Câu hỏi:

12/07/2024 35,055

Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở $R = 0, 5 Ω$ . Một đoạn dây dẫn AB có độ dài l=14 cm, có khối lượng m=2g, điện trở $r = 0, 5 Ω$ tì vào hai thanh kim loại, tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó.
Toàn bộ hệ thống đặt trong một từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng chứa hai thanh kim loại và cảm ứng từ có độ lớn B=0,2T. Lấy $g = 9, 8 m / s^{2}$
a) Xác định chiều dòng điện qua R.
b) Chứng minh rằng lúc đầu thanh AB chuyển động nhanh dần, sau một thời gian chuyển động trở thành chuyển động đều. Tính vận tốc chuyển động đều ấy và tính $U_{A B}$ .

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Sử dụng máy tính cầm tay FX570ES để giải một số bài tập Vật Lí 11 !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

a) Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng.

Áp dụng định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh ra véc tơ cảm ứng từ cảm ứng $\vec{B_{C}}$ ngược chiều với $\vec{B}$ .

Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, ta thấy dòng điện cảm ứng chạy qua R có chiều từ A đến B.

b) Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực P = mg nên thanh chuyển động nhanh dần do đó v tăng dần.

Sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ F = B.I.l có hướng đi lên.

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch là: $e_{C} = B . l . v$

Cường độ dòng điện chạy trong mạch: $I = \frac{e_{C}}{R + r} = \frac{B . l . v}{R + r} .$

Lực từ tác dụng lên thanh: $F = B . I . l = \frac{B^{2} . l^{2} . v}{R + r}$ hướng thẳng đứng lên trên.

Vì v tăng dần nên F tăng dần cho đến lúc F = P thì thanh chuyển động thẳng đều.

Khi thanh chuyển động đều thì: $\frac{B^{2} . l^{2} . v}{R + r} = m . g$

$\Rightarrow v = \frac{(R + r) . m g}{B^{2} . l^{2}} = \frac{(0, 5 + 0, 5) . 2.9, 8}{0, 2^{2} . 0, 14^{2}} = 25 (m / s) .$

Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh lúc đó:

$U_{A B} = I . R = \frac{B . l . v}{R + r} . R = \frac{0, 2.0, 14.25}{0, 5 + 0, 5} . 0, 5 = 0, 35 (V) .$

c) Khi để nghiêng hai thanh kim loại một góc a so với mặt phẳng ngang

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch lúc này là:

$e_{C} = B . \cos (90 ° - α) . l . v = B . l . v . \sin (α) .$

Cường độ dòng điện chạy trong mạch: $I = \frac{e_{C}}{R + r} = \frac{B . l . v . \sin (α)}{R + r}$

Lực từ tác dụng lên thanh: $F = B . \sin (α) . I . l = \frac{B^{2} . l^{2} . v . {(\sin (α))}^{2}}{R + r}$ hướng lên dọc theo hai thanh song song.

Khi lực từ cân bằng với thành phần của trọng lực hướng dọc theo hai thanh song song là m.g.sina thì thanh chuyển động đều.

Khi đó ta có: $\frac{B^{2} . l^{2} . v . \sin^{2} (α)}{R + r} = m . g . \sin (α)$

$\Rightarrow v = \frac{(R + r) . m . g}{B^{2} . l^{2} . \sin (α)} = \frac{(0, 5 + 0, 5) . 2 . 10^{- 3} . 9, 8}{0, 2^{2} . 0, 14^{2} . 0, 87} = 28, 7 (m / s)$

Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là:

$U_{A B} = I . R = \frac{B . l . v . \sin α}{R + r} . R = \frac{0, 2.0, 14, 28, 7.0, 87}{0, 5 + 0, 5} . 0, 5 = 0, 35 (V) .$

Hot: Học hè online Toán, Văn, Anh...lớp 1-12 tại Vietjack với hơn 1 triệu bài tập có đáp án. Học ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình vẽ.
Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ $\vec{B}$ song song với cạnh AC. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Cho AB = 8 cm, AC = 6 cm, $B = 5 . 10^{- 3} T$ , I = 5 A. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây.

Xem đáp án

Lời giải

Lực từ tác dụng lên cạnh AC là $\vec{F_{A C}}$ = $\vec{0}$ vì AB song song với $\vec{B}$ .

Lực từ tác dụng lên cạnh AB là $\vec{F_{A B}}$ có điểm đặt tại trung điểm của AB, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ ngoài vào như hình vẽ.

Có độ lớn: $F_{A B} = I . B . A B = 2 . 10^{- 3} N .$

Lực từ tác dụng lên cạnh BC là $\vec{F_{B C}}$ có điểm đặt tại trung điểm của BC, có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, hướng từ trong ra và có độ lớn: $F_{B C} = I . B . B C . \sin (α) = I . B . B C . \frac{A B}{B C} = 2 . 10^{- 3} N .$

Câu 2

Cho một khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây như hình vẽ.
Biết B = 0,04 T. Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây.

