Bài tập chuyên đề Cảm ứng điện từ - Vật lý lớp 11

CHƯƠNG V:CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

DẠNG 1:XÁC ĐỊNH CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG

I.PHƯƠNG PHÁP

-Xác định chiều vectơ cảm ứng từ xuyên qua khung dây.

-Xét từ thông qua khung dây: tăng hay giảm

+ Nếu ϕ tăng, Bc ngược chiều B

+ Nếu ϕ giảm, Bc cùng chiều B

-Sau khi xác định chiều của Bc, dễ dàng xác định được chiều của ic theo quy tắc nắm bàn tay phải hoặc quy tắc mặt nam , bắc.

II.BÀI TẬP

Câu hỏi 1: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần hoặc ra xa vòng dây kín:

S

N

v

Icư

C.

S

N

v

B.

Icư

S

N

v

A.

Icư

v

Icư=

00

D.

S

N

Câu hỏi 2: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho vòng dây dịch chuyển lại gần hoặc ra xa nam châm:

Icư

v

A.

N

S

N

S

Icư

v

B.

N

S

v

Icư

C.

N

S

v

Icư= 0

D.

Câu hỏi 3: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng ngay khi nam châm đang đặt thẳng đứng tại tâm vòng dây ở trên bàn thì bị đổ:

v

Icư

A.

N

S

v

Icư

B.

N

S

v

Icư

C.

N

S

Icư =0

v

D.

N

S

v2

v2

v2

v2

S

N

v1

Icư

C.

S

N

v1

B.

Icư

S

N

v1

A.

Icư

v1

Icư= 0

D.

S

N

Câu hỏi 4: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho cả nam châm và vòng dây dịch chuyển, với v1 > v2:

Câu 5: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nhìn vào mặt trên trong trường

N

S

v

hợp cho nam châm rơi thẳng đứng xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định như hình vẽ:

A. Lúc đầu dòng điện cùng kim đồng hồ, khi nam châm xuyên

qua đổi chiều ngược kim đồng hồ.

B. Lúc đầu dòng điện ngược kim đồng hồ, khi nam châm xuyên

qua đổi chiều cùng kim đồng hồ.

C. không có dòng điện cảm ứng trong vòng dây.

D. Dòng điện cảm ứng cùng kim đồng hồ.

Câu 6: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho vòng dây tịnh tiến với vận tốc v trong từ trường đều:

Icư

v

A.

B

Icư

v

B.

B

v

Icư

C.

B

Icư = 0

B

v

D.

Câu 7: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho vòng dây tịnh tiến với vận tốc v trong từ trường đều:

v

Icư

C.

B

v

Icư

B.

B

v

Icư

A.

B

B

D.

v

Icư = 0

Câu 8: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng:

Icư

B giảm

vòng dây cố định

D.

v

Icư

B.

I1

Icư

C.

R tăng

A

v

Icư

A.

I1

Câu 9: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng:

Icư

B.

R giảm

A

A

Icư

C.

R giảm

Icư

A.

R tăng

A

A

Icư=0

D.

R tăng

A

v

Câu 10: Tương tác giữa khung dây và ống dây ở hình vẽ bên khi cho khung

dây dịch chuyển ra xa ống dây là:

A. đẩy nhau B. hút nhau

C. Ban đầu hút nhau, khi đến gần thì đẩy nhau D. không tương tác

I

M

N

P

Q

Câu 11: Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi. Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ đặt sát dòng điện thẳng, cạnh MQ trùng với dòng điện thẳng như hình vẽ. Hỏi khi nào thì trong khung dây không có dòng điện cảm ứng:

A. khung quay quanh cạnh MQ B. khung quay quanh cạnh MN

C. khung quay quanh cạnh PQ D. khung quay quanh cạnh NP

TÍNH TỪ THÔNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG

Bài 1: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=8.10-4T.Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6Wb.Tính góc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuông đó

