Vật lý lớp 11: Đề thi ôn tập cảm ứng điện từ

Cuộn dây được đặt trong từ trường đều, mặt phẳng cuộn dây vuông góc với các đường cảm ứng từ.. Tìm suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây và dòng điện chạy trong cuộn dây nếu t

Câu 1: Một cuộn dây phẳng có 100 vòng, bán kính mỗi vòng dây là 0,1m Cuộn dây được đặt trong từ

trường đều, mặt phẳng cuộn dây vuông góc với các đường cảm ứng từ Lúc đầu cảm ứng từ của từ trường có giá trị 0,2T Cuộn dây có điện trở là r = 2,1Ω Tìm suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây và dòng điện chạy trong cuộn dây nếu trong khoảng thời gian 0,1s:

a) cảm ứng từ của từ trường tăng đều đặn lên gấp đôi

b) cảm ứng từ của từ trường giảm đều đặn đến 0

Câu 2: Một dây dẫn chiều dài l = 2m, điện trở R = 4Ω được uốn thành một hình

vuông Các nguồn E1 = 10V, E2 = 8V, r1 = r2 = 0, được mắc vào các cạnh hình

vuông như hình Mạch được đặt trong một từ trường đều B vuông góc với mặt

phẳng hình vuông và hướng ra sau hình vẽ, B tăng theo thời gian theo quy luật

B = kt, k = 16T/s Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch

Câu 3: Cuộn dây kim loại (có điện trở suất ρ = 2.10-8Ωm), N = 1000 vòng, đường kính d = 10cm, tiết diện dây S = 0,2mm2 có trục song song với B của từ trường đều Tốc độ biến thiên của từ trường là 0,2T/s Lấy π = 3,2

a) Nối hai dầu cuộn dây với tụ điện có điện dung C = 1μF Tính điện tích của tụ điện

b) Nối hai đầu cuộn dây với nhau Tính cường độ dòng cảm ứng và công suất nhiệt trong cuộn dây

Câu 4: Vòng dây dẫn diện tích S = 1m2 đặt trong một từ trường đều có B vuông góc với mặt phẳng vòng dây Hai tụ điện C1 = 1μF, C2 = 2μF được mắc nối tiếp trong vòng dây ở vị trí xuyên tâm đối Cho

B thay đổi theo thời gian B = kt, k = 0,6T/s Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ

Câu 5: Dây dẫn chiều dài l = 20cm chuyển động với vận tốc v = 18km/h

theo phương vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có

cảm ứng từ B = 0,5T Tính từ thông qua diện tích mà dây quét trong thời

gian Δt = 1s và suất điện động xuất hiện ở hai đầu dây

ĐỀ THI: ÔN TẬP CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ CHUYÊN ĐỀ: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

MÔN: VẬT LÍ LỚP 11

BIÊN SOẠN: BAN CHUYÊN MÔN TUYENSINH247.COM

Câu 6: Một đoạn dây dẫn thẳng AB, chiều dài l = 20cm được treo nằm ngang bằng hai dây dẫn mảnh

nhẹ thẳng đứng, chiều dài L = 40cm Hệ thống được đặt trong một từ trường đều thẳng đứng, B = 0,1T Kéo lệch AB để dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α0 = 60o rồi buông tay Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh AB khi dây treo lệch một góc α so với phương thẳng đứng Bỏ qua lực cản không khí Từ đó suy ra suất điện động cảm ứng cực đại

Câu 7: Cho mạch điện như hình, nguồn E = 1,5 V, r = 0,1 Ω, MN = l = 1 m, RMN = 2,9 Ω, B vuông góc khung dây, hướng từ trên xuống, B = 0,1 T Điện trở ampe kế và hai thanh ray không đáng kể Thanh MN có thể trượt trên hai đường ray

a) Tìm số chỉ của me kế và lực điện từ đặt lên MN khi MN được giữ đứng yên

b) Tìm số chỉ của ampe kế và lực điện từ đặt lên MN khi MN chuyển động đều sang phải với v =

3 m/s

c) Muốn ampe kế chỉ 0, MN phải chuyển động về hướng nào với vận tốc bao nhiêu?

Câu 8: Cho hệ thống như hình, thanh d ẫn AB = l khối lượng m trượt thẳng

đứng trên hai ray, B nằm ngang Do trọng lực và lực điện từ, AB trượt đều

với vận tốc v

a) Tính v, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng IC

b) Khi các ray hợp với mặt ngang góc α, AB sẽ trượt với vận tốc bao nhiêu?

IC là bao nhiêu?