Xem đáp án

Lời giải

Các cạnh AB và CD song song với các đường sức từ nên lực từ tác dụng lên các cạnh này bằng 0. Lực từ tác dụng lên các cạnh BC và AD có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ trong ra ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ.

Có độ lớn: $f_{B C} = f_{A D} = B . I . B C = 32 . 10^{- 3} N .$

Hai lực này tạo thành một ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ.

Câu 3

Cho hệ thống như hình vẽ.
Thanh kim loại MN = l = 20 cm, khối lượng m = 10 g, $\vec{B}$ vuông góc với khung dây dẫn và có độ lớn B = 0,1 T, nguồn có suất điện động E = 1,2 V, điện trở trong $r = 0, 5 Ω$ . Do lực điện từ và ma sát, thanh MN trượt đều với vận tốc v = 10 m/s. Bỏ qua điện trở của thanh ray và các nơi tiếp xúc.
a) Tính cường độ dòng điện, xác định chiều dòng điện trong mạch và hệ số ma sát giữa MN và ray.
b) Muốn cho dòng điện trong MN chạy từ N đến M, cường độ 1,8 A thì phải kéo MN trượt theo chiều nào? Vận tốc và lực kéo bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

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 4

Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, được uốn thành khung phẳng ABCD nằm trong mặt phẳng nằm ngang, cạnh BA và CD đủ dài, song song nhau, cách nhau một khoảng l = 50 cm. Khung được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng của khung (như hình vẽ).
Thanh kim loại MN có điện trở R = 0,5 W có thể trượt không ma sát dọc theo hai cạnh AB và CD.
a) Tính công suất cơ cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với vận tốc v = 2 m/s dọc theo các thanh AB và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN.
b) Thanh MN đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh còn có thể trượt thêm được đoạn đường bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m = 5 g?

Xem đáp án

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 5

Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình vẽ.
Biết B = 0,02T. Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây.

Xem đáp án

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

Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn, bán kính $R = 20 c m$ như hình vẽ.

Xem đáp án

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

Xem thêm các câu hỏi khác »

Hỏi bài tập

Đăng ký gói thi VIP

VIP +1 tháng ( 199,000 VNĐ )

VIP +1 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 1 tháng

Hơn 100K đề thi thử, đề minh hoạ, chính thức các năm
Với 2tr+ câu hỏi theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng
Tải xuống đề thi [DOCX] với đầy đủ đáp án
Xem bài giảng đính kèm củng cố thêm kiến thức
Bao gồm tất cả các bậc từ Tiểu học đến Đại học
Chặn hiển thị quảng cáo tăng khả năng tập trung ôn luyện

Mua ngay

VIP +3 tháng ( 299,000 VNĐ )

VIP +3 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 3 tháng

Hơn 100K đề thi thử, đề minh hoạ, chính thức các năm
Với 2tr+ câu hỏi theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng
Tải xuống đề thi [DOCX] với đầy đủ đáp án
Xem bài giảng đính kèm củng cố thêm kiến thức
Bao gồm tất cả các bậc từ Tiểu học đến Đại học
Chặn hiển thị quảng cáo tăng khả năng tập trung ôn luyện

Mua ngay

VIP +6 tháng ( 399,000 VNĐ )

VIP +6 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 6 tháng

Hơn 100K đề thi thử, đề minh hoạ, chính thức các năm
Với 2tr+ câu hỏi theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng
Tải xuống đề thi [DOCX] với đầy đủ đáp án
Xem bài giảng đính kèm củng cố thêm kiến thức
Bao gồm tất cả các bậc từ Tiểu học đến Đại học
Chặn hiển thị quảng cáo tăng khả năng tập trung ôn luyện

Mua ngay

VIP +12 tháng ( 499,000 VNĐ )

VIP +12 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 12 tháng

Hơn 100K đề thi thử, đề minh hoạ, chính thức các năm
Với 2tr+ câu hỏi theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng
Tải xuống đề thi [DOCX] với đầy đủ đáp án
Xem bài giảng đính kèm củng cố thêm kiến thức
Bao gồm tất cả các bậc từ Tiểu học đến Đại học
Chặn hiển thị quảng cáo tăng khả năng tập trung ôn luyện

Mua ngay

Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn, bán kính R=20cm như hình vẽ.

VIP +1 tháng ( 199,000 VNĐ )

VIP +3 tháng ( 299,000 VNĐ )

VIP +6 tháng ( 399,000 VNĐ )

VIP +12 tháng ( 499,000 VNĐ )

🔥 Đề thi HOT:

CHỌN BỘ SÁCH BẠN MUỐN XEM

Đăng ký

Đăng nhập

Quên mật khẩu

Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn, bán kính $R = 20 c m$ như hình vẽ.