Bài tập chương cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm 2021-2022

1.1. Điện tích - Định luật Cu – lông

Từ thông qua diện tích S được xác định bằng công thức

\(\Phi =\operatorname{BS}\cos \alpha \) với \(\alpha =\left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)\)

Quy ước: Chọn chiều của \(\overrightarrow{n}\) sao cho \(\alpha \) là góc nhọn

Ý nghĩa của từ thông: Dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

Đơn vị từ thông: Trong hệ SI đơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu là Wb.

\(1Wb=1\text{ }T.{{m}^{2}}.\)

1.2. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Khi ta đưa nam châm lại gần hoặc ra xa khung dây kín (hình vẽ), từ thông qua tiết diện của khung dây thay đổi, khung dây xuất hiện dòng điện làm kim điện kế bị lệch.

Khi ta đưa khung dây kín lại gần hoặc ra xa nam châm (hình vẽ), từ thông qua tiết diện của khung dây thay đổi, khung dây cũng xuất hiện dòng điện làm kim điện kế bị lệch.

a. Dòng điện cảm ứng

Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch kín gọi là dòng điện cảm ứng.

b. Suất điện động cảm ứng

Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.

1.3. Định luật Len – xơ

Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

1.4. Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ

Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.

\(\left| {{e}_{c}} \right|=k\left| \frac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|\)

Trong hệ SI, hệ số tỉ lệ \(k=1\)

Theo định luật Len-xơ thì trong hệ SI suất điện động cảm ứng được viết dưới dạng :

\({{e}_{c}}=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\)

Trường hợp trong mạch điện là một khung dây có N vòng dây thì

\({{e}_{c}}=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\)

Ví dụ 1: Một ống dây dài 50 cm, bán kính 1 cm quấn 800 vòng dây. Dòng điện chạy qua ống là \(I=2\text{A}\) (trong ống dây chứa không khí). Tính năng lượng từ bên trong ống dây.

A. 10,106.10^-4  J.                

B. 10,106 mJ.                   

C. 20,212.10^-4  J.              

D. 20,212 mJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án A.

Hệ số tự cảm của ống dây: \(L=4\pi {{.10}^{7}}.\frac{{{N}^{2}}}{l}S=4\pi {{.10}^{-7}}.\frac{{{N}^{2}}}{l}\pi {{R}^{2}}=5,{{053.10}^{-4}}\,\left( \text{H} \right)\)

Năng lượng từ bên trong ống dây : \(W=\frac{1}{2}L{{i}^{2}}=10,{{106.10}^{-4}}\,\left( \text{J} \right)\)

Ví dụ 2: Trong lúc đóng khóa K, dòng điện biến thiên 50 A/s thì suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây là 0,2 V (trong ống dây chứa không khí). Biết ống dây có 500 vòng dây. Khi có dòng điện \(\operatorname{I}=5\,\,A\) chạy qua ống dây đó, hãy tính năng lượng từ trong ống dây.

A. 0,1 J.                              

B. 5.10^-2  J.                        

C. 5 mJ.                            

D. 1 mJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án B.

Ta có: \(\left| {{e}_{tc}} \right|=\left| \frac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=L\left| \frac{\Delta i}{\Delta t} \right|\)

Độ tự cảm của ống dây : \(L=\frac{\left| {{e}_{tc}} \right|}{\left| \frac{i}{\Delta t} \right|}=\frac{0,2}{50}={{4.10}^{-3}}\,\text{H}\)

Năng lượng từ trong ống dây : \(W=\frac{1}{2}L{{i}^{2}}={{5.10}^{-2}}\,\text{J}\)

Ví dụ 3: Ống dây dài 50 cm, diện tích tiết diện ngang của ống là 10 cm² gồm 1000 vòng dây. Tính độ tự cảm của ống dây.

A. 5,02 H.                          

B. 2,51 H.                         

C. 2,51.10^-3  H.                 

D. 5,02.10^-3  H.

Hướng dẫn giải

Đáp án C.

Độ tự cảm của ống dây: \(L=4\pi {{.10}^{-7}}.\frac{{{N}^{2}}}{l}S=2,{{51.10}^{-3}}\,\left( \text{H} \right)\)

Ví dụ 4: Một ống dây được quấn với mật độ 2000 vòng/m. Chiều dài của ống dây là 2 m, thể tích của ống dây là 200 cm³. Nếu dòng điện chạy trong ống dây tăng đều từ 0 đến 10 A trong thời gian 2 s, thì suất điện động tự cảm trong ống dây là bao nhiêu

A. 5 V.                               

B. \(-5\) V.                        

C. 5 mV.                           

D. \(-5\) mV.

Hướng dẫn giải

Đáp án D.

