Chuyên đề ôn tập Dao động và Sóng điện từ có đáp án

+ Biến dao động âm thành dao động điện, tạo thành sóng âm tần. + Dùng mạch biến điệu để trộn sóng âm tần với sóng mang, gọi là biến điệu sóng điện từ. Ở nời thu sóng, dùng mạch tách són[r]

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12

CHỦ ĐỀ:

PHẦN 1: CỦNG CỐ LÝ THUYẾT I Dao động điện từ

1. Mạch dao động (hay khung dao động) mạch kín gồm cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Đie n trườ ng tư trườ ng mà ch bie n thie n, ne n đo ng cu mà ch go i đo ng đie n tư

2. Trong mà ch đo ng, đie n tí ch q cu tu đie n, ng đie n i mà ch hie u đie n the u giư hài bà n tu đe u bie n thie n tuà n hoà n theo quy luà t dà ng sin vờ i tà n so go c

1 LC  

+ Ne u qq coso   t  thí   o

q q

u cos t

C C

     Đờn vi đie n tí ch cu-lo ng (C)

i q ' q s ino  t  I coso t

2 

 

           

  Vờ i Io  qo

3. Ne u kho ng co tà c đo ng đie n hoà c tư vờ i be n ngồ i, thí đo ng đie n tư mo t đo ng tư

+ Tần số góc riêng: LC   + Chu kỳ riêng: T 2 LC + Tần số riêng: f

2 LC

 

L đo tư cà m cu cuo n cà m, đờn vi henry (H) C đie n dung cu tu đie n, đờn vi fàrà ( F)

+ Bo i ườ c p phà n: kilo (k) =

10 ; me gà (M) =

10 ; gigà (G) =

=

10 centi (c) = 102 ; mili (m) =103 ; micro () =106 ; nàno (n) =109 ; pico (p) = 12

10

4. Năng lượng mạch dao động LC:

+ Năng lượng mạch dao động gồm có lượng điện trường tập trung tụ điện lượng từ trường tập trung cuộn cảm

+ Tổng lượng điện trường lượng từ trường mạch gọi lượng điện từ

+ Nếu khơng có tiêu hao lượng lượng điện từ mạch bảo tồn

* Xe t mà ch đo ng LC co qq coso   t 

+ Năng lượng điện trường tức thời tụ điện:

2

C

1 1 q

W Cu qu

2 2 C

   hay: o2 2 

C q

W cos t

2 C

   

+ Năng lượng từ trường tức thời cuộn cảm:

L

W Li

2

 hay 2 2 

L o

1

W L q sin t

2

     2o 2  L

q

W sin t

2 C

   

+ Năng lượng điện từ mạch dao động LC: W=WCWL = số

2

2

o

o o o o

q

1 1

W CU q U LI

2 C 2

   

Đờn vị lượng Jun (J)

Vậy, qu| trình động mạch, lượng từ trường v{ lượng điện trường ln chuyển hóà cho nhàu, tổng lượng điện từ l{ không đổi II/ Điện từ trường

1. Liên hệ điện trường biến thiên từ trường biến thiên

điện trường xốy đường cong khép kín, bao quanh đường sức từ trường

+ Ngược lại, điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường Đường sức từ trường đường cong khép kín, bao quanh đường sức điện trường

2. Điện từ trường Bất kỳ điện trường biến thiên sinh từ trường biến thiên, ngược lại, từ trường biến thiên sinh điện trường biến thiên Điện trường biến thiên từ trường biến thiên chuyển hóa lẫn trường thống gọi điện từ trường

3. Phương trình Mắc-xoen diễn tả mối quan hệ giữa: + Điện tích, điện trường, dịng điện từ trường

+ Sự biến thiên từ trường theo thời gian điện trường xoáy + Sự biến thiên điện trường theo thời gian từ trường III/ Sóng điện từ

1. Định nghĩa:

