Đề ôn tập Vật lí số 20: Cảm ứng điện từ

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Xét cuộn dây N vòng và từ trường đều trên diện tích vòng. Từ thông qua một vòng là Φ=BAcosθ, trong đó θ là góc giữa B và pháp tuyến mặt vòng. Độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình là |e|=N|ΔΦ|/Δt. Thanh dẫn dài ℓ chuyển động vuông góc với B và với chính nó có |e|=Bℓv.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Đơn vị SI của từ thông là: A. weber (Wb)   B. tesla (T)   C. henry (H)   D. ampere (A).
2. Câu 2. Một vòng dây diện tích 0,020 m² đặt trong B=0,50 T, pháp tuyến song song B. Từ thông qua vòng là: A. 0,010 Wb   B. 0,025 Wb   C. 0,040 Wb   D. 0,50 Wb.
3. Câu 3. Giữ nguyên B và diện tích vòng, khi pháp tuyến mặt vòng vuông góc B thì từ thông: A. đạt cực đại   B. bằng BA   C. bằng không   D. không phụ thuộc góc.
4. Câu 4. Từ thông qua một vòng giảm từ 0,020 Wb còn 0,005 Wb trong 0,050 s. Suất điện động cảm ứng trung bình của cuộn 100 vòng có độ lớn: A. 3,0 V   B. 0,30 V   C. 300 V.   D. 30 V
5. Câu 5. Một máy biến áp lí tưởng có 400 vòng ở cuộn sơ cấp và 100 vòng ở cuộn thứ cấp. Đặt điện áp xoay chiều 120 V vào cuộn sơ cấp; điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp là: A. 480 V   B. 300 V   C. 120 V   D. 30 V.
6. Câu 6. Thanh dẫn ℓ=0,50 m chuyển động với v=3,0 m/s vuông góc từ trường B=0,40 T. Suất điện động cảm ứng là: A. 0,60 V   B. 0,24 V   C. 1,5 V   D. 6,0 V.
7. Câu 7. Cuộn dây 200 vòng có suất điện động cảm ứng trung bình 60 V. Điện trở toàn mạch 12 Ω, dòng cảm ứng có độ lớn: A. 0,20 A   B. 2,0 A   C. 720 A.   D. 5,0 A
8. Câu 8. Trong thí nghiệm, B không đổi. Từ thông qua vòng vẫn có thể đổi khi: A. vòng đứng yên và giữ nguyên hướng   B. thay đổi góc giữa pháp tuyến vòng và B.   C. diện tích và hướng đều giữ nguyên   D. không có vật nào tiến lại gần
9. Câu 9. Khi từ thông qua một mạch kín giữ nguyên theo thời gian, suất điện động cảm ứng là: A. luôn bằng Bℓv   B. bằng không   C. tăng tuyến tính   D. luôn khác không.
10. Câu 10. Từ trường qua vòng dây hướng vào mặt giấy đang giảm. Theo định luật Lenz, từ trường cảm ứng hướng nào? A. Vào mặt giấy; B. Ra khỏi mặt giấy; C. bằng không; D. đổi chiều liên tục.
11. Câu 11. Nếu tốc độ biến thiên từ thông không đổi nhưng số vòng dây tăng gấp đôi thì độ lớn suất điện động cảm ứng: A. tăng gấp đôi   B. giảm một nửa   C. không đổi   D. tăng gấp bốn.
12. Câu 12. Một khung dây kín đặt trong từ trường đều. Để có dòng điện cảm ứng, điều kiện trực tiếp cần có là: A. khung phải làm bằng sắt   B. từ thông qua khung biến thiên.   C. từ trường phải luôn tăng   D. khung phải quay đều
13. Câu 13. Vì sao đường dây truyền tải điện thường dùng điện áp cao khi cần truyền cùng một công suất? A. Dòng điện trên dây nhỏ hơn nên giảm hao phí do tỏa nhiệt.   B. Điện áp cao làm điện trở dây dẫn bằng không.   C. Dòng điện tăng nên hao phí trên dây giảm.   D. Công suất truyền đi tự tăng dù không đổi nguồn.
14. Câu 14. Thanh dẫn chuyển động song song với đường sức từ trong từ trường đều. Suất điện động cảm ứng do chuyển động có độ lớn: A. Bℓv   B. Bℓ/v   C. ℓv/B.   D. bằng không
15. Câu 15. Nếu cùng một lượng biến thiên từ thông xảy ra trong thời gian ngắn bằng một nửa, độ lớn suất điện động trung bình sẽ: A. giảm một nửa   B. không đổi   C. tăng gấp đôi   D. tăng gấp bốn.
16. Câu 16. Trong mạch hở, từ thông qua cuộn dây biến thiên. Kết luận phù hợp là: A. không thể có suất điện động cảm ứng   B. suất điện động cảm ứng có thể tồn tại nhưng không có dòng duy trì trong mạch hở.   C. dòng điện cảm ứng vẫn chạy như mạch kín   D. suất điện động luôn bằng không
17. Câu 17. Khi nam châm tiến lại gần một vòng dây kín, dòng cảm ứng xuất hiện. Từ trường do dòng cảm ứng tạo ra có tác dụng: A. chống lại sự tăng từ thông do nam châm tiến gần gây ra   B. luôn làm nam châm hút vòng dây   C. tăng vô hạn từ thông   D. không liên quan đến chuyển động nam châm.
18. Câu 18. Công thức phù hợp cho độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình của cuộn N vòng là: A. |e|=ΔΦ/(NΔt)   B. |e|=NΔt/|ΔΦ|   C. |e|=N|ΔΦ|/Δt   D. |e|=Bℓv trong mọi tình huống.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Từ thông

