Trên mặt phẳng nghiêng góc \({30^ \circ }\) so với mặt ngang, có hai dây dẫn thẳng, song song, điện trở không đáng kể, nằm cố định dọc theo đường dốc chính của mặt nghiêng (coi hai dây dẫn nh
21/28
Trên mặt phẳng nghiêng góc \({30^ \circ }\) so với mặt ngang, có hai dây dẫn thẳng, song song, điện trở không đáng kể, nằm cố định dọc theo đường dốc chính của mặt nghiêng (coi hai dây dẫn như hai thanh ray); toàn bộ hệ thống trên được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ có độ lớn \({\rm{B}} = 0,5{\rm{\;T}}\), hướng thẳng đứng từ dưới lên (hình bên). Đầu trên \({\rm{A}},{\rm{B}}\) của hai dây được nối với điện trở \({\rm{R}} = 0,4{\rm{\Omega }}\); phía dưới có thanh dẫn MN có khối lượng bằng \(50{\rm{\;g}}\), \({\rm{MN}} = 20{\rm{\;cm}}\) thanh có thể trượt không ma sát trên hai dây sao cho MN luôn vuông góc với hai dây. Ban đầu giữ cố định thanh MN, sau đó thả cho thanh tự trượt xuống.
Khi thanh chuyển động, trong khung dây ABMN xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện cảm ứng qua điện trở \(R\) có chiều từ \(A\) đến \(B\).
Ban đầu thanh chuyển động nhanh dần đều sau đó chuyển động thẳng đều với tốc độ không đổi.
Khi thanh đạt trạng thái chuyển động đều, công suất tỏa nhiệt trên điện trở \(R\) bằng \(2,5{\rm{\;W}}\). Lấy \({\rm{g}} = 10{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).
a. Đúng. Khi thanh MN trượt, diện tích khung dây tăng làm từ thông biến thiên, sinh ra dòng điện cảm ứng nên phát biểu này đúng.
b. Sai. Áp dụng quy tắc bàn tay phải, từ trường hướng thẳng đứng lên, thanh chuyển động trượt xuống dọc mặt phẳng nghiêng, lực từ sẽ sinh ra dòng điện có chiều từ N đến M trên thanh. Mạch kín nên dòng điện qua điện trở R có chiều từ B đến A, phát biểu này sai.
c. Sai. Lực từ sinh ra ngược chiều chuyển động và tỉ lệ thuận với vận tốc. Vận tốc tăng làm lực cản tăng, gia tốc giảm dần. Đây là chuyển động nhanh dần (không đều) cho đến khi đạt trạng thái thẳng đều, phát biểu này sai.
d. Sai. Ở trạng thái chuyển động đều (\(a = 0\)), thành phần trọng lực cân bằng với thành phần lực từ dọc theo mặt phẳng nghiêng: \(mg{\rm{sin}}\alpha = {F_A}{\rm{cos}}\alpha = IBl{\rm{cos}}\alpha \).
Cường độ dòng điện là \(I = \frac{{mg{\rm{tan}}\alpha }}{{Bl}} = \frac{{0,05.10.{\rm{tan}}{{30}^{\rm{o}}}}}{{0,5.0,2}} = \frac{5}{{\sqrt 3 }}{\rm{\;A}}.\)
Công suất tỏa nhiệt \(P = {I^2}R = {\left( {\frac{5}{{\sqrt 3 }}} \right)^2}.0,4 \approx 3,33{\rm{\;W}}\)