Bài trắc nghiệm bài 5.1 trang 57 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Biểu thức nào dưới đây biểu diễn một đại lượng có đơn vị là vêbe (Wb) ? A. \({B \over {\pi {R^2}}}\). B. \({I \over {\pi {R^2}}}\). C. \(\pi {R^2}B\). D. \({{\pi {R^2}} \over B}\). Trong đó B là cảm ứng từ, I là cường độ dòng điện, R là bán kính hình tròn. Đáp án: C Bài trắc nghiệm bài 5.2 trang 57 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Ở Hình 5.1 có vẽ một dòng điện thẳng nằm trong mặt phẳng hình vẽ và bốn khung dây tròn bằng nhau. Các hình a, b biểu diễn trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với dòng điện. Các hình c, d biểu diễn trường hợp mặt phẳng khung dây nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Cho biết cường độ dòng điện I biến thiên theo thời gian như trên Hình 5.2. Phát biểu nào sau đây là sai ? A. trong vòng dây a bằng nhau. B. trong vòng dây b có cường độ giảm dần theo thời gian. C. trong vòng dây c có cường độ không đổi theo thời gian. D. trong vòng dây d có chiều ngược chiều quay của kim đồng hồ. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 5.3 trang 58 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho hai ống dây \({L_1},{L_2}\) đặt đồng trục, \({L_2}\) nằm bên trong \({L_1}\) (Hình 5.3). Hai đầu ống dây \({L_2}\) nối với điện trở R. Dòng điện \({i_1}\) qua ống dây \({L_1}\) biến đổi theo thời gian như trên Hình 5.4. Khi đó qua ống dây \({L_2}\) có dòng điện \({i_2}\). Trong bốn đồ thị được cho trên Hình 5.5, đồ thị nào có thể chọn để biểu diễn sự phụ thuộc của dòng \({i_2}\) vào thời gian ? A. Đồ thị a). B. Đồ thị b). C. Đồ thị c). D. Đồ thị d). Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 5.4 trang 59 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây dẫn được đặt trong từ trường đều B. Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây (Hình 5.6). Trong khoảng thời gian từ 0 – T, dòng điện cảm ứng i có cường độ không đổi theo thời gian và có chiều như đã chỉ ra trên Hình 5.6. Bốn đồ thị được cho trên Hình 5.7, đồ thị nào có thể chọn để diễn tả sự biến đổi của cảm ứng từ B theo thời gian ? A. Đồ thị a). B. Đồ thị b). C. Đồ thị c). D. Đồ thị d). Đáp án: C Bài trắc nghiệm bài 5.5 trang 59 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn phát biểu đúng. Một khung dây phẳng đặt trong từ trường đều nhưng biến đổi theo thời gian, các đường sức từ nằm trong mặt phẳng của khung. Trong 0,1 s đầu cảm ứng từ tăng từ \({1.10^{ - 5}}T\) đến \({2.10^{ - 5}}T\); 0,1s tiếp theo cảm ứng từ tăng từ \({2.10^{ - 5}}T\) đến \({3.10^{ - 5}}T\). So sánh suất điện động cảm ứng trong khung dây, ta có: A. \({e_{{c_1}}} = 2{e_{{c_2}}}\). B. \({e_{{c_1}}} = 3{e_{{c_2}}}\). C. \({e_{{c_1}}} = 4{e_{{c_2}}}\). D. Cả ba đáp số trên đều sai. Đáp án: D Bài trắc nghiệm bài 5.6 trang 59 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn câu đúng. Khung dây phẳng KLMN và dòng điện tròn cùng nằm trong mặt phẳng hình vẽ (Hình 5.8). Khi con chạy của biến trở di chuyển về bên trái thì dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều: A. KLMNK. B. KNMLK. C. Lúc đầu có chiều KLMNK nhưng ngay sau đó có chiều ngược lại. D. Lúc đầu có chiều KNMLK nhưng ngay sau đó có chiều ngược lại. Đáp án: B Bài trắc nghiệm bài 5.7 trang 60 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chọn phát biểu đúng ? Khi thanh kim loại MN ở Hình 5.9 chuyển động theo hướng vecto \(\overrightarrow v \) trong từ trường đều thì dòng điện cảm ứng trong mạch có chiều như trên hình đó. Nếu vậy, các đường sức từ: A. