Giải sbt vật lí 11 bài (26)

Bài 24 Suất điện động cảm ứng Bài 24 1 trang 61 Sách bài tập Vật Lí 11 Câu nào dưới đây nói về suất điện động cảm ứng là không đúng ? A Là suất điện động trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến[.]

Bài 24: Suất điện động cảm ứng Bài 24.1 trang 61 Sách tập Vật Lí 11: Câu nói suất điện động cảm ứng khơng ? A Là suất điện động mạch kín từ thơng qua mạch kín biến thiên B Là suất điện động sinh dòng điện cảm ứng mạch kín C Là suất điện động có độ lớn khơng đổi tn theo định luật Ơm tồn mạch D Là suất điện động có độ lớn tuân theo định luật Fa-ra-đây có chiều phù hợp với định luật Len-xơ Lời giải: Suất điện động cảm ứng có độ lớn tuân theo định luật Faraday ⇒ C sai Đáp án C Bài 24.2 trang 61 Sách tập Vật Lí 11: Cơng thức biểu diễn đủ định luật Fa-ra-đây suất điện động cảm ứng ec, với Δφ độ biến thiên từ thơng qua mạch kín khoảng thời gian Δt?  t A ec  B ec   C ec  D ec    t  t  t Lời giải: Định luật Faraday: ec    t Đáp án B Bài 24.3 trang 61 Sách tập Vật Lí 11: Một kim loại dài 10 cm chuyển động với vận tốc 15 m/s theo phương vng góc với đường sức từ trường có cảm ứng từ 100 mT Độ lớn suất điện động cảm ứng kim loại A 0,15V Lời giải: B 2,5V C 1,5V D 4,5V Sau khoảng thời gian Δt, kim loại có độ dài l chuyển động với vận tốc đường sức từ trường có cảm ứng từ v theo phương vng góc với B , qt diện tích ΔS = IvΔt Khi từ thơng qua diện tích qt ΔS bằng: ΔΦ = BΔS = B.l.v.Δt Áp dụng công thức định luật Faraday: ec    t Ta xác định độ lớn suất điện động cảm ứng kim loại: ec    Blvt   Blv = 100.10−3.10.10−2.15 = 0,15V t t Đáp án A Bài 24.4 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một cuộn dây dẫn dẹt có đường kính 10 cm gồm 500 vòng dây đặt từ trường Nếu độ lớn cảm ứng từ tăng từ đến 2,0 T khoảng thời gian 0,10 s suất điện động cảm ứng cuộn dây dẫn A 7,5V B 78,5 mV C 78,5V D 6,75V Lời giải: Mỗi vịng cuộn dây dẫn có diện tích: .d 3,14.102  78,5cm2  S 4 Trong thời gian Δt, từ thông qua cuộn dây dẫn biến thiên lượng: ΔΦ = N.B.ΔS Áp dụng công thức định luật Faraday, ta xác định độ lớn suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây dẫn: ec    500.2,78.5.104   78,5V t 0,1 Đáp án B Bài 24.5 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một kim loại nằm ngang dài 100 cm, quay quanh trục thẳng đứng qua đầu Trục quay song song với đường sức từ trường có cảm ứng từ 50μT Giữa hai đầu xuất hiệu điện 1,0 mV Tốc độ góc kim loại A vòng/giây B vòng/phút C 3,9 rad/s D 40 rad/s Lời giải: Sau khoảng thời gian Δt, kim loại nằm ngang quay quanh trục thẳng đứng qua đầu quét diện tích: ΔS = π.l.2n.Δt với l độ dài n tốc độ quay kim loại Khi từ thơng qua diện tích qt ΔS có trị số bằng: ΔΦ = B.ΔS = B.π.l2.n.