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 MƠN: VẬT LÍ LỚP 11 BIÊN SOẠN: BAN CHUYÊN MÔN TUYENSINH247.COM Câu 1: Một cuộn dây phẳng có 100 vịng, bán kính vịng dây 0,1m Cuộn dây đặt từ trường đều, mặt phẳng cuộn dây vng góc với đường cảm ứng từ Lúc đầu cảm ứng từ từ trường có giá trị 0,2T Cuộn dây có điện trở r = 2,1Ω Tìm suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây dòng điện chạy cuộn dây khoảng thời gian 0,1s: a) cảm ứng từ từ trường tăng đặn lên gấp đôi b) cảm ứng từ từ trường giảm đặn đến Câu 2: Một dây dẫn chiều dài l = 2m, điện trở R = 4Ω uốn thành hình vng Các nguồn E1 = 10V, E2 = 8V, r1 = r2 = 0, mắc vào cạnh hình vng hình Mạch đặt từ trường B vng góc với mặt phẳng hình vng hướng sau hình vẽ, B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, k = 16T/s Tính cường độ dịng điện chạy mạch Câu 3: Cuộn dây kim loại (có điện trở suất ρ = 2.10-8Ωm), N = 1000 vịng, đường kính d = 10cm, tiết diện dây S = 0,2mm2 có trục song song với B từ trường Tốc độ biến thiên từ trường 0,2T/s Lấy π = 3,2 a) Nối hai dầu cuộn dây với tụ điện có điện dung C = 1μF Tính điện tích tụ điện b) Nối hai đầu cuộn dây với Tính cường độ dịng cảm ứng cơng suất nhiệt cuộn dây Câu 4: Vịng dây dẫn diện tích S = 1m2 đặt từ trường có B vng góc với mặt phẳng vịng dây Hai tụ điện C1 = 1μF, C2 = 2μF mắc nối tiếp vịng dây vị trí xun tâm đối Cho B thay đổi theo thời gian B = kt, k = 0,6T/s Tính hiệu điện điện tích tụ Câu 5: Dây dẫn chiều dài l = 20cm chuyển động với vận tốc v = 18km/h theo phương vng góc với đường sức từ từ trường có cảm ứng từ B = 0,5T Tính từ thơng qua diện tích mà dây qt thời gian Δt = 1s suất điện động xuất hai đầu dây Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Câu 6: Một đoạn dây dẫn thẳng AB, chiều dài l = 20cm treo nằm ngang hai dây dẫn mảnh nhẹ thẳng đứng, chiều dài L = 40cm Hệ thống đặt từ trường thẳng đứng, B = 0,1T Kéo lệch AB để dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α0 = 60o bng tay Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng xuất AB dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng Bỏ qua lực cản khơng khí Từ suy suất điện động cảm ứng cực đại Câu 7: Cho mạch điện hình, nguồn E = 1,5 V, r = 0,1 Ω, MN = l = m, RMN = 2,9 Ω, B vng góc khung dây, hướng từ xuống, B = 0,1 T Điện trở ampe kế hai ray khơng đáng kể Thanh MN trượt hai đường ray a) Tìm số me kế lực điện từ đặt lên MN MN giữ đứng yên b) Tìm số ampe kế lực điện từ đặt lên MN MN chuyển động sang phải với m/s c) Muốn ampe kế 0, MN phải chuyển động hướng với vận tốc bao nhiêu? Câu 8: Cho hệ thống hình, d ẫn AB = l khối lượng m trượt thẳng v= đứng hai ray, B nằm ngang Do trọng lực lực điện từ, AB trượt với vận tốc v a) Tính v, chiều độ lớn dòng điện cảm ứng IC b) Khi ray hợp với mặt ngang góc α, AB trượt với vận tốc bao nhiêu? IC bao nhiêu? Câu 9: Một kim loại MN nằm ngang có khối lượng m trượt khơng ma sát dọc theo hai ray song song, ray hợp với phương mặt phẳng ngang góc α Đầu hai ray nối với tụ điện C (hình vẽ) Hệ thống đặt từ trường thẳng đứng hướng lên Khoảng cách hai ray l Bỏ qua điện trở mạch Tính gia tốc chuyển động MN Câu 10: Chứng minh độ tự cảm ống dây đặt khơng khí, khơng có lõi là: N 2S N 2S , N số vịng dây, S diện tích tiết diện ống dây, l chiều  4 107 l l dài ống dây L  0 Áp dụng số: Tính L với l = 10π(cm); N = 1000 vịng; S = 20cm2 Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI CHI TIẾT THỰC HIỆN: BAN CHUN MƠN TUYENSINH247.COM Câu a) Ta có: 1  BS ;   BS      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 cuộn dây là: I ec 6,28   (A) r 2,1 b) Ta có: 1  BS ;        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 cuộn dây là: I ec 6,28   (A) r 2,1 Câu Do B tăng nên mạch xuất suất điện động Ec; dòng điện cảm ứng Ec sinh phải có chiều cho từ trường sinh ngược chiều với từ trường B Suất điện động cảm ứng Ec là: Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ 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 l Ec  k    4(V ) 4 Vì mạch: Ec + E2 > E1 nên dịng điện mạch có chiều ngược kim đồng hồ Cường độ dịng điện mạch có giá trị: I Ec  E2  E1  0,5 (A) R Câu Ta có: Φ1 = B1.S; Φ2 = B2.S  ΔΦ = Φ2 – Φ1 = (B2 – B1).S = ΔB.S Suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây là: ec  N  B.S B d B 0,12  N  N .S  N   1000.3,2 .0,2  1,6 (V) t t t t a) Nối hai đầu cuộn dây với tụ điện hiệu điện hai tụ suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây: U = ec = 1,6 (V) Điện tích 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 mạch điện kín Điện trở cuộn dây là: l N  d 1000.3,2.0,1    2.108  32 (Ω) S S 0,2.10 R   Cường độ dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây là: I ec 1,6   0,05 (A) R 32 Công suất nhiệt cuộn dây là: Q = I2.R = 0,052.32 = 0,08 (W) Câu Suất điện động cảm ứng xuất nửa vịng dây biểu diễn hình vẽ Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất!  