Bài tập trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ vật lý 12 có đáp án

Bài tập trắc nghiệm Dao động sóng điện từ vật lý 12 có đáp án Chủ đề: Điện từ trường Phương pháp giải tập Điện từ trường Bài toán lan truyền điện từ trường môi trường Phương pháp giải tập mạch chọn sóng cực hay có lời giải 50 tập trắc nghiệm Điện từ trường chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 50 tập trắc nghiệm Điện từ trường chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) Chủ đề: Sóng điện từ - Thơng tin liên lạc Dạng : Bài tập Sóng điện từ đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Tìm đại lượng đặc trưng sóng điện từ Dạng 2: Tìm khoảng giới hạn cho mạch chọn sóng Dạng 3: Tụ xoay có điện dung thay đổi 80 tập trắc nghiệm Sóng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 80 tập trắc nghiệm Sóng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) 80 tập trắc nghiệm Sóng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 3) Bài tập trắc nghiệm Dao động sóng điện từ 50 câu trắc nghiệm Dao động sóng điện từ có lời giải chi tiết (cơ - phần 1) 50 câu trắc nghiệm Dao động sóng điện từ có lời giải chi tiết (cơ - phần 2) 60 câu trắc nghiệm Dao động sóng điện từ có lời giải chi tiết (nâng cao - phần 1) 60 câu trắc nghiệm Dao động sóng điện từ có lời giải chi tiết (nâng cao - phần 2) Chủ đề: Điện từ trường Phương pháp giải tập Điện từ trường Phương pháp Năng lượng điện trường tập trung tụ điện: Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm Năng lượng mạch dao động: Quan hệ: Io = ωQo = ωCUo Ví dụ Ví dụ 1: Điện tích cực tụ điện dao động điều hòa với phương trình q = Qocos(2πt/T) Năng lượng điện trường biến đổi A tuần hoàn với chu kì 2T B tuần hồn với chu kì T/4 C tuần hồn với chu kì T D tuần hồn với chu kì T/2 Hướng dẫn: Chọn D Ví dụ 2: Một mạch dao động LC có lượng 35.10 -6J điện dung tụ điện C 2,5μF Tìm lượng tập trung cuộn cảm hiệu điện hai cực tụ điện 3V A 247,75.10-6 j B 1,125.10-5 j C 1,125.10-6 j D 24,75.10-6 j Hướng dẫn: Năng lượng điện trường: Năng lượng từ trường: Đáp án D Ví dụ 3: Cường độ dòng điện mạch dao động i = 12cos(2.10 5t) mA Biết độ tự cảm mạch L = 20mH lượng mạch bảo tồn Lúc i = 8mA hiệu điện u hai tụ có giá trị bao nhiêu? A 45,3V B 16,4V C 35,8V D 80,5V Hướng dẫn: Chọn C Ví dụ 4: Mạch giao động có hiệu điện cực đại hai đầu tụ Khi lượng từ trường lượng điện trường hiệu điện hai đầu tụ Hướng dẫn: Ta có: E = Et + Eđ → Khi Et = 3Eđ → E = 4Eđ Ví dụ 5: Một mạch dao động gồm tụ có điện dung C = 10 μF cuộn cảm có độ tự cảm L = H, lấy π = 10 Khoảng thời gian ngắn tính từ lúc lượng điện trường đạt cực đại đến lúc lượng từ lượng điện trường cực đại A 1/400 s B 1/300 s C 1/200 s D 1/100 s Hướng dẫn: Eđ max φu = 0, Et = Eđ max/2 = Eđ (u = U0/√2) φu = π/4 → t = T/8 = 0,02/8 = 1/400 s Bài toán lan truyền điện từ trường môi trường A Phương pháp giải Sự lan truyền điện từ trường môi trường Đặc điểm