Δt Áp dụng công thức định luật Faraday, ta xác định độ lớn suất điện động cảm ứng xuất kim loại:  Bl 2nt ec     Bl 2n t t Vì kim loại có hai đầu hở, nên suất điện động cảm ứng xuất hiệu điện hai đầu nó: |ec|= u = 1,0 mV Thay vào cơng thức trên, ta tìm tốc độ quay kim loại: n u 1,0.103   6,4 Bl 50.106.3,14.100.102 2 vịng/giây Tốc độ góc kim loại là: ω = 2π.n = 40rad/s Đáp án D Bài 24.6 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một khung dây dẫn cứng hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, đặt vị trí mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ trường có cảm ứng từ 10 mT Trong 0,4 s người ta quay khung dây đến vị trí mặt phẳng khung dây vng góc với đường sức từ Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất khung A 50V C 0,5mV B 5V D 5mV Lời giải: Ở vị trí ban đầu, vectơ cảm ứng từ B hợp với vectơ pháp tuyến khung dây quay quanh trục đến vị trí cuối B n hợp với mặt phẳng khung dây góc α0 = 90° Khi n góc α = 0° Do đó, độ biến thiên từ thông qua mặt phẳng khung dây dẫn khoảng thời gian Δt = 0,4s có trị số bằng: ΔΦ = Φ − Φ0 = BScos0o − BScos90o = BS > Áp dụng công thức định luật Faraday: ec    t Ta xác định trị số suất điện động cảm ứng khung dây dẫn: ec    BS 10.103.200.104    0,5mV  t t 0,4 Dấu (-) công thức biểu thị định luật Len-xơ Đáp án C Bài 24.7 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Hai đồng song song T1 T2 nằm mặt phẳng ngang, có hai đầu P Q nối với dây dẫn, đặt vng góc với đường sức từ trường hướng thẳng đứng lên có cảm ứng từ 0,20 T (Hình 24.1) Một đồng MN dài 20 cm đặt tựa vng góc hai T1 T2, chuyển động tịnh tiến dọc theo hai với vận tốc không đổi v = 1,2 m/s Xác định : a) Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất đồng MN b) Chiều dòng điện cảm ứng chạy đồng MN Lời giải: a) Sau khoảng thời gian Δt, đồng MN có độ dài l chuyển động tịnh tiến với vận tốc v dọc theo hai đồng T1 T2, qt diện tích ΔS = lvΔt Khi từ thơng qua diện tích qt ΔS : ΔΦ = B.ΔS = B.l.v.Δt Áp dụng công thức định luật Faraday: ec    t Ta xác định độ lớn suất điện động cảm ứng xuất đồng MN : |ec| = B.l.v = 0,20.20 l0-2.1,2 = 48 mV b) Vì từ thơng qua diện tích qt ΔS đồng MN ln tăng (ΔΦ > 0) nên theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng ic chạy đồng MN phải theo chiều MNQP cho từ trường cảm ứng dòng ic ln ngược chiều với từ trường để có tác dụng cản trở chuyển động đồng MN, chống lại tăng từ thơng qua diện tích qt ΔS Đáp số a) |ec| = 48 mV b) Dòng điện cảm ứng ic chạy đồng MN theo chiều MNQP Bài 24.8 trang 63 Sách tập Vật Lí 11: Một ống dây dẫn hình trụ dài gồm 1000 vịng dây, diện tích vịng 100 cm2 Ống dây có điện trở 16Ω, hai đầu dây nối đoản mạch đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B hướng song song với trục ống dây có độ lớn tăng 4,0.10-2 T/s Xác định công suất toả nhiệt ống dây dẫn Lời giải: Từ thông qua ống dây dẫn gồm N vịng dây tính Φ = NBS Vì cảm ứng từ B tăng, nên từ thơng Φ tăng theo cho: ΔΦ = NSΔB Áp dụng công thức định luật Faraday ec    , t Ta xác định độ lớn suất điện động cảm ứng xuất ống dây dẫn: ec    B N S = 1000.4,0.10-2.100.10-4 = 0,4V t t Cường độ dòng điện cảm ứng chạy ống dây dẫn: ic  ec 0,4   25mA R 16 Áp dụng định luật Jun - Len-xơ, công suất nhiệt toả ống dây dẫn : P = R.ic2 = 16.