Câu 9: Một thanh kim loại MN nằm ngang có khối lượng m có thể trượt không ma sát dọc theo hai thanh ray song song, các thanh ray hợp với phương mặt phẳng ngang một góc α Đầu dưới của hai ray nối với một tụ điện C (hình vẽ) Hệ thống đặt trong một từ trường thẳng đứng hướng lên Khoảng cách

giữa hai ray là l Bỏ qua điện trở của mạch Tính gia tốc chuyển động của thanh MN

Câu 10: Chứng minh rằng độ tự cảm của ống dây đặt trong không khí, không có lõi là:

l

S N l

S

N

L

2 7 2

0 4 10

  , trong đó N là số vòng dây, S là diện tích tiết diện của ống dây, l là chiều dài ống dây

Áp dụng số: Tính L với l = 10π(cm); N = 1000 vòng; S = 20cm2

HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI CHI TIẾT THỰC HIỆN: BAN CHUYÊN MÔN TUYENSINH247.COM

Câu 1

a) Ta có: 1 BS;2 2BS2 1BS

S = πR2

= 3,14.0,12 = 0,0314 (m2)

 ΔΦ = 0,2.0,0314 = 6,28.10-3 (Wb)

- Suất điện động cảm ứng:

28 , 6 1

, 0

10 28 , 6 100

3









t

N

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là:

3 1

,

2

28

,





r

e

b) Ta có: 1 BS;2 02 1BS

S = πR2

= 3,14.0,12 = 0,0314 (m2)

 ΔΦ = - 0,2.0,0314 = 6,28.10-3 (Wb)

- Suất điện động cảm ứng:

28 , 6 1

, 0

10 28 , 6 100

3









t

N

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là:

3 1

,

2

28

,





r

e

Câu 2

Do B tăng nên trong mạch sẽ xuất hiện một suất điện động Ec; dòng điện cảm ứng do Ec sinh ra phải có

chiều sao cho từ trường do nó sinh ra ngược chiều với từ trường ngoài B

   

) ( 4 4

2

V

l

k

E

S k t

t k S t

B S t

BS t

E

c

c











































Vì trong mạch: Ec + E2 > E1 nên dòng điện trong mạch sẽ có chiều ngược kim đồng hồ Cường độ dòng điện trong mạch có giá trị:

5 , 0 1

2 





R

E E

E

I c

(A)

Câu 3

Ta có: Φ1 = B1.S; Φ2 = B2.S  ΔΦ = Φ2 – Φ1 = (B2 – B1).S = ΔB.S

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây là:

6 , 1 2 , 0 4

1 , 0 2 , 3 1000

4

2 2





























t

B d N S t

B N t

S B N t

N

a) Nối hai đầu cuộn dây với tụ điện thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ bằng suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây: U = ec = 1,6 (V) Điện tích của tụ là:

q = C.U = 10-6.1,6 = 1,6.10-6 (C) = 1,6 (μC)

b) Nối hai đầu cuộn dây với nhau, ta được một mạch điện kín

Điện trở của cuộn dây là:

32 10

2 , 0

1 , 0 2 , 3 1000 10 2

S

d N S

l

(Ω) Cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây là:

05 , 0 32

6

,

1







R

e

(A)

Công suất nhiệt trên cuộn dây là: Q = I2.R = 0,052.32 = 0,08 (W)

Câu 4

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên mỗi nửa vòng dây được biểu diễn như hình vẽ

 

3 , 0 2

2

2 2 2





































t

t k S t

B S t

S B

t

E

Gọi hiệu điện thế hai đầu mỗi tụ là U1, U2

Ta có: UMQ + UQP = UMN + UNP

) ( 6 , 0 2 1 2

1

2 1 2

1

V E

E

U

U

U E E

U























Theo định luật bảo toàn điện tích, ta lại có:

Q1 = Q2  C1U1 = C2U2  U1 = 2U2

Giải hệ phương trình:

 

 

























V U

V U

U

U

U

U

2 , 0

4 , 0 2

6

,

0

2 1

2

1

2

1

Điện tích của mỗi tụ: Q1 = Q2 = 0,4 (μC)

Câu 5

Từ thông qua diện tích mà đoạn dây quét trong thời gian Δt là:

ΔΦ = B.ΔS = B.l.v.Δt = 0,5.0,2.5.1 = 0,5 (Wb)

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên hai đầu đoạn dây là:

5 , 0 1

5 ,

0 









t

Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có:

W = W0

0 2

2

1

mgh mv

mgh 

2

cos 1 2

1 cos

1   mv mgL  

mgL

cos cos 0



v gL

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây AB khi dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng:

sin

l

B

cos cos .cos

2

B l v gL

E c

Suất điện động cảm ứng Ec đạt giá trị cực đại khi cosα = 1, tức là α = 0 (vị trí dây treo có phương thẳng đứng) Khi đó:

 E c max B l.v 2gL1cos00,04(V)

Câu 7

a) Khi thanh MN được giữ đứng yên:

