Hình dưới đây cho thấy một thanh kim loại OS quay trong mặt phẳng nằm ngang quanh điểm O. Thanh trượt dọc theo một dây dẫn có dạng cung tròn PST bán kính \(r\). Hệ được đặt trong một từ trườn
25/28
PHẦN II. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 4. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.
Hình dưới đây cho thấy một thanh kim loại OS quay trong mặt phẳng nằm ngang quanh điểm O. Thanh trượt dọc theo một dây dẫn có dạng cung tròn PST bán kính \(r\). Hệ được đặt trong một từ trường đều có \(\vec B\) hướng ra khỏi mặt phẳng hình vẽ. Cho thanh quay đều với tốc độ góc không đổi \(\omega \) từ vị trí OT đến vị trí OP. Giả sử điện trở của thanh kim loại và dây nối không đáng kể; điện trở của toàn mạch là \(R\).
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch điện có chiều cùng chiều kim đồng hồ.
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch có độ lớn là \(\frac{{B\omega {r^2}}}{2}\).
Cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch là \(\frac{{{B^2}\omega {r^2}}}{{4R}}\).
Nhiệt lượng toả ra trên điện trở \(R\) khi thanh OS quay từ vị trí OT đến OP là \(\frac{{\pi {B^2}\omega {r^4}}}{{8R}}\).
Thanh kim loại OS quay trong từ trường đều có \(\vec B\) hướng ra khỏi mặt phẳng hình vẽ.
a) Sai.
Khi thanh quay từ OT đến OP, diện tích mạch kín giảm. Từ thông hướng ra khỏi mặt phẳng hình vẽ giảm. Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng phải tạo ra từ trường hướng ra khỏi mặt phẳng để chống lại sự giảm từ thông. Muốn tạo từ trường hướng ra khỏi mặt phẳng, dòng điện phải có chiều ngược chiều kim đồng hồ. Vì vậy phát biểu “cùng chiều kim đồng hồ” là sai.
b) Đúng.
Suất điện động cảm ứng trên thanh quay quanh một đầu trong từ trường đều là \(\mathcal{E} = \frac{1}{2}B\omega {r^2}\). Do đó phát biểu đúng.
c) Sai.
Cường độ dòng điện cảm ứng là \(I = \frac{\mathcal{E}}{R} = \frac{{B\omega {r^2}}}{{2R}}\). Đề cho \(\frac{{{B^2}\omega {r^2}}}{{4R}}\) là không đúng.
d) Đúng.
Khi thanh quay từ OT đến OP, góc quay là \(\frac{\pi }{2}\) nên thời gian quay là \(t = \frac{\pi }{{2\omega }}\). Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là \(Q = {I^2}Rt = {\left( {\frac{{B\omega {r^2}}}{{2R}}} \right)^2}R.\frac{\pi }{{2\omega }} = \frac{{\pi {B^2}\omega {r^4}}}{{8R}}\). Vậy phát biểu đúng.