ĐS:=300

Bài 2: Một khung dây hình tròn diện tích S=15cm2 gồm N=10 vòng dây,đặt trong từ trường đều có hợp với véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây một góc =300 như hình vẽ. B=0,04T.Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây khi:

a.Tịnh tiến khung dây trong vùng từ trường đều

b.Quay khung dây quanh đường kính MN một góc 1800

c.Quay khung dây quanh đường kính MN một góc 3600

ĐS:a. =0, b. =-10,4.10-4Wb, c. =0

Bài 3: Một mạch kín hình vuông,cạnh 10cm,đặt vuông góc với từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường,biết cường độ dòng điện cảm ứng i=2A và điện trở của mạch r=5 ĐS:103T/s

Bài 4: Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, gồm N = 100 vòng, mỗi vòng có bán kính R = 10cm, mỗi mét dài của dây dẫn có điện trở R0 = 0,5. Cuộn dây đặt trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng các vòng dây và có độ lớn B = 10-2T giảm đều đến 0 trong thời gian t = 10-2s. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây.

ĐS: I = = 0,1A.

Bài 5: Một khung dây dẫn hình vuông,cạnh a=10cm,đặt cố định trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung.Trong khoảng thời gian s,cho độ lớn của tăng đều từ 0 đến 0,5T.Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung

ĐS:0,1 V

Bài 6: Một khung dây phẳng,diện tích 20cm2,gồm 50 vòng đặt trong từ trường đều.Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc= và có độ lớn bằng 2.10-4T.Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01s.Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi

ĐS: ec=10-3V

Bài 7: Một dây đồng điện trở R=3được uốn thành hình vuông cạnh a=40cm,hai đầu dây đồng được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động=6V,điện trở không đáng kể.Mạch điện đặt trong một từ trường đều có cùng hướng với véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng hình vuông như hình vẽ. Cảm ứng từ tăng theo thời gian theo quy luật B=15t(T).Xác định độ lớn

và chiều dòng điện trong mạch.

ĐS:I=1,2A,ngược chiều kim đồng hồ

Bài 8: Một khung dây dẫn có 2000 vòng được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung.Diện tích mặt phẳng mỗi vòng là 2dm2.Cảm ứng từ của từ trường giảm đều từ giá trị 0,5T đến 0,2T trong thời gian 0,1s.Tính suất điện động cảm ứng trong mỗi vòng dây và trong toàn khung dây?

ĐS: ec=6.10-2V,ectk=120V

Bài 9: Một khung dây tròn,phẳng,gồm 1200 vòng,đường kính mỗi vòng là d=10cm,quay trong từ trường đều quanh trục đi qua tâm và nằm trong mặt phẳng khung dây.Ở vị trí ban đầu,mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ,ở vị trí cuối,mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ.Thời gian quay là 0,1s.Cảm ứng từ trường là B=0,005T.Tính suất điện động xuất hiện trong cuộn dây

ĐS:ec=0,471V

Bài 11: Một khung dây cứng,phẳng diện tích 25cm2,gồm 10 vòng dây.Khung dây được đặt trong từ trường đều.Khung dây nằm trong mặt phẳng

như hình vẽ.Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian theo đồ thị

Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t=0 đến t=0,4s

Xác định suất điện động cảm ứng trong khung

Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung

ĐS: a. =6.10-5Wb, b.ec=1,5.10-4V, c.theo chiều kim đ/h

Bài 12: Tại tâm của một vòng dây tròn phẳng gồm N = 50 vòng, mỗi vòng có bán kính r1 = 20 cm, người ta đặt một khung dây nhỏ gồm N2 = 100 vòng, mỗi vòng có diện tích 1 cm2. Khung dây nhỏ này quay xung quanh một đường kính của khung dây lớn với vận tốc không đổi vòng/giây. Tìm suất điện động cực đại trong khung nếu dòng trong khung lớn có cường độ I = 10 A.

ĐS: 4,7.10-3

Bài 13: Một khung dây kín phẳng hình vuông ABCD có cạnh a=10cm gồmN=250 vòng

.Khung chuyển động thẳng đều tiến lại khoảng không gian trong đó có từ trường.

