Mạch dao động kín, lí tưởng có L = 1 mH, C = 10 F. Khi dao động cường độ dòng điện hiệu dụng I = 1 mA. Chọn gốc thời gian lúc năng lượng điện trường bằng 3 lần năng lượng từ trường và tụ điện đang phóng điện. Viết biểu thức điện tích trên tụ điện, điện áp giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện trên mạch dao động.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN …………………………………… BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ÔN THI THPT QUỐC GIA NĂM HỌC 2015 - 2016 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Tác giả: ĐÀO THỊ PHƯƠNG LAN Mơn: Vật Lí Tổ: Toán – Lý – CN- Tin Trường: THPT VĨNH YÊN Đối tượng bồi dưỡng: Học sinh lớp 12 Tổng số tiết: 12 tiết Vĩnh Phúc 11/2015 MỤC LỤC A.PHẦN MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài II Mục đích đề tài B PHẦN NỘI DUNG Kiến thức 3 1.1 Dao động điện từ 4 1.2 Điện từ trường 1.3 Sóng điện từ 1.4 Thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến 1.5.Sự tương tự dao động dao động điện Các dạng toán 2.1 Bài tốn 1: Viết biểu thức dịng điện, điện áp, điện tích mạch LC lí 7 tưởng 2.2 Bài toán 2: Pha toán xác định thời gian mạch 10 2.3 Bài toán 3: Xác định đại lượng đặc trưng dao động điện từ 11 2.4 Bài toán 4: Xác định lượng điện từ mạch LC 13 2.5 Bài tốn 5: Sóng điện từ thu phát sóng điện từ 15 2.6 Bài toán 6: Mạch LC lối vào máy thu vơ tuyến có tụ điện có điện dung biến thiên( tụ xoay) 18 2.7 Bài toán 7: Mạch LC có điện trở cuộn dây khơng cảm 20 2.8 Bài toán Mạch bị tụ đóng (mở ) khóa K tụ điện bị đánh 21 thủng 2.9 Bài toán :Xác định hướng điện trường , từ trường, truyền phát sóng 24 trái đất 3.Bài tập tự giải PHẦN C: KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 30 A PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiện nay, xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển Cụ thể phương pháp kiểm tra đánh giá phương tiện trắc nghiệm khách quan với môn Vật lí, Hóa học, Sinh học, Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học nhà trường, kì thi THPT quốc gia Hình thức thi trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh phải phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình Đồng thời cịn phải đáp ứng kĩ làm bài, phản ứng nhanh trước dạng toán Muốn đạt kết cao kì thi học sinh sau học, chương học phải tiếp thu kiến thức, vận dụng kiến thức, củng cố hệ thống kiến thức sâu rộng đáp ứng nhiều mức độ, lực khác Vì để giúp học sinh ôn tập, rèn luyện tốt kĩ giải toán trắc nghiệm, tác giả biên soạn nội dung chuyên đề “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ” nhằm góp phần cung cấp nguồn tài liệu để phục vụ giảng day, học tập q trình ơn thi THPT quốc gia Chuyên đề đề cập đến dạng tập nâng cao thường gặp đề thi TSĐH, CĐ, thi THPT quốc gia Trong phạm vi thời gian có hạn, chuyên đề tập trung nghiên cứu hai vấn đề: - Kiến thức phương pháp giải số dạng toán chương - Giới thiệu số tập vận dụng Mục đích đề tài Giúp em học sinh có định hướng rõ ràng nhanh chóng gặp toán mạch dao động điện từ, cung cấp thêm nguồn tài liệu tham khảo cho đồng nghiệp B PHẦN NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN 1.1 Dao động điện từ 1.1.1 Mạch dao động: mạch gồm cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thành mạch điện kín gọi mạch dao động C + q - C L L Nếu điện trở mạch nhỏ r �0 mạch dao động coi mạch dao động lí tưởng 1.1.2 Sự biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động + Điện tích tụ điện mạch dao động: q = Q0 cos(t + ) + Điện áp hai tụ điện: Q q u = = U0 cos(t + ) Với Uo = C C + Cường độ dòng điện cuộn dây: i = q' = - Q0sin(t + ) = I0cos(t + + ); với I0 = Q0. Nhận xét: + Điện áp hai tụ điện pha với điện tích tụ điện + Điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian tần số góc , i sớm (nhanh) pha so với q 1.1.3 Định nghĩa dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa theo thời gian điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i (hoặc ur ur cường độ điện trường E cảm ứng từ B ) mạch dao động gọi dao động điện từ tự 1.1.4 Chu kì tần số riêng mạch dao động: + Chu kì: T 2 LC + Tần số: f 2 LC + Tần số góc: LC 1.1.5 Năng lượng điện từ: Năng lượng điện từ W mạch dao động tổng lượng điện trường W C tụ điện lượng từ trường WL cuộn cảm + Năng lượng điện trường WC: Q2 Q2 � q Q0cost cos2t � WC cos 2t � � 2C 2C 2C 2C � � 1 q Q02 L WC Cu qu cos (t ) � WC I 02 i 2 2C 2C + Năng lượng từ trường WL: 1 1 2� cos2t � Q02 � cos2t � WL Li L2 Q02 sin t L .Q0 � � � � 2 LC � � 2C � � WL Q02 C Li sin (t ) � WL U 02 u 2C Năng lượng điện trường WC tụ điện biến thiên điều hòa với tần số góc 2 (hoặc T/2) Năng lượng từ trường WL cuộn cảm biến thiên điều hòa với tần số góc 2 (hoặc T/2) +Năng lượng điện từ W: Q2 Q2 Q2 1 W WC WL cos 2t sin t CU02 LI02 const 2C 2C 2C 2 Trong trình dao động mạch, điện trường W C lượng từ trường W L biến thiên tần số góc lần tần số góc (hoặc T/2) mạch dao động, lượng điện từ mạch khơng đổi (bảo tồn) 1.2 Điện từ trường 1.2.1 Liên hệ điện trường biến thiên từ trường biến thiên + Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trường xốy Điện trường xốy điện trường có đường sức đường cong kín + Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất từ trường Đường sức từ trường khép kín 1.2.2 Điện từ trường : + Mỗi biến thiên theo thời gian từ trường sinh không gian xung quanh điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại biến thiên theo thời gian điện trường sinh từ trường biến thiên theo thời gian không gian xung quanh + Điện trường biến thiên từ trường biến thiên tồn khơng gian Chúng chuyển hóa lẫn trường thống gọi điện từ trường 1.3 Sóng điện từ - Thơng tin liên lạc vơ tuyến Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không gian 1.3.1 Đặc điểm sóng điện từ + Sóng điện từ lan truyền chân không với vận tốc vận tốc ánh sáng (c 3.108m/s) Sóng điện từ lan truyền điện môi Tốc độ lan truyền sóng điện từ điện mơi nhỏ chân không phụ thuộc vào số điện môi + Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình lan truyền E B ln ln vng góc với vng góc với phương truyền sóng Tại điểm dao động điện trường từ trường ln pha với + Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách hai mơi trường bị phản xạ khúc xạ ánh sáng Ngồi có tượng giao thoa, nhiễu xạ sóng điện từ + Sóng điện từ mang lượng Khi sóng điện từ truyền đến anten, làm cho electron tự anten dao động +Nguồn phát sóng điện từ đa dạng, tia lửa điện, cầu dao đóng, ngắt mạch điện, trời sấm sét 1.3.2 Sóng vơ tuyến + Khái niệm sóng vơ tuyến Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet dùng thông tin liên lạc vơ tuyến gọi sóng vơ tuyến + Cơng thức tính bước sóng vơ tuyến Trong chân khơng: v λ = v.T 2.v LC với v = 3.108 m/s tốc độ ánh sáng chân không f Trong mơi trường vật chất có chiết suất n λn = = v.T = ; n = , với v tốc độ ánh sáng truyền mơi trường có chiết suất n + Phân loại đặc điểm sóng vơ tuyến - Phân loại sóng vơ tuyến Loại sóng Bước sóng Tần số Sóng dài km – 10 km 0,1 MHz – MHz Sóng trung 100 m – 1000 m (1 km) MHz – 10 MHz Sóng ngắn 10 m – 100 m 10 MHz – 100 MHz Sóng cực ngắn m – 10 m 100 MHz – 1000 MHz - Đặc điểm loại sóng vơ tuyến Tầng điện li: Là tầng khí độ cao từ 80 - 800 km có chứa nhiều hạt mang điện tích electron, ion dương ion âm Sóng dài: Có lượng nhỏ nên khơng truyền xa được, bị nước hấp thụ nên dùng thông tin liên lạc mặt đất nước Sóng trung: Ban ngày sóng trung bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền xa Ban đêm bị tầng điện li phản xạ mạnh nên truyền xa được, dùng thông tin liên lạc vào ban đêm Sóng ngắn: Có lượng lớn, bị tầng điện li mặt đất phản xạ mạnh Vì từ đài phát mặt đất sóng ngắn truyền tới nhiều nơi mặt đất Dùng thông tin liên lạc mặt đất Sóng cực ngắn: Có lượng lớn không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thụ, dùng thông tin vũ trụ 1.4 Thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến 1.4.1 Nguyên tắc chung thông tin liên lạc sóng vơ tuyến điện: + Biến điệu sóng mang: - Biến âm (hoặc hình ảnh) muốn truyền thành dao động điện từ có tần số thấp gọi tín hiệu âm tần (hoặc tín hiệu thị tần) -Trộn sóng: Dùng sóng điện từ tần số cao (cao tần) để mang (sóng mang) tín hiệu âm tần thị tần xa Muốn phải trộn sóng điện từ âm tần thị tần với sóng điện từ cao tần (biến điệu) Qua anten phát, sóng điện từ cao tần biến điệu truyền khơng gian + Thu sóng : Dùng máy thu với anten thu để chọn thu lấy sóng điện từ cao tần muốn thu + Tách sóng: Tách tín hiệu khỏi sóng cao tần (tách sóng) dùng loa để nghe âm truyền tới dùng hình để xem hình ảnh + Khuếch đại: Để tăng cường độ sóng truyền tăng cường độ tín hiệu thu người ta dùng mạch khuếch đại 1.4.2 Sơ đồ khối máy phát vơ tuyến đơn giản 1.Micrơ 2.Mạch phát sóng điện từ cao tần 3.Mạch biến điệu 4.Mạch khuếch đại 5.Anten phát Ăng ten phát: khung dao động hở (các vòng dây cuộn L tụ C xa nhau), có cuộn dây mắc xen gần cuộn dây máy phát Nhờ cảm ứng, xạ sóng điện từ tần số máy phát phát ngồi khơng gian 1.4.3 Sơ đồ khối máy thu đơn giản 1.Anten thu 2.Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần 3.Mạch tách sóng 4.Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần 5.Loa Ăng ten thu: khung dao động hở, thu nhiều sóng, có tụ C thay đổi Nhờ cộng hưởng với tần số sóng cần thu ta thu sóng điện từ có f = f0 1.5.Sự tương tự dao động dao động điện 1.5.1So sánh đại lượng dao động điện Đại lượng Đại lượng điện Dao động Dao động điện x” + x = q” + 2q = Tọa độ x điện tích q k Vận tốc v cường độ dòng điện i LC m x = Acos(t + ) q = Q0cos(t + ) Khối lượng m độ tự cảm L nghịch đảo điện dung Độ cứng Lực F k C hiệu điện u v = x’ = -Asin(t + ) v = Acos(t + + /2) i = q’ = -Q0sin(t + ) i = Q0sos(t + + /2 ) v A2 x ( ) i Q02 q ( )2 Hệ số ma sát µ Điệntrở R F = -kx = -m2x Động Wđ NL từ trưởng (WL) Wđ = Thế Wt NL điện trưởng (WC) mv2 Wt = kx2 q L q C WL = Li2 q2 WC = 2C u 1.5.2 So sánh sóng sóng điện từ Sóng học Sóng điện từ - Lan truyền dao động học môi trường vật chất -Tần số nhỏ - Không truyền chân không - Truyền tốt môi trường theo thứ tự: Rắn > lỏng > khí - Lan truyền tương tác điện – từ môi trường - Tần số lớn -Lan truyền tốt chân không - Truyền tốt môi trường thường theo thứ tự: Chân khơng > khí > lỏng > rắn CÁC DẠNG TỐN : 2.1 Bài tốn 1: Viết biểu thức dịng điện, điện áp, điện tích mạch LC lí tưởng Phương pháp chung: Trong mạch LC lí tưởng : Biểu thức điện tích hai tụ điện: q = Q0cos(ω + φ) (C) C L Biểu thức cường độ dòng điện chạy cuộn dây: i = q’ = I0cos(ω + φ + π/2) (A); với I0 = ωQ0 Biểu thức hiệu điện hai đầu tụ điện: Q cos(t ) Q u= = = U0cos(ωt + φ)(V); với U0 = C C + Quan hệ pha đại lượng: i q u 2 u q + Quan hệ biên độ: Q0 CU I Q0 q Q cos(t ) 2 q i 1 + Phương trình liên hệ: → i I cos t I sin( t ) Q 0 I0 2 Chú ý: - Khi tụ phóng điện q u giảm ngược lại tụ nạp điện q u tăng Ví dụ 1.1: Cho mạch dao động điện từ lí tưởng Biểu thức điện tích hai tụ điện q = 2.10-6 cos(105 t + ) C Hệ số tự cảm cuộn dây L = 0,1 (H) Viết biểu thức cường độ dòng điện, điện áp hai đầu cuộn cảm Hướng dẫn I Q * Từ giả thiết ta có: 5 → i = 0,2cos(105t + ) A q i * Biểu thức điện áp hai đầu cuộn cảm điện áp hai đầu tụ điện 1 �2 � C 10 10 9 ( F ) � LC L 10 0,1 � 6 � Q 2.10 U0 2.103 (V ) Ta có: � → u = 2.103cos(105t + ) V 9 C 10 � � u q � � Ví dụ 1.2: Trong mạch dao động, điện tích tụ điện biến thiên theo quy luật: q = 2,5.10 -6cos(2.103t) (C) a) Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời mạch b) Tính lượng điện từ tần số dao động mạch Tính độ tự cảm cuộn dây, biết điện dung tụ điện 0,25F Hướng dẫn Biểu thức cường độ dòng điện mạch dq 2.10 3.2,5.10 sin( 2.10 t ) (A) hay viết dạng dt π i 5.10 cos(2.103 πt ) (A) i Năng lượng điện từ W Q 02 2,5.10 12,5.10 J hay W 12,5μJ 6 C 0,25.10 Độ tự cảm cuộn dây Từ công thức tính tần số góc: LC , suy 1 0,1H 6 Cω 0,25.10 (2.103 ) Ví dụ 1.3: Cho mạch dao động lí tưởng với C = nF, L = mH, điện áp hiệu dụng tụ điện UC = V Lúc t = 0, uC = 2 V tụ điện nạp điện Viết biểu thức điện áp tụ điện cường độ dòng điện chạy mạch dao động Hướng dẫn Ta có: = = 106 rad/s; U0 = U = V; LC u cos = = = cos(± ); tụ nạp điện nên = - rad U0 3 Vậy: u = cos(106t )(V) C I0 = U0 = 10-3 A; L i = I0cos(106t + ) = 10-3 cos(106t + )(A) Ví dụ 1.4: Mạch dao động kín, lí tưởng có L = mH, C = 10 F Khi dao động cường độ dòng điện hiệu dụng I = mA Chọn gốc thời gian lúc lượng điện trường lần lượng từ trường tụ điện phóng điện Viết biểu thức điện tích tụ điện, điện áp hai tụ cường độ dòng điện mạch dao động Hướng dẫn Ta có: = = 104 rad/s; LC I0 = I = 10-3 A; I Q0 = = 10-7 C L WC 3 q q Q0 � cos cos( � ) Q0 Khi t = WC = 3Wt W = Vì tụ phóng điện nên = )(C); q u = = 10-2cos(104t + )(V); C Ví dụ 1.5 ( Đề thi THPT quốc gia 2014): Hai mạch dao động điện từ LC lí tưởng có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện tức thời hai mạch i1 i biểu diễn hình vẽ Tổng điện tích hai tụ điện hai mạch thời điểm có giá trị lớn Vậy: q= 10-7cos(104t + 10 C C B C C C D Hướng dẫn Từ đồ thị ta suy phương trình biễu diễn dịng điện mạch � � i1 8.103 Cos � 2000 t �A; i2 6.10 3 Cos 2000 t ( A) 2� � Suy biểu thức điện tích tương ứng 8.103 q1 cos 2000 t (C ) 2000 6.103 q2 cos 2000 t / (C ) 2000 Từ ta có: q q1 q 106.cos(2000t+) Suy ra: (q1 q ) max C A 2.2 Bài toán 2: Pha thời gian dao động mạch Phương pháp chung: Vận dụng mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động tròn , vận dụng tương tự điện để giải tốn liên quan đến thời gian chuyển động Ví dụ 2.1 Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ Khoảng thời gian hai lần liên tiếp , lượng điện trường tụ điện lượng từ trường cuộn dây A.0,5 T; B 0,25T; C 0,125T; D T Hướng dẫn Khi lượng điện trường tụ lượng từ trường cuộn dây, ta có Wđ Wt W hay 2 1q Q 02 q Q C 22 C Với hai vị trí li độ q Q 3 trục Oq, tương ứng với vị trí đường trịn, vị trí cách cung Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wđ = Wt, pha dao động biến thiên lượng 2 T 4 -Q0 O 2 Q0 Q0 2 3 4 Q0 q Ví dụ 2.2 Mạch dao động LC thực dao động điện từ tự với chu kì T thời điểm dịng điện mạch có giá trị 8π mA tăng, sau 3T/4 điện tích tụ có độ lớn 2.10-9C Chu kì dao động điện từ mạch A.0,5ms B 0,25ms C 0,5μs D 0,25 μs Hướng dẫn Ta có thời điểm đầu: i cos I0 Tại thời điểm sau: cos i2 I0 q2 I LC I0 q2 4 q 1 � LC.I 02 T I 02 u 2 q T I Vì sin cos hai góc phụ nên i1 2 q 2 q 2 2.109 �T 0,5.106 s 0,5 s 3 I T I i1 8 10 Ví dụ 2.3: Biểu thức điện tích tụ mạch dao động có dạng q=Q 0sin(2π.106t)(C) Xác định thời điểm lượng từ lượng điện Hướng dẫn Có thể viết lại biểu thức điện tích dạng hàm số cosin thời gian, quen thuộc sau: sin cos 10 f 2 LC 10 10 2. 5000Hz Khi lượng điện lượng từ Wđ Wt Wđ W hay Wđ Wt W 2 Q 1q 1 Q0 q 70%Q C 2 C Ví dụ 4.2: Mạch dao động điện từ LC có điện tích cực đại hai tụ điện Q0, cường độ dịng điện cực đại mạch I0 Tìm khoảng thời gian ngắn a) Từ tụ bắt đầu phóng điện đến cường độ dịng điện qua cuộn dây cực đại b) Từ thời điểm mà lượng điện trường cực đại đến thời điểm lượng điện trường lần lượng từ trường c) Từ thời điểm lượng từ trường cực đại đến thời điểm lượng điện trường lượng từ trường d) Từ thời điểm lượng từ trường ba lần lượng điện trường đền thời điểm lượng từ trường cực đại Hướng dẫn: a) Tụ bắt đầu phóng điện q = Q 0, cường độ dịng điện cực đại i = I Khoảng thời gian ngắn 2 LC LC Δt = = = b) Năng lượng điện trường cực đại tức q = Q0 Khi lượng điện trường lần lượng từ trường Q WC = 3WL q Q → q = Khi thời gian ngắn cần tìm Δt : Q LC (q = Q0 → q = ) → Δt = = c) Năng lượng từ trường cực đại tức i = I0 q = Khi lượng điện trường lượng từ trường Q 2 WC = WL q Q → q = 2 Khi thời gian ngắn cần tìm thỏa mãn Δt: Q LC (q = Q0 → q = ) → Δt = = d) Khi lượng từ trường lần lượng điện trường I WL = 3WC i I → i = lượng từ trường cực đại, tức i = I0 I LC Khi thời gian ngắn cần tìm thỏa mãn Δt: (i = → i = I0) → Δt = = Ví dụ 4.3: Tại thời điểm cường độ dòng điện qua cuộn dây mạch dao động có độ lớn 0,1 (A) hiệu điện hai tụ điện mạch (V) Tần số dao động riêng mạch 1000 (Hz) Tính giá trị cực đại điện tích tụ điện, hiệu điện hai đầu cuộn dây cường độ dòng điện qua cuộn dây, biết điện dung tụ điện 10 (μF) Hướng dẫn: Bảo toàn lượng ta 14 Mà 2 Q 02 Li Cu Q 02 LCi C u (1) 2 2C 1 f= →LC = , thay vào (1) ta 2 LC 4 f i2 C u = 3,4.10-5 (C) 2 4 f Hiệu điện cực đại cường độ dịng điện cực đại tính Q U 3, V C I Q0 2 fQ0 0, 21A Ví dụ 4.4: Trong mạch dao động tụ điện cấp lượng W = (μJ) từ nguồn điện chiều có suất điện động e = (V) Cứ sau khoảng thời gian Δt = (μs) lượng tụ điện cuộn cảm lại Xác định độ tự cảm L cuộn dây ? 