Giải SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 12. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Trong các phát biểu sau, phát biểu nào là đúng?

(1) Độ lớn từ thông qua một mạch kín càng lớn khi số lượng đường sức từ xuyên qua mạch kín này càng nhỏ.

(2) Đơn vị của từ thông là tesla (T).

(3) Khi từ thông qua mặt giới hạn bởi một khung dây dẫn kín biến thiên theo thời gian thì trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

(4) Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng sinh ra trong một khung dây dẫn kín có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông qua chính khung dây đó.

A. (1), (2).

B. (2), (3).

C. (3), (4).

D. (1), (4).

Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng sinh ra do sự biến thiên của từ thông theo thời gian được xác định bằng biểu thức

A. $e=-N\frac{\Delta ϕ}{\Delta t}$.

B. $e=N\frac{\Delta ϕ}{\Delta t}$.

C. $e=-N\Delta ϕ\Delta t$.

D. $e=N\Delta ϕ\Delta t$.

Chỉ ra phát biểu sai.

A. Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy.

B. Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên theo thời gian chuyển hoá lẫn nhau và cùng tồn tại trong không gian được gọi là điện từ trường.

C. Trong sóng điện từ, vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ luôn dao động vuông pha với nhau.

D. Trong sóng điện từ, phương của vectơ cường độ điện trường và phương của vectơ cảm ứng từ luôn vuông góc với nhau.

Xét một vòng kim loại đang chuyển động đều từ A đến E như Hình 12.1. Trong quá trình chuyển động, vòng đi vào vùng từ trường đều abcd có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Trong quá trình chuyển động, số lượng đường sức từ xuyên qua vòng kim loại này giảm dần trong giai đoạn nào?

A. Từ A đến B.

B. Từ B đến C.

C. Từ C đến D.

D. Từ D đến E.

Chọn cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống.

Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một (1)...; ngược lại, trong vùng không gian có điện trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một (2)... biến thiên theo thời gian. Do đó, điện trường biến thiên và từ trường biến thiên theo thời gian sẽ (3)... và (4).. trong không gian, được gọi là (5)...

Quá trình lan truyền của điện từ trường trong không gian gọi là (6)... Trong quá trình lan truyền, tại một điểm, vectơ cường độ điện trường $\overset{⇀}{E}$ và vectơ cảm ứng từ $\overset{⇀}{B}$ luôn dao động (7)..., (8)... với nhau và vuông góc với (9)... Do đó, sóng điện từ là (10)...

Một khung dây gồm 1 000 vòng, mỗi vòng có diện tích là 80 cm$^{2}$. Khung dây được đặt trong từ trường đều sao cho vectơ cảm ứng từ vuông góc với vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây. Độ lớn cảm ứng từ là 0,8 T. Quay khung dây quanh trục quay vuông góc với vectơ cảm ứng từ thì trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng trung bình có độ lớn 6,4 V. Sau khoảng thời gian 1 s tính từ lúc khung dây bắt đầu quay, góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và mặt phẳng khung dây có thể nhận giá trị nào dưới đây?

A. 90°.

B. 0°.

C. 30°.

D. 45°.

Một vòng dây kín có diện tích 50 dm$^{2}$ đặt trong từ trường đều sao cho vectơ cảm ứng từ song song và cùng chiều với vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây. Độ lớn cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị trong Hình 12.2. Độ lớn suất điện động cảm ứng sinh ra trong vòng dây bằng bao nhiêu?

A. 2,5 V.

B. -5 V.

C. -2,5 V.

D. 5 V.

Một khung dây dẫn kín hình vuông có cạnh dài 10 cm gồm 500 vòng được đặt trong từ trường đều sao cho vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng khung dây cùng phương cùng chiều với vectơ cảm ứng từ. Điện trở suất và tiết diện của dây kim loại có giá trị lần lượt là 2.10$^{-8}$ W.m và 0,4 mm$^{2}$. Giá trị cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị trong Hình 12.3. Công suất toả nhiệt sinh ra trong khung dây có giá trị bao nhiêu?

A. 225 mW.

B. 22,5 mW.

C. 0,09 mW.

D. 9 W.

Một khung dây dẫn kín có 500 vòng được đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là 0,4 T. Diện tích mỗi vòng dây là 50 cm$^{2}$. Cho khung dây quay đều quanh trục vuông góc với vectơ cảm ứng từ với tốc độ góc là $\frac{π}{3}$ rad/s. Nối khung dây với tụ điện thì tụ điện tích được một lượng điện tích là 3 mC. Giả sử điện trở của khung dây là không đáng kể và ban đầu vectơ cảm ứng từ cùng phương cùng chiều với vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng khung dây, điện dung của tụ điện có giá trị là bao nhiêu?