Số vòng dây trong ống dây: \(N=n.l=2000.2=4000\) (vòng)

Độ tự cảm bên trong ống dây: \(L=4\pi {{.10}^{-7}}.\frac{{{N}^{2}}}{l}S=4\pi {{.10}^{7}}.{{n}^{2}}V\) \(=4\pi {{.10}^{-7}}{{.2000}^{2}}.\left( {{200.10}^{-6}} \right)=0,001\,\,\left( H \right)\)

Suất điện động tự cảm trong ống dây: \({{e}_{tc}}=-L\frac{\Delta i}{\Delta t}=-0,001.\left( \frac{10-0}{2} \right)=-0,005\,\,\left( \text{V} \right)=-5\,\,\text{mV}.\)

Ví dụ 5: Một ống dây có hệ số tự cảm \(\operatorname{L}=0,1\,\,H,\) cường độ dòng điện qua ống dây giảm đều đặn từ 2A về 0 trong khoảng thời gian 0,4 s. Tìm độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ống dây trong khoảng thời gian nói trên.

A. 0,35 V.                          

B. 0,5 V.                           

C. 0,15 V.                         

D. 1 V.

Hướng dẫn giải

Đáp án B.

Độ lớn suất điện động tự cảm: \(\left| {{e}_{tc}} \right|=L\left| \frac{\Delta i}{\Delta t} \right|=0,1.\left( \frac{0-2}{0,4} \right)=0,5\,\,\left( \text{V} \right)\)

Câu 1: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nhìn vào mặt bên trong trường hợp cho nam châm rơi thẳng đứng xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định nằm ngang.

A. Lúc đầu dòng điện cùng kim đồng hồ, sau khi nam châm xuyên qua thì ngược kim đồng hồ.

B. Lúc đầu dòng điện ngược kim đồng hồ, sau khi nam châm xuyên qua thì cùng kim đồng hồ.

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

D. Dòng điện cảm ứng luôn cùng kim đồng hồ.

Câu 2: Khi cho nam châm xuyên qua vòng dây treo như hình vẽ thì chúng tương tác hút hay đẩy.

A. Luôn đẩy nhau.             

B. Ban đầu hút nhau, sau khi xuyên qua thì đẩy nhau.

C. Ban đầu đẩy nhau, sau khi xuyên qua thì hút nhau.

D. Luôn hút nhau.

Câu 3: Khi cho khung dây kín chuyển động ra xa dòng điện thẳng dài I₁ như hình vẽ thì chúng sẽ

A. đẩy nhau.

B. hút nhau.

C. hút hay đẩy phụ thuộc tốc độ.

D. không tương tác.

Câu 4: Cho dòng điện thẳng cường độ I. Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ đặt gần dòng điện thẳng, cạnh MQ song song với dòng điện thẳng. Trong khung dây không có dòng điện cảm ứng khi

A. khung quay quanh cạnh MQ.                                  

B. khung quay quanh cạnh MN.

C. khung quay quanh cạnh PQ.                                   

D. khung quay quanh trục là dòng điện thẳng I.

Câu 5: Năng lượng từ trường của ống dây có dạng biểu thức là

A. \(W=Li/2.\)                    

B. \(W=L{{i}^{2}}/2.\)   

C. \(W={{L}^{2}}i/2.\)   

D. \(W=L{{i}^{2}}.\)

Câu 6: Một ống dây dài 50 cm tiết diện ngang là 10 cm² gồm 100 vòng. Hệ số tự cảm của ống dây là

A. 25\(\mu H.\)                  

B. 250\(\mu H.\)               

C. 125\(\mu H.\)               

D. 1250\(\mu H.\)

Câu 7: Năng lượng từ trường của ống dây có dạng biểu thức là

A. \(W=Li/2.\)                    

B. \(W=L{{i}^{2}}/2.\)   

C. \(W={{L}^{2}}i/2.\)   

D. \(W=L{{i}^{2}}.\)

Câu 8: Một ống dây gồm 500 vòng có chiều dài 50 cm, tiết diện ngang của ống là 100 cm². Lấy \(\pi =3,14;\) hệ số tự cảm của ống dây có giá trị

A. 15,9 mH.                       

B. 31,4 mH.                      

C. 62,8 mH.                      

D. 6,28 mH.

Câu 9: Nếu một vòng dây quay trong từ trường đều quanh một trục vuông góc với từ trường, dòng điện cảm ứng

A. đổi chiều sau mỗi vòng quay.                                  

B. đổi chiều sau nửa vòng quay.

C. đổi chiều sau mỗi một phần tư vòng.                      

D. không đổi chiều.

Câu 10: Dây dẫn thứ nhất có chiều dài L được quấn thành một vòng sau đó thả một nam châm rơi vào vòng dây. Dây dẫn thứ hai cùng bản chất có chiều dài 2L được quấn thành 2 vòng sau đó cũng thả nam châm rơi như trên. So sánh cường độ dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp thì

A. \({{I}_{1}}=2{{I}_{2}}.\)                                     

B. \({{I}_{1}}=2{{I}_{1}}.\)         

C. \({{I}_{1}}={{I}_{2}}=0.\)                                      

D. \({{I}_{1}}={{I}_{2}}\ne 0.\)

---(Để xem tiếp nội dung từ câu 11 đến câu 30 của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 để tải về máy)--- 

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

1-B	2-C	3-B	4-D	5-B	6-A	7-B	8-D	9-B	10-
11-D	12-D	13-D	14-D	15-C	16-A	17-B	18-D	19-D	20-B
21-A	22-D	23-C	24-D	25-A	26-B	27-A	28-B	29-C	30-A

 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Bài tập chương cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.