Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Cảm ứng điện từ (Vật lý Lớp 12)

Để kiểm chứng nguyên lí hoạt động của máy phát điện xoay chiều, một học sinh sử dụng một khung dây phẳng có diện tích không đổi nhưng số vòng dây có thể thay đổi. Khung dây được cho quay đều trong một từ trường đều quanh một trục đối xứng của khung, nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với các đường sức từ. Hai đầu khung dây được dẫn ra ngoài qua hai vành khuyên và đưa vào một dao động kí điện từ để xác định biên độ và tần số của điện áp. Coi điện trở của dao động kí điện từ là vô cùng lớn. Họ đã thực hiện các bước sau:

(I) Họ cho rằng: “Biên độ của điện áp xoay chiều giữa hai đầu khung dây để hở tỉ lệ thuận với tổng số vòng dây và tỉ lệ thuận với tốc độ góc quay của khung dây trong từ trường”;

(II) Cho khung dây quay đều thì thấy giữa hai đầu khung dây xuất hiện một điện áp xoay chiều với biên độ và tần số xác định;

(III) Tăng tốc độ quay của khung dây lên gấp đôi so với bước (II) thì thấy biên độ điện áp xoay chiều cũng tăng lên gấp đôi;

(IV) Giữ nguyên tốc độ quay của khung dây như ở bước (III) nhưng giảm số vòng dây xuống chỉ còn một nửa, thì thấy biên độ của điện áp xoay chiều giảm xuống chỉ còn một nửa.

Gia tốc $a$ của chuyển động của thanh là bao nhiêu m/s${}^2$ (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần chục)?

Hình H1 là sơ đồ nguyên lí sạc không dây cho ô tô điện, M là cuộn dây nhận điện, N là cuộn dây truyền điện. Hình H2 là sơ đồ minh hoạ của cuộn dây nhận điện M, có số vòng dây là $n$, điện trở là $r$, diện tích mặt cắt ngang là $S$, hai đầu a, b nối với thiết bị chuyển đổi trên xe, từ trường đều có phương song song với trục của cuộn dây và đi lên xuyên qua cuộn dây.

Hãy xét tính đúng, sai của các nhận định sau?

Bộ giảm chấn điện từ của ô tô có thể giảm độ rung lắc và nạp năng lượng khi động cơ ô tô dao động. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo như hình A, hai cặp nam châm vĩnh cửu dao động lên xuống cùng với động cơ được gắn cố định với khung xe tạo ra hai vùng từ trường đều có cùng độ lớn cảm ứng từ $B$, nhưng ngược hướng nhau. Một khung dây dẫn hình vuông có chiều dài cạnh là $L$ và tổng điện trở cả khung là $r$, được giữ cố định so với trục bánh xe, vuông góc với các đường sức từ và kết nối với một bộ nạp năng lượng thành một mạch kín. Coi hai vùng từ trường tiếp xúc với nhau bởi một mặt phẳng ranh giới. Tại thời điểm ban đầu, ranh giới này nằm chính giữa khung dây (hình B).

Để kiểm chứng nguyên lí hoạt động của máy phát điện xoay chiều, một người sử dụng một khung dây phẳng có diện tích không đổi nhưng số vòng dây có thể thay đổi. Khung dây được cho quay đều trong một từ trường đều quanh một trục đi qua tâm, nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với các đường sức từ. Hai đầu khung dây được dẫn ra ngoài qua hai vành khuyên kim loại và đưa vào một dao động kí điện từ để xác định biên độ và tần số của điện áp. Coi điện trở của dao động kí điện từ là vô cùng lớn. Người này đã thực hiện các nội dung sau:

(I) Người này đưa ra giả thuyết: "Biên độ của điện áp xoay chiều giữa hai đầu khung dây để hở tỉ lệ thuận với tổng số vòng dây và tỉ lệ thuận với tốc độ góc quay của khung dây trong từ trường";

(II) Cho khung dây quay đều thì thấy giữa hai đầu khung dây xuất hiện một điện áp xoay chiều với biên độ và tần số xác định;

(III) Tăng tốc độ quay của khung dây lên gấp đôi so với bước (II) thì thấy biên độ điện áp xoay chiều cũng tăng lên gấp đôi;

(IV) Giữ nguyên tốc độ quay của khung dây như ở bước (III) nhưng giảm số vòng dây xuống chỉ còn một nửa, thì thấy biên độ của điện áp xoay chiều giảm xuống chỉ còn một nửa.

Như hình bên, hai thanh ray kim loại dài song song đặt cố định trên cùng một mặt phẳng ngang cách nhau một khoảng $d$, hai đầu được nối với một điện trở $R$. Toàn bộ thiết bị nằm trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ thẳng đứng hướng lên trên. Một thanh dẫn $ab$ có khối lượng $m$ (khối lượng phân bố đều) được đặt vuông góc và luôn tiếp xúc với hai thanh ray kim loại. Hệ số ma sát trượt giữa thanh và ray là $\mu$.

Tác dụng vào thanh $ab$ một lực không đổi $F$ hướng theo phương ngang sang bên trái và vuông góc với thanh. Thanh $ab$ bắt đầu di chuyển dọc theo thanh ray kim loại từ trạng thái nghỉ. Gọi khoảng cách từ vị trí ban đầu đến vị trí thanh $ab$ đạt tốc độ cực đại là $L$. Giả sử điện trở của thanh $ab$ là $r$, điện trở của ray không đáng kể và gia tốc trọng trường là $g$. Xét sự chuyển động của thanh từ thời điểm ban đầu đến khi đạt tốc độ cực đại.