1. Từ thông qua vòng phẳng trong từ trường đều được tính bằng Φ=BAcosθ.
2. θ là góc giữa vectơ B và pháp tuyến của mặt vòng.
3. Từ thông 1 Wb tương đương 1 T·m².
4. Từ thông luôn bằng BA, bất kể hướng đặt vòng dây.

Câu 2. Định luật Faraday

1. Độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông.
2. Cuộn N vòng chịu cùng biến thiên từ thông mỗi vòng có |e|=N|ΔΦ|/Δt.
3. Nếu từ thông không đổi thì vẫn có suất điện động cảm ứng khác không.
4. Đổi đơn vị thời gian hoặc từ thông không nhất quán có thể làm sai kết quả.

Câu 3. Định luật Lenz

1. Chiều dòng cảm ứng chống lại sự biến thiên từ thông gây ra nó.
2. Dòng cảm ứng luôn chống lại từ trường ngoài, không phụ thuộc từ thông đang tăng hay giảm.
3. Dấu trừ trong định luật Faraday biểu đạt quy tắc Lenz về chiều.
4. Trong mạch hở có thể có suất điện động cảm ứng dù không có dòng chạy thành mạch.

Câu 4. Suất điện động do chuyển động

1. Với B, ℓ, v vuông góc đôi một, |e|=Bℓv.
2. Thanh chuyển động song song với đường sức từ tạo suất điện động Bℓv.
3. Giữ nguyên độ lớn tốc độ và góc giữa thanh, vận tốc, từ trường; đảo chiều chuyển động của thanh làm đảo cực tính suất điện động nhưng giữ nguyên độ lớn.
4. Suất điện động cảm ứng có đơn vị là vôn.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Diện tích vòng dây là 0,030 m². B tăng từ 0,20 T lên 0,60 T, pháp tuyến song song với B. Tính độ biến thiên từ thông (Wb).
2. Câu 2: Từ thông qua mỗi vòng đổi từ +0,010 Wb sang −0,005 Wb. Pháp tuyến dương được chọn theo chiều từ thông dương. Theo định luật Lenz, từ trường cảm ứng của cuộn hướng theo hay ngược pháp tuyến dương?
3. Câu 3: Một thanh dẫn thẳng đặt theo phương thẳng đứng trong mặt phẳng trang giấy, chuyển động sang phải trong từ trường đều hướng vào mặt giấy. Khi điện tích phân bố lại trong thanh, đầu trên hay đầu dưới có điện thế cao hơn?
4. Câu 4: Suất điện động cảm ứng 18 V xuất hiện trong mạch điện trở thuần 6,0 Ω. Tính dòng điện cảm ứng (A).
5. Câu 5: Cuộn 50 vòng có suất điện động trung bình 10 V trong 0,025 s. Tính độ biến thiên từ thông mỗi vòng (Wb).
6. Câu 6: Một đoạn dây dài 0,50 m mang dòng điện 2,0 A, đặt vuông góc với từ trường đều B=0,40 T. Tính độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây, đơn vị N.

