Bài tập suất điện động cảm ứng của đoạn dây chuyển động
Bài tập suất điện động cảm ứng của đoạn dây chuyển động trong từ trường vật lý lớp 11 chương cảm ứng điện từ.
I/ Tóm tắt lý thuyết
II/ Bài tập suất điện động cảm ứng của đoạn dây chuyển động trong từ trường vật lý lớp 11 chương cảm ứng điện từ.
Bài tập 1. Vận dụng quy tắc bàn tay phải xác định các cực của đoạn dây và xác định chiều của dòng điện dòng cảm ứng trong các mạch cho như hình vẽ
Bài tập 2. một thanh dẫn điện dài 1m, chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,4T (Véc tơ B vuông góc với thanh) với vận tốc 2m/s, vuông góc với thanh và làm với véc tơ B một góc 30o
a/ Tính suất điện động cảm ứng trong thanh
b/ Dùng dây có điện trở không đáng kể nối với hai đầu thanh với một điện trở R = 2Ω thành một mạch kín tính cường độ dòng điện qua điện trở.
Bài tập 3. Một vòng dây đường kính d, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B song song với các trục của vòng dây. hai thanh kim loại mảnh có 1 đầu gắn với trục đi qua tâm O của vòng dây và vuông góc với mặt phẳng vòng dây, cả 2 thanh đều tiếp xúc điện với vòng dây và tiếp xúc điện với nhau tại O.
a/ Ban đầu 2 thanh sát vào nhau, sau đó 1 thanh đứng yên và thanh kia quay quanh O với tốc độ góc ω. Tính cường độ dòng điện qua 2 thanh và qua vòng dây sau thời gian t. Cho biết điện trở của mỗi đơn vị thanh kim loại và của vòng dây là r.
b/ Bây giờ cho cả 2 thanh quay với tốc độ ω1 > ω2. Tìm hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi thanh. Biết hai thanh quay cùng chiều.
Bài tập 4. Đặt khung dây ABCD cạnh một dây dẫn thẳng có dòng điện như hình.
Thanh AB có thể trượt trên thanh DE và CF. Điện trở R không đổi và bỏ qua điện trở của các thanh. AB song song với dòng điện thẳng và chuyển động thẳng đều với vận tốc vuông góc với AB. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch. Cho biết độ lớn của nó có thay đổi không
Bài tập 5. Đặt khung dây dẫn ABCD trong từ trường đều có chiều như hình vẽ. Thanh AB có thể trượt. Điện trở R không đổi và bỏ qua điện trở các thanh. Xác định chiều và cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch
Bài tập 6. Một thanh dẫn điện dài 80cm, chuyển động vuông góc trong từ trường đều với vận tốc 2m/s. Biết cảm ứng từ có độ lớn B = 0,4T
a/ Tính suất điện động cảm ứng trong thanh
b/ Dùng dây có điện trở không đáng kể nối với hai đầu thanh với một điện trở R = 0,8Ω thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng bao nhiêu.
Bài tập 7. thanh kim loại AB dài 20cm kéo trượt đều trên hai thanh ray kim loại nằm ngang như hình vẽ. Các dây nối với nhau bằng điện trở R = 3Ω, vận tốc của thanh AB là 12m/s. Hệ thống đặt trong từ trường đều có B = 0,4T, véc tơ B vuông góc với mạch điện
a/ tìm suất điện động cảm ứng trong khung
b/ cường độ dòng điện cảm ứng trong khung
Bài tập 8. Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn có suất điện động E = 1,5V, điện trở trong r = 0,1Ω, thanh MN có chiều dài 1m có điện trở R = 2,9Ω. Từ trường có phương thẳng đứng hướng xuống, vuông góc với mặt phẳng khung như hình vẽ B = 0,1T.
a/ Ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN đứng yên? tính độ lớn lực từ tác dụng lên thanh MN khi đó
a/ ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN di chuyển về phía phải với vận tốc v = 3m/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 phái nào với vận tốc bằng bao nhiêu.
Bài tập 9. Cho hệ thống như hình vẽ.
Thanh MN = 20cm, khối lượng m = 10g, B = 0,1T, E = 1,2V; r = 0,5Ω. Do lực điện từ và lực ma sát, MN trượt đều với vận tốc 10m/s. Bỏ qua điện trở ray và các nơi tiếp xúc. lấy g = 10m/s2
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 1,8A phải kéo MN trượt đều theo chiều nào và với vận tốc bằng bao nhiêu. Tính lực từ tác dụng lên thanh.
Bài tập 10. Cho hệ thống như hình vẽ thanh MN có chiều dài 50cm chuyển động với vận tốc 10m/s trong từ trường đều B = 0,25T. Tụ điện có điện dung C = 10µF. Tính độ lớn điện tích của tụ điện và cho biết bản nào tích điện dương.
Bài tập 11. Đầu trên của hai thanh kim loại thẳng song song cách nhau L đặt thẳng đứng nối với hai cực của tụ có điện dung C như hình vẽ. Hiệu điện thế đánh thủng tụ là UT. Hệ thống được đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng hai thanh. Một thanh kim loại MN cũng có chiều dài L trượt từ đỉnh hai thanh kia xuống dưới với vận tốc vo. Cho rằng trong quá trình trượt MN luôn tiếp xúc và vuông góc với hai thanh kim loại. Giả thiết các thanh kim loại đủ dài và bỏ qua điện trở của mạch điện, ma sát không đáng kể
a/ Chứng minh rằng chuyển động của thanh MN là chuyển động thẳng nhanh dần đều và tìm gia tốc của nó.
b/ Hãy tìm thời gian trượt của thanh MN cho đến khi tụ điện bị đánh thủng.