32 34 32 30 A L = (nH) B L = (μH) C L = (μH) D L = (μH) Q0 Hướng dẫn: Tụ nạp điện suất điện động chiều e = U0 = (V) Khi lượng điện trường lượng từ trường WC = WL Q 2 q Q0 → q = 2 Khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà WL = WC thỏa mãn Δt : Q Q (q = →q= ) 2 → Δt = Từ ta T = 4.Δt = (μs) W CU Mặt khác T 2 LC T 4 LC U 02 T U 02 32 2W → L = (μH) T 4 L 8 W Bài tốn 5: Sóng điện từ thu phát sóng điện từ -Chu kì, tần số, tần số góc mạch dao động: T 2 LC ; f 2 LC - Bước sóng điện từ: chân khơng: = I0 2π Q = LC Q0 c = f = cT = c2 LC Hay: = 10 LC = 6 10 (m) I0 -Trong môi trường: v c = = (c = 3.108 m/s) f nf -Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC tần số sóng điện từ phát thu tần số riêng mạch Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến thu sóng điện từ có bước sóng: c f -Nếu mạch chọn sóng có L C biến đổi bước sóng mà máy thu vô tuyến thu thay đổi giới hạn từ: 15 min = 2c Lmin C đến max = 2c Lmax C max + Ghép tụ: -Trường hợp tụ ghép song song: C/ / C1 C2 tăng điện dung 1 Z Cb Z C1 Z C2 giảm dung kháng - Trường hợp tụ ghép nối tiếp: 1 CC � Cnt giảm điện dung Cnt C1 C2 C1 C2 ZCb = ZC1 + ZC2 tăng dung kháng Gọi T1; f1 chu kỳ, tần số mạch mắc L với C1 T1; f1 chu kỳ, tần số mạch mắc L với C2 Gọi T//; f// chu kỳ, tần số mạch mắc L với (C1 song song C2) Gọi Tnt; fnt chu kỳ, tần số mạch mắc L với (C1 nối tiếp C2) 1 � T/ 2/ T12 T22 � / / 12 22 f// f1 f2 1 12 f nt2 f12 f 22 � � nt Tnt T1 T2 12 22 Tnt Tss T1.T2 → Từ cơng thức tính Tnt , fnt Tss , fss ta f nt f ss f1.f Ví dụ 5.1: Mạch dao động máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm L = (µH) tụ điện biến đổi C, dùng để thu sóng vơ tuyến có bước sóng từ 13 (m) đến 75 (m) Hỏi điện dung C tụ điện biến thiên khoảng nào? Hướng dẫn 2 Từ công thức tính bước sóng: λ = 2πv LC → C 2 4 v L Từ ta được: � min C 47.1012 F � � 4 v L � 2 � Cmax max 1563.1012 F 2 � 4 v L � Vậy điện dung biến thiên từ 47 (pF) đến 1563 (pF) Ví dụ 5.2: Một cuộn dây có điện trở khơng đáng kể mắc với tụ điện có điện dung 0,5F thành mạch dao động Hệ số tự cảm cuộn dây phải để tần số riêng mạch dao động có giá trị sau đây: a) 440Hz b) 90Mhz Hướng dẫn 1 Từ công thức f suy công thức tính độ tự cảm: L 2 2 LC 4 Cf 1 0,26H a) Để f = 440Hz; L 2 4 Cf 4 0,5.10 6.440 b) Để f = 90MHz = 90.106Hz 1 L 2 6,3.10 12 H 6,3pH 4 Cf 4 0,5.10 6.(90.106 ) 16 Ví dụ 5.3: Một mạch dao động gồm cuộn dây L tụ điện C Nếu dùng tụ C tần số dao động riêng mạch 60kHz, dùng tụ C tần số dao động riêng 80kHz Hỏi tần số dao động riêng mạch nếu: a Hai tụ C1 C2 mắc song song b Hai tụ C1 C2 mắc nối tiếp Hướng dẫn Bài toán đề cập đến mạch dao động với tụ khác nhau, ta lập biểu thức tần số tương ứng: f 4 LC1 + Khi dùng C1: f 2 LC1 f 4 LC1 f 4 LC + Khi dùng C2: f 2 LC f 4 LC a.Khi dùng hai tụ C1 C2 mắc song song, điện dung tụ C = C1 + C2 1 f L (C1 C ) f L ( C1 C ) f 1f 1 60.80 48kHz Suy ra: f f f f f f 22 60 80 2 b.Khi dùng hai tụ C1 C2 mắc nối tiếp, điện dung tụ xác định 1 C C1 C f 1 1 1 f 2 L C1 C 4 L C1 C Suy ra: f f12 f 22 f f 12 f 22 60 80 100kHz Ví dụ : Mạch dao động để chọn sóng máy thu gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 11,3 (µH) tụ điện có điện dung C = 1000 (pF) a) Mạch điện nói thu sóng có bước sóng λ0 bao nhiêu? b) Để thu dải sóng từ 20 (m) đến 50 (m), người ta phải ghép thêm tụ xoay Cx với tụ C nói Hỏi phải ghép giá trị Cx thuộc khoảng nào? Hướng dẫn a) Bước sóng mạch thu được: λ0 = 2πv LC = …= 200 m b) Dải sóng cần thu có bước sóng nhỏ bước sóng λ nên điện dung tụ phải nhỏ C 1 1 Do phải ghép Cx nối tiếp với C, ta có: → λ0 = 2πv LC b = 2πv L Cb C Cx C C x Từ giả thiết 20 λ 50 20 2πv LC b 50 9,96.10-12 (F) Cb 62,3.10-12 (F) 1 = 9,94.1010 Cx = 10.10-12 (F) = 10 (pF) Cx Cb C 1 = 1,5.1010 Cx = 66,4.10-12 (F) = 66,4 (pF) Với Cb = 62,3.10-12 (F) → Cx Cb C Vậy 10 (pF) Cx 66,4 (pF) Với Cb = 9,96.10-12 (F) → 17 Bài toán 6: Mạch LC lối vào máy thu vơ tuyến có tụ điện có điện dung biến thiên( tụ xoay) Phương pháp chung : + Mạch dao động LC máy thu vơ tuyến có điện dung biến thiên từ C đến Cmax tương ứng với góc xoay biến thiên từ 1 đến 2 Điện dung tụ điện : C 2 4 2v L Khi tụ có điện dung Cx góc xoay x xác định : x Cx Cmin Cmax Cmin + Mạch LC có tụ xoay có điện dung phụ thuộc vào góc xoay theo hàm bậc có giá trị biến thiên từ Cmin đến Cmax ứng với góc xoay từ min đến max Gọi Cx giá trị điện dung ứng với góc xoay x Cmin= a min.+ b Cmax = a max.+ b Cx= a x.+ b Giá trị x : x (C x b).