điện từ trường sóng điện từ * 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 * Sóng điện từ điện từ trường lan truyền khơng gian Vận tốc lan truyền sóng điện từ chân không vận tốc ánh sáng (c ≈ 3.10 8m/s) Sóng điện từ lan truyền điện mơi Tốc độ lan truyền sóng điện từ điện môi nhỏ chân không phụ thuộc vào số điện môi Trong chân khơng, sóng điện từ tần số f có bước sóng * Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình lan truyền ln ln vng góc với vng góc với phương truyền sóng Tại điểm dao động điện trường từ trường sóng điện từ pha với * Phương pháp xác định chiều + Sóng điện từ sóng ngang: diện thuận) Khi quay từ sang hướng truyền sóng (theo thứ tự hợp thành tam chiều tiến đinh ốc C + Ngửa bàn tay phải theo hướng truyền sóng, ngón hướng theo ngón hướng theo bốn * 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 * Cơng thức xác định độ lệch pha sóng hai điểm M, N khơng gian nằm phương truyền sóng là: Ví dụ (ĐH 2008): Ðối với lan truyền sóng điện từ A Vectơ cường độ điện trường vectơ cảm ứng từ phương với phương truyền sóng vng góc với vectơ cường độ điện trường B Vectơ cường độ điện trường với phương truyền sóng vectơ cảm ứng từ C Vectơ cường độ điện trường phương truyền sóng vectơ cảm ứng từ D Vectơ cảm ứng từ độ điện trường ln vng góc với phương với phương truyền sóng vectơ cường vng góc với vectơ cảm ứng từ Hướng dẫn phương Chọn C Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình lan truyền ln ln vng góc với vng góc với phương truyền sóng Tại điểm dao động điện trường từ trường sóng điện từ ln pha với Ví dụ 2: Tại bưu điện huyện Hoằng Hóa, Thanh Hóa có máy phát sóng điện từ coi biên độ sóng khơng đổi truyền với cảm ứng từ cực đại B = 0,15T cường độ điện trường cực đại 10 V/m Xét phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên Vào thời điểm t, điểm M phương truyền, vectơ cảm ứng từ có A độ lớn 0,06T hướng phía Tây B độ lớn 0,06T hướng phía Đơng C độ lớn 0,09T hướng phía Đơng D độ lớn 0,09T hướng phía Bắc Hướng dẫn Chọn C Trong sóng điện từ dao động điện trường từ trường điểm ln đồng pha với nên ln có: Sóng điện từ sóng ngang: thuận) Khi quay từ sang (theo thứ tự hợp thành tam diện chiều tiến đinh ốc C Ngửa bàn tay phải theo hướng truyền sóng (hướng thẳng đứng lên), ngón hướng theo bốn ngón hướng theo Ví dụ (Đề MH 2017): Một sóng điện từ có chu kỳ T, truyền qua điểm M không gian, cường độ điện trường cảm ứng từ M biến thiên điều hòa với gia strij cực đại E0 B0 Thời điểm t = t0, cường độ điện trường M có độ 0,5E0 Đến thời điểm t = t0 + 0,25T, cảm ứng từ M có độ lớn là: Hướng dẫn Chọn D Hai thời điểm t1=t0 t2=t0+0,25T lệch T/4 nên dao động điện trường hai thời điểm vng pha Do ta có: Tại điểm phương truyền sóng cường độ điện trường cảm ứng từ pha nên: → ω = 4π.106 (rad/s) → T = 2π/ω = 0,5.10-6 (s) = 0,5μs Bài 12: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm L hai tụ điện C giống mắc nối