Hướng dẫn ôn tập chương Cảm ứng điện từ môn Vật lý Lớp 11

Nội dung text: Hướng dẫn ôn tập chương Cảm ứng điện từ môn Vật lý Lớp 11

1. Hướng dẫn ôn tập Chương : Cảm ứng điện từ A. Tóm tắt lý thuyết 1. Mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường Xung quanh dòng điện thì có từ trường → Dòng điện có thể sinh ra được từ trường. Ngược lại muốn từ trường sinh ra được dòng điện, nhất thiết ta phải tạo ra một từ trường biến thiên . → Đây chính là mối liên hệ giữa điện và từ ( cảm ứng điện từ ) 2. Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S). a) Từ thông: Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ B hợp với vector pháp tuyến dương (n ) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:  NBS.cos b) Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó c) Đơn vị: Vê-be (Wb) 3. Hiện tượng cảm ứng điện từ Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ 4. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó. 5. Suất điện động cảm ứng: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : ec  e C t với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ2 – Φ1 Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s) “ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ  Chú ý: Độ lớn suất điện động cảm ứng e C t e Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: ivới R:C điện trở khung dây C R 6. Hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm . Năng lượng từ trường a) Hiện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. b) Suất điện động tự cảm: L. i e tc t N 2 L: hệ số tự cảm của mạch kín. Với ống dây (không có lõi sắt) đặt trong không khí: L 4 .10 7 i l L. i Độ lớn suất điện động tự cảm : e tc t 1 c) Năng lượng từ trường: W L.i2 2
2. PHẦN 2: TRẮC NGHIỆM DẠNG 1: XÁC ĐỊNH TỪ THÔNG, SĐĐ CẢM ỨNG QUA KHUNG DÂY Câu 1. Một diện tích S đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B, góc giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến là α. Từ thông qua diện tích S tính theo công thức A. Φ = BSsinα.B. Φ = BScosα.C. Φ = BStanα.D. Φ = BS. Câu 2. Đơn vị của từ thông là A. Tesla (T) cảm ứng từB. Ampe (A) cường độ dòng điện. C. Vêbe (Wb).D. Vôn (V). suất điện động cảm ứng Câu 3. Chọn câu sai: Từ thông qua mặt S đặt trong từ trường phụ thuộc A. độ nghiêng của mặt S so với B .B. độ lớn của chu vi của đường giới hạn mặt S. C. độ lớn của cảm ứng từ B .D. độ lớn của diện tích mặt S. Câu 4. Giá trị tuyệt đối của từ thông qua diện tích S đặt vuông góc với cảm ứng từ : A. tỉ lệ với số đường sức từ qua một đơn vị diện tích S B. tỉ lệ với số đường sức từ qua diện tích S C. tỉ lệ với độ lớn chu vi của diện tích S D. tỉ lệ giá trị cảm ứng từ B tại nơi đặt diện tích S Câu 5. Một khung dây phẵng diện tích S = 12 cm 2 = 12. 10-4 m2, đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10 -2 T. Mặt phẵng của khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ B một góc 300 suy ra anpha 60. Từ thông qua diện tích S bằng NBScosanpha A. 33 .10-4 Wb. B. 3.10 -4 Wb. C. 3 .10 3 -5 Wb. D. 3.10 -5 Wb. Câu 6. Một khung dây có 100 vòng được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẵng của khung dây. Diện tích của mỗi vòng dây là 2 dm 2, cảm ứng từ giảm đều từ 0,5 T đến 0,2 T trong thời gian 0,1 s. Suất điện động cảm ứng trong khung dây là Cho: N = 100, S = 2. 10-2 m2 B1 = 0,5, B2 = 0,2T tức denta B = -0,3T Denta t = 0,1s.  e với denta phi = N. Denta B. S. Cos anpha, anpha = 0 C t A. 6 V.B. 60 V.C. 3 V.D. 30 V.