( max min ) Cmax Cmin Ví dụ 6.1: Mạch dao động máy thu vơ tuyến điện có độ tự cảm L = 10H điện dung C biến thiên từ 10pF đến 250pF Biết tụ di động xoay từ 100 đến 180 Các tụ di động xoay góc 1100 kể từ vị trí điện dung có giá trị cực tiểu, mạch bắt sóng điện từ có bước sóng bằng: A 72,6m B 73,6m C 74,6m D 76,6m Hướng dẫn Góc xoay từ giá trị cực tiểu điện dung: C Cmin C Cmin x x � C x C x max 165,29pF Cmax Cmin Bước sóng điện từ mà mạch thu được: c.T c.2 LCV = 76,6m Ví dụ 6.2: Một tụ xoay có điện dung tỉ lệ theo hàm bậc với góc quay tụ Tụ có giá trị điện dung C biến đổi giá trị C1 = 120pF đến C2 = 600pF ứng với góc quay tụ x tăng dần từ 200 đến 1800 Tụ điện mắc với cuộn dây cảm có hệ số tự cảm L =2µH để làm thành mạch dao động lối vào máy thu vô tuyến điện Để bắt sóng 58,4 m phải quay tụ thêm góc x tính từ vị trí điện dung C bé A:400 B 600 C 1200 D.1400 Hướng dẫn 2 58,4 λ = 2πc LC => C = = = 480.10-12 F = 480 pF 2 2 16 6 4 c L 4 10 2.10 18 Điện dung tụ điên: C = Cmin + => x = Cmax Cmin x = 120 + 3 (xlà góc quay kể từ Cmin = 120 pF) 1800 200 480 120 C Cm = = 1200 Ví dụ 6.3: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm cuộn cảm L = mH tụ 108 xoay có điện dung biến thiên theo góc xoay: C = α + 30 (pF) Góc xoay α thay đổi từ đến 180o Mạch thu sóng điện từ có bước sóng 15m góc xoay α A 82,5o B 36,5o C 37,5o D 35,5o Hướng dẫn 15 2 -12 λ = 2πc LC => C = = F = 67,5 pF 2 16 = 67,5.10 2 10 10 4 c L 108 Điện dung tụ điên: C = α + 30 (pF) = 67,5 (pF) => α = 37,50 ( theo cơng thức C = α + 30 (pF) ứng với 10 pF) Ví dụ 6.4: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm cuộn cảm có độ tự cảm L tụ gồm tụ C0 cố định ghép song song với tụ xoay Cx Tụ xoay Cx có điện dung biến thiên từ C1=20pF đến C2=320pF góc xoay biến thiên từ từ 00 đến 1500 Nhờ mạch thu sóng điện từ có bước sóng từ λ1=10m đến λ2=40m Biết điện dung tụ xoay hàm bậc góc xoay Để mạch thu sóng điện từ có bước sóng λ=20m góc xoay tụ A 300 B 450 C 750 D 600 Hướng dẫn: Gọi φ góc xoay tụ: 00 ≤ φ ≤1500 Do Cx hàm bậc φ nên: Cx = a + b.φ Khi φ = Cx = 20pF a =20pF; φ = 1500 Cx = 320pF 320= a+150b b=2pF/độ Vậy Cx=20+2φ Điện dung tụ C=C0+Cx=(C0+20+2φ) 10-12(F) Bước sóng mạch thu được: vT 2v LC 2v L(C 20 2 ).10 12 Khi φ = λ1=10m 10 2v L(C 20).10 12 (1) Khi φ = 1500 λ1=40m 40 2v L(C 320).10 12 (2) Để thu sóng có λ=20m thì: 20 2v L(C 20 2 ).10 12 (3) Từ (1);(2) (3) 30 Bài tốn 7: Mạch LC có điện trở cuộn dây khơng cảm Phương pháp chung: Mạch LC có điện trở dao động tắt dần Xác định cường độ dòng điện mạch LC điện áp hai tụ thời điểm ban đầu - Năng lượng ban đầu mạch: W CU 02 LI 02 2 Xác định thời gian kể từ lúc mạch dao động đến mạch tắt dao động: Sau thời gian (t) lượng ban đầu mạch chuyển dần thành nhiệt nên ta có: I2 W I R.t R.t =Q 19 Ví dụ 7.1( ĐH -2011 ): Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây có độ tự cảm L=50mH tụ điện có điện dung C= 5.10-6F Nếu mạch có điện trở R=10-2 Ω, để trì dao động mạch với hiệu điện cực đại hai tụ điện 12V phải cung cấp cho mạch cơng suất trung bình bao nhiêu? Hướng dẫn: - Năng lượng ban đầu mạch: W CU 02 LI 02 CU 02 Suy ra: I 02 2 L - Cơng suất trung bình cần cung cấp: P I 2R I 02 CU 02 5.106.122 R R 102 72.106 W 3 2L 2.50.10 Ví dụ 2: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C = 0,2mF, cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,01H; điện trở R0 = Ω ) điện trở R = Ω (Hình vẽ) Cung cấp lượng cho mạch nguồn điện chiều có suất điện động E = 12V điện trở r = Ω Khi mạch ổn định người ta ngắt nguồn khỏi mạch mạch dao động a) Tính nhiệt lượng tỏa R R0 kể từ ngắt nguồn khỏi mạch đến mạch tắt dao động? b) Tính thời gian kể từ ngắt nguồn đến mạch tắt dao động? Hướng dẫn: a,Ngay sau ngắt nguồn dịng điện mạch điện áp đầu tụ là: E, r E 12 � 2A �I K � R R0 r � U I ( R R0 ) 2(2 3) 10V � C - Năng lượng ban đầu mạch là: W CU 02 LI 02 0, 2.10 3.102 0, 001.22 0, 012 J 2 2 R - Theo định luật bảo toàn lượng sau mạch tắt dao động lượng chuyển hoàn toàn thành nhiệt điện trở Nên Q = W = 0,012J b) Thời gian mạch dao động: Q=W � L,R0 U I0 2W t W � t 1, 2.10 3 s U I0 Ví dụ 7.3: Mạch dao động LC thực dao động điện từ tắt dần chậm Sau 20 chu kì dao động độ giảm tương đối lượng điện từ 19% Độ giảm tương đối hiệu điện cực đại hai tụ tương ứng A 4,6 % B 10 % C 4,36 % D 19 % Hướng dẫn: Gọi lượng ban đầu là: W1 CU 12 Năng lượng sau 20 chu kỳ dao động là: W2 CU 22 Theo ta có: CU W1 W2 W U U U2 0,19 0,81 0,81 0,9 0,1 10% W1 U1 U1 W1 CU 20 2.8 Bài toán : Mạch bị tụ đóng (mở ) khóa K tụ điện bị đánh thủng Phương pháp chung 1) Mạch mở khóa K trường hợp tụ ghép song song C1 K C2 L Mạch hoạt động, vào thời điểm (t) khóa K mở Sau mở khóa K a) Chu kì dao động: Khi mở khóa K mạch tụ C1 nên: T 2 LC1 b) Năng lượng mạch: - Năng lượng ban đầu mạch: W Q02 CU 02 LI 02 2C 2 - Năng lượng tụ trước mở khóa K: W q2 Cu 2C - Năng lượng tụ trước mở khóa K: �WC1 WC WC � (Vì tụ mắc song song nên: u1 u2 ) �WC1 C1 �W � C C2 - Ngay sau khóa K mở lượng mạch bị mất, phần lượng lượng tụ C2 : WMất = WC2 - Năng lượng lại mạch: WCòn lại = WMạch – WMất = W - WC2 WCòn lại = C1U 01 c) Hiệu điện cực đại: d) Cường độ dòng điện cực đại: WCòn lại 2 LI 01 = 2.Mạch đóng khóa K (hay mở) trường hợp tụ ghép nối tiếp C2 K C1 C1 L C2 L K Hình Hình Mạch hoạt động hình 1, vào thời điểm (t) khóa K đóng Sau đóng khóa K a) Chu kì dao động: Khi mở khóa