tiếp Mạch hoạt động thời điểm lượng điện trường tụ gấp đôi lượng từ trường cuộn cảm, tụ bị đánh thủng hoàn toàn Điện áp cực đại hai đầu cuộn cảm lần so với lúc đầu? A 2/3 B 1/3 C 1/√3 D 2/√3 Hiển thị lời giải Chọn C Gọi U0 điện áp cực đại lúc đầu hai đầu cuộn cảm điện áp cực đại hai đầu tụ; C điện dung tụ Hai tụ ghép nối tiếp → Cb = C/2 Năng lượng ban đầu mạch dao động: Khi lượng điện trường tụ gấp đôi lượng từ trường cuộn cảm, WC1 + WC2 = 2WL Khi tụ (giả sử tụ C1) bị đánh thủng hồn tồn lượng mạch: Mặt khác: Bài 13: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn hai lần liên tiếp lượng từ trường ba lần lượng điện trường 10-4s Thời gian ba lần liên tiếp dòng điện mạch có giá trị lớn là: A 3.10-4s B 9.10-4s C 6.10-4s D 2.10-4s Hiển thị lời giải Chọn C Sử dụng vòng tròn biểu thị dao động điều hòa cho điện tích q, ta thấy thời gian ngắn hai lần liên tiếp lượng từ trường ba lần lượng điện trường Δt = T/6 → T = 6.10-4 s Thời gian ba lần liên tiếp dòng điện mạch có giá trị cực đại chu kì T dao động mạch Bài 14: 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 C = 120pF đến C2 = 600pF ứng với góc quay tụ α tăng dần từ 20 o đến 180o 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 58,4m phải quay tụ thêm góc α tính từ vị trí điện dung C bé A 40o B 60o C 120o D 140o Hiển thị lời giải Chọn C Tụ xoay có điện dung tỉ lệ theo hàm bậc với góc quay tụ nên điện dung tụ điện: Bài 15: Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm có độ tự cảm L tụ gồm tụ C cố định ghép song song với tụ xoay C x Tụ xoay Cx có điện dung biến thiên từ C1 = 20pF đến C2 = 320pF góc xoay biến thiên từ từ 0o đến 150o Nhờ mạch thu sóng điện từ có bước sóng từ λ = 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 là: A 30o B 45o C 75o D 60o Hiển thị lời giải Chọn A Áp dụng công thức: Điện dung tụ xoay hàm bậc góc xoay nên ta có: Điện dung tụ: CB = C0 + Cx Vì điện dung C tỷ lệ với λ2, nên ta có dãy tỷ số: → C0 = 0,2.102 – 20 = → CB = Cx = 0,2 400 = 80 pF Mà Cx = 20 + 2α = 80 → α = 30o Bài 16: Một tụ xoay gồm 10 tấm, diện tích đối diện S = 3,14cm 2, khoảng cách liên tiếp d = 0,5mm, khơng khí Tụ mắc vào đầu cuộn dây cảm có L = 5mH Bước sóng điện từ mà khung thu là: A 933,5m B 471m C.1885m D 942,5m Hiển thị lời giải Chọn D Điện dung tụ: Điện dung tụ xoay: (gồm tụ mắc song song) Bước sóng điện từ mà khung thu được: Bài 17: Hai tụ điện C1 = 3C0 C2 = 6C0 mắc nối tiếp Nối hai đầu tụ với pin có suất điện động E = 3V để nạp điện cho tụ ngắt nối với cuộn dây cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự Tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn nửa giá trị dòng điện đạt cực đại, người ta nối tắt hai cực tụ C1 Điện áp cực đại tụ C2 mạch dao động sau đó: Hiển thị lời giải Chọn A Điện dung tụ C = 2C0 Điện tích tụ Q0 = E.C = 6C0 Năng lượng ban đầu mạch: Năng lượng hai tụ đó: Mặt khác hai tụ mắc nối tiếp: Sau nối tắt tụ C1 lượng mạch LC2 là: