Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở R = 1,2 Omega . Một đoạn dây dẫn MN
19/28
PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở \(R = 1,2{\rm{\Omega }}\). Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài \(l = 20{\rm{\;cm}}\), khối lượng \({\rm{m}} = 2,5{\rm{\;g}}\), điện trở \(r = 0,3{\rm{\Omega }}\) tì vào hai thanh kim loại. Thanh MN có thểtrượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó. Hệ thống đặt trong từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng chứa hai thanh kim loại, có cảm ứng từ \({\rm{B}} = 0,2{\rm{\;T}}\). Biết rằng suất điện động cảm ứng trong thanh kim loại dài \(l\) chuyển động với vận tốc \(\vec v\) theo phương vuông góc với thanh trong từ trường đều có vecto cảm ứng từ \(\vec B\) tạo với \(\vec v\) góc \(\alpha \) là \({e_c} = Blv{\rm{sin}}\alpha \). Lấy \(g = 10{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).
a) Dòng điện cảm ứng qua thanh MN có chiều từ N đến M.
b) Lúc đầu thanh MN chuyển động nhanh dần, sau một thời gian chuyển động thẳng đều khi lực từ lớn hơn trọng lực.
c) Tốc độ thanh MN khi chuyển động thẳng đều là \(12,5{\rm{\;m/s}}\).
d) Hiệu điện thế hai đầu thanh MN khi chuyển động thẳng đều xấp xỉ là \(0,23{\rm{\;V}}\).
Phương pháp:
Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định hướng của cảm ứng từ: Đặt bàn tay phải sao cho cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.
Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định hướng của lực từ: Đặt bàn tay trái sao cho hướng của cảm ứng từ đi vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều của dòng điện, ngón tay cái choãi ra \({90^ \circ }\) chỉ chiều của lực từ.
Suất điện động cảm ứng: \({e_c} = Blv{\rm{sin}}\alpha \)
Lực từ: \({F_t} = BIl{\rm{sin}}\alpha \)
Cách giải:
a) Dòng điện cảm ứng qua thanh MN có chiều từ N đến M
\( \to \) a đúng
b) Lúc đầu thanh MN chuyển động nhanh dần, sau một thời gian thanh chuyển động thẳng đều khi lực từ bằng trọng lực.
\( \to \) b sai
c) Suất điện động cảm ứng:
\({e_c} = Blv{\rm{sin}}\alpha = Blv{\rm{sin}}{90^ \circ } = Blv\)
Cường độ dòng điện cảm ứng:
\(i = \frac{{{e_c}}}{{R + r}} = \frac{{Blv}}{{R + r}}\)
Lực từ tác dụng lên khung dây dẫn:
\({F_t} = Bli{\rm{sin}}\alpha = Bli{\rm{sin}}{90^ \circ } = Bli = \frac{{{B^2}{l^2}v}}{{R + r}}\)
Khi thanh chuyển động thẳng đều:
\(P = {F_t} \Rightarrow mg = \frac{{{B^2}{l^2}v}}{{R + r}} \Rightarrow v = \frac{{mg\left( {R + r} \right)}}{{{B^2}{l^2}}}\)
\( \Rightarrow v = \frac{{{{2,5.10}^{ - 3}}.10\left( {1,2 + 0,3} \right)}}{{{{0,2}^2}{{.0,2}^2}}} = 23,437\left( {{\rm{m/s}}} \right)\)
\( \to \) c sai
d) Cường độ dòng điện cảm ứng:
\(i = \frac{{Blv}}{{R + r}} = \frac{{0,2.0,2.23,437}}{{1,2 + 0,3}} = 0,625\left( A \right)\)
Hiệu điện thế hai đầu thanh MN khi chuyển động thẳng đều:
\({U_{MN}} = i.R = 0,625.1,2 = 0,75\left( {\rm{V}} \right)\)
\( \to \) d sai