K mạch tụ C1 nên T 2 LC1 b) Năng lượng mạch: - Năng lượng ban đầu mạch: W Q02 CU 02 LI 02 2C 2 - Năng lượng tụ trước mở khóa K: W - Năng lượng tụ trước mở khóa K: 21 q2 Cu 2C �WC1 WC WC � (Vì tụ mắc nối tiếp nên: q1 q2 ) �WC1 C2 �W C � C2 Ngay sau khóa K mở lượng mạch bị mất, phần lượng lượng tụ C2 : WMất = WC2 - Năng lượng lại mạch: WCòn lại = WMạch – WMất = W - WC2 c) Hiệu điện cực đại: WCòn lại = C1U 012 2 d) Cường độ dòng điện cực đại: WCòn lại = LI 01 e) Theo định luật bảo toàn điện tích Sau mở khóa K điện tích hai tụ thỏa mãn: q +q =Q (1) Năng lượng mạch bảo toàn nên: W q12 q2 1 Q02 Li 2C1 2C2 2 C1 (2) + Để xác định cường độ dòng điện cực đại ta khảo sát phương trình ( kết hợp (1) (2)) Dùng điều kiện có nghiệm q1 ta dễ dàng tìm i q12 (Q0 q1 ) Li Q02 � C2 q12 C1 (Q q1 ) LC1C2 i C2 Q 02 2C1 2C2 2C1 + Để xác định i q1 = Từ q1 + q2 =Q0 Suy q2 =Q0 Thế vào (2) Q02 q02 C C1 Li i q0 2C1 C 2 C1C2 L Lưu ý: - Trong số trường hợp đóng hay mở khóa K mà điện tích tụ (tụ khơng chứa lượng) sau khóa K đóng hay mở mạch khơng bị lượng Ví dụ 8.1 (Đề thi ĐH 2003): Trong mạch dao động (h.vẽ) tụ điện gồm tụ C1 giống cấp lượng W0 = 10-6J từ nguồn điện chiều có suất điện động E = 4V Chuyển K từ (1) sang (2) Cứ sau khoảng thời gian nhau: T1= 10-6s lượng điện trường tụ điện lượng từ trường cuộn cảm a Xác định cường độ dòng điện cực đại cuộn dây b Đóng K1 vào lúc cường độ dịng điện cuộn dây đạt cực đại Tính lại hiệu điện cực đại đầu cuộn dây (1) k (2) Hướng dẫn: Xác định cường độ dòng điện cực đại cuộn dây: Thời gian để lượng điện trường lượng từ trường C1 T T1 � T 4T1 4.106 s 2W 2.106 � W0 CE � C 20 0,125.10 6 F E 42 Do C1 nt C2 C1 = C2 nên C1 = C2 = 2C = 0,25.10-6F T2 16.1012 T 2 LC � L 3, 24.106 H 6 4 C 4. 0,125.10 a) Từ công thức lượng 22 E C2 k1 L 2W0 2.10 6 LI W0 � I 0, 785 A L 3, 24.10 6 b) Khi đóng k1, lượng tụ điện khơng, tụ C bị loại khỏi hệ dao động lượng không bị C1 mang theo, tức lượng điện từ không đổi W0 - Hiệu điện cực đại đầu cuộn dây: 2W0 2.10 C U 02 W0 U 2,83V C2 0,25.10 Ví dụ 8.2: Một mạch dao động gồm cuộn cảm L hai tụ C 1=2C2 mắc nối tiếp Mạch cung cấp lượng W0 3.106 J Mạch hoạt động ta đóng khóa K thời điểm lượng cuộn cảm triệt tiêu Xác định lượng toàn phần mạch sau đó? C1 C2 Hướng dẫn: Khi lượng cuộn cảm triệt tiêu q = Q0 K Năng lượng tập trung tụ điện L - Ngay trước đóng khóa K: + Năng lượng tụ là: W W0 + Vì C1 nối tiếp C2 nên lượng tụ thỏa mãn: WC1 WC WC W0 W WC1 WC1 C W C 2 C2 - Ngay sau đóng khóa K: Mạch tụ C2 nên phần lượng là: W WMất = WC1 Vậy lượng lại là: W W1 W0 W0 2.10 J 3 Ví dụ 8.3: Một mạch dao động lý tưởng hoạt động, cuộn dây có L=50mH hai tụ điện giống hệt nhau, C1 C2 2,5.106 F ghép song song Điện tích tụ biến thiên theo biểu thức: q 106 cos( t)C Tại thời điểm t 2, 75 s , tụ điện C2 bị đánh thủng Xác định điện áp cực đại hai 1000 đầu cuộn dây sau Hướng dẫn: Tần số góc dao động 1 2000rad / s LC L(C1 C2 ) - Tại thời điểm t 2, 75 s Điện tích q 106 cos(2000t) = 1000 - Khi tụ tụ điện C2 bị đánh thủng lượng mạch không bị mất, nên: C1U 012 Q02 Q02 Q2 Q0 106 � U 01 0, 2V 2C 2(C1 C ) 4C1 2C1 2.2, 5.106 Vậy điện áp cực đại hai đầu cuộn dây điện áp đầu tụ C1: U 01 0, 2V 23 Bài toán :Xác định hướng điện trường , từ trường, truyền phát sóng trái đất Phương pháp chung ur ur + Vận dụng quy tắc tam diện thuận: Khi xoay mũ đinh ốc theo chiều từ E sang B đinh ốc tiến theo r v ur B r v ur B chiều truyền sóng + Vận dụng quy tắc nắm tay phải: Theo chiều quay từ Bắc cổ tay đến ngón tay chiều từ điện trường đến từ trường , Đơng chiều ngón tay vng góc chiều truyền sóng r ur ur ( E vng góc B vng góc v ) + Sử dụng cách xác định hướng theo địa lý : Nếu ta hướng Tây mặt nhìn phương nam, tay trái ta hướng đông, Nam tay phải hướng tây Ví dụ 9.1: ( Đề thi đại học năm 2012) Tại Hà Nội, máy phát sóng điện từ Xét phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên Vào thời điểm t, điểm M phương truyền, vectơ cảm ứng từ có độ lớn cực đại hướng phía Nam Bắc Khi vectơ cường độ điện trường có A độ lớn cực đại hướng phía Tây Đơng B độ lớn cực đại hướng phía Đơng C độ lớn không D độ lớn cực đại hướng phía Bắc Tây Hướng dẫn: Nam + Trong sóng điện từ, điện trường từ trường dao động pha nhau, có phương dao động vng góc với + Theo quy tắc nắm bàn tay phải, chiều quay từ điện trường đến từ trường Ví dụ 9.2 Một anten parabol, đặt điểm O mặt đất, phát sóng truyền theo phương làm với mặt phẳng nằm ngang góc 450 hướng lên cao Sóng phản xạ tầng điện li, trở lại gặp mặt đất điểm M Biết bán kính Trái Đất R = 6400 km, tầng điện li coi lớp cầu độ cao 100 km so với mặt đất Độ dài cung OM A 3456 km B 390 km C 195 km D 1728 km Hướng dẫn Sóng từ O truyền theo phương làm với mặt phẳng nằm ngang góc 450 hướng lên cao đến N( tầng điện lí) sóng phản xạ trở N lại gặp mặt đất điểm M α M Rh R � 44,125170 O 0 135 R+h sin135 sin ur E ur E � 1, 7496570 0, 0305rad � R. 195, 44km OM R β I Ví dụ 9.3 ( Đề thi đại học năm 2013) : Giả sử vệ tinh dùng truyền thông đứng yên so với mặt đất độ cao xác định mặt phẳng Xích Đạo Trái Đất; đường thẳng nối vệ tinh với tâm Trái Đất qua kinh độ số Coi Trái Đất cầu, bán kính 6370 km, khối lượng 6.1024 kg chu kỳ quay quanh trục 24 giờ; số hấp dẫn G = 6,67.10–11 N.m2/kg2 Sóng cực ngắn (f > 30 MHz) phát từ vệ tinh truyền thẳng đến điểm nằm Xích Đạo Trái Đất khoảng kinh độ nêu đây? A Từ kinh độ 81o20’Đ theo hướng Tây đến kinh độ 81o20’T B Từ kinh độ 81o20’Đ theo hướng Đông đến kinh độ 81o20’T C Từ kinh độ 81o20’T theo hướng Tây đến kinh độ 81o20’Đ D Từ kinh độ 8o40’ Đ theo hướng Tây đến kinh độ 8o40’T 24 Hướng dẫn: Vì Vệ tinh địa tĩnh, lực hấp dẫn đóng vai trị lực hướng tâm nên ta có : GM m mv m.4 ( R h) GM T Fhd Fht (R+h)= ( R h ) ( R h) T2 4. =42112871m.h=35742871m với h độ cao tinh so với mặt đất Gọi V vị trí vệ tinh Điểm M, N kinh độ có số đo giá trị góc (Vùng phủ sóng nằm miền hai tiếp M tuyến kẻ từ vệ tinh với trái đất) Vệ tinh h 00 N R O OM R 0.1512 = 81,30=81020” OV R h Suy đáp án : Từ kinh độ 81020’T đến kinh độ 81020’Đ cos BÀI TẬP TỤ GIẢI NHẬN BIẾT Câu Nguyên tắc hoạt động mạch chọn sóng máy thu dựa tượng: A Cộng hưởng dao động điện từ B Tổng hợp hai dao động điện từ C Sóng dừng D Giao thoa sóng Câu 2: Biểu thức cường độ dòng điện mạch dao động LC i I cos(t ) Biểu thức điện tích mạch là: I A q I cos(t ) B q cos(t ) C q I cos(t ) D q Q0 sin(t ) Câu 3: Trong sơ đồ khối máy thu sóng vơ tuyến đơn giản khơng có phận ? A Mạch thu sóng điện từ B Mạch biến điệu C Mạch tách sóng D Mạch khuếch đại Câu4: Gọi U0 hiệu điện cực đại hai tụ điện, I cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm Biểu thức liên hệ U0 I0 mạch dao động LC C C A I0 = U0 L B U0 = I0 L C U0 = I0 LC D I0 = U0 LC Câu 5: Mạch dao động điện từ dao động tự với tần số góc Biết điện tích cực đại tụ điện q0 Cường độ dịng điện qua cuộn dây có giá trị cực đại A I0 = q0 B I0 = q0/ C I0 = q0 D I0 = q Câu6: Tần số dao động điện từ khung dao động thoả mãn hệ thức sau ? 2 L A f = 2 CL B f = C f = D f = 2 CL 2 CL C Câu 7: Trong mạch dao động điện từ khơng lí tưởng, đại lượng khơng đổi theo thời gian A biên độ B chu kì dao động riêng C lượng điện từ D pha dao động Câu 8: Chọn câu phát biểu sai Trong mạch LC dao động điện từ điều hồ A ln có trao đổi lượng tụ điện cuộn cảm B lượng điện trường cực đại tụ điện có giá trị lượng từ trường cực đại cuộn cảm C điểm, tổng lượng điện trường tụ điện lượng từ trường cuộn cảm khơng D cường độ dịng điện mạch ln sớm pha /2 so với điện áp hai tụ điện Câu 9: Trong mạch dao động LC lí tưởng lượng điện từ trường mạch dao động A biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì 2T 25 B biến thiên tuần hồn theo thời gian với chu kì T C biến thiên tuần hồn theo thời gian với chu kì T/2 D khơng biến thiên tuần hoàn theo thời gian Câu 10: Chọn câu trả lời ĐÚNG Để thông tin liên lạc phi hành gia vũ trụ với chạm điều hành mặt đất người ta sử dụng sóng vơ tuyến có bước sóng khoảng A km – 200 m C 200 m – 10 m B > km D 10 m – 0,01 m THÔNG HIỂU Câu 11: Mạch dao động có hiệu điện cực đại hai đầu tụ U Khi lượng từ trường lượng điện trường hiệu điện đầu tụ A u = U0/2 B u = U0/ C u = U0/ D u = U0 Câu 12: Trong mạch dao động điện từ LC, điện tích tụ biến thiên theo thời gian theo hàm số q = q0cos t Khi lượng điện trường lượng từ trường điện tích tụ có độ lớn A q0/2 B q0/ C q0/4 D q0/8 Câu13: Trong mạch dao động điện từ tự do, lượng từ trường cuộn dây biến thiên điều hoà với tần số góc 1 A 2 B 2 LC C D LC LC LC Câu 14: Một mạch dao động gồm cuộn dây cảm L tụ điện C Nếu gọi I cường dòng điện cực đại mạch, hệ thức liên hệ điện tích cực đại tụ điện q0 I0 CL C A q0 = I0 B q0 = I0 LC C q0 = I0 D q0 = I0 L CL Câu 15: Chọn câu trả lời ĐÚNG Đài tiếng nói Việt Nam phát từ thủ Hà Nội truyền thơng tin khắp miền đất nước dùng sóng vơ tuyến có bước sóng khoảng A km – 200 m C 200 m – 10 m B > km D 10 m – 0,01 m Câu 16: Trong mạch dao động điện từ tự LC, so với dòng điện mạch điện áp hai tụ điện A pha B trễ pha góc /2 C sớm pha góc /4 D sớm pha góc /2 Câu 17: Trong việc sau đây, người ta dùng sóng điện từ để truyền tải thơng tin ? A Nói chuyện điện thoại để bàn B Xem truyền hình cáp C Xem băng video D Điều khiển tivi từ xa Câu 18: Chọn câu trả lời khơng Sóng điện từ truyền từ Hà Nội vào TP Hồ Chí Minh A sóng truyền thẳng từ Hà Nội đến TP Hồ Chí Minh B sóng phản xạ lần tầng điện li C sóng phản xạ hai lần tầng điện li D sóng phản xạ nhiều lần tầng điện li Câu 19: Một mạch dao động gồm cuộn dây L tụ điện C thực dao động điện từ tự Để tần số dao động riêng mạch dao động giảm lần phải thay tụ điện C tụ điện C o có giá trị C C A Co = 4C B Co = C Co = 2C D Co = Câu 20: Một mạch dao động gồm cuộn cảm L hai tụ giống mắc nối tiếp, khóa K mắc hai đầu tụ điện C Mạch hoạt động ta đóng khóa K Tần số dao động mạch sẽ: A: Tăng lần B: Không đổi C: Giảm lần D: Giảm lần VẬN DỤNG THẤP Câu 21: Một mạch dao động gồm tụ điện có C = 18nF cuộn dây cảm có L = H Hiệu điện cực đại hai đầu tụ điện 4V Cường độ dòng điện cực đại mạch A 87,2mA B 219mA C 12mA D 21,9mA 26 Câu 22: Dòng điện mạch LC có biểu thức i = 0,01cos(2000t)(mA) Tụ điện mạch có điện dung C = 10 F Độ tự cảm L cuộn dây A 0,025H B 0,05H C 0,1H D 0,25H Câu 23: Một mạch dao động LC gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 1/ H tụ điện có điện dung C Tần số dao động riêng mạch 1MHz Giá trị C A 1/4 F B 1/4 mF C 1/4 F D 1/4 pF Câu 24: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C cuộn cảm L Điện trở mạch R = Biết biểu thức dòng điện qua mạch i = 4.10-2cos(2.107t)(A) Điện