(25.10-3)2 = 10mW Đáp số: 10mW Bài 24.9 trang 63 Sách tập Vật Lí 11: Một cuộn dây dẫn dẹt gồm 1000 vòng dây, vòng có đường kính 20 cm, mét dài dây dẫn có điện trở 0,50 Ω Cuộn dây đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B hướng vng góc với mặt phẳng vịng dây dẫn có độ lớn giảm từ 1,0 mT đến khoảng thời gian 10 ms Xác định cường độ dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây dẫn Lời giải: Trong khoảng thời gian Δt, từ thông qua cuộn dây dẫn biến thiên lượng: d2     0   NBS  NB Áp dụng công thức định luật Faraday ec    t Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây dẫn ec  NB.d2 4t , Các vòng cuộn dây dẫn có độ dài tổng cộng l = Nπd Vì mét dài dây dẫn có điện trở Ro = 0,5 Ω, nên điện trở cuộn dây dẫn tính : R = IRo = NπdRo Từ suy cường độ dịng điện cảm ứng chạy cuộn dây dẫn: ec NBd Bd ic    R NdR 4t 4R 0t 1,0.103.20.102 Thay số, ta tìm được: ic = 4.0,5.10.103 =10mA Đáp số: 10mA Bài 24.10* trang 63 Sách tập Vật Lí 11: Một ống dây dẫn hình trụ dài gồm 1000 vịng dây, vịng có đường kính 10 cm, đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B hướng song song với trục ống dây độ lớn cảm ứng từ tăng theo thời gian với quy luật B = 0,010 T/s Cho biết dây dẫn có tiết diện 0,40 mm2 t có điện trở suất 1,75.10-8 Ω.m Xác định: a) Năng lượng tụ điện có điện dung 10μF nối tụ điện với hai đầu ống dây dẫn b) Công suất toả nhiệt ống dây dẫn nối đoản mạch hai đầu ống dây dẫn Lời giải: Áp dụng công thức định luật Faraday độ lớn suất điện động cảm ứng xuất ống dây dẫn: ec  N  B.S N t t d 3,14.10  Ta có: S  4   78,5cm B  0,01T / s ta tìm được: t |ec|= 1000.0,010.78,5.10-4 = 78,5.10-3V a) Khi nối tụ điện với hai đầu ống dây dẫn, khơng có dịng điện chạy qua ống dây dẫn (i = 0), nên hai cực tụ điện có hiệu điện u = ec Do đó, lượng tụ điện tính theo cơng thức: 6 Cu Cec 10.10 W   2  78,5.10  3 2  3,08.108 J b) Các vòng ống dây dẫn có độ dài tổng cộng l = Nπd, nên ống dây dẫn có điện trở: R  l Nd  S0 S0 Khi nối đoản mạch hai đầu ống dây dẫn, dịng điện ống dây dẫn có cường độ Do đó, cơng suất toả nhiệt ống dây dẫn tính theo cơng thức: ec ec 2S0 P  ec ic   R Nd Thay số ta được:  78,5.10  0,4.10 3 P  8 6 2 1,75.10 1000.3,14.10.10 Đáp số: 4,48.10-3 W  4,48.103 W i ec R ... kim loại: ec    Blvt   Blv = 100.10−3.10.10−2.15 = 0,15V t t Đáp án A Bài 24.4 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một cuộn dây dẫn dẹt có đường kính 10 cm gồm 500 vịng dây đặt từ trường Nếu... cảm ứng xuất cuộn dây dẫn: ec    500.2,78.5.104   78,5V t 0,1 Đáp án B Bài 24.5 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một kim loại nằm ngang dài 100 cm, quay quanh trục thẳng đứng qua đầu Trục... 50.106.3,14.100.102 2 vịng/giây Tốc độ góc kim loại là: ω = 2π.n = 40rad/s Đáp án D Bài 24.6 trang 62 Sách tập Vật Lí 11: Một khung dây dẫn cứng hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, đặt vị trí mặt phẳng