+ Điện từ trường lan truyền không gian dạng sóng gọi sóng điện từ 2. Đặc điểm sóng điện từ

+ Sóng điện từ lan truyền môi trường, kể chân khơng

+ Tốc độ sóng điện từ chân không lớn tốc độ ánh sáng chân không

c3.10 m / s

+ Bước sóng vT v f

   Trong chân khơng hay trong khí c 3.108  m

f f

  

+ Sóng điện từ sóng ngang Vectờ cường độ điện trường E vectờ cảm ứng từ B vng góc vng góc với phường truyền sóng Ba vectờ E, B, v tạo thành tam diện thuận (Hình 22.1)

+ Sóng điện từ bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giào thồ,… + Sóng điện từ mang lượng

+ Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilômét dùng thông tin liên lạc gọi sóng vơ tuyến Sóng vơ tuyến chia thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung sóng dài

IV/ Truyền thơng sóng điện từ

1. Nguyên tắc chung việc truyền thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến: Dùng sóng điện từ cao tần để tải thơng tin gọi sóng mang

2 Biến điệu sóng mang nời phát sóng:

+ Biến dao động âm thành dao động điện, tạo thành sóng âm tần

+ Dùng mạch biến điệu để trộn sóng âm tần với sóng mang, gọi biến điệu sóng điện từ

3 Ở nời thu sóng, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần khỏi sóng cao tần Dịng loa biến dao động điện thành dao động âm

4 Khi tín hiệu có cường độ nhỏ, dùng mạch khuếch khuếch đại chúng 2. Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản:

Gồm phận cờ (Hình 23.2) (1) micrơ ; (2) mạch phát sóng điện từ cao tần ; (3) mạch biến điệu ; (4) mạch khuếch đại ; (5) anten phát

3. Sơ đồ khối máy thu đơn giản:

PHẦN 2: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Một mạch động điện từ LC gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L = mH tụ điện có điện dung C = 0,2 F Biết dây dẫn có điện trở khơng đ|ng kể mạch có động điện từ riêng X|c định chu kì, tần số riêng mạch

Giải: Ta có: T = 2 = 4.10-5 = 12,57.10-5 s; f = = 8.103 Hz

Bài 2: Mạch động máy thu với cuộn d}y có độ tự cảm L = 5.10-6 H, tụ điện

có điện dung 2.10-8 F; điện trở R = Hãy cho biết m|y thu sóng điện từ có

bước sóng bao nhiêu? Giải: Ta có:  = 2c = 600 m

Bài 3: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến điện gồm cuộn d}y có độ tự cảm L = H tụ điện C = 40 nF

à) Tính bước sóng điện từ mà mạch thu

b) Để mạch bắt sóng có bước sóng khoảng từ 60 m đến 600 m cần phải thay tụ điện C tụ xoay CV có điện dung biến thiên khoảng nào? Lấy 2 = 10; c =

3.108 m/s

Giải: a) Ta có:  = 2c = 754 m

b) Ta có: C1 = = 0,25.10-9 F; C2 = = 25.10-9 F;

phải sử dụng tụ xoay CV có điện dung biến thiên từ 0,25 pF đến 25 pF

Bài 4: Cho mạch động điện từ LC đàng động tự do, độ tự cảm L = mH Người tà đo điện áp cực đại hai tụ l{ 10 V, cường độ dòng điện cực đại mạch mA Tìm bước sóng điện từ mà mạch cộng hưởng

Giải: Ta có: CU = LI  C = ;  = 2c = 2c = 60 = 188,5m

điện có điện dung F Trong mạch có động điện từ tự Tính khoảng thời gian hai lần liên tiếp m{ điện tích tụ điện có độ lớn cực đại khoảng thời gian hai lần liên tiếp m{ lượng điện trường lượng từ trường

Giải

Chu kỳ động: T = 2 = 10.10-6 = 31,4.10-6 s

Trong chu kì có lần điện tích tụ đạt giá trị cực đại nên khoảng thời gian hai lần liên tiếp m{ điện tích tụ đạt cực đại t = = 5.10-6 = 15,7.10-6s