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. A. Weber là đơn vị SI của từ thông; 1 Wb=1 T·m².
2. Câu 2. A. Φ=BAcos0=0,50×0,020=0,010 Wb vì pháp tuyến cùng hướng với B.
3. Câu 3. C. Khi pháp tuyến vuông góc B, θ=90°, cosθ=0 nên từ thông bằng không.
4. Câu 4. D. |e|=N|ΔΦ|/Δt=100×(0,020−0,005)/0,050=30 V.
5. Câu 5. D. Với máy biến áp lí tưởng, U_s/U_p=N_s/N_p=100/400=1/4, nên U_s=120/4=30 V.
6. Câu 6. A. |e|=Bℓv=0,40×0,50×3,0=0,60 V với ba vectơ vuông góc đôi một.
7. Câu 7. D. Định luật Ohm cho I=e/R=60/12=5,0 A.
8. Câu 8. B. Xoay vòng làm đổi góc θ, nên Φ=BAcosθ thay đổi dù độ lớn B không đổi.
9. Câu 9. B. Theo định luật Faraday, suất điện động cảm ứng tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông; nếu không đổi thì bằng không.
10. Câu 10. A. Dòng cảm ứng chống lại sự giảm từ thông vào mặt giấy nên tạo từ trường cũng hướng vào mặt giấy.
11. Câu 11. A. |e|=N|ΔΦ|/Δt; giữ tốc độ biến thiên không đổi và nhân N hai lần làm |e| tăng hai lần.
12. Câu 12. B. Suất điện động cảm ứng xuất hiện khi từ thông biến thiên; dòng chạy khi mạch có đường kín.
13. Câu 13. A. Với công suất P=UI không đổi, tăng điện áp làm dòng điện giảm. Hao phí tỏa nhiệt trên đường dây có điện trở R là P_mất=I²R, nên dòng nhỏ hơn làm giảm hao phí.
14. Câu 14. D. Khi v song song B, lực từ q(v×B) bằng không; trong cấu hình này không có suất điện động do chuyển động.
15. Câu 15. C. |e|=N|ΔΦ|/Δt; giữ ΔΦ mà giảm Δt một nửa sẽ làm |e| tăng gấp đôi.
16. Câu 16. B. Biến thiên từ thông vẫn tạo suất điện động; mạch hở không có dòng duy trì vòng kín.
17. Câu 17. A. Theo Lenz, từ trường cảm ứng chống lại sự tăng từ thông do nam châm tiến gần; tương tác có thể chống chuyển động.
18. Câu 18. C. Mỗi vòng chịu cùng ΔΦ thì tổng suất điện động cảm ứng có độ lớn N|ΔΦ|/Δt.

Phần II

1. Câu 1: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng: Wb=T·m². d) Sai: từ thông phụ thuộc cosθ, không luôn bằng BA.
2. Câu 2: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. Nếu Φ không đổi thì ΔΦ/Δt=0, do đó không có suất điện động cảm ứng.
3. Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. Chiều cảm ứng chống biến thiên; trong mạch hở có thể có điện áp nhưng không có dòng vòng kín.
4. Câu 4. a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng. Khi đảo chiều vectơ vận tốc, vectơ v×B đảo chiều nên cực tính giữa hai đầu thanh đổi; độ lớn |e|=Bℓv sinθ không đổi khi giữ nguyên độ lớn tốc độ, chiều dài hữu hiệu và góc. Đơn vị suất điện động là vôn; xem OpenStax College Physics 2e, §23.3.

Phần III

1. Câu 1: ΔΦ=AΔB=0,030×(0,60−0,20)=0,012 Wb.
2. Câu 2: Theo pháp tuyến dương. Từ thông theo chiều dương giảm 0,015 Wb (ΔΦ=−0,015 Wb), nên dòng cảm ứng tạo từ trường theo pháp tuyến dương để chống lại sự giảm từ thông; xem OpenStax College Physics 2e, §23.2.
3. Câu 3: Đầu trên có điện thế cao hơn. Với điện tích dương, lực từ có hướng theo ᵥ×B: sang phải nhân với vectơ hướng vào trang giấy cho lực hướng lên trên. Điện tích dương dồn về đầu trên, electron về đầu dưới; quá trình dừng khi điện trường do sự phân li cân bằng lực từ. Đây là phân tích chiều của suất điện động chuyển động; xem OpenStax College Physics 2e, §23.3.
4. Câu 4: I=e/R=18/6,0=3,0 A.
5. Câu 5: |ΔΦ|=|e|Δt/N=10×0,025/50=0,0050 Wb mỗi vòng.
6. Câu 6: 0,40 N. F=BIℓsin90°=0,40×2,0×0,50=0,40 N.

Tài liệu tham chiếu và phạm vi kiểm chứng

• OpenStax Physics 20.3: Electromagnetic Induction — từ thông, định luật Faraday và Lenz.
• OpenStax College Physics 23: Section Summary — từ thông, cảm ứng điện từ và suất điện động do chuyển động.
• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025 — dạng thức trắc nghiệm.
• OpenStax College Physics 2e, §23.7: Transformers — U_s/U_p=N_s/N_p.
• OpenStax College Physics 2e, §22.7: Magnetic Force on a Current-Carrying Conductor — F=BIℓsinθ.

Phép tính và đơn vị đã được kiểm tra nội bộ; giả thiết nêu rõ trong từng câu. Câu hỏi về chiều dùng định luật Lenz theo xu hướng biến thiên từ thông. Đề còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định độc lập.