Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động \(E = 1,5\,\,V\), điện trở trong

Câu hỏi số 449087:

Vận dụng cao

Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động \(E = 1,5\,\,V\), điện trở trong \(r = 0,1\,\,\Omega \), thanh \(MN\) có chiều dài \(1\,\,m\) có điện trở \(R = 2,9\,\,\Omega \). Từ trường có phương thẳng đứng hướng xuống, vuông góc với mặt phẳng khung như hình vẽ, cảm ứng từ \(B = 0,1\,\,T\)

a. Ampe kế chỉ bao nhiêu khi \(MN\) đứng yên? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên thanh \(MN\) khi đó?

b. Ampe kế chỉ bao nhiêu khi \(MN\) di chuyển về phía phải với vận tốc \(v = 3\,\,m/s\) sao cho hai đầu \(MN\) luôn tiếp xúc với hai thanh đỡ bằng kim loại? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên thanh \(MN\) khi đó?

c. Muốn Ampe kế chỉ số 0 phải để thanh \(MN\) di chuyển về phía nào với vận tốc bằng bao nhiêu?

A. \(a.\,\,I = 0,5A;\,\,0,05N;\,\,b.\,\,I = 0,6A;\,\,F = 0,06N;\,\,c.\,\,v = 15\,\,m/s\), thanh dịch chuyển về phía trái

B. \(a.\,\,I = 0,5A;\,\,0,05N;\,\,b.\,\,I = 0,6A;\,\,F = 0,06N;\,\,c.\,\,v = 3\,\,m/s\), thanh dịch chuyển về phía trái

C. \(a.\,\,I = 0,5A;\,\,0,05N;\,\,b.\,\,I = 0,6A;\,\,F = 0,06N;\,\,c.\,\,v = 3\,\,m/s\), thanh dịch chuyển về phía phải

D. \(a.\,\,I = 0,5A;\,\,0,05N;\,\,b.\,\,I = 0,6A;\,\,F = 0,06N;\,\,c.\,\,v = 15\,\,m/s\), thanh dịch chuyển về phía phải

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:449087

Phương pháp giải

Công thức định luật Ôm cho toàn mạch: \(I = \frac{E}{{r + R}}\)

Lực từ: \(F = IBl\sin \alpha \)

Cường độ dòng điện cảm ứng: \({I_c} = \frac{{Blv}}{{r + R}}\)

Áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch: đặt bày tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra \({90^0}\) hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của dòng điện cảm ứng.

Giải chi tiết

a. Khi thanh \(MN\) đứng yên, trong mạch không có dòng điện cảm ứng

Cường độ dòng điện trong mạch là:

\(I = \frac{E}{{r + R}} = \frac{{1,5}}{{0,1 + 2,9}} = 0,5\,\,\left( A \right)\)

Lực từ tác dụng lên thanh MN là:

\(F = IBl\sin \alpha = 0,5.0,1.1.\sin {90^0} = 0,05\,\,\left( N \right)\)

b. Khi thanh MN dịch chuyển về phía phải, trong mạch có dòng điện cảm ứng có tác dụng cản trở chuyển động của thanh

Cường độ dòng điện cảm ứng là:

\({I_c} = \frac{{Blv\sin \alpha }}{{r + R}} = \frac{{0,1.1.3}}{{0,1 + 2,9}} = 0,1\,\,\left( A \right)\)

Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định được tại N là cực dương, M là cực âm, dòng điện cảm ứng cùng chiều với chiều dòng điện do nguồn điện tạo ra

→ Cường độ dòng điện trong mạch là:

\(I' = I + {I_c} = 0,5 + 0,1 = 0,6\,\,\left( A \right)\)

Lực từ tác dụng lên thanh MN là:

\(F' = I'Bl\sin \alpha = 0,6.0,1.1.\sin {90^0} = 0,06\,\,\left( N \right)\)

c. Để số chỉ ampe kế bằng 0, ta có:

\({I_A} = I + {I_c}' = 0 \Rightarrow 0,5 + {I_c}' = 0 \Rightarrow {I_c} = - 0,5\,\,\left( A \right)\)

→ Tại M là cực dương, N là cực âm

Cường độ dòng điện cảm ứng là:

\(\left| {{I_c}'} \right| = \frac{{Blv'}}{{r + R}} = 0,5 \Rightarrow \frac{{0,1.1.v}}{{0,1 + 2,9}} = 0,5 \Rightarrow v = 15\,\,\left( {m/s} \right)\)

Để dòng điện cảm ứng có chiều từ \(N \to M\), áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta phải dịch chuyển thanh về phía trái với vận tốc \(15\,\,m/s\)

Đáp án cần chọn là: A

Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Học trực tuyến - Định hướng luyện thi TN THPT, ĐGNL, ĐGTD ngay từ lớp 11 (Xem ngay) cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, tiếp cận sớm các kì thi.