Trong chu kì có lần lượng điện trường lượng từ trường nên khoảng thời gian hai lần liên tiếp m{ lượng điện trường lượng từ trường t’ = = 2,5.10-6 = 7,85.10-6 s

Bài Cường độ dòng điện tức thời mạch động LC lí tưởng i = 0,08cos2000t (A) Cuộn d}y có độ tự cảm L = 50 mH H~y tính điện dung tụ điện Xác định điện áp hai tụ điện thời điểm cường độ dòng điện tức thời mạch giá trị cường độ dịng điện hiệu dụng

Giải: Ta có: C = = 5.10-6 F; W = LI = 1,6.10-4 J; Wt = LI2 = L = 0,8.10-4 J;

WC = W – Wt = 0,8.10-4 J; u = = V

Bài Một mạch động LC lí tưởng đàng có động điện từ tự Biết điện tích cực đại tụ điện có độ lớn 10-8 C v{ cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm

là 62,8 mA Tính tần số động điện từ tự mạch

Giải Ta có: I0 = q0  = = 6,28.106 rad/s  f = = 106 Hz

Bài Khung động điện từ gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 0,1 H tụ điện có điện dung C = 10 F Dào động điện từ khung l{ động điều hoà với cường độ dòng điện cực đại I0 = 0,05 A Tính điện áp hai tụ thời điểm i = 0,03 A

LC

2 T

4 T

L



1

0

2

2

2

2 I

C WC

2

0 q I

cường độ dòng điện mạch lúc điện tích tụ có giá trị q = 30 C

Giải: Ta có: W = LI = 1,25.10-4 J; Wt = Li2= 0,45.10-4J; WC = W - Wt = 0,8.10-4J;

u = = 4V

WC = = 0,45.10-4J; Wt = W - Wt = 0,8.10-4J; i = = 0,04 A

Bài 9: Một mạch động gồm tụ điện có điện dung C = 25 nF cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 4mH Giả sử thời điểm bàn đầu cường độ dòng điện đạt giá trị cực đại 40 mA Tìm biểu thức cường độ dịng điện, biểu thức điện tích tụ điện biểu thức điện áp hai tụ

Giải: Ta có:  = = 105 rad/s; i = I0cos(t + ); t = i = I0 cos =   =

Vậy i = 4.10-2cos105t (A)

q0 = = 4.10-7 C;

q = 4.10-7cos(105t - )(C)

u = = 16.cos(105t - )(V)

Bài 10: Cho mạch động lí tưởng với C = nF, L = mH, điện áp hiệu dụng tụ điện UC = V Lúc t = 0, uC = V tụ điện đàng nạp điện Viết biểu thức điện áp tụ

điện v{ cường độ dòng điện chạy mạch động

Giải: Ta có:  = = 106 rad/s; U0 = U = 4 V; cos = = = cos(± );

Vì tụ đàng nạp điện nên  = - rad Vậy: u = cos(106t - )(V)

I0 = U0 = 10-3 A; i = I0cos(106t - +

2

 ) = 4 .10-3 cos(106t + )(A)

PHẦN 3: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu Phát biểu sai nói sóng điện từ

A Trong sóng điện từ, điện trường từ trường biến thiên theo thời gian chu kì B Trong sóng điện từ, điện trường từ trường động lệch phà nhàu π/2

C Sóng điện từ lan truyền không gian củà điện từ trường biến thiên theo thời gian

D Dào đông điện từ mạch động LC l{ động tự

Câu Trong DĐ điện từ tần số f của mạch LC, Điện trường tụ biến thiên điều hòa với tần số:

A f B 2f

C f/2 D ko biến thiên điều hịa

Câu Để tìm sóng có bước sóng  máy thu vô tuyến điện, người ta phải điều chỉnh giá trị củà điện dung C v{ độ tự cảm L mạch động máy Giữa , L và C phải thỏa mãn hệ thức