W = WL + WC2 = 4,5C0 Mặt khác: Bài 18: Một tụ điện xoay có điện dung tỉ lệ thuận với góc quay tụ Tụ có giá trị điện dung C biến đổi giá trị C1 = 10pF đến C2 = 490pF ứng với góc quay tụ α tăng dần từ o đến 180o Tụ điện mắc với cuộn dây có hệ số tự cảm L = 2μH để làm thành mạch dao động lối vào máy thu vô tuyến điện Để bắt sóng 19,2m phải quay tụ góc α tính từ vị trí điện dung C bé A 51,9o B 19,1o C 15,7o D 17,5o Hiển thị lời giải Chọn C Điện dung tụ điện: (α góc quay kể từ C1 = 10 pF) → α = 15,7o Bài 19: Ba mạch dao động điện từ LC lí tưởng có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện tức thời ba mạch i = 4√2cos4000πt (mA), i2 = 4cos(4000πt + 0,75π) (mA) i3 = 3cos(4000πt + 0,25π) (mA) Tổng điện tích ba tụ ba mạch thời điểm có giá trị lớn bằng: Hiển thị lời giải Chọn D Sử dụng số phức dạng lượng giác, dùng máy tính Casio fx 570VN Plus ta được: Bài 20: Hai mạch dao động điện từ LC lí tưởng có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện tức thời hai mạch i i2 biểu diễn hình vẽ Tổng điện tích hai tụ điện hai mạch thời điểm có giá trị lớn bằng: Hiển thị lời giải Chọn A Từ đồ thị ta được: Sử dụng số phức dạng lượng giác, dùng máy tính Casio fx 570VN Plus ta được: Bài 21: Khi mắc tụ điện có điện dung C với cuộn cảm có độ tự cảm L để làm mạch dao động tần số dao động riêng mạch 20 MHz Khi mắc tụ C với cuộn cảm L2 tần số dao động riêng mạch 30 MHz Nếu mắc tụ C với cuộn cảm có độ tự cảm L3 = 4L1 + 7L2 tần số dao động riêng mạch là: A 7,5 MHz B MHz C 4,5 MHz D MHz Hiển thị lời giải Chọn A Bài 22: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm xác định tụ điện tụ xoay, có điện dung thay đổi theo quy luật hàm số bậc góc xoay α linh động Khi α = o, tần số dao động riêng mạch f0 Khi α = φ1, tần số dao động riêng mạch f0/2 Khi α = φ2, tần số dao động riêng mạch f0/5 Chọn phương án A 8φ2 = 3φ1 B 3φ2 = φ1 C 3φ2 = 8φ1 D φ2 = 8φ1 Hiển thị lời giải Chọn D Bài 23: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L Nối hai cực nguồn điện chiều có suất điện động E điện trở r vào hai đầu cuộn cảm Sau dòng điện mạch ổn định, cắt nguồn mạch LC dao động hiệu điện cực đại hai tụ U Biết L = 25r2C Tính tỉ số U0 E A 10 B 100 C D 25 Hiển thị lời giải Chọn C Nối hai cực nguồn điện chiều có suất điện động E điện trở r vào hai đầu cuộn cảm Sau dòng điện mạch ổn định ta I0 = E/r Áp dụng công thức: Bài 24: Trong mạch dao động LC lý tưởng, tụ điện phẳng có điện dung nF, khoảng cách hai tụ điện mm Điện trường hai tụ điện biến thiên theo thời gian với phương trình: E = 1000cos5000t (kV/m) (với t đo giây) Cường độ dòng điện cực đại là: A 0,1 A B 1,5/√3 mA C 15/√3 mA D 0,1 mA Hiển thị lời giải Chọn A Ta có: Bài 25: Cho mạch điện hình vẽ: C = 500 pF; L = 0,2 mH; E = 1,5 V, lấy π ≈ 10 Tại thời điểm t = 0, khóa K chuyển từ (1) sang (2) Thiết lập cơng thức biểu diễn phụ thuộc điện tích tụ điện C vào thời gian Hiển thị lời giải Chọn D Điện tích