Thanh kim loại CD có chiều dài \(L = 20cm\) khối lượng \(m = 100g\) đặt vuông góc với 2 thanh ray

Câu hỏi số 358006:

Vận dụng cao

Thanh kim loại CD có chiều dài \(L = 20cm\) khối lượng \(m = 100g\) đặt vuông góc với 2 thanh ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện như hình vẽ. Hệ thống đặt trong từ trường đều có \(B = 0,2T\) phương chiều như hình vẽ. Biết hệ số mà sát giữa CD và thanh ray là \(\mu = 0,1\). Bỏ qua điện trở các thanh ray, điện trở tại nơi tiếp xúc và dòng điện cảm ứng trong mạch. Biết thanh ray trượt sang trái với gia tốc \(a = 3m/{s^2}\). Xác định chiều và độ lớn của dòng điện qua CD.

A. \(5A\)

B. \(20A\)

C. \(10A\)

D. \(15A\)

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:358006

Phương pháp giải

+ Lực từ \(\overrightarrow F \)tác dụng lên phần tử dòng điện \(I\overrightarrow l \)đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ là \(\overrightarrow B \):

- Có điểm đặt tại trung điểm của \(l\);

- Có phương vuông góc với \(\overrightarrow l \) và \(\overrightarrow B \);

- Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái;

- Có độ lớn: \(F = BIl.\sin \alpha ;\,\alpha = \left( {\overrightarrow B ;\overrightarrow l } \right)\)

+ Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của dòng điện chạy trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn.

Giải chi tiết

Thanh ray trượt sang trái \( \Rightarrow \) Lực từ \(\overrightarrow F \) hướng sang trái.

Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của I là chiều từ D đến C.

Áp dụng định luật II Niuton ta có:

\(\overrightarrow N + \overrightarrow P + \overrightarrow F + \overrightarrow {{F_{ms}}} = m\overrightarrow a \,\,\,\left( * \right)\)

Chọn hệ trục toạ độ Oxy như hình vẽ.

Chiếu (*) lên các trục Ox và Oy ta có :

\(\left\{ \begin{array}{l}F - {F_{ms}} = ma\\N - P = 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}F = {F_{ms}} + ma\\N = P\end{array} \right.\)

Mà \({F_{ms}} = \mu N = \mu mg\)

\( \Rightarrow F = \mu mg + ma = m\left( {\mu g + a} \right)\)

Lại có : \(F = BIl\sin 90 \Rightarrow BIl\sin 90 = m\left( {\mu g + a} \right)\)

\( \Rightarrow I = \frac{{m\left( {\mu g + a} \right)}}{{Bl.\sin 90}} = \frac{{0,1.\left( {0,1.10 + 3} \right)}}{{0,2.0,2}} = 10A\)

Đáp án cần chọn là: C

Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.