Đề ôn thi môn Vật lý Lớp 11 - Bài tập về từ thông và cảm ứng từ (Có đáp án)

02. BÀI TẬP VỀ TỪ THÔNG VÀ CẢM ỨNG TỪ
Dạng 1: Bài tập về Từ thông – Suất điện động cảm ứng
1. Từ thông
- Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường: F = Bscosα
 Từ thông qua khung dây có N vòng dây: F = NBScosα
Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín (Wb)
S: diện tích của mạch (m2)
B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)
, là pháp tuyến của mạch kín
N: số vòng dây của mạch kín.
- Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:
	+) Khi thì Φ dương
	+) Khi thì Φ âm
	+) Khi α = 90o thì Φ = 0
	+) Khi α = 0o thì Φmax = BS
	+) Khi α = 180o thì Φmin = -BS
2. Suất điện động cảm ứng trong khung dây
	+) là suất điện động cảm ứng (V)
	+) là tốc độ biến thiên từ thông hoặc (V)
- Lưu ý:
	+) Nếu B biến thiên thì 
	 Nếu S biến thiên thì 
	 Nếu α biến thiên thì 
	+) Khi nói mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ một góc b thì 
	+) Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: với R là điện trở khung dây.
Ví dụ 1 : Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi. 
Lời giải:
Wb – vê be
Ta có: 
Ví dụ 2 : Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300 cm2 có trục song song với của từ trường đều, B = 0,2 T. Quay đều cuộn dây để sau ∆t = 0,5 s, trục của nó vuông góc với . Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây.
Lời giải:
Ban đầu:
+) Trục của vòng dây song song với nên: 
+) Từ thông qua N vòng dây lúc đầu: 
Lúc sau: 
+) Trục của vòng dây vuông góc với nên: 
+) Từ thông qua N vòng dây lúc sau: 
+) Độ biến thiên từ thông: 
+) Độ lớn suất điện động: 
Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là 1,2 V.
Ví dụ 3 : Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm2. Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ song song với trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/1s. Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây
Lời giải:
+) Từ thông qua ống dây: 
+) Tốc độ biến thiên từ thông: 
+) Độ lớn suất điện động trong khung dây: (xét trong 1 s)
+) Dòng điện cảm ứng trong ống dây: 
+) Công suất tỏa nhiệt trên R: .
Ví dụ 4: Vòng dây đồng đường kính d = 20 cm, tiết diện S0 = 5 mm2 đặt vuông góc với của từ trường đều. Tính độ biến thiên của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng trong vòng dây là I = 2A.
Lời giải:
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn:
Điện trở của vòng dây: 
Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:
(T/s).
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1: Một hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb. Tính góc hợp bởi véctơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó:
A. 00 	B. 300 	C. 450 	D. 600
Câu 2: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2 gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều 
B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 300. Người ta giảm đều từ trường đến không trong khoảng thời gian 0,01s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi: 	
A. 10-3V 	B. 2.10-3V 	C. 3.10-3V 	D. 4.10-3V 
Câu 3: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, 
0
0,4
2,4.10-3
t(s)
B(T)
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:
A. ΔΦ = 4.10-5Wb 	B. ΔΦ = 5.10-5Wb 	
C. ΔΦ = 6.10-5Wb 	D. ΔΦ = 7.10-5Wb 
0
0,4
2,4.10-3
t(s)
B(T)
Câu 4 [ĐVH]: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm2 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 suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
 kể từ t = 0 đến t = 0,4 (s):
A. 10-4V 	B. 1,2.10-4V 	
C. 1,3.10-4V 	D. 1,5.10-4V 
Câu 5 [ĐVH]: Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3 T. 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 100 cm xuống 60 cm trong 0,5 (s): 
A. 300V 	B. 30V 	C. 3V 	D. 0,3V
Câu 6 [ĐVH]: Một hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều B = 0,01 T. Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung. Quay khung trong 10-3 s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ. Suất điện động trung bình xuất hiện trong khung là:
A. 25 mV 	 	B. 250 mV 	 	C. 2,5 mV 	D. 0,25 mV
Câu 7 [ĐVH]: Một khung dây phẳng có diện tích 12 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10-2 T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 300. Tính độ lớn từ thông qua khung:
A. 2.10-5Wb 	 B. 3.10-5Wb 	C. 4 .10-5Wb 	D. 5.10-5Wb 
Câu 8 [ĐVH]: Một khung dây có diện tích 5cm2 gồm 50 vòng dây. Đặt khung dây trong từ trường đều có cảm ứng từ B và quay khung theo mọi hướng. Từ thông qua khung có giá trị cực đại là 5.10-3 Wb. Cảm ứng từ B có giá trị nào ?
A. 0,2 T	B. 0,02T	C. 2T	D. 2.10-3T
Câu 9 [ĐVH]: Một vòng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,3.10-3T véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Đột ngột véc tơ cảm ứng từ đổi hướng trong 10-3 s. Trong Thời gian đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là:
A. 4,8.10-2V 	B. 0,48V 	C. 4,8.10-3V 	D. 0,24V
Câu 10 [ĐVH]: Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức từ vuông với mặt phẳng vòng dây. Trong thời gian t cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V. Thời gian t đó là