Bài tập 12. Một dây cứng có điện trở rất nhỏ, được uốn thành khung ABCD như hình vẽ. AB, CD song song cách nhau một khoảng l = 50cm. Khung đặt trong từ trường đều vuông góc có B = 0,5T. Thanh kim loại MN có điện trở R = 0,5Ω có thể trượt không ma sát dọc theo AB và CD.
a/ Tính công suất cơ cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với vận tốc 2m/s dọc theo các thanh AB và CD. so sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN
b/ MN đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh có thể trượt thêm một đoạn bằng bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m = 5g.
Bài tập 13. Thanh MN chiều dài l = 40cm quay đều quanh trục qua A và vuông góc với thanh trong từ trường đều B = 0,25T làm thanh xuất hiện suất điện động cảm ứng E = 0,4V.
a/ xác định các cực của thanh MN
b/ Xác định vận tốc góc của thanh.
Bài tập 14. Một dây dẫn thẳng có điện trở ro ứng với một đơn vị chiều dài. Dây được gấp thanh hai cạnh của một góc 2α và đặt trên mặt phẳng ngang. Một thanh chắn cũng bằng dây dẫn ấy được góc lên hai cạnh như hình vẽ. Tác dụng lên thanh chắn một lực F dọc theo đường phan giác thì thanh chắn chuyển động đều với tốc độ v. Bỏ qua hiện tượng tự cảm và điện trở các điểm tiếp xúc xác định
a/ Chiều dòng điện cảm ứng trong mạch và giá trị cường độ dòng điện của mạch này
b/ Giá trị lực F khi thanh chắn cách đỉnh O một khoảng l
Bài tập 15. Hai thanh kim loại song song thẳng đứng một đầu nối với tụ điện C = 2µF. Một đoạn dây dẫn AB độ dài l = 20cm, khối lượng m = 20g tì vào hai thanh kim loại, tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn vuông góc với hai thanh kim loại trên. Hệ thống đặt trong từ trường đều vuông góc có B = 1T bỏ qua điện trở
a/ Tính gia tốc của thanh AB
b/ thanh kim loại nghiêng so với phương ngang góc 30o. độ lớn và chiều của B như cũ. Ban đầu AB được thả từ vị trí cách đầu dưới của thanh kim lọi đoạn d = 10cm. Tìm thời gian để Ab bắt đầu rời khỏi thanh kim loại và tốc độ của AB khi đó.
Bài tập 16. Một thanh kim loại đồng chất, tiết diện đều, điện trở không đáng kể được uốn thành cung tròn đường kính d. Thanh MN có điện trở cho mỗi đơn vị chiều dài là r, gác lên cung tròn. Cảm ứng từ B vuông góc. Tác dụng lực F theo phương ngang lên thanh MN sao cho MN chuyển động tịnh tiến với vận tốc v không đổi. Bỏ qua ma sát, bỏ qua điện trở. Coi B, v, r, d đã biết
a/ Xác định chiều và cường độ của dòng điện qua thanh MN
b/ Tại thời điểm ban đầu t = 0, thanh MN ở vị trí tiếp tuyến với cung tròn. Viết biểu thức lực F theo thời gian t.
Bài tập 17. hệ thống khung dây như hình vẽ
α = 45o, R = 0,1Ω, MN = l = 10cm điện trở r = 0,1Ω khối lượng m = 20g đặt vuông góc với hai dây dẫn nói trên trượt không ma sát. cảm ứng từ B = 1T có chiều thẳng đứng từ dưới lên
a/ Thanh kim loại trượt xuống dốc, xác định chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua R
b/ Chứng minh rằng lúc đầu thanh kim loại chuyển động nhanh dần đến một lúc chuyển động với vận tốc không đổi. Tính giá trị của vận tốc không đổi ấy. Khi đó cường độ dòng điện qua điện trở R là bao nhiêu lấy g = 10m/s2
Bài tập 18. Cho hệ khung dây như hình vẽ
AD cách CB một khoảng d, có khối lượng m và điện trở R, bỏ qua ma sát. ở thời điểm đầu CD đứng yên, thanh AB chuyển động với vận tốc vo.
a/ Sau khoảng thời gian rất lớn khoảng cách giữa AB và CD bằng bao nhiêu
b/ Xác định nhiệt lượng tỏa ra sau khoảng thời gian đó.
Bài tập 19. Cho hệ như hình vẽ
mn, xy là hai bản kim loại đặt song song chiều dài rất lớn.
B =0,8T, ab = L = 0,2 có điện trở Ro = 0,1Ω chuyển động không ma sát.
a/ Khi ab chuyển động sang phải với vận tốc v = 2m/s thì ngoại lực tác dụng lên nó có chiều nào, độ lớn bằng bao nhiêu.
b/ Nếu trong lúc chuyển động thanh ab đột nhiên dừng lại thì ngay lúc đó lực từ tác dụng vào ab sẽ có chiều nào, độ lớn bằng bao nhiêu.
