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

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 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.

1

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


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
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

v=

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:

N 2S
N 2S
, trong đó N là số vòng dây, S là diện tích tiết diện của ống dây, l là chiều
 4 .107
l
l
dài ống dây.
L  0

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

2

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


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

Câu 1.
a) Ta có: 1  BS ;  2  2 BS     2  1  BS
S = πR2 = 3,14.0,12 = 0,0314 (m2)
-3
 ΔΦ = 0,2.0,0314 = 6,28.10 (Wb).

- Suất điện động cảm ứng:

ec  N .


6,28.103
 100.
 6,28 (V)
t
0,1

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là:
I

ec 6,28

 3 (A)
r
2,1

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:

ec  N .


6,28.103
 100.
 6,28 (V)
t
0,1

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là:
I

ec 6,28

 3 (A)
r
2,1

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 .
Suất điện động cảm ứng Ec là:

3

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


Ec 

 BS 
B
k .t 

 S.
 S.
 k .S

t
t
t
t
2

l
Ec  k .   4(V )
4
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:

I

Ec  E2  E1
 0,5 (A)
R

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:

ec  N .


B.S
B
d 2 B
0,12
 N.

 N.
.S  N . .
 1000.3,2.
.0,2  1,6 (V)
t
t
t
4 t
4

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:
l
N . .d
1000.3,2.0,1
 .
 2.108.
 32 (Ω)
S
S
0,2.10 6

R  .

Cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây là:
I

ec 1,6

 0,05 (A)
R 32

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.

4

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


 S
 B. 

S
2  S B S k .t 
E1  E2 
 
 .
 .
 k .  0,3 (V)
t
t
2 t
2 t
2

Gọi hiệu điện thế hai đầu mỗi tụ là U1, U2.
Ta có: UMQ + UQP = UMN + UNP

 U1  E2   E1  U 2
 U1  U 2  E1  E2  0,6(V )
Theo định luật bảo toàn điện tích, ta lại có:
Q1 = Q2  C1U1 = C2U2  U1 = 2U2.
Giải hệ phương trình:
U1  U 2  0,6 U1  0,4V 


U1  2U 2
U 2  0,2V 

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:

Ec 

 0,5

 0,5 (V)
t
1

Câu 6.

Chọn gốc thế năng tại vị trí đoạn dây AB khi dây treo có phương thẳng đứng.

5

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có:
W = W0

1
mgh  mv 2  mgh0
2
1
mgL1  cos   mv 2  mgL1  cos 0 
2

 v  2 gLcos  cos 0 
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây AB khi dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng:





Ec  B.l.v.sin   B.l.v.sin 90o    Bl.v. cos
Ec  B.l.v. 2 gLcos  cos 0 . cos
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:

Ec max  B.l.v.

2 gL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:
I

E
1,5

 0,5 (A)
R  r 2,9  0,1

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN:

F  I .l.B.sin 90o  0,05 (N)
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:

Ec  B.l.v.sin 90o  0,3 (V).
Cường độ dòng điện qua đoạn dây MN:

6

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!

I

E  Ec 1,5  0,3

 0,6 (A)
Rr
2,9  0,1

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây MN:

F  I .l.B.sin 90o  0,06 (N)
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: Ec  E  B.l.v.sin 90o  E
Do đó: v 

E
 15 (m/s)
B.l

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 E c
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.

Ic 

Ec B.l.v

R
R

Khi thanh AB chuyển động đều:
F  P  I c .B.l  mg 

B 2 .l 2 .v
 mg
R

Do đó:

7

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


Tốc độ chuyển động đều của thanh AB là: v 

mgR
B 2l 2

Bl.v mg

R
B.l
b) Khi các thanh ray được đặt nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang:
Cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch: I c 

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:

I 'C 

EC B.l.v'.sin 

R
R

Khi thanh AB chuyển động đều:
F=P
I’C.B.l = mg
B 2 .l 2 .v'.sin 
 mg
R

Do đó:
Tốc độ chuyển động đều của thanh AB là: v' 

mgR
B l .sin 

Cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch: I c 

2 2

Bl.v.sin  mg

R
B.l

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:

 

ec  B.l.v. sin B; v  B.l.v. cos 
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:

8

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –

Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


I

q B.C.l.v. cos
v

 BC.l. cos .
 BCl .a. cos
t
t
t

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:
P  F  m.a

Chiếu các vectơ lên trục Ox, ta được:
mg.sinα – B.I.l.cosα = m.a

mg.sin   B 2 .C.l 2 .a cos 2   ma
mg.sin 
a
m  C.B 2 .l 2 . cos 2 
Câu 10.
Khi có dòng điện cường độ I qua ống dây, cảm ứng từ xuất hiện trong ống dây có độ lớn là:

B  0 .nI  0 .

N
.I .
l

Từ thông qua ống dây là:   NBS  0

N 2S
I.
l

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


N 2 S I
 0 .
.
t
l t

(1)

I
t

(2)

Ta lại có: Etc  L.

Từ (1) và (2) ta được: L   0
Áp dụng: L  4 .10

9

7

N 2S
N 2S
.
 4 .107
l
l

2
N 2S
 7 1000
 4 .10
.2.10 3  8.10 3 (H)
l
0,1

Truy cập trang để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!