A. 0,2 (s).	B. 0,2π (s).	
C. 4 (s).	D. chưa đủ dữ kiện để xác định.
Câu 11 [ĐVH]: Một khung dây dẫn điện trở 2 Ω hình vuông cạch 20 cm nằm trong từ trường đều các cạnh vuông góc với đường sức. Khi cảm ứng từ giảm đều từ 1 T về 0 trong thời gian 0,1 (s) thì cường độ dòng điện trong dây dẫn là
A. 0,2 A.	B. 2 A.	C. 2 mA.	D. 20 mA.
Câu 12 [ĐVH]: Một cuộn dây có 400 vòng, điện trở 4Ω, diện tích mỗi vòng là 30cm2 đặt cố định trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng tiết diện cuộn dây, hai đầu cuộn dây nối với nhau thành mạch kín. Tốc độ biến thiên cảm ứng từ qua mạch là bao nhiêu để cường độ dòng điện trong mạch là 0,3A:
A. 1 T/s 	B. 0,5 T/s 	 	C. 2 T/s 	 	D. 4 T/s
Câu 13 [ĐVH]: Một hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng một góc 300. Tính từ thông qua hình chữ nhật đó:
A. 2.10-7Wb 	B. 3.10-7Wb 	C. 4 .10-7Wb 	D. 5.10-7Wb 
Câu 14 [ĐVH]: Một vòng dây diện tích S đặt trong từ trường có cảm ứng từ B, mặt phẳng khung dây hợp với đường sức từ góc α. Góc α bằng bao nhiêu thì từ thông qua vòng dây có giá trị :
A. 1800 	B. 600 	C. 900 	D. 450
Câu 15 [ĐVH]: Từ thông qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,2 (s) từ thông 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).
Câu 16 [ĐVH]: Một vòng dây dẫn tròn có diện tích 0,4m2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,6T, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Nếu cảm ứng từ tăng đến 1,4T trong thời gian 0,25 (s) thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là:
A. 1,28V 	B. 12,8V 	C. 3,2V 	D. 32V
Câu 17 [ĐVH]: Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn độ trong một từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng. Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2 T về 0. Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là
A. 240 mV.	B. 240 V.	C. 2,4 V.	D. 1,2 V.
Câu 18 [ĐVH]: 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 một góc 300 và có độ lớn B = 2.10-4 (T). Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không 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. 3,46.10-4 (V).	B. 0,2 (mV).	C. 4.10-4 (V).	D. 4 (mV).
Câu 19 [ĐVH]: Từ thông qua một khung dây biến thiên theo thời gian biểu diễn như hình vẽ. Suất điện động cảm ứng trong khung trong các thời điểm tương ứng sẽ là:
A. trong khoảng thời gian 0 đến 0,1 (s): E = 3V 	
B. trong khoảng thời gian 0,1 đến 0,2 (s): E = 6V 
C. trong khoảng thời gian 0,2 đến 0,3 (s): E = 9V 	
D. trong khoảng thời gian 0 đến 0,3 (s): E = 4V 
Câu 20 [ĐVH]: Vòng dây kim loại diện tích S,hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 300, cho biết cường độ của cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị, suất điện động cảm ứng sinh ra có giá trị là
A. 0 (V) 	B. S (V)	
C. (V)	D. S (V)	
Câu 21 [ĐVH]: Một khung dây được đặt cố định trong từ trường đều mà cảm ứng từ có độ lớn ban đầu xác định. Trong thời gian 0,2 (s) từ trường giảm đều về 0 thì trong thời gian đó khung dây xuất hiện suất điện động với độ lớn 100 mV. Nếu từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,5 (s) thì suất điện động trong thời gian đó là
A. 40 mV.	B. 250 mV.	C. 2,5 V.	D. 20 mV.
Câu 22 [ĐVH]: Chọn phát biểu đúng: Một khung dây phẳng đặt trong từ trường đều nhưng biến đổi theo thời gian các đường sức từ nằm trong mặt phẳng của khung. Trong 0,1 (s) đầu cảm ứng từ tăng từ 10 μT đến 20 μT; 0,1 (s) tiếp theo cảm ứng từ tăng từ 20 μT đến 30 μT. So sánh suất điện động cảm ứng trong khung dây ta có
A. ec1 = 2ec2	B. ec1 = ec2	C. ec1 = 3ec2	D. ec1 = 4ec2
Câu 23 [ĐVH]: Khung dây có tiết diện 30cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,1T. Mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ. Trong các trường hợp nào suất điện động cảm ứng trong mạch bằng nhau: 
(I) quay khung dây trong 0,2 (s) để mặt phẳng khung song song với đường cảm ứng từ. 
(II) giảm từ thông xuống còn một nửa trong 0,2 (s)
(III) tăng từ thông lên gấp đôi trong 0,2 (s)
(IV) tăng từ thông lên gấp ba trong 0,3 (s)
A. (I) và (II) 	B. (II) và (III) 	C. (I) và (III) 	D. (III) và (IV)
Câu 24 [ĐVH]: 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 thấy:
A. I1 = 2I2 	B. I2 = 2I1 	C. I1 = I2 = 0 	D. I1 = I2 ≠ 0 
Câu 25 [ĐVH]: Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 2 dm ,chiều rộng 1,14dm , đặt trong từ trường đều B, vectơ vuông góc với mặt phẳng khung. Cho B = 0,1T. Xác định chiều Ic và độ lớn của suất điện động cảm ứng Ec xuất hiện trong khung dây khi người ta uốn khung dây nói trên thành một vòng dây hình tròn ngay trong từ trường đều nói trên trong thời gian một phút
A. Chu vi mạch điện không đổi nên từ thông qua mạch không biến thiên, Ec = 0
B. Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 14μV
C. Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 1,4 V
D. Ic ngược chiều kim đồng hồ ; Ec = 0,86V