tích cực đại A q0 = 10-9C B q0 = 4.10-9C C q0 = 2.10-9C D q0 = 8.10-9C Câu 25: Một mạch dao động gồm tụ có C = F cuộn cảm L Năng lượng mạch dao động 5.10-5J Khi điện áp hai tụ 3V lượng từ trường mạch là: A 3,5.10-5J B 2,75.10-5J C 2.10-5J D 10-5J Câu 26: Một mạch dao động LC gồm cuộn dây cảm có L = 2/ mH tụ điện C = 0,8/ ( F) Tần số riêng dao động mạch A 50kHz B 25 kHz C 12,5 kHz D 2,5 kHz Câu 27: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C = 10 F cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 0,1H Khi hiệu điện hai đầu tụ điện 4V cường độ dòng điện mạch 0,02A Hiệu điện cực đại tụ A 4V B V C V D V Câu 28: Một mạch dao động với tụ điện C cuộn cảm L thực dao động tự Điện tích cực đại tụ q0 = 2.10-6C dòng điện cực đại mạch I0 = 0,314A Lấy = 10 Tần số dao động điện từ tự khung A 25kHz B 3MHz C 50kHz D 2,5MHz Câu 29: Một tụ điện có điện dung C = 5,07 F tích điện đến hiệu điện U Sau hai đầu tụ đấu vào hai đầu cuộn dây có độ tự cảm 0,5H Bỏ qua điện trở cuộn dây dây nối Lần thứ hai điện tích tụ nửa điện tích lúc đầu q = q 0/2 thời điểm ?(tính từ lúc t = lúc đấu tụ điện với cuộn dây) A 1/400s B 1/120s C 1/600s D 1/300s Câu 30: Trong mạch dao động bắt tín hiệu máy thu vơ tuyến điện, tụ điện có điện dung biến đổi từ 50pF đến 680pF Muốn cho máy thu bắt sóng từ 45m đến 3km, cuộn cảm mạch phải có độ tự cảm nằm giới hạn ? A 11H L 3729H B 11 H L 3729 H C 11mH L 3729 H D 11mH L 3729mH VẬN DỤNG CAO Câu 31: Hai mạch dao động LC lí tưởng độc lập với có dao động điện từ Gọi q 1, q2 điện tích tụ mạch Tại thời điểm ta có mối liên hệ q 1, q2 (đo 2 nC): 4q1 q2 13(nC ) Tại thời điểm, q1 = 1nC độ lớn cường độ dòng điện mạch thứ i1 = 3mA Tìm độ lớn cường độ dịng điện mạch thứ hai A 1,3mA B 1mA C 4mA D 3mA Câu 32: Trong mạch dao động lý tưởng tụ có điện dung C=2nF Tại thời điểm t1 cường độ dịng điện 5mA, sau T/4 hiệu điện hai tụ u=10V Độ tự cảm cuộn dây là: A 0,04mH B 8mH C 2,5mH D 1mH Câu 33: Một ăng ten rada quay với tốc độ góc π(rad/s); máy bay bay phía Tại thời điểm lúc ăng ten hướng phía máy bay, ăng ten phát sóng điện từ nhận sóng phản xạ trở lại 150μs, sau ăng ten quay vịng lại phát sóng điện từ phía máy bay, thời gian từ lúc phát đến lúc nhận lần 145μs Tốc độ trung bình máy bay A 375m/s B 400m/s C 425 m/s D 300 m/s Câu 34 Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm tụ xoay C cuộn cảm L Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm số bậc góc xoay φ Ban đầu chưa xoay tụ mạch thu sóng có tần số f0 Khi xoay tụ góc φ1 mạch thu sóng có tần số f1 = 0,5f0 Khi xoay tụ góc φ2 mạch thu sóng có tần số f2 = f0/3 Tỉ số hai góc xoay là: A 2 / 1 / B 2 / 1 / C 2 / 1 D 2 / 1 / 27 Câu 35: Cho tụ điện có điện dung C ghép với cuộn cảm L mạch dao động với tần số f = MHz, ghép tụ điện với cuôn cảm L mạch dao động với tần số f = MHz Hỏi ghép tụ điện C với (L1 nối tiếp L2) tạo thành mạch dao động tần số dao động mạch A 3,5 MHz B MHz C 2,4 MHz D MHz Câu 36: Mạch dao động LC gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 1mH có điện trở R, tụ điện có điện dung C =1μF Để trì hiệu điện cực đại hai cực tụ điện U = V, người ta phải cung cấp cho mạch cơng suất trung bình sau chu kì 10 mW Giá trị điện trở R cuộn dây A B 0, 06 C 0, D m Câu 32: Mạch dao động LC (độ tự cảm L khơng đổi) Khi mắc tụ có điện dung C = 18 F tần số dao động riêng mạch f Khi mắc tụ có điện dung C tần số dao động riêng mạch f = 2f0 Giá trị C2 A C2 = F B C2 = 4,5 F C C2 = 72 F D C2 = 36 F Câu 37 Mạch dao động LC thực dao động điện từ tự với chu kỳ T Tại thời điểm dịng điện mạch có cường độ 8 (mA) tăng, sau khoảng thời gian 3T / điện tích tụ có độ lớn 2.109 C Chu kỳ dao động điện từ mạch A 0,5ms B 0, 25ms C 0,5 s D 0, 25 s Câu38 Cho mạch dao động điện từ LC lý tưởng Khi điện áp hai đầu tụ 2V cường độ dịng điện qua cuộn dây i, điện áp hai đầu tụ 4V cường độ dịng điện qua cuộn dây i/2 Điện áp cực đại hai đầu cuộn dây A 5V B 6V C 4V D 3V Câu 39: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng điện trường giảm từ cực đại xuống nửa giá trị cực đại 1,5.10 -4 s Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ giá trị cực đại xuống nửa giá trị A 4.10-4 s B 3.10-4 s C 12.10-4 s D 2.10-4 s Câu 40: Cho mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến điện gồm tụ C ghép song song với tụ xoay C X (Điện dung tụ xoay tỉ lệ hàm bậc với góc xoay ) Cho góc xoay biến thiên từ 00 đến 1200 CX biến thiên từ 10 F đến 250 F , nhờ máy thu dải sóng từ 10m đến 30m Điện dung C0 có giá trị A 40 F B 20 F C 30 F D 10 F C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28 ... nghĩa dao động điện từ tự do: Sự biến thi? ?n điều hòa theo thời gian điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i (hoặc ur ur cường độ điện trường E cảm ứng từ B ) mạch dao động gọi dao động điện từ. .. nội dung chuyên đề ? ?DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ” nhằm góp phần cung cấp nguồn tài liệu để phục vụ giảng day, học tập q trình ơn thi THPT quốc gia Chuyên đề đề cập đến dạng tập nâng cao thường gặp đề thi TSĐH,... chọn đề tài II Mục đích đề tài B PHẦN NỘI DUNG Kiến thức 3 1.1 Dao động điện từ 4 1.2 Điện từ trường 1.3 Sóng điện từ 1.4 Thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến 1.5.Sự tương tự dao động dao động điện