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. B. vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. C. nằm trong mặt phẳng hình vẽ và vuông góc với hai thanh ray. D. nằm trong mặt phẳng hình vẽ và song song với hai thanh ray. Đáp án: A Bài trắc nghiệm bài 5.8 trang 60 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chỉ ra đúng , sai trong các câu sau đây. Một thanh dẫn điện không nối thành mạch kín.ĐSA. chuyển động trong mặt phẳng chứa các đường sức từ thì trong thanh xuất hiện suất điện động cảm ứng.B. chuyển động cắt các đường sức từ thì trong thanh xuất hiện suất điện động cảm ứng.C. chuyển động cắt các đường sức từ thì chắc chắn trong thanh xuất hiện dòng điện cảm ứng.D. chuyển động vuông góc với các đường sức từ nhưng không cắt các đường sức từ thì trong thanh xuất hiện suất điện động cảm ứng.Đáp án: A : S, B : Đ, C : S, D : S. Bài trắc nghiệm bài 5.9 trang 60 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Thả rơi một khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ có kích thước L, l như Hình 5.10. Trong khi rơi, mặt phẳng khung dây luô luôn nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng (mặt phẳng hình vẽ). Khung chuyển động qua một miền có từ trường đều, cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) vuông góc với mặt phẳng khung dây. Sau khi thả rơi khung ít lâu thì khung chuyển động đều với vận tốc v. Công thức nào sau đây tương ứng với hiện tượng xảy ra đối với khung ? A. \({{{B^2}Llv} \over R} = g\). B. \({{{B^2}lv} \over R} = {{m{v^2}} \over 2}\). C. \({{{B^2}{l^2}v} \over R} = mg\). D. \({{B{v^2}Ll} \over R} = mv\). Ở đây B là cảm ứng từ ; m là khối lượng của khung ; R là điện trở khung ; v là vận tốc của khung khi khung chuyển động đều ; g là gia tốc rơi tự do. Giải : C : lực từ tác dụng lên khung cân bằng với trọng lực. Bài trắc nghiệm bài 5.10 trang 61Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Chỉ ra đúng, sai trong các câu sau đây. Trong một mạch điện có một bộ acquy, một ống dây và một công tắc thìĐSA. ngay sau khi đóng công tác, trong mạch có suất điện động tự cảm.B. sau khi đóng công tác ít nhất 30 s, trong mạch mới suất hiện suất điện động tự cảm.C. khi dòng điện trong mạch đã ổn định, trong mạch vẫn có suất điện động tự cảm.D. khi dòng điện trong mạch đã ổn định, ống dây chỉ có vai trò như một điện trở.Giải : A : Đ, B : S, C : S, D : Đ. Bài trắc nghiệm bài 5.11 trang 61Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Di chuyển con chạy của biến trở để dòng điện trong một mạch điện biến đổi. Trong khoảng 0,5 s đầu dòng điện tăng đều từ 0,1 A đến 0,2 A ; 0,3 s tiếp theo dòng điện tăng đều từ 0,2 A đến 0,3 A; 0,2 s ngay sau đó dòng điện tăng đều từ 0,3 A đến 0,4 A. So sánh độ lớn của suất điện động tự cảm trong mạch, ta có: A. \({e_{t{c_2}}} < {e_{t{c_3}}} < {e_{t{c_1}}}\). B. \({e_{t{c_1}}} > {e_{t{c_2}}} > {e_{t{c_3}}}\). C. \({e_{t{c_1}}} < {e_{t{c_2}}} < {e_{t{c_3}}}\). D. \({e_{t{c_3}}} > {e_{t{c_1}}} > {e_{t{c_2}}}\). Đáp án: C Bài 5.12 trang 61 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây hình chữ nhật MNPQ gồm 20 vòng, MN = 5 cm, MQ = 4 cm. Khung được đặt trong từ trường đều, đường sức từ qua đỉnh M vuông góc với cạnh MN và hợp với cạnh MQ của khung một góc \({30^o}\). a) Tịnh tiến khung dây trong từ trường thì từ thông qua khung biến thiên như thế nào ? b) Quay