Bài tập ôn — Vật lí 12 — HK2 — Kiểm tra giữa kỳ

Phạm vi: Chương 3 (Bài 14–18): Từ trường, lực từ, từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ, máy phát điện xoay chiều, ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ, điện từ trường và sóng điện từ.

Phần 1: Cơ bản

Bài 1. Bếp từ hoạt động dựa trên hiện tượng nào? Giải thích ngắn gọn nguyên lí làm nóng nồi của bếp từ.

Bài 2. Một sóng điện từ có tần số $90\ \text{MHz}$ truyền trong chân không. Tính bước sóng của sóng đó.

Bài 3. Sóng điện từ truyền trong chân không với tốc độ bằng bao nhiêu?

Bài 4. Máy biến áp dùng để làm gì?

Bài 5. Một đoạn dây dẫn dài $0,4\ \text{m}$ mang dòng điện $3\ \text{A}$ đặt vuông góc với từ trường đều có cảm ứng từ $0,5\ \text{T}$. Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây.

Bài 6. Tính cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện $8\ \text{A}$ một khoảng $20\ \text{cm}$.

Bài 7. Một khung dây có $100$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,03\ \text{m}^2$, đặt trong từ trường đều $0,3\ \text{T}$ sao cho pháp tuyến của khung song song với vectơ cảm ứng từ. Tính từ thông qua khung dây.

Bài 8. Từ thông qua một mạch kín biến thiên $0,06\ \text{Wb}$ trong $0,03\ \text{s}$. Tính suất điện động cảm ứng trong mạch.

Bài 9. Một khung dây có $80$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,02\ \text{m}^2$, quay đều với tốc độ góc $\omega = 25\pi\ \text{rad/s}$ trong từ trường đều $0,4\ \text{T}$. Tính suất điện động cực đại trong khung.

Bài 10. Rôto của máy phát điện xoay chiều quay $1200$ vòng/phút, máy có $1$ cặp cực. Tính tần số của dòng điện do máy phát ra.

Bài 11. Điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra loại từ trường nào?

Bài 12. Sóng điện từ là sóng ngang hay sóng dọc? Vì sao?

Bài 13. Nêu hai ứng dụng của sóng điện từ trong đời sống.

Bài 14. Một proton bay với tốc độ $1 \times 10^6\ \text{m/s}$ theo phương vuông góc với từ trường đều có cảm ứng từ $0,1\ \text{T}$. Tính lực Lorentz tác dụng lên proton. Biết $|q_p| = 1,6 \times 10^{-19}\ \text{C}$.

Bài 15. Phát biểu quy tắc bàn tay trái.

Bài 16. Phát biểu định luật Lenz.

Bài 17. Một sóng điện từ có tần số $120\ \text{MHz}$ truyền trong chân không. Tính bước sóng của sóng đó.

Bài 18. Một sóng điện từ truyền trong chân không có bước sóng $6\ \text{m}$. Tính tần số của sóng đó.

Phần 2: Nâng cao

Bài 19. Một electron bay với tốc độ $4 \times 10^6\ \text{m/s}$ theo phương vuông góc với từ trường đều có cảm ứng từ $0,03\ \text{T}$. a) Tính lực Lorentz tác dụng lên electron. b) Tính bán kính quỹ đạo tròn của electron. Biết $m_e = 9,1 \times 10^{-31}\ \text{kg}$.

Bài 20. Một ống dây dài $0,4\ \text{m}$ gồm $800$ vòng dây, mang dòng điện $2,5\ \text{A}$. Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây.

Bài 21. Một khung dây có $120$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,025\ \text{m}^2$, đặt trong từ trường đều $0,5\ \text{T}$. Pháp tuyến của khung hợp với vectơ cảm ứng từ một góc $45^\circ$. Tính từ thông qua khung dây.

Bài 22. Từ thông qua một khung dây có $60$ vòng giảm $0,09\ \text{Wb}$ trong $0,02\ \text{s}$. Tính suất điện động cảm ứng trong khung.

Bài 23. Một máy phát điện xoay chiều có suất điện động cực đại $E_0 = 220\sqrt{2}\ \text{V}$, tần số $50\ \text{Hz}$. Viết biểu thức suất điện động tức thời của máy (giả sử pha ban đầu bằng 0).