Trong khi chuyển động cạnh AB và AC luôn nằm trên hai đường thẳng song song

như hình vẽ.Tính cường độ dòng điện chạy trong khung trong khoảng thời gian từ

khi cạnh CB của khung bắt đầu gặp từ trường đến khi khung vừa vặn nằm hẳn trong

từ trường.Chỉ rõ chiều dòng điện trong khung.Cho biết điện trở của khung là 3.

Vận tốc của khung v=1,5m/s và cảm ứng từ của từ trường B=0,005T

ĐS: I=0.0625 A, dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

Bài 14: Một khung dây hình chữ nhật có các cạnh lần lượt là :

a = 10 cm; b = 20 cm gồm 50 vòng dây quay đều trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T. Trục quay của khung nằm vuông góc với đường sức từ. Lúc đầu mặt phẳng khung vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Khung quay với tốc độ góc .Tính suất điện động trung bình trong khung dây trong thời gian nó quay được 150 kể từ vị trí ban đầu

ĐS: 20,5 V

DẠNG 3: SUAÁT ÑIEÄN ÑOÄNG CAÛM ÖÙNG TRONG MOÄT ÑOAÏN DAÂY DAÃN CHUYEÅN ÑOÄNG

Khi ñoaïn daây daãn chuyeån ñoäng caét caùc ñöôøng söùc töø thì ñoä lôùn cuûa suaát

ñieän ñoäng trong ñoaïn daây ñoù laø: = Blv

Neáu vaø cuøng vuoâng goùc vôùi ñoaïn daây, ñoàng thôøi hôïp vôùi moät

goùc thì ñoä lôùn cuûa suaát ñieän ñoäng suaát hieän trong ñoaïn daây laø: = Blvsin

.

Bài 1:Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài l=0,5m chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,04T với vận tốc v=0,5m/s theo phương hợp với đường sức từ một góc .Tính suất điện động suất hiện trong đoạn dây

ĐS:ec=0,005V

Baøi 2. Moät maùy bay coù chieàu daøi moãi caùnh 25m bay theo phöông ngang vôùi toác ñoä 720km/h. Bieát thaønh phaàn thaúng ñöùng cuûa caûm öùng töø cuûa traùi ñaát B = 5.10-5T. Tìm hieäu ñieän theá xuaát hieän ôû hai ñaàu caùnh maùy bay

Bài 3: Một thanh dẫn điện dài 1m,chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,4T(vuông góc với thanh) với vận tốc 2m/s,vuông góc với thanh và làm với 1 góc

Tính suất điện động cảm ứng trong thanh

Nối hai đầu thanh với một điện trở R=0,2 thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng bao nhiêu?

ĐS:a. ec=0,564V ; b. I=2,82A

(Dây dẫn trượt ngang trong từ trường đều)

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ,nguồn có =1,5V,điện trở trong r=0,1.Thanh MN

dài 1m có điện trở R=2,9.Từ trường có thẳng góc với MN và gướng xuống dưới.

Cảm ứng từ là 0,1T.Ampe kế có điện trở không đáng kể

Ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN đứng yên?

Ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN di chuyển về phía phải với vận tốc v=3m/s sao

cho hai đầu MN luôn tiếp xúc với hai thanh đỡ bằng kim loại?

Muốn Ampe kế chỉ số 0 phải để thanh MN di chuyển về phía nào với vận tốc là bao nhiêu?

ĐS: a. IA0,5A ; b.IA=0,6A ;

c.di chuyển về trái với vận tốc 15m/s

Bài 4: Thanh dẫn MN trượt trong từ trường đều như hình vẽ.Biết B=0,3T,Thanh MN

dài 40cm,vận tốc 2m/s,điện kế có điện trở R=3.Tính cường độ dòng điện qua điện kế

và chỉ rõ chiều của dòng điện ấy

ĐS: IA=0,08A; dòng điện theo chiều từ NN’

v

M

N

C

L,R

B

Bài 7: Một thanh kim loại MN dài l = 1m trượt trên hai thanh ray đặt nằm ngang với vận tốc không đổi v = 2m/s. Hệ thống đặt trong từ trường đều B = 1,5T có hướng như hình vẽ. Hai thanh ray nối với một ống dây có L = 5mH, R = 0,5Ω, và một tụ điện C = 2µF. Tính năng lượng điện trường trong tụ điện:

