Cho hệ thống như hình vẽ. Thanh \(MN = 20\,\,cm\), khối lượng \(m = 10\,\,g;\,\,B = 0,1\,\,T;\,\,E =

Câu hỏi số 449088:

Vận dụng cao

Cho hệ thống như hình vẽ. Thanh \(MN = 20\,\,cm\), khối lượng \(m = 10\,\,g;\,\,B = 0,1\,\,T;\,\,E = 1,2\,\,V;\,\,r = 0,5\,\,\Omega \). Do lực điện từ và lực ma sát, \(MN\) trượt đều với vận tốc \(10\,\,m/s\). Bỏ qua điện trở ray và các nơi tiếp xúc. Lấy \(g = 10\,\,m/{s^2}\)

a. Tính độ lớn và chiều của dòng điện trong mạch, hệ số ma sát giữa \(MN\) và ray

b. Muốn dòng điện trong thanh \(MN\) chạy từ \(N\) đến \(M\) với cường độ \(1,8\,\,A\), phải kéo \(MN\) trượt đều theo chiều nào và với vận tốc bằng bao nhiêu? Tính lực từ tác dụng lên thanh?

A. \(a.\,\,I = 2\,\,A\), chiều từ N đến M, \(\mu = 0,4\); b. thanh trượt sang phải, \(v = 15\,\,m/s;\,\,{F_t} = 0,036\,\,N\)

B. \(a.\,\,I = 2,4\,\,A\), chiều từ N đến M, \(\mu = 0,4\); b. thanh trượt sang phải, \(v = 15\,\,m/s;\,\,{F_t} = 0,036\,\,N\)

C. \(a.\,\,I = 2\,\,A\), chiều từ N đến M, \(\mu = 0,48\); b. thanh trượt sang phải, \(v = 15\,\,m/s;\,\,{F_t} = 0,036\,\,N\)

D. \(a.\,\,I = 2,4\,\,A\), chiều từ N đến M, \(\mu = 0,48\); b. thanh trượt sang phải, \(v = 15\,\,m/s;\,\,{F_t} = 0,036\,\,N\)

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:449088

Phương pháp giải

Cường độ dòng điện do nguồn điện tạo ra: \(I = \frac{E}{r}\)

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

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.

Lực ma sát: \({F_{ms}} = \mu mg\)

Lực từ: \({F_t} = IBl\sin \alpha \)

Thanh chuyển động thẳng đều: \({F_t} = {F_{ms}}\)

Giải chi tiết

a. Thanh trượt đều sang phải, áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta thấy dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N

Cường độ dòng điện cảm ứng là:

\({I_c} = \frac{{Blv}}{r} = \frac{{0,1.0,2.10}}{{0,5}} = 0,4\,\,\left( A \right)\)

Dòng điện do nguồn điện tạo ra có chiều từ N đến M, có cường độ là:

\(I = \frac{E}{r} = \frac{{1,2}}{{0,5}} = 2,4\,\,\left( A \right)\)

Do \(I > {I_c} \to \) dòng điện trong mạch có chiều từ N đến M, cường độ dòng điện là:

\({I_m} = I - {I_c} = 2,4 - 0,4 = 2\,\,\left( A \right)\)

Lực từ tác dụng lên thanh là: \({F_d} = {I_m}Bl\)

Lực ma sát: \({F_{ms}} = \mu mg\)

Thanh chuyển động thẳng đều, ta có:

\({F_d} = {F_{ms}} \Rightarrow {I_m}Bl = \mu mg \Rightarrow \mu = \frac{{{I_m}Bl}}{{mg}} = \frac{{2.0,1.0,2}}{{{{10.10}^{ - 3}}.10}} = 0,4\)

b. Để cường độ dòng điện trong thanh có chiều từ N đến M, ta có:

\(I' = I + {I_c}' \Rightarrow 1,8 = 2,4 + {I_c} \Rightarrow {I_c} = - 0,6\,\,\left( A \right)\)

→ dòng điện cảm ứng trong thanh có chiều từ M đến N

Áp dụng quy tắc bàn tay phải, thanh chuyển động về phía phải

Độ lớn của cường độ dòng điện cảm ứng là:

\(\left| {{I_c}'} \right| = \frac{{Blv'}}{r} \Rightarrow v' = \frac{{\left| {{I_c}'} \right|.r}}{{Bl}} = \frac{{0,6.0,5}}{{0,1.0,2}} = 15\,\,\left( {m/s} \right)\)

Lực từ tác dụng lên thanh MN là:

\({F_t}' = I'Bl = 1,8.0,1.0,2 = 0,036\,\,\left( N \right)\)

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.