Bài 24. Một đoạn dây dẫn dài $0,7\ \text{m}$ mang dòng điện $6\ \text{A}$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $0,4\ \text{T}$, hợp với các đường sức từ một góc $53^\circ$ ($\sin 53^\circ \approx 0,8$). Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây.

Bài 25. Một sóng điện từ có tần số $75\ \text{MHz}$ truyền trong chân không. Tính bước sóng và chu kì của sóng đó.

Bài 26. Hai dây dẫn thẳng dài song song, mang dòng điện $I_1 = 5\ \text{A}$ và $I_2 = 5\ \text{A}$ cùng chiều, cách nhau $5\ \text{cm}$. Tính lực tương tác từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài của mỗi dây. Hai dây hút hay đẩy nhau?

Đáp án

Phần 1:

1. Bếp từ hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dưới mặt bếp tạo ra từ trường biến thiên, gây ra dòng điện Foucault trong đáy nồi kim loại; dòng điện này tỏa nhiệt Joule làm nóng nồi.
2. $\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3 \times 10^8}{90 \times 10^6} \approx 3,33\ \text{m}$.
3. $c = 3 \times 10^8\ \text{m/s}$.
4. Máy biến áp dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều.
5. $F = BIl = 0,5 \times 3 \times 0,4 = 0,6\ \text{N}$.
6. $B = 2 \times 10^{-7}\dfrac{8}{0,2} = 8 \times 10^{-6}\ \text{T}$.
7. $\Phi = 100 \times 0,3 \times 0,03 = 0,9\ \text{Wb}$.
8. $e_c = \dfrac{0,06}{0,03} = 2\ \text{V}$.
9. $E_0 = 80 \times 0,4 \times 0,02 \times 25\pi = 16\pi\ \text{V} \approx 50,3\ \text{V}$.
10. $f = \dfrac{1200 \times 1}{60} = 20\ \text{Hz}$.
11. Từ trường xoáy.
12. Sóng điện từ là sóng ngang: vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ đều vuông góc với phương truyền sóng và vuông góc với nhau.
13. Truyền thông vô tuyến (phát thanh, truyền hình, điện thoại di động); rađa; lò vi sóng (chấp nhận các đáp án đúng khác).
14. $f = 1,6 \times 10^{-19} \times 1 \times 10^6 \times 0,1 = 1,6 \times 10^{-14}\ \text{N}$.
15. Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện thì ngón cái choãi ra $90^\circ$ chỉ chiều của lực từ.
16. Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch.
17. $\lambda = \dfrac{3 \times 10^8}{120 \times 10^6} = 2,5\ \text{m}$.
18. $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3 \times 10^8}{6} = 5 \times 10^7\ \text{Hz} = 50\ \text{MHz}$.

Phần 2: 19. a) $f = 1,6 \times 10^{-19} \times 4 \times 10^6 \times 0,03 = 1,92 \times 10^{-14}\ \text{N}$. b) $r = \dfrac{9,1 \times 10^{-31} \times 4 \times 10^6}{1,6 \times 10^{-19} \times 0,03} \approx 7,6 \times 10^{-4}\ \text{m} = 0,76\ \text{mm}$. 20. $n = \dfrac{800}{0,4} = 2000$ vòng/m; $B = 4\pi \times 10^{-7} \times 2000 \times 2,5 = 2\pi \times 10^{-3}\ \text{T} \approx 6,28 \times 10^{-3}\ \text{T}$. 21. $\Phi = 120 \times 0,5 \times 0,025 \times \cos 45^\circ = 1,5 \times 0,707 \approx 1,06\ \text{Wb}$. 22. $e_c = 60 \times \dfrac{0,09}{0,02} = 270\ \text{V}$. 23. $\omega = 2\pi f = 100\pi\ \text{rad/s}$; $e = 220\sqrt{2}\sin(100\pi t)\ \text{V}$. 24. $F = 0,4 \times 6 \times 0,7 \times 0,8 = 1,344\ \text{N} \approx 1,34\ \text{N}$. 25. $\lambda = \dfrac{3 \times 10^8}{75 \times 10^6} = 4\ \text{m}$; $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{75 \times 10^6} \approx 1,33 \times 10^{-8}\ \text{s}$. 26. $F = 2 \times 10^{-7}\dfrac{5 \times 5}{0,05} = 1 \times 10^{-4}\ \text{N}$ trên mỗi mét. Hai dây hút nhau (dòng điện cùng chiều).