cực đại tụ Q0 = CU0 = C.E = 0,75.10-9 C Vì lúc đầu q = +Q0 nên q = 7,5cos(1000000πt) = 7,5sin(1000000πt + π/2) (nC) ⇒ Chọn D Bài 26: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L = 0,1 mH, điện trở mạch không Biết biểu thức dòng điện mạch i = 0,04cos(2.107t) (A) Biểu thức hiệu điện hai tụ là: Hiển thị lời giải Chọn B Ta có: Bài 27: Cho mạch dao động LC lí tưởng điện tích tụ điện biến thiên theo thời gian với phương trình: q = Q 0cos(ωt + φ) Lúc t = lượng điện trường lần lần lượng từ trường, điện tích giảm (về độ lớn |q|) có giá trị âm Giá trị φ bằng: A π/6 B -π/6 Hiển thị lời giải Chọn C Ta có: C -5π/6 D 5π/6 Vì lúc t = 0, điện tích giảm (về độ lớn |q|) có giá trị âm nên: Bài 28: Trong mạch dao động LC lí tưởng, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L Dòng điện mạch có giá trị cực đại I Trong khoảng thời gian từ cường độ dòng điện qua cuộn cảm khơng đến lúc đạt giá trị cực đại, điện lượng phóng qua cuộn dây là: A 2I0(LC)0,5 B I0(LC)0,5 C 2I0(LC) D I0(LC) Hiển thị lời giải Chọn B Điện lượng phóng qua cuộn dây là: Bài 29: Mạch dao động LC có tụ phẳng khơng khí hình tròn bán kính 48 cm cách cm phát sóng điện từ có bước sóng 100 m Nếu đưa vào hai tụ điện môi phẳng song song kích thước với hai có số điện môi ε = 7, bề dày cm ghét sát vào phát sóng có bước sóng là: A 100 m B 100√2 m C 50√7 m D 175 m Hiển thị lời giải Chọn C Nếu ghép sát vào tụ điện mơi có số điện mơi ε có bề dày x phần trăm bề dày lớp khơng khí yếu tố khác khơng đổi tụ C gồm hai tụ C1, C2 ghép nối tiếp: Bước sóng mạch thu được: Bài 30: Tại bưu điện huyện Hoằng Hóa, Thanh Hóa có máy phát sóng điện từ coi biên độ sóng khơng đổi truyền với cảm ứng từ cực đại B = 0,15T cường độ điện trường cực đại 10 V/m Xét phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên Vào thời điểm t, điểm M phương truyền, vectơ cảm ứng từ có: A độ lớn 0,06T hướng phía Tây B độ lớn 0,06T hướng phía Đơng C độ lớn 0,09T hướng phía Đơng D độ lớn 0,09T hướng phía Bắc Hiển thị lời giải Chọn C Trong sóng điện từ dao động điện trường từ trường điểm ln ln đồng pha với nên ln có: Sóng điện từ sóng ngang: E→⊥ B→⊥ C→ (theo thứ tự hợp thành tam diện thuận) Khi quay từ E→ sang B→ chiều tiến đinh ốc c→ Ngửa bàn tay phải theo hướng truyền sóng (hướng thẳng đứng lên), ngón hướng theo E→ bốn ngón hướng theo B→ ... mạch dao động LC có dao động điện từ tự với tần số góc ω Khi điện áp hai tụ điện có giá trị u cường độ dòng điện i 1; điện áp hai tụ điện có giá trị u cường độ dòng điện i2 Gọi c tốc ánh sáng... trường thống gọi điện từ trường * Sóng điện từ điện từ trường lan truyền khơng gian Vận tốc lan truyền sóng điện từ chân không vận tốc ánh sáng (c ≈ 3.10 8m/s) Sóng điện từ lan truyền điện mơi Tốc... Bài tập vận dụng Câu (ĐH 2009): Phát biểu sau sai nói sóng điện từ? A Sóng điện từ sóng ngang B Khi sóng điện từ lan truyền, vecto cường độ điện trường ln vng góc với vecto cảm ứng từ C Khi sóng