A. 9.10-6 J B. 8.10-6 J C. 7.10-6 J D. 6.10-6 J

DẠNG 4:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

Suaát ñieän ñoäng töï caûm:

a. Heä soá töï caûm: L = 4π.10-7n2.V

L: Heä soá töï caûm (Henry: H) V: Theå tích cuûa oáng daây (m3).

b. Suaát ñieän ñoäng töï caûm:

II,BÀI TẬP

Bài 1Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây. Diện tích tiết diện của ống là 20cm2. Tính độ tự cảm của ống dây đó. Giả thiết rằng từ trường trong ống dây là từ trường đều.

ĐS: L  5.10-3H.Bài 2Một ống dây dài 50cm có 2500 vòng dây.Đường kính ống dây bằng 2cm.Cho một dòng điện biến đổi theo thời gian chạy qua ống dây.Sau thời gian 0,01s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5A.Tính suất điện động tự cảm trong ống dây. ĐS:etc=0,74VBài 3Một 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=0,05H.Tính suất điện động tự cảm trong ống dây

ĐS:etc=0,02VBài 4Tính độ tự cảm của một ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vòng dây. Cho biết trong khoảng thời gian 0,01s cường độ dòng điện chạy qua ống dây giảm đều đặn từ 1,5A đến 0. Tính suất điện động cảm ứng trong ống dây.

ĐS: L  2,96.10-3H  3.10-3H ; e = 0,45V.Bài 5Cho một ống dây dài,có độ tự cảm L=0,5H,điện trở thuần R=2.Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua ống dây thù năng lượng từ trường trong ống dây là W=100J

a. Tính cường độ dòng điện qua ống dây?

b. Tính công suất tỏa nhiệt ĐS:a. I=20A; b.P =800WBài 6Một ống dây dài  = 31,4cm có 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 20cm2, có dòng điện I = 2A chạy qua.

a) Tính từ thông qua mỗi vòng dây.

b) Tính suất điện động tự cảm trong cuộn dây khi ngắt dòng điện trong thời gian t = 0,1s. Suy ra độ tự cảm của ống dây.

ĐS: a)  = 1,6.10-5 Wb ; b) e = 0,16V ; L = 0,008H.Bài 7Sau thời gian t = 0,01s, dòng điện trong mạch tăng đều từ 2A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 10V. Tính độ tự cảm của cuộn dây.

ĐS: L = 0,2H.

Bài 8Một ống dây dài được quấn với mật độ 2000 vòng/mét.Ống dây có thể tuchs 500cm3.Ống dây được mắc vào một mạch điện.Sau khi đóng công tắc dòng điện trong ống dây biến đổi theo thời gian theo đồ thị.Lúc đóng công tắc ứng với thời điểm t=0.Tính suất điện động tự cảm trong ống:

a. Sau khi đóng công tắc tới thời điểm t=0,05s

b.Từ thời điểm t=0,05s trở về sau

ĐS:a. etc=0,25V; b. etc=0Bài 9Cho mạch điện như hình vẽ,cuộn cảm có điện trở bằng 0

Dòng điện qua L bằng 1,2A;độ tự cảm L=0,2H,chuyển khóa K từ vị trí a sang vị trí b,tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở ĐS: Q=0,144JBài 10Cho mạch điện như hình vẽ,L=1H,=12V,r=0,điện trở của biến trở là R=10.Điều chỉnh biến trở để trong 0,1s điện trở của biến trở giảm còn 5.

a. Tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây trong khoảng thời gian nói trên

b. Tính cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian nói trên

ĐS:a. etc=12V; b.I=0Bài 12Dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt biến đổi đều theo thời gian.Trong thời gian 0,01s cường độ dòng điện tăng từ i1=1A đến i2=2A,suất điện động tự cảm trong ống dây etc=20V.Hỏi hệ số tự cảm của ống dây và độ biến thiên năng lượng từ trường trong ống dây .

ĐS: L=0,2H; W=0,3J