Một đoạn dây đồng \(CD\) dài \(L = 20,cm\), khối lượng \(m = 15,g\) được treo nằm ngang bằng hai sợi dây mảnh, nhẹ, cách điện có chiều dài \(l = 40,cm\). Hệ thống được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ \(B = 0,5,T\) với các đường sức từ thẳng đứng hướng lên. Cho dòng điện không đổi \(I = 2,A\) chạy qua dây \(CD\). Khi hệ đang ở trạng thái cân bằng, mặt phẳng chứa dây treo lệch một góc \(\alpha \) so với phương thẳng đứng (như hình vẽ), người ta đột ngột ngắt dòng điện qua thanh \(CD\). Vận tốc cực đại của thanh \(CD\) trong quá trình dao động bằng bao nhiêu \(m/s\). Giả sử bỏ qua mọi lực cản của không khí và ma sát ở điểm treo, lấy \(g = 10,m/{s^2}\) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).

Quảng cáo
Trả lời:
Đáp án:
Khi có dòng điện, dây chịu lực từ ngang:
\({F_t} = BIL = 0,5 \cdot 2 \cdot 0,2 = 0,2,N\).
Trọng lượng của dây là \(P = mg = 0,015 \cdot 10 = 0,15,N\).
Ở vị trí cân bằng: \(\tan \alpha = \frac{{{F_t}}}{P} = \frac{{0,2}}{{0,15}} = \frac{4}{3}\).
Suy ra tam giác tỉ lệ \(3 - 4 - 5\), nên \(\cos \alpha = \frac{3}{5}\).
Khi ngắt dòng điện, lực từ mất đi. Thanh bắt đầu dao động từ vị trí lệch góc \(\alpha \) về vị trí cân bằng thẳng đứng. Cơ năng bảo toàn.
Độ chênh lệch thế năng giữa vị trí ban đầu và vị trí thấp nhất là
\(\Delta {W_t} = mgl(1 - \cos \alpha )\).
Tại vị trí thấp nhất, vận tốc đạt cực đại:
\(\frac{1}{2}m{v_{{{\max }^2}}} = mgl(1 - \cos \alpha )\).
Suy ra \({v_{\max }} = \sqrt {2gl(1 - \cos \alpha )} \).
Thay số: \({v_{\max }} = \sqrt {2 \cdot 10 \cdot 0,4 \cdot \left( {1 - \frac{3}{5}} \right)} = \sqrt {8 \cdot \frac{2}{5}} = \sqrt {3,2} \approx 1,79,m/s\).
Hot: 1000+ Đề thi cuối kì 2 file word cấu trúc mới 2026 Toán, Văn, Anh... lớp 1-12 (chỉ từ 60k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
A. tăng số cặp cực từ.
B. tăng số cặp cực từ hai lần.
C. giảm số cặp cực từ hai lần.
D. giữ nguyên số cặp cực từ.
Lời giải
Chọn B.
Ta có công thức \(f = n.p\).
Muốn \(f\) không đổi thì tích \(n.p\) phải không đổi. Khi tốc độ quay giảm còn một nửa, tức là \(n' = \frac{n}{2}\), thì để tích không đổi phải có \(p' = 2p\).
Vậy số cặp cực từ phải tăng hai lần.
Câu 2
a. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện \(I\) chạy qua dây.
b. Số chỉ của cân thay đổi là do lực từ tác dụng trực tiếp lên đĩa cân làm nén lò xo của cân.
c. Nếu đổi chiều dòng điện chạy qua dây dẫn \(CD\) và tăng cường độ dòng điện lên thành \(I' = 3,A\) thì số chỉ của cân sẽ giảm \(6,g\) so với giá trị \(m\) ban đầu.
d. Độ lớn cảm ứng từ \(B\) của nam châm dùng trong thí nghiệm bằng \(0,196,T\).
Lời giải
a) Đúng.
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có độ lớn: \(F = BIL\sin \alpha \).
Ở đây dây dẫn vuông góc với từ trường nên , do đó: \(F = BIL\).
Vì \(B\) và \(L\) không đổi nên \(F\) tỉ lệ thuận với \(I\).
b) Sai.
Lực từ tác dụng trực tiếp lên đoạn dây dẫn \(CD\), không tác dụng trực tiếp lên đĩa cân.
Do định luật III Newton, dây dẫn tác dụng ngược lại lên nam châm một lực cùng độ lớn, ngược chiều. Chính lực này truyền xuống cân nên số chỉ của cân thay đổi.
c) Đúng.
Khi \(I = 2,A\), số chỉ cân tăng thêm \(4,g\), tức là lực từ tương ứng với trọng lượng của \(4,g\).
Nếu đổi chiều dòng điện thì lực từ đổi chiều, nên số chỉ cân sẽ chuyển từ tăng sang giảm.
Vì lực từ tỉ lệ thuận với \(I\), khi tăng dòng điện từ \(2,A\) lên \(3,A\) thì độ biến thiên số chỉ cân là:
\(\Delta m' = 4 \cdot \frac{3}{2} = 6,g\).
Do đã đổi chiều dòng điện nên số chỉ của cân sẽ giảm \(6,g\) so với giá trị ban đầu.
d) Đúng.
Độ tăng trọng lượng mà cân đo được là: \(F = \Delta m \cdot g = 0,004 \cdot 9,8 = 0,0392,N\).
Mà: \(F = BIL\).
Suy ra: \(B = \frac{F}{{IL}} = \frac{{0,0392}}{{2 \cdot 0,1}} = 0,196,T\).
Vậy khẳng định đã cho là đúng.
Câu 3
nội năng của quả cầu và nước đều giảm.
nội năng của quả cầu và nước đều tăng.
nội năng của quả cầu tăng lên.
nội năng của nước tăng lên.
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.
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.
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.
Câu 6
A. \(5,41 \cdot {10^{25}}\).
B. \(1,11 \cdot {10^{25}}\).
C. \(1,61 \cdot {10^{22}}\).
D. \(5,41 \cdot {10^{22}}\).
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.