3. 1 Câu 7. Một vòng dây dẫn tròn, phẵng có đường kính 2 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = T. Từ thông qua 5 vòng dây khi véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến n của mặt phẵng vòng dây góc = 600 bằng A. 3 .10-5 Wb.B. 10 -5 Wb.C. .10 3 -4 Wb.D. 10 -4 Wb. Tóm tắt: Tròn, đường kính 2 cm suy ra: diện tích S = pi. 0,012 = 3,14.10-4 1 B = T. anpha = 60. 5 Phi = NBS cos anpha Câu 8. Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3 cm x 4 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10 -4 T. Véc tơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẵng khung một góc 600. Từ thông qua khung dây đó là A. 1,53 .10-7 Wb.B. 1,5.10 -7 Wb.C. 3.10 -7 Wb. D. 2.10 -7 Wb. Giải: hình chữ nhật có diện tích S = 0,03 x 0,04 = 1,2. 10-3 B = 5.10-4 T. anpha= 60 Câu 9. Một hình vuông cạnh 5 cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10 -4 T. Từ thông qua diện tích hình vuông đó bằng 10-6 Wb. Góc hợp giữa véc tơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó là A. = 00.B. = 30 0.C. = 60 0.D. = 90 0. Giải: S = 0,05 x 0,05 = 0.0025 B = 4.10-4 T Phi= 10-6 Wb. Tìm anpha? Câu 10. Trong khoảng thời gian 0,2 s từ thông qua diện tích giới hạn bởi một khung dây giảm từ 1,2 Wb xuống còn 0,4 Wb. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng A. 6 V.B. 4 V.C. 2 V.D. 1 V. Giải: denta t = 0,2s, denta từ thông = 0,4 – 1,2 = -0,8  e = - (-0,8 chia 0,2) = 4V C t Câu 11. Trong khoảng thời gian 0,1 s từ thông qua diện tích giới hạn bởi một khung dây tăng từ 0,6 Wb lên đến 1,6 Wb. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng A. 6 V.B. 10 V.C. 16 V.D. 22 V. Giải: denta phi = 1,6 – 0,6 = 1 Wb Denta t = 0,1s
4.  e = -10v C t Câu 12. Một khung dây hình chữ nhật kích thước 5 cm x 4 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10 –4 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng một góc 300. Từ thông qua diện tích khung dây hình chữ nhật đó là A. 52 .10–7 Wb.B. 3.10 –7 Wb.C. 5 .10 3 –7 Wb.D. 3.10 –6 Wb. Giải: diện tích hcn S = 0,002 m2 Anpha = 30, B = 5.10–4 T và N=1 Câu 13. Một khung dây phẳng, diện tích 20 cm², gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 300 và có độ lớn B = 2.10–4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong khoảng thời gian 0,01 s. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong khoảng thời gian từ trường biến đổi là A. 2.10–4 V.B. 2 mV.C. 4.10 –4 V.D. 4 mV. Câu 14. Một khung dây phẳng, diện tích 25 cm² gồm 10 vòng dây, khung dây được đặt trong từ trường có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung và có độ lớn tăng dần từ 0 đến 2,4.10 –3 T trong khoảng thời gian 0,4 s. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong khoảng thời gian có từ trường biến thiên là A. 1,5.10–2 mV.B. 1,5.10 –5 V.C. 0,15 mV.D. 0,15 μV. Câu 15. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 54 cm 2. Khung dây quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng của khung), trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,2 T. Từ thông cực đại qua khung dây là A. 54 Wb. B. 5,4 Wb.C. 0,54 Wb. D. 540 Wb. Từ thông cực đại = N.B.S Câu 16. Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 50 cm 2, gồm 1000 vòng dây, quay đều với tốc độ 25 vòng/giây quanh trục cố định trong từ trường đều có cảm ứng từ B . Biết nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với B . Từ thông cực đại qua khung dây là 1,8 Wb. Độ lớn của B là A. 0,18 T.B. 0,72 T.C. 0,36 T.D. 0,51 T. Câu 17. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có diện tích 60 cm 2, quay đều quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,4 T. Từ thông cực đại qua khung dây là A. 1,2.10-3 Wb. B. 4,8.10 -3 Wb. 1C. 2,4.10-3 Wb. 1D. 0,6.10-3 Wb. Câu 18. Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị hình vẽ. Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ t = 0 đến t = 0,4s có : B(T) 2,4.10-3 A. ΔΦ = 4.10-5Wb B. ΔΦ = 5.10-5Wb C. ΔΦ = 6.10-5Wb D.ΔΦ = 7.10-5Wb t(s) 0 0,4
5. Câu 19. Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Cảm ứng từ biến thiên theo B(T) 2,4.10-3 thời gian như đồ thị hình vẽ. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung kể từ t = 0 đến t = 0,4s: t(s) 0 0,4 A. 10-4V B. 1,2.10-4V C. 1,3.10-4V D. 1,5.10-4V Câu 20. Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3T. Mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức từ. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây nếu đường kính vòng dây giảm từ 100cm xuống 60cm trong 0,5s: A. 300V B. 30V C. 3V D. 0,3V DẠNG 2. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG Câu 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: Ic Ic v v v v A. S N ư B. S N ư C. S N D. S N Ic ư Ic=0 DẠNG 3: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM Câu 3. Đáp án nào sau đây là sai : Hệ số tự cảm của ống dây: A. phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của ống dây B. có đơn vị là Henri(H) C. được tính bởi công thức L = 4π.10-7NS/l D. càng lớn nếu số vòng dây trong ống dây là nhiều Câu 5. Đáp án nào sau đây là sai : suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi: A. độ tự cảm của ống dây lớn B. cường độ dòng điện qua ống dây lớn C. dòng điện giảm nhanh D. dòng điện tăng nhanh Câu 6. Năng lượng từ trường của ống dây có dạng biểu thức là: A. W = Li/2 B. W = Li2/2 C. W = L2i/2 D. W = Li2 Câu 7. Điều nào sau đây không đúng khi nói về hệ số tự cảm của ống dây? A. phụ thuộc vào số vòng dây của ống; B. phụ thuộc tiết diện ống; C. không phụ thuộc vào môi trường xung quanh; D. có đơn vị là H (henry). Câu 14. Biểu thức tính suất điện động tự cảm là 2 I -7 N t A. etc = - L. .B. e tc = L.I.C. e tc = 4 .10 .. S. D. e tc = - L. . t l I Câu 15. Biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài là
6. 2 I -7 N I A. L = - etc B. L = e tc.I.C. L = 4 .10 .. S.D. L = e tc t l t Câu 16. Một cuộn tự cảm có độ tự cảm 0,1 H. Khi cường độ dòng điện biến thiên đều với tốc độ 200 A/s thì suất điện động tự cảm xuất hiện có giá trị A. 10 V.B. 20 V.C. 0,1 kV.D. 2,0 kV. Câu 17. Dòng điện trong cuộn cảm giảm từ 16 A đến 0 A trong 0,01 s, suất điện động tự cảm trong cuộn đó có độ lớn 64 V, độ tự cảm có giá trị A. 0,032 H. B. 0,04 H.C. 0,25 H.D. 4,0 H. Câu 18. Một ống dây dài 50cm tiết diện ngang của ống là 10cm2 gồm 100 vòng. Hệ số tự cảm của ống dây là: A. 25µH B. 250µH C. 125µ D. 1250µH Câu 19. Một cuộn dây có độ tự cảm L = 30mH, có dòng điện chạy qua biến thiên đều đặn 150A/s thì suất điện động tự cảm xuất hiện có giá trị : A. 4,5V B. 0,45V C. 0,045V D. 0,05V Câu 20. Một ống dây dài 50cm có 2500 vòng dây, đường kính của ống bằng 2cm. Một dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây trong 0,01s cường độ dòng điện tăng từ 0 đến 1,5A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây: A. 0,14V B. 0,26V C. 0,52V D. 0,74V