de thi mon vat ly a2 co dap an

Xác định suất điện động cảm ứng, cường độ và chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây vẽ hình tại thời điểm t = 2 s... Xác định suất điện động cảm ứng, cường độ và chiều dòng điện cảm ứng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN

VẬT LÝ A2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN THỜI GIAN LÀM BÀI :

60 phút

Bài 1 (3 điểm): Một thanh mảnh có chiều dài l = 1m, đặt dọc theo trục Ox như

hình vẽ, một đầu cách O một khoảng a = 0,5m Thanh tích điện dương có mật

độ phân bố điện dài λ thay đổi theo x với qui luật 2(x a)

a

−

λ = Xác định vector cường độ điện trường Er tại điểm O = (0,0) (xác định phương chiều và độ lớn của vector Er)

Bài 2 (3 điểm): Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, có dòng điện cường độ I = 5A.

được uốn cong như hình vẽ và đặt trong không khí Đoạn AB là một phần tư đường tròn tâm O, bán kính R = 10cm Đoạn BC = CD = R Các đoạn Ax và Dy

là hai nửa dòng điện thẳng rất dài, có đường kéo dài qua tâm O Xác định vector cảm ứng từ Br tại tâm O (xác định phương chiều và độ lớn của Br)

Bài 3 (4 điểm): Một dây dẫn thẳng rất dài có dòng điện với cường độ

{ }t

I 2exp 1

2

= − chạy qua, được đặt song song với cạnh b của một khung dây

hình chữ nhật, có hai cạnh a = 6cm và b = 10cm, ở trong cùng một mặt phẳng với khung dây Cạnh khung dây gần dây dẫn nhất cách dây dẫn một khoảng

d 2cm= Xác định suất điện động cảm ứng, cường độ và chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây (vẽ hình) tại thời điểm t = 2 s Biết khung dây có điện trở

R = 20Ω

Biết

2 9

2 0

Nm

1 9.10

a = 6cm

b = 10cm d

I

y x

C B

O

R

O

x [m] y

µ =π

Sinh viên không sử dụng tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN VẬT

LÝ A2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN THỜI GIAN LÀM BÀI :

60 phút

Câu 1 (3 điểm): Hai thanh dẫn điện AB và CD bằng nhau,

có chiều dài l 0,4m= có tiết diện nhỏ so với chiều dài và

được đặt vuông góc nhau như hình vẽ Biết rằng OA = OC

= a = 0,2m Mật độ điện dài trên AB là λ =10 C / m−7 và trên

CD bằng −λ Xác định vector cường độ điện trường tại

điểm O (xác định phương chiều và độ lớn của Er)

Bài 2 (3 điểm): Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, có dòng

điện cường độ I = 15A được uốn cong như hình vẽ và đặt trong không khí Đoạn BC là một phần tư đường tròn tâm O, bán kính R = 15cm Đoạn

OD OB R= = Các đoạn Ax và Cy là hai nửa dòng điện thẳng rất dài, có đường kéo dài qua tâm O Xác định vector cảm ứng từ Br tại tâm O (xác định phương chiều và độ lớn của Br )

Bài 3 (4 điểm): Một dây dẫn thẳng rất dài có dòng điện với cường độ

{ }t

I 3exp 1

3

= + chạy qua, được đặt song song với cạnh b của một khung dây

hình chữ nhật, có hai cạnh a = 6cm và b = 10cm, ở trong cùng một mặt phẳng với khung dây Cạnh khung dây gần dây dẫn nhất cách dây dẫn một khoảng d

= 2cm Xác định suất điện động cảm ứng, cường độ và chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây (vẽ hình) tại thời điểm t = 3 s Biết khung dây có điện trở

R = 20Ω

Biết

2 9

2 0

Nm

1 9.10

7

µ =π

λ

−λ

B A

O C D

a = 6cm

b = 10cm d

I

B

O R

Sinh viên không sử dụng tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐỀ THI KẾT THÚC MÔN VẬT

LÝ A2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN THỜI GIAN LÀM BÀI : 60 phút

Câu 1 (3 điểm): Một thanh rất dài tích điện

dương đều với mật độ điện tích λ =10−8C/m, được

đặt trên trục Ox với một đầu ở tại x = 0 và đầu

còn lại ở x = ∞ Xác định vector cường độ điện

trường Er tại vị trí x = a = 0,5m− (xác định

phương chiều và độ lớn của vector cường độ

điện trường Er)

Bài 2 (3 điểm): Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, có dòng điện cường độ I = 15A.

