Bài tập — Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác. D. Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb).

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch. B. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$ , trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ . C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Từ thông cho biết số đường sức từ xuyên qua diện tích đang xét. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một khung dây hình vuông cạnh $a = 0{,}1,\text{m}$ đặt trong từ trường đều $B = 0{,}4,\text{T}$ sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung là $\Phi = BS = 0{,}4 \times 0{,}01 = 4 \times 10^{-3},\text{Wb}$ . Nếu trong thời gian $\Delta t = 0{,}02,\text{s}$ từ thông giảm đều về không thì suất điện động cảm ứng trong khung là $e_c = \dfrac{4 \times 10^{-3}}{0{,}02} = 0{,}2,\text{V}$ . Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều sao cho từ trường của nó cùng chiều với từ trường ngoài, nhằm chống lại sự giảm của từ thông.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện, máy biến áp và nhiều thiết bị điện hiện đại.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Từ thông qua một cuộn dây có $200$ vòng giảm đều $0,05\ \text{Wb}$ trong $0,01\ \text{s}$ . Tính suất điện động cảm ứng trong cuộn dây.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một khung dây có $60$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,05\ \text{m}^2$ , quay đều với tần số $10\ \text{Hz}$ trong từ trường đều $0,2\ \text{T}$ . Tính suất điện động cực đại trong khung.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một vòng dây kín có diện tích $0,02\ \text{m}^2$ đặt trong từ trường đều sao cho pháp tuyến của vòng dây song song với vectơ cảm ứng từ. Cảm ứng từ tăng từ $0,1\ \text{T}$ lên $0,3\ \text{T}$ trong $0,05\ \text{s}$ . Tính suất điện động cảm ứng trong vòng dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb)."
- Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch."
- Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$ , trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ ."
- Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Từ thông cho biết số đường sức từ xuyên qua diện tích đang xét."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$ , trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ . Đơn vị của từ thông là vêbe (Wb).
- Tổng kết ghi nhớ: Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb).; Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch.; Định luật Faraday: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ .
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một khung dây hình vuông cạnh $a = 0{,}1,\text{m}$ đặt trong từ trường đều $B = 0{,}4,\text{T}$ sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung là $\Phi = BS = 0{,}4 \times 0{,}01 = 4 \times 10^{-3},\text{Wb}$ . Nếu trong thời gian $\Delta t = 0{,}02,\text{s}$ từ thông giảm đều về không thì suất điện động cảm ứng trong khung là $e_c = \dfrac{4 \times 10^{-3}}{0{,}02} = 0{,}2,\text{V}$ . Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều sao cho từ trường của nó cùng chiều với từ trường ngoài, nhằm chống lại sự giảm của từ thông.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ (Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb).; Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch.; Định luật Faraday: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ .).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện, máy biến áp và nhiều thiết bị điện hiện đại.
Bài 4: $e_c = 200 \times \dfrac{0,05}{0,01} = 1000\ \text{V}$ .
Bài 5: $\omega = 2\pi f = 20\pi\ \text{rad/s}$ ; $E_0 = 60 \times 0,2 \times 0,05 \times 20\pi = 12\pi\ \text{V} \approx 37,7\ \text{V}$ .
Bài 6: $e_c = \dfrac{|\Delta\Phi|}{\Delta t} = \dfrac{0,02 \times (0,3 - 0,1)}{0,05} = \dfrac{0,004}{0,05} = 0,08\ \text{V}$ .

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

\Phi = BS\cos\alpha

, đơn vị vêbe (Wb).

S

đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ

B

được xác định bằng công thức

\Phi = BS\cos\alpha

, trong đó

\alpha

là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ

\vec{B}

. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một khung dây hình vuông cạnh $a = 0{,}1,\text{m}$ đặt trong từ trường đều $B = 0{,}4,\text{T}$ sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung là $\Phi = BS = 0{,}4 \times 0{,}01 = 4 \times 10^{-3},\text{Wb}$ . Nếu trong thời gian $\Delta t = 0{,}02,\text{s}$ từ thông giảm đều về không thì suất điện động cảm ứng trong khung là $e_c = \dfrac{4 \times 10^{-3}}{0{,}02} = 0{,}2,\text{V}$ . Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều sao cho từ trường của nó cùng chiều với từ trường ngoài, nhằm chống lại sự giảm của từ thông.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện, máy biến áp và nhiều thiết bị điện hiện đại.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Từ thông qua một cuộn dây có

200

vòng giảm đều

0,05\ \text{Wb}

trong

0,01\ \text{s}

. Tính suất điện động cảm ứng trong cuộn dây.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Một khung dây có

60

vòng, diện tích mỗi vòng

0,05\ \text{m}^2

, quay đều với tần số

10\ \text{Hz}

trong từ trường đều

0,2\ \text{T}

. Tính suất điện động cực đại trong khung.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một vòng dây kín có diện tích

0,02\ \text{m}^2

đặt trong từ trường đều sao cho pháp tuyến của vòng dây song song với vectơ cảm ứng từ. Cảm ứng từ tăng từ

0,1\ \text{T}

lên

0,3\ \text{T}

trong

0,05\ \text{s}

. Tính suất điện động cảm ứng trong vòng dây.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb)."
Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch."
Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$ , trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ ."
Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Từ thông cho biết số đường sức từ xuyên qua diện tích đang xét."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$ , trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ . Đơn vị của từ thông là vêbe (Wb).
Tổng kết ghi nhớ: Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb).; Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch.; Định luật Faraday: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ .

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một khung dây hình vuông cạnh $a = 0{,}1,\text{m}$ đặt trong từ trường đều $B = 0{,}4,\text{T}$ sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung là $\Phi = BS = 0{,}4 \times 0{,}01 = 4 \times 10^{-3},\text{Wb}$ . Nếu trong thời gian $\Delta t = 0{,}02,\text{s}$ từ thông giảm đều về không thì suất điện động cảm ứng trong khung là $e_c = \dfrac{4 \times 10^{-3}}{0{,}02} = 0{,}2,\text{V}$ . Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều sao cho từ trường của nó cùng chiều với từ trường ngoài, nhằm chống lại sự giảm của từ thông.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ (Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ , đơn vị vêbe (Wb).; Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch.; Định luật Faraday: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ .).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện, máy biến áp và nhiều thiết bị điện hiện đại.

Bài 4:

e_c = 200 \times \dfrac{0,05}{0,01} = 1000\ \text{V}

Bài 5:

\omega = 2\pi f = 20\pi\ \text{rad/s}

;

E_0 = 60 \times 0,2 \times 0,05 \times 20\pi = 12\pi\ \text{V} \approx 37,7\ \text{V}

Bài 6:

e_c = \dfrac{|\Delta\Phi|}{\Delta t} = \dfrac{0,02 \times (0,3 - 0,1)}{0,05} = \dfrac{0,004}{0,05} = 0,08\ \text{V}