A. 3 F.

B. 3 μF.

C. 6 F.

D. 6 μF.

Một khung kim loại hình tròn đường kính 5 cm được đặt trong vùng từ trường đều có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây. Hai đầu của khung dây được nối với một bóng đèn nhỏ tạo thành mạch kín. Lấy p ≈ 3,14; biết điện trở của khung kim loại và bóng đèn lần lượt là R$_{1}$ = 2 Ω và R$_{2}$ = 1 Ω. Tại thời điểm ban đầu (t = 0 s), người ta bắt đầu thay đổi độ lớn cảm ứng từ theo đồ thị như Hình 12.4. Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.

a) Tại thời điểm t = 0 s, không có từ thông xuyên qua khung kim loại.

b) Tổng thời gian đèn sáng trong quá trình thay đổi nói trên là 3 s.

c) Mặc dù dòng điện cảm ứng chạy qua đèn trong khoảng thời gian từ t = 3 s đến t = 4 s và từ t = 4 s đến t = 5 s ngược chiều nhau nhưng cường độ dòng điện có cùng độ lớn.

d) Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khoảng thời gian từ t = 0 s đến t = 1 s là

1,1775.10$^{-3}$ V.

e) Độ sáng của đèn trong khoảng thời gian từ t = 0 s đến t = 1s mạnh hơn trong khoảng thời gian từ t = 3 s đến t = 4 s.

f) Nhiệt lượng toả ra trên bóng đèn trong một giây cuối cùng của quá trình thay đổi độ lớn cảm ứng từ xấp xỉ 1,1.10$^{-7}$ J.

Cho một khung kim loại gồm 1 000 vòng dây có diện tích 25 cm$^{2}$ quay quanh trục trong một từ trường đều với độ lớn cảm ứng từ là 0,01 T như Hình 12.5a. Hình 12.5b biểu diễn vị trí của khung tại một số thời điểm khác nhau trong quá trình quay so với vectơ cảm ứng từ. Giá trị góc a hợp bởi vectơ cảm ứng từ $\overset{⇀}{B}$ và vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng khung dây $\overset{⇀}{n}$ tại một số thời điểm được ghi lại trong bảng bên dưới. Hãy xác định giá trị của từ thông tương ứng với các trường hợp được liệt kê trong Hình 12.5b.

Xét một sóng điện từ đang lan truyền trong không gian với thành phần điện trường tại một điểm A biến thiên điều hoà theo phương trình E = 1,5sin(120t + p) (V/m).

a) Hãy xác định tần số góc và pha ban đầu trong sự biến thiên của thành phần từ trường tại điểm A.

b) Tại thời điểm t, cường độ điện trường tại A có giá trị 1,5 V/m. Sau khoảng thời gian bằng một phần tư chu kì thì cảm ứng từ tại điểm đó có giá trị bằng bao nhiêu?

Cho một thanh kim loại ab đang được kéo đều trên đường ray dẫn điện. Cả hệ thống đường ray và thanh ab đang được đặt trong vùng từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng khung và có chiều như Hình 12.6. Trong quá trình thanh di chuyển, từ trường sinh ra bởi dòng điện cảm ứng có chiều hướng như thế nào? Vì sao?

Một dây dẫn bằng sắt được uốn thành vòng tròn và đang được đặt trong vùng từ trường đều với các đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng vòng dây như Hình 12.7. Hãy mô tả chiều của dòng điện cảm ứng sinh ra trong các trường hợp dưới đây.

a) Trường hợp 1: Độ lớn cảm ứng từ được điều chỉnh giảm dần theo thời gian.

b) Trường hợp 2: Độ lớn cảm ứng từ được điều chỉnh tăng dần theo thời gian.

c) Trường hợp 3: Từ vị trí ban đầu, tịnh tiến vòng kim loại sang trái (vòng kim loại vẫn nằm trong vùng từ trường).

Một khung dây kín có 100 vòng, mỗi vòng có diện tích là 80 dm$^{2}$. Vòng dây được đặt trong từ trường đều sao cho vectơ cảm ứng từ hợp với vectơ đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng khung dây một góc a. Độ lớn cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị trong Hình 12.8. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong vòng dây có giá trị là 40 V. Góc a có giá trị là bao nhiêu?

Cho hệ thống gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi sắt, nối với nguồn điện không đổi. Mạch điện có thể được đóng ngắt bằng khoá K. Một vòng kim loại nhẹ được luồn vào phần trụ trên của lõi sắt như Hình 12.9. Hiện tượng gì sẽ xảy ra đối với vòng kim loại khi vừa đóng khoá K? Giải thích.

Để giám sát quá trình hô hấp của bệnh nhân, các nhân viên y tế sử dụng một đai mỏng gồm 250 vòng dây kim loại quấn liên tiếp nhau được buộc xung quanh ngực của bệnh nhân như Hình 12.10. Khi bệnh nhân hít vào, diện tích của các vòng dây tăng lên một lượng 45 cm$^{2}$. Biết từ trường Trái Đất tại vị trí đang xét được xem gần đúng là đều và có độ lớn cảm ứng từ xấp xỉ 56 mT, các đường sức từ hợp với mặt phẳng cuộn dây một góc 32°. Giả sử thời gian để một bệnh nhân hít vào là 1,5 s, hãy xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình sinh ra bởi cuộn dây trong quá trình nói trên.