S  B   S  S B S k t  E1  E2       k  0,3 (V) t t t t Gọi hiệu điện hai đầu tụ U1, U2 Ta có: UMQ + UQP = UMN + UNP  U1  E2   E1  U  U1  U  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  0,6 U1  0,4V    U1  2U U  0,2V  Điện tích tụ: Q1 = Q2 = 0,4 (μC) Câu Từ thơng qua diện tích mà đoạn dây quét 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 hai đầu đoạn dây là: Ec   0,5   0,5 (V) t Câu Chọn gốc vị trí đoạn dây AB dây treo có phương thẳng đứng Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Theo định luật bảo tồn năng, ta có: W = W0 mgh  mv  mgh0 mgL1  cos   mv  mgL1  cos   v  gLcos  cos  Suất điện động cảm ứng xuất đoạn dây AB 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 gLcos  cos  cos Suất điện động cảm ứng Ec đạt giá trị cực đại cosα = 1, tức α = (vị trí dây treo có phương thẳng đứng) Khi đó: Ec max  B.l.v gL1  cos   0,04 (V) Câu a) Khi MN giữ đứng yên: - Số ampe kế 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 hình vẽ b) Khi MN chuyển động sang phải với v = 3m/s: Suất điện động cảm ứng đoạn dây MN là: Ec  B.l.v.sin 90o  0,3 (V) Cường độ dòng điện qua đoạn dây MN: Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ 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 hình vẽ c) Để ampe kế số 0, MN phải xuất suất điện động cảm ứng Ec xung E, có độ lớn Ec = E - Trên hình vẽ, theo quy tắc bàn tay phải, ta xác định được: 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 a) Khi hệ thống đặt thẳng đứng hình vẽ: Ban đầu, tác dụng trọng lực P , AB trượt xuống Lúc đó, từ thông qua mạch ABCD tăng, xuất suất điện động cảm ứng E c dòng điện cảm ứng có cường độ Ic Thanh AB có dịng điện Ic qua chịu tác dụng lực từ F từ trường B Để chống lại biến thiên từ thông qua mạch, lực từ F có chiều hướng lên Khi AB rơi, vận tốc v tăng dần, Ec, Ic F tăng dần Đến lúc đó, F = P, MN bắt đầu rơi Dùng quy tắc bàn tay phải, ta xác định chiều dòng điện cảm ứng Ic AB từ B đến A Ic  Ec B.l.v  R R Khi AB chuyển động đều: F  P  I c B.l  mg  B l v  mg R Do đó: Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Tốc độ chuyển động AB là: v  mgR B 2l Bl.v mg  R B.l b) Khi ray đặt nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang: Cường độ dòng điện cảm ứng mạch: I c  Khi ray hợp với mặt ngang góc α, tượng xảy tương tự trên, khác hướng vận tốc AB Cường độ dòng điện cảm ứng: I 'C  EC B.l.v'.sin   R R Khi AB chuyển động đều: F=P I’C.B.l = mg B l v'.sin   mg R Do đó: Tốc độ chuyển động AB là: v'  mgR B l sin  Cường độ dòng điện cảm ứng mạch: I c  2 Bl.v.sin  mg  R B.l Câu Xét khoảng thời gian Δt ngắn, MN có vận tốc v (coi khơng đổi), gia tốc a Khi MN trượt hai ray cắt đường sức từ, MN xuất suất điện động cảm ứng:   ec  B.l.v sin B; v  B.l.v cos  Khi đó, tụ 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 MN thay đổi theo thời gian, tức điện tích tụ có thay đổi Như mạch xuất dịng chuyển dời điện tích hai tụ, tức xuất dòng điện Cường độ dòng điện mạch: Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ 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 MN phải có chiều chống lại trượt MN hai ray Lực từ từ trường tác dụng lên MN có chiều hình vẽ Phân tích lực: trọng lực P , lực từ F Theo định luật II Newton, ta có: P  F  m.a Chiếu vectơ lên trục Ox, ta được: mg.sinα – B.I.l.cosα = m.a mg.sin   B C.l a cos   ma mg.sin  a m  C.B l cos  Câu 10 Khi có dịng điện cường độ I qua ống dây, cảm ứng từ xuất 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, ống dây xuất suất điện động tự cảm có độ lớn: Etc   N S I  0 t l t (1) I t (2) Ta lại có: Etc  L Từ (1) (2) ta được: L   Áp dụng: L  4 10 7 N 2S N 2S  4 107 l l N 2S  1000  4 10 2.10  8.10 (H) l 0,1 Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Văn – Anh – Lý – Hóa – Sinh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! ... thẳng ? ?ứng hình vẽ: Ban đầu, tác dụng trọng lực P , AB trượt xuống Lúc đó, từ thông qua mạch ABCD tăng, xuất suất điện động cảm ứng E c dòng điện cảm ứng có cường độ Ic Thanh AB có dịng điện Ic... điện hiệu điện hai tụ suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây: U = ec = 1,6 (V) Điện tích 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 mạch điện kín Điện. .. Suất điện động cảm ứng: ec  N  6,28.103  100  6,28 (V) t 0,1 - Dòng điện chạy cuộn dây là: I ec 6,28   (A) r 2,1 Câu Do B tăng nên mạch xuất suất điện động Ec; dòng điện cảm ứng Ec