được uốn cong như hình vẽ và đặt trong không khí Đoạn AB là một cung tròn tâm O, bán kính R = 10cm và chắn góc ở tâm là α =1200 Xác định vector cảm ứng từ Br tại tâm O (xác định phương chiều và độ lớn của Br)

Bài 3 (4 điểm): Một khung dây dẫn hình chữ nhật, có hai cạnh a = 6cm và b =

10cm, có điện trở tổng cộng là R 20= Ω, được đặt trong từ trường Br biến thiên theo thời gian, theo qui luật B 5sin 2 t( )

3

π

= π + và hợp với mặt phẳng khung dây một

góc α =300 Xác định cường độ và chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây (vẽ hình) tại thời điểm t = 2 s

x y

O

0,5m

B

x

R A

120

x

0 30

α =

B r

n r

Biết 9 22 0 7

0

Nm

µ

Sinh viên không sử dụng tài liệu

Đáp án đề ca 1

Bài 1 (3 điểm): Ta có dE kdq2 k dx2 k2(x a)2 dx

− λ

( )

a l 2kln x | 2k| 2kln 2k 2k

a a a(a l) 0,5 0,5(0,5 1)

V 36.10 l n 3 24.10

m

+

+

 

Bài 2 (3 điểm): Từ trường gây bởi một đoạn dây dẫn thẳng tại điểm cách đoạn

dây dẫn một khoản R là

0

I

4 R

µ

Và từ trường của một cung tròn gây ra tại điểm O là tâm của đường tròn bán kính R chứa cung đó và cung tròn nhìn điểm O dưới góc αlà

0 I B

4 R

µ

= π α

Vậy theo hình vẽ, các đoạn Ax và Dy có đường kéo dài đi qua điểm O nên

từ trường của chúng sinh ra không cho đóng góp tại O nên cuối cùng từ trường tổng công tại điểm O bao gồm đóng góp của các đoạn AB, BC và CD

Áp dụng qui tắc vặn nút chai, từ trường gây bởi cung tròn AB tại O có chiều

đi vào vuông góc với mặt giấy Từ trường gây bởi các đoạn BC và CD cũng có cùng chiều như vây Nên ta có

[ ]

/o

0

3,14

O

x [m]

y

E r

y

Bài 3 (4 điểm): Từ thông qua vòng dây

( )

d a 0 d

d a

d

I

2 x

ln x | ln

+

+

µ

c

b

µ

( ) ( { } ) ( ) ( ) { }

0

0

ln exp 1

Tại thời điểm t = 2 s ta có

0,02 0,06 2.10 0,1.ln e 2.10 ln 4

0,02

Cường độ dòng cảm ứng trong khung dây

[ ]

c 2.10 ln 4

ξ

Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây

Sử dụng qui tắc vặn nút chai, ta xác định được trừ trường do đoạn dây dẫn gây ra qua diện tích của khung dây có chiều đi vào vuông góc với mặt giấy như hình vẽ

Vì dòng điện qua đoạn dây dẫn đang giảm theo thời gian nên : từ trường do nó sinh ra giảm theo thời gian  từ thông qua khung dây đang giảm Sử dụng định luật Lenz, ta biết được trong khung dây xuất hiện một dòng điện cảm ứng sao cho từ trường sinh bởi nó chống lại sự giảm của từ thông Nghĩa là từ trường Br′

sinh bởi dòng điện cảm ứng trong khung dây phải cùng chiều với từ trường Br sinh bởi đoạn dây dẫn như hình vẽ Sử dụng qui tắc vặn nút chai (bàn tay phải) ta xác định được dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều cùng với chiều kim đồng hồ như hình vẽ Rõ ràng, ta có thể thấy rằng chiều của dòng điện cảm ứng ngược chiều với (vector I∆uur) sự giảm của dòng điện trong đoạn dây dẫn (chống lại tác nhân sinh ra nó)

a = 6cm

b = 1010cm d

d+a x

B r

B r ′

I

∆ uu r

Đáp án đề ca 2

Bài 1 (3 điểm): ta có hai thanh AB và CD giống nhau tích điện trái dấu

Và điện trường vi phân gây bởi mỗi phần tử dòng điện trên dây dẫn cho bởi biểu thức

kdq k dx

dE

x λx

a a

x a a l a(a l) x

Nên ta có E0 2EAB 2 k l 2 9.10 10 0, 49 7 3 2.103

a(a l) 0, 2.(0, 2 0, 4)

−

λ

Bài 2 (3 điểm): Từ trường gây bởi một đoạn dây dẫn thẳng tại điểm cách đoạn

dây dẫn một khoản r là

0

I

4 r

µ

Và từ trường của một cung tròn gây ra tại điểm O là tâm của đường tròn bán kính R chứa cung đó và cung tròn nhìn điểm O dưới góc αlà

0 I B

4 R

µ

= π α

Vậy theo hình vẽ, các đoạn Ax và Cy có đường kéo dài đi qua điểm O nên từ trường của chúng sinh ra không cho đóng góp tại O nên cuối cùng từ trường tổng công tại điểm O bao gồm đóng góp của các đoạn AB và BC

