Dùng thông tin sau cho hai câu hỏi bên dưới:Một học sinh dùng một đoạn dây dẫn dài 10 m quấn

Dùng thông tin sau cho hai câu hỏi bên dưới:

Một học sinh dùng một đoạn dây dẫn dài 10 m quấn thành một khung dây cứng hình chữ nhật ABCD có AB = 4 cm, BC = 6 cm. Khung dây được đặt trong từ trường có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung và có độ lớn cảm ứng từ B biến thiên theo thời gian như đồ thị (hình a). Đoạn dây có điện trở trên mỗi đơn vị chiều dài là $0,02\Omega/m$.

Trả lời cho các câu 1, 2 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Vận dụng

Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,1 s, cường độ dòng điện trong khung dây có độ lớn bằng bao nhiêu miliampe (mA)?

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Xem lời giải

Câu hỏi:963866

Phương pháp giải

Sử dụng các công thức:

+ Chiều dài một vòng dây (chu vi hình chữ nhật): $C = 2(\text{AB} + \text{BC})$

+ Số vòng dây: $N = \dfrac{L}{C}$

+ Suất điện động cảm ứng: $\left| e_{c} \right| = N.S.\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right|$

+ Định luật Ohm: $I = \dfrac{\left| e_{c} \right|}{R}$

Giải chi tiết

Chu vi của một vòng dây hình chữ nhật là: $C = 2(0,04 + 0,06) = 0,2m$.

Số vòng dây của khung là: $N = \dfrac{10}{0,2} = 50$ (vòng).

Diện tích một vòng dây: $S = 0,04.0,06 = 2,4.10^{- 3}\left( m^{2} \right)$

Điện trở của toàn bộ khung dây: $R = 0,02.10 = 0,2\Omega$.

Từ đồ thị, trong khoảng thời gian từ $t = 0$ đến $t = 0,2\text{~s}$, cảm ứng từ giảm đều từ 2 mT xuống 0. Do đó, tốc độ biến thiên cảm ứng từ trong khoảng thời gian từ $0$ đến $0,1\text{~s}$ (cũng chính là tốc độ trên toàn đoạn từ 0 đến 0,2 s) là:

$\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right| = \left| \dfrac{0 - 2.10^{- 3}}{0,2 - 0} \right| = 0,01\left( {T/s} \right)$.

Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong toàn bộ khung dây là:

$\left| e_{c} \right| = N.S.\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right| = 50.2,4.10^{- 3}.0,01 = 1,2.10^{- 3}V$.

Cường độ dòng điện trong khung dây có độ lớn là:

$I = \dfrac{\left| e_{c} \right|}{R} = \dfrac{1,2.10^{- 3}}{0,2} = 6.10^{- 3}A = 6mA$.

Đáp án cần điền là: 6

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,4 s, nhiệt lượng tỏa ra trong khung dây bằng $x.10^{- 6}J$. Tìm x (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười).

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Xem lời giải

Câu hỏi:963867

Phương pháp giải

+ Sử dụng định luật Joule - Lenz để tính nhiệt lượng tỏa ra trong từng khoảng thời gian dòng điện không đổi: $Q = I^{2}R\Delta t$.

+ Tổng nhiệt lượng: $Q = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3}$.

Giải chi tiết

Chia khoảng thời gian từ 0 đến 0,4 s thành 3 giai đoạn dựa vào sự thay đổi của đồ thị từ trường:

+ Giai đoạn 1 ($0 \leq t \leq 0,2\text{~s}$): $\left\{ \begin{array}{l} {I_{1} = 6.10^{- 3}A} \\ {\Delta t_{1} = 0,2s} \end{array} \right.$

Nhiệt lượng tỏa ra: $Q_{1} = I_{1}^{2}R\Delta t_{1} = \left( 6.10^{- 3} \right)^{2}.0,2.0,2 = 1,44.10^{- 6}J$.

+ Giai đoạn 2 ($0,2\text{~s} < t \leq 0,3\text{~s}$):

Cảm ứng từ tăng đều từ 0 đến 2 mT.

Tốc độ biến thiên cảm ứng từ: $\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right| = \dfrac{2.10^{- 3} - 0}{0,3 - 0,2} = 0,02\left( {T/s} \right)$.

Độ lớn suất điện động cảm ứng:

$\left| e_{c2} \right| = N.S.\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right| = 50.2,4.10^{- 3}.0,02 = 2,4.10^{- 3}V$.

Cường độ dòng điện:

$I_{2} = \dfrac{\left| e_{c2} \right|}{R} = \dfrac{2,4.10^{- 3}}{0,2} = 12.10^{- 3}A$.

Thời gian $\Delta t_{2} = 0,1s$.

Nhiệt lượng tỏa ra: $Q_{2} = I_{2}^{2}R\Delta t_{2} = \left( 12.10^{- 3} \right)^{2}.0,2.0,1 = 2,88.10^{- 6}J$.

+ Giai đoạn 3 ($0,3\text{~s} < t \leq 0,4\text{~s}$):

Cảm ứng từ không đổi nên $\left| \dfrac{\Delta B}{\Delta t} \right| = 0$, suy ra $I_{3} = 0$.

Nhiệt lượng tỏa ra: $Q_{3} = 0$.

Tổng nhiệt lượng tỏa ra trong 0,4 s là:

$Q = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} = 1,44.10^{- 6} + 2,88.10^{- 6} + 0 = 4,32.10^{- 6}J$

Làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười, ta được $x \approx 4,3$.

Đáp án cần điền là: 4,3

Quảng cáo

Group 2K8 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.