khung \({180^o}\) xung quanh cạnh MN. Tính độ biến thiên của từ thông qua khung. c) Quay khung \({360^o}\) xung quanh cạnh MQ. Tính độ biến thiên của từ thông. Cho biết \(B = {3.10^{ - 3}}T\). Giải : a) 0. b) \(\Delta \Phi = 20.2BS\cos {60^o} = {12.10^{ - 5}}Wb\). c) 0. Bài 5.13 trang 61 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây dẫn tròn gồm N vòng. Khung nằm trong từ trường đều, mặt phẳng khung song song với đường sức từ. Cho khung quay xung quanh trục MN, MN qua tâm của khung và trùng với một đường sức từ (Hình 5.11). Hỏi trong khung có xuất hiện dòng điện cảm ứng không ? Giải thích. Giải : Không xuất hiện dòng điện cảm ứng. Vì từ thông qua khung dây luôn luôn bằng không. Bài 5.14 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi và khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ, cạnh MQ của khung sát với dòng điện (Hình 5.12). Cho khung dây dẫn quay xung quanh cạnh MQ của khung. Hỏi khi đó trong khung dây có dòng điện cảm ứng không ? Giải thích. Cho biết các dây dẫn đều có lớp vỏ cách điện. Giải: Không có. Vì khi quay khung xung quanh cạnh MQ của khung thì từ thông qua khung không đổi. Bài 5.15 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi. Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ được đặt gần dòng điện, cạnh MQ của khung song song với dòng điện (Hình 5.13). Cho khung dây dẫn quay xung quanh cạnh MQ. Hỏi khi đó có dòng điện trong khung dây không? Giải : Có. Vì khi quay khung thì từ thông qua khung biến thiên theo thời gian. Bài 5.16 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây dẫn tròn được treo bằng hai sợi dây mềm như trên Hình 5.14. Đường thẳng x’x trùng với trục của khung dây. Một nam châm thẳng đặt dọc theo trục x’x, cực Bắc của nam châm gần khung dây. Tịnh tiến nam châm lại gần khung dây thì thấy khung dây bị đẩy sang bên trái. Tịnh tiến nam châm ra xa khung dây thì thấy khung dây bị hút về bên phải. Giải thích vì sao ? Giải : Vì cực Bắc của nam châm ở gần khung dây nên khi đưa nam châm lại gần khung dây, theo quy tắc Len-xơ, dòng điện cảm ứng trong khung có chiều như Hình 5.1G. Các đường sức của dòng điện cảm ứng trong khung có chiều hướng sang bên phải như Hình 5.1G ; ta nói phía bên phải của mặt phẳng dòng điện là mặt Bắc, còn phía bên trái gọi là mặt Nam của dòng điện. Do đó cực Bắc của nam châm đẩy mặt Bắc của dòng điện. Nếu đưa nam châm ra xa khung dây, theo quy tắc Len-xơ, dòng điện cảm ứng có chiều ngược với chiều dòng điện trên Hình 5.1G. Phía bên phải của mặt phẳng dòng điện là mặt Nam của dòng điện. Khi đó cực Bắc của nam châm hút mặt Nam của dòng điện. Chú ý : Ta cũng có thể giải thích ngắn gọn như sau : Khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần khung dây, theo quy tắc Len-xơ, từ trường của dòng điện cảm ứng có tác dụng đẩy nam châm. Theo định luật III Niu-tơn thì nam châm cũng đẩy dòng điện. Khi đưa cựa Bắc của nam châm ra xa khung dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng hút nam châm. Khi đó nam châm cũng hút dòng điện. Bài 5.17 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây dẫn tròn được treo bằng hai sợi dây mềm như trên Hình 5.15. Đường thẳng x’x trùng với trục của khung dây. Khung dây được đặt gần một nam châm điện, mặt phẳng khung dây vuông góc với nam châm điện. Hỏi chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây khi con chạy C di chuyển sang bên trái ? Khi đó khung dây bị hút hay bị đẩy bởi nam châm điện ? Giải : Con chạy C di chuyển về bên trái thì cường độ dòng điện trong ống dây tăng. Do đó từ thông qua mặt phẳng khung dây tăng. Theo quy tắc Len-xơ, từ trường của dòng điện cảm ứng trong khung dây có xu hướng chống lại sự tăng từ thông. Do đó dòng điện cảm ứng trong khung có chiều như Hình 5.2G. Phía bên phải của mặt phẳng dòng điện là mặt Nam của dòng cảm ứng. Cực bên trái của nam châm điện là cực Nam. Do đó khung dây bị đẩy ra xa nam châm điện. Chú ý : nếu con chạy C di chuyển về bên phải thì từ thông qua khung giảm. Từ trường của dòng điện cảm ứng trong khung dây chống lại sự giảm từ thông nên dòng điện cảm ứng có chiều ngược với chiều dòng điện ở Hình 5.2G. Bây giờ phía bên phải của mặt phẳng dòng điện là mặt Bắc của dòng điện cảm ứng. Do đó khung dây bị hút về phía nam châm điện. Bài 5.18 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho một nam châm thẳng rơi theo phương thẳng đứng qua tâm O của vòng dây dẫn nằm ngang như trên Hình 5.16. Hỏi chiều của dòng điện cảm ứng trong vòng dây ? Giải : Khi nam châm rơi ở phía bên trên vòng tròn, dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như Hình 5.3G. Khi nam châm rơi ở phía dưới vòng tròn, dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như Hình 5.4G. Bài 5.19 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây phẳng đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ \(B = {5.10^{ - 2}}T\). Mặt phẳng khung dây hợp với vecto \(\overrightarrow B \) một góc \(\alpha = {30^o}\). Khung dây giới hạn một diện tích \(S = 12c{m^2}\). Hỏi từ thông qua diện tích S ? Chiều của pháp tuyến với mặt phẳng khung dây chọn tùy ý. Giải: Góc hợp bởi vecto pháp tuyến \(\overrightarrow n \) với S và \(\overrightarrow B \) có thể là \({60^o}\) hay \({120^o}\). Vì vậy \(\Phi = BS\cos \theta = \pm {3.10^{ - 5}}Wb\) nhưng vì chiều của \(\overrightarrow n \) được chọn tùy ý nên, theo quy ước ta chỉ cần để ý trường hợp \(\alpha = {60^o}\), do đó \(\Phi = {3.10^{ - 5}}{\rm{W}}b\). Bài 5.20 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây tròn, phẳng, bán kính 0,10 m gồm 50 vòng được đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây góc \(\alpha = {60^o}\). Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s : a) cảm ứng từ tăng đếu lên gấp đôi. b) cảm ứng từ giảm đều đến không. Giải : a) \(\eqalign{ & \Delta \Phi = 50.{\pi ^2}B\cos {30^o} = 0,068Wb \cr & \Rightarrow \left| {{e_c}} \right| = {{\Delta \Phi } \over {\Delta t}} = 1,36V \cr} \). b, \(\eqalign{ & \Delta \Phi = \Phi = 0,068Wb; \cr & \left| {{e_c}} \right| = 1,36V \cr} \). Bài 5.21 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Từ thông qua một khung dây biến đổi theo thời gian được diễn tả bằng đồ thị trên Hình 5.17. Khung dây có điện trở \(0,5\, \Omega\). Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của dòng điện cảm ứng trong khung theo thời gian. Giải: \(\eqalign{ & \left| {{e_c}} \right| = {{0,1} \over {0,05}} = 2V \cr & \Rightarrow \left| i \right| = {{\left| {{e_c}} \right|} \over R} = 4A \cr} \). Cứ sau 0,05 s, dòng điện lại đổi chiều như Hình 5.5G. Bài 5.22 trang 63 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Suất điện động cảm ứng trong một mạch điện biến đổi theo thời gian được diễn tả bằng đồ thị trên Hình 5.18. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của từ thông \(\Phi \) qua mạch điện đó theo thời gian. Cho biết \({\Phi _{\min }} = 0\). Giải : Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của từ thông \(\Phi \) qua mạch theo thời gian được biểu diễn trên Hình 5.6G. Bài 5.23 trang 64 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây phẳng diện tích \(100c{m^3}\) đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây (Hình 5.19). Hai đầu A, B của khung dây nối với điện trở R. Cảm ứng từ biến đổi theo thời gian được diễn tả bằng đồ thị trên Hình 5.20. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của \({U_{AB}}\) theo thời gian ( \({U_{AB}}\) là hiệu điện thế ở hai đầu điện trở R). Giải : Từ \(t = 0\) đến \(t = {2.10^{ - 3}}s\) cảm ứng từ B tăng, từ thông \(\Phi \) qua khung tăng. Do đó, dòng điện cảm ứng trong khung có chiều như trên Hình 5.7G. Vì vậy \({e_c} < 0\). Điều đó có nghĩa là \({U_{BA}} > 0\). Về giá trị bằng số thì : \({U_{BA}} = {{{{5.10}^{ - 2}}.\left( {{{100.10}^{ - 4}}} \right)} \over {{{2.10}^{ - 3}}}} = 0,25V\) Trong khoảng thời gian từ \({4.10^{ - 3}}s\) đến \({6.10^{ - 3}}s\), B giảm. Do đó dòng điện cảm ứng từ có chiều ngược với chiều dòng điện trên Hình 5.7G. Vì vậy \({U_{AB}} > 0\). Sự biến đổi của \({U_{AB}}\) theo thời gian được biểu diễn trên Hình 5.8G. Bài 5.24 trang 64 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a được đặt trong từ trường đều B, đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây. Cầm hai cạnh đối diện hình vuông kéo về hai phía khác nhau để được một hình chữ nhật có cạnh này dài gấp hai lần cạnh kia. Tính điện lượng di chuyển trong khung. Cho điện trở của khung bằng R. Áp dụng bằng số : \(a = 6cm,B = {4.10^{ - 3}}T,R = 0,01\Omega \). Giải: \(\Delta \Phi = B\Delta S\) với \(\Delta S = {a^2} - {2 \over 3}a.{4 \over 3}a = {{{a^2}} \over 9} \Rightarrow \Delta \Phi = {{{a^2}B} \over 9}\). \(\eqalign{ & q = i\Delta t = {{\left| {{e_c}} \right|} \over R}\Delta t \cr&\;\;\;= {{\Delta \Phi } \over {\Delta t}}.{{\Delta t} \over R} = {{\Delta \Phi } \over R} \cr & \Rightarrow q = {{{a^2}B} \over {9R}} = {16.10^{ - 5}}C \cr} \) Bài 5.25 trang 64 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một khung dây hình vuông MNPQ cạnh a đặt trong từ trường đều, đường sức vuông góc với mặt phẳng khung dây (Hình 5.21). Giữ đỉnh M cố định, sau đó kéo và xoắn các cạnh của khung sao cho ta được hai hình vuông mà diện tích hình này lớn gấp bốn lần hình kia như trên Hình 5.22. Tính điện lượng di chuyển trong khung. Cho điện trở của khung bằng R. Cho biết dây dẫn của khung có vỏ cách điện. Áp dụng bằng số : \(a = 6cm,B = {4.10^{ - 3}}T,R = 0,01\Omega \) Giải: \({\Phi _1} = {a^2}B,\) \({\Phi _2} = {\left( {{2 \over 3}a} \right)^2}B - {\left( {{1 \over 3}a} \right)^2}B = {1 \over 3}{a^2}B\). (Xoắn khung dây cũng có nghĩa là làm cho pháp tuyến đối với một trong hai diện tích hình vuông (Hình 5.22) đổi chiều. Vì lí do đó nên trong công thức xác định \({\Phi _2}\) có dấu trừ). \(q = {{\Delta \Phi } \over R} = {{2{a^2}B} \over {3R}} = {96.10^{ - 5}}C\) Bài 5.26 trang 65 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Ở gần nơi sét đánh người ta thấy có cầu chì bị chảy ; đôi khi những máy đo điện nhạy cũng bị cháy. Giải thích. Giải : Dòng điện trong sét có cường độ rất lớn có thể đạt đến 10000 – 50000 A. Dòng điện đó gây ra từ trường. Từ trường này biến thiên rất nhanh theo thời gian. Vì vậy trong các mạch điện ở nơi có từ trường biến thiên nhanh sẽ có dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng này làm chảy cầu chì, làm hỏng dụng cụ đo điện. Bài 5.27 trang 65 