Áp dụng qui tắc vặn nút chai, từ trường gây bởi cung tròn BC tại O có chiều

đi vào vuông góc với mặt giấy Từ trường gây bởi đoạn BA cũng có cùng chiều như vây Nên ta có

/o

4 7

7 0

4 R 2 4 r 4 4 4 R 2 4 R sin( ) 4 4

3,14 15.10

π

λ

−λ

B A

O C

D

0

E r

B

O

R

B r

Bài 3 (4 điểm): Từ thông qua vòng dây

( )

d a 0 d

d a

d

I

2 x

ln x | ln

+

+

µ

c

b

µ

( ) ( { } ) ( ) ( ) { }

0

0

ln exp

= − π

Tại thời điểm t = 3 s ta có

0,02 0,06 2.10 0,1.ln e 2e.10 ln 4

0,02

[V]

Cường độ dòng cảm ứng trong khung dây

[ ]

8

9

c 2e.10 ln 4

ξ

Dấu trừ cho ta biết chiều của dòng điện cảm ứng trong vòng dây ngược chiều với (vector I∆uur) sự tăng của dòng điện trong đoạn dây dẫn (tức là chống lại tác nhân gây ra nó) Ở đây ta chỉ quan tâm đến độ lớn của nó

Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây

Sử dụng qui tắc vặn nút chai, ta xác định được trừ trường do đoạn dây dẫn gây ra qua diện tích của khung dây có chiều đi vào vuông góc với mặt giấy như hình vẽ

Vì dòng điện qua đoạn dây dẫn đang tăng theo thời gian nên : từ trường do nó sinh ra cũng tăng theo thời gian  từ thông qua khung dây đang tăng Sử dụng định luật Lenz, ta biết được trong khung dây xuất hiện một dòng điện cảm ứng sao cho từ trường sinh bởi nó chống lại sự tăng của từ thông Nghĩa là từ trường

Br′sinh bởi dòng điện cảm ứng trong khung dây phải ngược chiều với từ trường Br sinh bởi đoạn dây dẫn như hình vẽ Sử dụng qui tắc vặn nút chai (bàn tay phải) ta xác định được dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều ngược với chiều kim đồng hồ như hình vẽ

a = 6cm

b = 8cm 1010cm d

d+a x

B r

B r ′

I

∆ uu r

Đáp án đề dự trữ

Bài 1 (3 điểm): Ta có 2 2

kdq k dx dE

(x a) (x a)λ

a

d(x a)

Bài 2 (3 điểm): Từ trường gây bởi một đoạn dây dẫn thẳng tại điểm cách đoạn dây

dẫn một khoản r là

0

I

4 r

µ

Và từ trường của một cung tròn gây ra tại điểm O là tâm của đường tròn bán kính R chứa cung đó và cung tròn nhìn điểm O dưới góc αlà

0 I B

4 R

µ

= π α

Vậy theo hình vẽ, các đoạn Ax và Cy có đường kéo dài đi qua điểm O nên từ trường của chúng sinh ra không cho đóng góp tại O nên cuối cùng từ trường tổng công tại điểm O bao gồm đóng góp của các đoạn AB và BC

Áp dụng qui tắc vặn nút chai, từ trường gây bởi cung tròn AB tại O có chiều

đi vào vuông góc với mặt giấy Từ trường gây bởi các đoạn Ax và Bx cũng có cùng chiều như vây Nên ta có

/o

6

0

2

2

2.3,14

π

B

x

r A

1200

0

O

x

B r

R

Bài 3 (4 điểm) : Từ thông qua khung dây

B S B.S.cos B.a.b.sin 2,5ab sin 2 t

Suất điện động cảm ứng (ta chi quan tâm đến độ lớn)

c d 5 ab cos 2 t

ξ = − = − π π +

Tại thời điểm t = 2 s ta có :

c 5 0,06.0,1

d 5ab cos 4 0

dtΦ = π +3π > do đó từ thông qua khung dây đang tăng Trong khung dây sẽ xuất hiện

một suất điện động cảm ứng sao cho từ trường Br′do nó sinh ra chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây

Nghĩa là theo định luật Lenz từ trường do dòng điện cảm ứng sinh ra sẽ có chiều đi từ trên xuống (đối song với vector pháp tuyến nr

của mặt khung dây như hình vẽ tức là ngược chiều với vector hình chiếu của vector B∆uuur trên phương pháp tuyến của mặt phẳng khung dây) Khi đó sử dụng qui tắc vặn nút chai (bàn tay phải) ta xác định được dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều cùng với chiều kim đồng hồ như hình vẽ

0 30

α =

B r

n r

B r ′

B

∆ uuu r

I