một nửa nhưng không đổi chiều
9. Câu 9. Dây dài 0,50 m có I=3,0 A, B=0,20 T. Lực đạt giá trị cực đại khi góc giữa dây và B bằng: A. 0°   B. 30°   C. 90°   D. 180°.
10. Câu 10. Trong công thức F=B I ℓ sinθ, θ là góc giữa: A. lực và dòng điện   B. lực và mặt bàn   C. chiều dòng điện trong dây và vectơ B   D. dây và phương thẳng đứng.
11. Câu 11. Tăng cường độ dòng điện trong dây gấp đôi, các đại lượng khác không đổi. Độ lớn lực từ: A. tăng gấp đôi   B. giảm một nửa   C. không đổi   D. tăng gấp bốn.
12. Câu 12. Một dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Nếu đoạn dây có chiều dài nằm trong vùng từ trường tăng gấp ba và các yếu tố khác giữ nguyên, lực từ: A. không đổi   B. giảm ba lần   C. tăng chín lần   D. tăng ba lần.
13. Câu 13. Với hạt điện tích âm, so với hạt điện tích dương có cùng |q|, v và B, hướng lực từ: A. cùng chiều   B. ngược chiều   C. luôn bằng không   D. không xác định được độ lớn.
14. Câu 14. Một dây dẫn dài 0,40 m hợp góc 30° với B=0,25 T và chịu lực từ 0,10 N. Cường độ dòng điện trong dây là: A. 0,5 A   B. 4,0 A   C. 2,0 A   D. 8,0 A.
15. Câu 15. Công của lực từ tác dụng lên một hạt điểm chuyển động trong từ trường tĩnh là: A. luôn dương   B. bằng không   C. luôn âm   D. bằng qvB.
16. Câu 16. Với v không đổi độ lớn và v vuông góc B, quỹ đạo lí tưởng của điện tích điểm trong từ trường đều là: A. đường tròn.   B. đường thẳng tăng tốc   C. đường parabol   D. đường xoắn ốc có thành phần v song song B
17. Câu 17. Hướng lực từ lên dây mang dòng có thể xác định bằng: A. định luật Hooke   B. công thức động năng   C. định luật khúc xạ.   D. quy tắc bàn tay trái với chiều từ trường và dòng điện
18. Câu 18. Công thức độ lớn lực từ lên điện tích chuyển động ở góc θ với B là: A. |q|vBcosθ   B. |q|B/(v sinθ)   C. |q|v/B.   D. |q|vBsinθ

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Dây dẫn có dòng điện

1. Độ lớn lực từ được tính bằng B I ℓ sinθ.
2. Dây song song với B chịu lực từ có độ lớn B I ℓ.
3. Vectơ lực từ lên dây vuông góc với cả chiều dòng điện và vectơ cảm ứng từ.
4. Nếu đồng thời đảo chiều dòng điện và vectơ B, vectơ lực từ giữ nguyên hướng.

Câu 2. Điện tích chuyển động

1. Lực từ có độ lớn |q|vBsinθ.
2. Điện tích đứng yên trong từ trường chịu lực từ |q|B.
3. Khi vận tốc của hạt vuông góc với B, lực từ lên hạt vuông góc với cả vectơ vận tốc và vectơ cảm ứng từ.
4. Đổi dấu q nhưng giữ v, B thì hướng lực từ đảo ngược.

Câu 3. Tác dụng của lực

1. Lực từ lên hạt chuyển động vuông góc với vận tốc.
2. Lực từ luôn sinh công dương làm tăng động năng.
3. Trong từ trường đều, v vuông góc B và chỉ có lực từ thì hạt chuyển động tròn đều.
4. Tăng |q| gấp đôi, giữ v, B, θ, làm lực từ tăng gấp đôi.

Câu 4. Đổi tham số và đơn vị

1. Nếu θ=30° thì sinθ=0,5.
2. Với B=0,50 T, I=4,0 A, ℓ=0,25 m, dây vuông góc B chịu lực 0,50 N.
3. Đơn vị của lực từ trong hệ SI là niutơn.
4. Tăng chiều dài dây trong vùng từ trường lên ba lần, các đại lượng khác giữ nguyên, làm lực từ giảm còn một phần ba.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Một dây dẫn dài 0,75 m mang dòng 2,4 A vuông góc với B=0,35 T. Tính lực từ (N).
2. Câu 2: Với cùng dây ở câu 1, tỉ số lực từ tại góc 30° so với tại góc 90° là bao nhiêu? Ghi kết quả dưới dạng số thập phân.
3. Câu 3: Một nam châm có cực Bắc tiến lại gần vòng dây. Mặt vòng dây hướng về phía nam châm. Theo định luật Len-xơ, mặt vòng dây phía nam châm trở thành cực nào?
4. Câu 4: Điện tích q=4,0 μC chuyển động với tốc độ 1,5×10³ m/s, hợp với B=0,20 T góc 30°. Tính lực từ (N).
5. Câu 5: Dây dài 0,60 m mang dòng 5,0 A trong B=0,20 T; dây hợp với B góc 60°. Tính lực từ (N), làm tròn 3 chữ số có nghĩa.
6. Câu 6: Proton có m=1,67×10⁻²⁷ kg, |q|=1,60×10⁻¹⁹ C chuyển động vuông góc với B=0,50 T với tốc độ 3,00×10⁶ m/s. Tính bán kính quỹ đạo tròn (m), làm tròn 3 chữ số có nghĩa.