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho thanh dẫn điện MN đặt nằm ngang trên hai thanh ray dẫn điện x’x, y’y như trên Hình 5.23. Hai thanh ray được đặt trong từ trường đều. Lúc đầu thanh MN đứng yên. Tác dụng lên thanh MN lực \(\overrightarrow F \) không đổi hướng về bên trái làm cho MN chuyển động. Ma sát giữa MN và hai thanh ray rất nhỏ. Hỏi nếu khi hai thanh ray đủ dài và vẫn nằm trong từ trường đều thì cuối cùng thanh MN đạt đến trạng thái chuyển động như thế nào, chuyển động với gia tốc không đổi hay chuyển động đều ? Giải thích. Giả thiết điện trở của thanh MN và hai thanh ray rất nhỏ. Giải : Lúc đầu dưới tác dụng của lực \(\overrightarrow F \) thanh MN chuyển động có gia tốc. Vận tốc càng tăng thì lực từ tác dụng lên MN cũng càng tăng. Dòng điện cảm ứng trong thanh MN có chiều từ M sang N, vì vậy chiều của lực từ ngược với chiều của lực ngoài \(\overrightarrow F \) tác dụng lên MN. Do hai thanh ray đủ dài nên cuối cùng lực từ cân bằng với lực ngoài. Từ lúc đó thanh MN chuyển động đều. Bài 5.28 trang 65 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Biết rằng thanh dẫn điện MN ở Hình 5.23 nêu trong bài tập 5.27 cuối cùng sẽ chuyển động thẳng đều. Hỏi khi đó, nếu tăng điện trở của mạch lên hai lần mà vẫn muốn thanh MN chuyển động thẳng đều như trước thì lực tác dụng lên thanh MN cần thay đổi như thế nào ? Giải : Cường độ dòng điện cảm ứng giảm đi hai lần, do đó lực tác dụng lên MN giảm đi hai lần. Bài 5.29 trang 65 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho biết thanh dẫn điện MN trên Hình 5.23 dài l = 15 cm chuyển động với vận tốc v = 3 m/s. Cảm ứng từ \(B = 0,5T;R = 0,5\Omega \). Hỏi cường độ dòng điện cảm ứng qua điện trở R ? Giải : i = 0,45 A. Bài 5.30 trang 65 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho thanh dẫn điện MN dài 80 cm chuyển động tịnh tiến đều trong từ trường đều. Vecto vận tốc \(\overrightarrow v \) của thanh vuông góc với thanh. Vecto cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) vuông góc với thanh và hợp với \(\overrightarrow v \) góc \(\alpha = {30^o}\). Cho biết B = 0,06 T và v = 50 cm/s. a) Tính suất điện động cảm ứng trong thanh. b) Giả sử thanh MN và vecto \(\overrightarrow v \) đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ và cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ như trên Hình 5.24. Nếu nối hai đầu M và N của thanh với một điện trở thì dòng điện cảm ứng trong thanh có chiều như thế nào ? Giải : a) \({e_c} = Blv\sin \alpha = 0,012V\). b) Chiều dòng điện cảm ứng trong thanh : \(N \to M\). Bài 5.31 trang 66 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Thanh dẫn điện MN dài 60 cm, chuyển động trên hai thanh ray x’x, y’y đặt nằm ngang. Hai thanh ray đặt trong từ trường đều có phương thẳng đứng có chiều hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ, B = 1,6 T. Thanh chuyển động đều về bên phải với vận tốc v = 0,5 m/s. Hai đầu x’, y’ của hai thanh ray nối với một nguồn điện và một điện trở \(R = 0,2\Omega \) như trên Hình 5.25 (giả thiết mặt phẳng hình vẽ là mặt phẳng nằm ngang). Nguồn điện có suất điện động \(\xi\) = 0,96 V, điện trở trong \(r = 0,1\Omega \). a) Tính cường độ dòng điện qua thanh MN. b) Xác định lực ngoài \(\overrightarrow F \) tác dụng lên thanh MN để thanh chuyển động đều với vận tốc đã cho. Cho biết điện trở của hai thanh ray và thanh MN rất nhỏ. Giải : a) \(i = {{\xi - \left| {{e_c}} \right|} \over {R + r}},\left| {{e_c}} \right| = Blv\), suy ra i = 1,6 A. b) Chiều của lực \(\overrightarrow F \) được vẽ trên Hình 5.9G. F = iBl = 1,536 N Bài 5.32 trang 66 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Thanh kim loại OA dài 0,5 m quay trong mặt phẳng hình vẽ xung quanh điểm O. Trong khi quay, thanh OA cắt các đường sức từ của một từ trường đều. Vecto cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và có chiều như trên Hình 5.26. Hãy tính suất điện động cảm ứng trong thanh OA và hiệu điện thế \({U_{OA}}\). Cho biết thanh OA quay đều, thời gian quay một vòng hết 0,5 s ; B=0,04 T. Giải : Từ thông mà thanh OA đã quét khi nó quay được một vòng là \(\Phi = \pi {r^2}B\). Suất điện động cảm ứng: \(\left| {{e_c}} \right| = {\Phi \over t} = 0,063V\) \( \Rightarrow {U_{OA}} = - 0,063V\). Bài 5.33 trang 66 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho hai thanh ray dẫn điện đặt thẳng đứng, hai đầu của hai thanh ray nối với điện trở \(R = 0,5\Omega \). Hai thanh ray được đặt trong từ trường đều, đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa hai thanh ray và có chiều như trên Hình 5.27. Thanh kim loại MN khối lượng m = 10 g có thể trượt theo hai thanh ray. Hai thanh ray cách nhau 25 cm. Điện trở của thanh kim loại MN và hai thanh ray rất nhỏ. Coi lực ma sát giữa MN và hai thanh ray là rất nhỏ. Cho biết cảm ứng từ B = 1 T. Sau khi hai thanh ray được ít lâu thì MN chuyển động đều với vận tốc v. Tính v, lấy \(g = 10m/{s^2}\). Giải: \(\eqalign{ & \left| {{e_c}} \right| = Blv;i = {{Blv} \over R};{{{B^2}{l^2}v} \over R} = mg \cr & \Rightarrow v = {{mgR} \over {{B^2}{l^2}}} = 0,8m/s. \cr} \) Bài 5.34 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một thanh kim loại dài 1 m trượt trên hai thanh ray đặt nằm ngang với vận tốc không đổi v=2m/s. Hai thanh ray đặt trong từ trường đều B có phương thẳng đứng, có chiều hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ (Hình 5.28). Hai thanh ray được nối với một ống dây và một tụ điện như trên Hình 5.28. Ống dây có hệ số tự cảm L = 5 mH, có điện trở \(R = 0,5\Omega \). Tụ điện có điện dung \(C = 2\mu F\). Cho B = 1,5 T. Hỏi : a) Chiều của dòng điện cảm ứng qua ống dây ? b) Năng lượng từ trường trong ống dây ? c) Năng lượng điện trường trong tụ điện ? Giải : a) Chiều dòng điện cảm ứng : \(Q \to P\). b, \({{\rm{W}}_{tu}} = {1 \over 2}L{i^2};i = 6A \Rightarrow {{\rm{W}}_{tu}} = 0,09J\). c, \(\eqalign{ & {{\rm{W}}_{dien}} = {1 \over 2}C{U^2};U = \left| {{e_c}} \right| = 3V \cr & \Rightarrow {{\rm{W}}_{dien}} = {9.10^{ - 6}}J \cr} \) Bài 5.35 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt biến đổi đều theo thời gian. Trong thời gian 0,01 s cường độ dòng điện tăng từ \({i_1} = 1A\) đến \({i_2} = 2A\), suất điện động tự cảm trong ống dây bằng \({e_{tc}} = 20V\). Hỏi hệ số tự cảm của ống dây và độ biến thiên năng lượng của từ trường trong ống dây. Giải: \(\eqalign{ & \left| {{e_{tc}}} \right| = \left| {L{{\Delta i} \over {\Delta t}}} \right|;L = 0,2H. \cr & \Delta {\rm{W}} = {1 \over 2}L\left( {i_2^2 - i_1^2} \right) = 0,3J. \cr} \). Bài 5.36 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Cho dòng điện chạy vào ống dây. Hình 5.29 biểu thị chiều dòng điện i trong ống dây ở thời điểm t = 0. Sau đó dòng điện i biến thiên theo thời gian như đồ thị trên Hình 5.30. i < 0 ở đồ thị trên Hình 5.30 biểu diễn dòng điện có chiều ngược với chiều dòng điện trên Hình 5.29. a) Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi theo thời gian của suất điện động tự cảm \({e_{tc}}\) trong ống dây. b, \({e_{tc}} > 0\) và \({e_{tc}} < 0\) có nghĩa là gì ? Cho biết hệ số tự cảm của ống dây L = 0,015 H. Giải : a) Sự phụ thuộc của \({e_{tc}}\) vào thời gian được biểu vào thời gian được biểu diễn trên hình 5.10G b) \({e_{tc}} > 0\) nghĩa là nếu \({e_{tc}}\) gây ra dòng điện tự cảm i ở mạch ngoài thì đầu P là cực dương, Q là cực âm. \({e_{tc}} < 0\) thì Q là cực dương, P là cực âm. Bài 5.37 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây. Đường kính của ống bằng 2 cm. Cho một dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây. Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5 A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây. Giải : \(\eqalign{ & L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4,{93.10^{ - 3}}H \cr & \left| {{e_{tc}}} \right| = \left| {L{{\Delta i} \over {\Delta t}}} \right| = 0,74V \cr} \) Bài 5.38 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Một dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo công thức i = 0,4(5 – t), i tính bằng A, t tính bằng s. Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,005 H. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây. Giải: \(\eqalign{ & {i_1} = 2 - 0,4{t_1};{i_2} = 2 - 0,4{t_2} \cr & {i_2} - {i_1} = - 0,4\left( {{t_2} - {t_1}} \right) \cr} \) \({t_2} - {t_1} = \Delta t\) rất nhỏ thì \({i_2} - {i_1}\) cũng rất nhỏ. Ta có : \(\Delta i = - 0,4\Delta t\) Do đó: \(\left| {{e_{tc}}} \right| = \left| {L{{\Delta i} \over {\Delta t}}} \right| = 0,002V\). Bài 5.39 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Bạn hùng đã làm một thì nghiệm như sau : - Đặt cố định một ống dây có lõi sắt ngang nối với acquy qua khóa K đang ngắt (Hình 5.31). - Để một vòng nhôm nhẹ, kín, linh động ở gần đầu ống dây. - Đóng nhanh khóa K. Hãy tìm và giải thích hiện tượng đúng sẽ xảy ra trong các dự đoán sau đây : A. Vòng nhôm bật sang phải. B. Vòng nhôm bật sang trái. C. Vòng nhôm đứng yên. D. Vòng nhôm dao động. Giải : A. Hướng dẫn : Khi đóng K, dòng điện qua ống dây tăng đột ngột, dẫn tới từ thông qua vòng nhôm tăng nhanh. Vì vòng nhôm kín nên sẽ suất hiện dòng điện cảm ứng trong vòng nhôm. Theo quay tắc Len-xơ thì dòng điện cảm ứng trong vòng nhôm có chiều sao cho vòng nhôm và ống dây đẩy nhau. Bài 5.40 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 11 nâng cao Bạn Minh đã làm một thí nghiệm như sau : - Đặt ống dây A vào trong lòng ống dây B (Hình 5.32). - Cho dòng điện \({i_1}\) chạy qua ống dây A, \({i_1}\) biến đổi theo thời gian như đồ thị trên Hình 5.33. Sau đó bạn Minh dự đoán rằng dòng điện \({i_2}\) trong ống dây B biến đổi theo thời gian như đồ thị trên Hình 5.34. Hãy nhận xét về dự đoán của bạn Minh. Giải : Nếu ống B kín mạch thì dự đoán của bạn Minh đúng được một phần. Vì ống A đặt trong lòng ống B nên khi \({i_1}\) tăng đều thì trong ống B xuất hiện suất điện động cảm ứng, do đó xuất hiện dòng điện cảm ứng \({i_2}\). Vì \({i_1}\) tăng đều, nên \({i_2}\) không đổi. Nhưng theo định luật Len-xơ thì \({i_1},{i_2}\) chiều ngược nhau. Khi dòng điện \({i_1}\) không đổi thì không có biến thiên từ thông, do đó không có dòng điện cảm ứng trong ống B. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của dòng điện \({i_2}\) theo thời gian phải có dạng như Hình 5.11G. - Nếu ống B hở mạch thì không có dòng điện cảm ứng mà chỉ có suất điện động cảm ứng trong giai đoạn đầu.