- Số chỉ của ampe kế bằng cường độ dòng điện qua đoạn dây MN:

5 , 0 1 , 0 9 , 2

5 ,









r R

E

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN:

05 , 0 90 sin

B l

I

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN có chiều như hình vẽ

b) Khi thanh MN chuyển động đều sang phải với v = 3m/s:

Suất điện động cảm ứng trên đoạn dây MN là:

3 , 0 90

sin

c B l v

Cường độ dòng điện qua đoạn dây MN:

6 , 0 1 , 0 9 , 2

3 , 0 5 ,













r R

E E

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây MN:

06 , 0 90 sin

B l

I

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN có chiều như hình vẽ

c) Để ampe kế chỉ số 0, trên thanh MN phải xuất hiện một suất điện động

cảm ứng Ec xung đối với E, có độ lớn Ec = E

- Trên hình vẽ, theo quy tắc bàn tay phải, ta xác định được: thanh MN phải

chuyển động sang trái

- Ta có: E c EB l.v.sin90o E

Do đó: 15





l

B

E

v (m/s)

Câu 8

a) Khi hệ thống được đặt thẳng đứng như hình vẽ:

Ban đầu, do tác dụng của trọng lực P , thanh AB sẽ trượt xuống Lúc đó,

từ thông qua mạch ABCD tăng, xuất hiện một suất điện động cảm ứng Ec

và dòng điện cảm ứng có cường độ Ic Thanh AB có dòng điện Ic đi qua

sẽ chịu tác dụng của lực từ F của từ trường đều B

Để chống lại sự biến thiên từ thông qua mạch, lực từ F sẽ có chiều

hướng lên

Khi thanh AB rơi, vận tốc v tăng dần, Ec, Ic và F cũng tăng dần Đến một lúc nào đó, F = P, thì thanh

MN sẽ bắt đầu rơi đều

Dùng quy tắc bàn tay phải, ta xác định được chiều dòng điện cảm ứng Ic trên thanh AB từ B đến A

R

v l

B

R

E

c





Khi thanh AB chuyển động đều:

Tốc độ chuyển động đều của thanh AB là: 2 2

l B

mgR

v

Cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch:

l B

mg R

v Bl

I c



 b) Khi các thanh ray được đặt nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang:

Khi các ray hợp với mặt ngang góc α, hiện tượng xảy ra tương tự như trên,

chỉ khác hướng vận tốc của thanh AB

Cường độ dòng điện cảm ứng:

R

v l B R

E

C

 sin '

'  

Khi thanh AB chuyển động đều:

F = P

I’C.B.l = mg

mg R

v

l

B2.2 '.sin 

Do đó:

Tốc độ chuyển động đều của thanh AB là:

 sin

' 2 2

l B

mgR

v

Cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch:

l B

mg R

v Bl

I c

sin

Câu 9

Xét trong khoảng thời gian Δt rất ngắn, thanh MN có vận tốc v

(coi như không đổi), gia tốc a

Khi thanh MN trượt trên hai thanh ray cắt các đường sức từ, trên

thanh MN xuất hiện một suất điện động cảm ứng:

sin v B v B l v l

B

Khi đó, tụ được tích điện: q = C.u = C.ec = B.C.l.v.cosα

Thanh MN chuyển động có gia tốc nên suất điện động cảm ứng trên thanh MN thay đổi theo thời gian, tức là điện tích của tụ có sự thay đổi Như vậy trong mạch xuất hiện dòng chuyển dời các điện tích giữa hai bản tụ, tức là xuất hiện dòng điện Cường độ dòng điện trong mạch:





cos

cos cos

a BCl t

v l

BC t

v l C

B

t

q



















Theo định luật Len-xơ, dòng điện qua thanh MN phải có chiều

chống lại sự trượt của thanh MN trên hai thanh ray Lực từ do từ

trường tác dụng lên thanh MN có chiều như hình vẽ

Phân tích lực: trọng lực P , lực từ F

Theo định luật II Newton, ta có:

a

m

F

Chiếu các vectơ lên trục Ox, ta được:

mg.sinα – B.I.l.cosα = m.a









2 2 2

2 2 2

cos

sin

cos sin

l B C

m

mg

a

ma a

l C B

mg











Câu 10

Khi có dòng điện cường độ I qua ống dây, cảm ứng từ xuất hiện trong ống dây có độ lớn là:

I l

N nI

B0 0

Từ thông qua ống dây là: I

l

S N NBS

2 0







Khi cường độ dòng điện qua ống dây biến thiên, trong ống dây xuất hiện suất điện động tự cảm có độ

lớn:

t

I l

S N t

E tc











2 0

Ta lại có:

t

I L

E tc





Từ (1) và (2) ta được:

l

S N l

S N L

2 7 2

0 4 10

2 2

1000

S N