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. B. Đơn vị SI của B là tesla; có thể suy ra từ F=B I ℓ khi dây vuông góc trường.
2. Câu 2. B. Theo quy tắc tích có hướng, vectơ dòng điện (sang phải) × vectơ B (lên trên) hướng ra khỏi mặt giấy. Chiều được xác định bởi F=Iℓ×B; độ lớn không cần tính.
3. Câu 3. A. Với θ=0°, sinθ=0 nên thành phần dây song song từ trường không chịu lực từ.
4. Câu 4. C. Cùng B, I và ℓ thì F tỉ lệ sinθ; do đó F(30°)/F(90°)=sin30°/sin90°=1/2.
5. Câu 5. B. F=|q|vB=2,0×10⁻⁶×1,0×10³×0,40=8,0×10⁻⁴ N.
6. Câu 6. C. Nếu vận tốc song song B thì θ=0°; sin0°=0 nên lực từ bằng không.
7. Câu 7. B. Lực từ luôn vuông góc với v, do đó không sinh công và không đổi động năng của hạt.
8. Câu 8. A. Đảo I đảo vectơ lực Iℓ×B; độ lớn B I ℓ sinθ vẫn giữ nguyên.
9. Câu 9. C. F lớn nhất khi sinθ=1, đạt được tại θ=90°.
10. Câu 10. C. θ là góc giữa chiều dòng điện quy ước dọc dây và vectơ cảm ứng từ B.
11. Câu 11. A. F tỉ lệ thuận với I khi B, ℓ và góc không đổi nên I gấp đôi thì F gấp đôi.
12. Câu 12. D. F=B I ℓsinθ; nhân ℓ ba lần làm lực tăng ba lần nếu các đại lượng kia cố định.
13. Câu 13. B. Độ lớn phụ thuộc |q|, còn hướng phụ thuộc dấu q; đổi dấu điện tích làm lực đảo chiều.
14. Câu 14. C. I=F/(Bℓsinθ)=0,10/(0,25×0,40×0,50)=2,0 A.
15. Câu 15. B. Lực từ vuông góc dịch chuyển tức thời, nên tích vô hướng F·ds bằng 0 và công bằng không.
16. Câu 16. A. Khi v vuông góc B, lực Lorentz luôn hướng tâm và giữ tốc độ không đổi, tạo quỹ đạo tròn.
17. Câu 17. D. Quy tắc bàn tay trái cho biết hướng lực từ từ hướng dòng điện và hướng từ trường.
18. Câu 18. D. Độ lớn lực Lorentz bằng |q|vBsinθ; góc đo giữa vận tốc và từ trường.

Phần II

1. Câu 1: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. a) F=B I ℓsinθ. b) Khi dây song song B, θ=0 nên F=0. c) Theo quy tắc tích có hướng, lực vuông góc với dòng điện và B. d) Đảo đồng thời I và B không đổi chiều của tích Iℓ×B.
2. Câu 2: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. Lực từ cần điện tích chuyển động; đổi dấu q đảo chiều nhưng không đổi độ lớn khi |q| giữ nguyên.
3. Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. Vì F vuông góc v nên lực không đổi tốc độ; trong trường hợp v vuông góc B nó đóng vai trò lực hướng tâm.
4. Câu 4: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai. F=0,50×4,0×0,25=0,50 N; lực tỉ lệ thuận chứ không tỉ lệ nghịch với ℓ.

Phần III

1. Câu 1: F=B Iℓ=0,35×2,4×0,75=0,63 N.
2. Câu 2: F(30°)/F(90°)=sin30°/sin90°=0,50. Các đại lượng B, I và ℓ giống nhau nên triệt tiêu trong tỉ số.
3. Câu 3: Cực Bắc của vòng dây. Theo định luật Len-xơ, dòng cảm ứng tạo từ trường chống lại sự tăng từ thông do cực Bắc đang tiến lại gần; vì vậy mặt vòng hướng về nam châm cũng là cực Bắc để đẩy nam châm.
4. Câu 4: F=|q|vBsinθ=4,0×10⁻⁶×1,5×10³×0,20×sin30°=6,0×10⁻⁴ N.
5. Câu 5: F=0,20×5,0×0,60×sin60°≈0,520 N.
6. Câu 6: Lực từ đóng vai trò lực hướng tâm: |q|vB=mv²/r, nên r=mv/(|q|B)=(1,67×10⁻²⁷×3,00×10⁶)/(1,60×10⁻¹⁹×0,50)=0,0626 m (3 chữ số có nghĩa).

Tài liệu tham chiếu và phạm vi kiểm chứng

• OpenStax College Physics 2e 22.7: Magnetic Force on a Current-Carrying Conductor — lực từ lên dây có dòng điện.
• OpenStax College Physics 2e 22.4: Force on a Moving Charge in a Magnetic Field — lực Lorentz, độ lớn và góc.
• OpenStax College Physics 2e 22.5: Force on a Moving Charge in a Magnetic Field: Examples and Applications — lực từ đóng vai trò lực hướng tâm và bán kính quỹ đạo hạt.
• OpenStax University Physics Volume 2 §13.1: Faraday’s Law — từ thông qua một vòng dây trong từ trường đều; góc đo với pháp tuyến diện tích.
• OpenStax University Physics Volume 2 §13.2: Lenz’s Law — dòng cảm ứng chống lại biến thiên từ thông gây ra nó.
• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025 — dạng thức trắc nghiệm.
• OpenStax College Physics 2e, Chapter 22 Summary — lực từ vuông góc với mặt phẳng tạo bởi vectơ vận tốc và vectơ cảm ứng từ.

Độ lớn được tính theo góc giữa vectơ chuyển động hoặc chiều dòng điện với B; dấu điện tích chỉ làm đổi hướng lực. Đề còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định độc lập.