A 2 LC c/ B 2 LC .c C 2 LC /c D LC/ 2  /c

Câu Trong động điện từ chu kỳ T của mạch LC Năng lượng từ trường cuộn điện biến thiên điều hịa với chu kì

A T/2 B T

L C

2

3 

2

C 2T D ko biến thiên đhòà

Câu Trong mạch động LC, điện tích cực đại tụ Q0 v{ cường độ dòng cực đại mạch I0thì chu kì động điện từ mạch

A T 2Q I0 0 B T2LC C T 2Q0 /I0 D T 2I0 /Q0

Câu Một mạch động có tụ điện C = 2.10-3/π F mắc nối tiếp Để tần số động

mạch 500Hz độ tự cảm L cuộn dây phải có giá trị

A 10-3/π H B 5.10-4H C 10-3/2π H D π/500H

Câu Mạch chọn sóng máy thu gồm cuộn cảm L = 2.10-6 H, tụ C = 2.10-10 F, hiệu

điện cực đại hai tụ điện l{ 120mV Năng lượng từ cực đại v{ lượng điện cực đại

A 288.10-10J 144.10-14J B 144.10-14J 144.10-14J

C 288.10-10J 288.10-10J D 144.10-14J 288.10-10J

Câu Một mạch động gồm cuộn d}y có độ tự cảm L = 0,2 mH tụ xồy có điện dung thày đổi từ 2F đến 0,2 mF Mạch bắt dải sóng điện từ nào?

A 0,04 mm đến 0,4 mm B 0,12 mm đến 1,2 mm C 0,12 mm đến 1,2 mm D 0,04 mm đến 0,4 mm

Câu Điện tích cực đại tụ v{ dòng điện cực đại qua cuộn cảm mạch động Q0= 10-6 C I0= 10A Bước sóng điện từ mạch phát nhận giá trị n{o sàu đ}y?

A 188m B 99m

C 314m D 628m

Câu 10 Cường độ dòng tức thời mạch động LC i = 0,05sin2000t (A), điện dung tụ 5F Độ tự cảm cuộn dây

Câu 11 Cường độ dòng tức thời mạch động LC i = sin200t (A), điện dung tụ 10F Điện tích cực đại tụ

A.10-3 C B 10-6 C C 5.10-6 C D 5.10-3 C

Câu 12 Mạch động điện từ gồm tụ điện có C = 0,125 F cuộn cảm có L = 50H Điện trở mạch không đ|ng kể Hiệu điện cực đại tụ 3V Cường độ dòng điện cực đại mạch

A 7,5 2mA B 15mA C 7,5 2A D 0,15A

Câu 13 Một tụ điện có điện dung 10F tích điện đến hiệu điện x|c định Sau nối hai tụ điện v{o đầu cuộn dây cảm có độ tự cảm 1H Bỏ quà điện trở dây nối, lấy π2 = 10 Sau khoảng thời gian ngắn (kể từ lúc nối)

điện tích tụ có giá trị nửa giá trị bàn đầu?

A 3/400s B 1/300s C 1/1200s D 1/600s

Câu 14 Điện tích hiệu dụng tụ v{ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm mạch dao động Q = 0,16.10-11 C I = 1mA Mạch điện từ động với tần số góc

A 0,4.105 rad/s B 625.106 rad/s C 16.108 rad/s D

16.106 rad/s

Câu 15 Phát biểu sai nói sóng điện từ phát từ mạch LC động với tần số f: A Trong sóng điện từ, điện trường từ trường biến thiên theo thời gian chu kì B Năng lượng điện từ, lượng điện trường, lượng từ trường dđ tần số 2f

C Sóng điện từ lan truyền không gian củà điện từ trường biến thiên theo thời gian

D Dào đông điện từ mạch động LC l{ động tự điện trở mạch không

A /

WQ L B W Q02 /C

C

0 /

W Q L D W Q02/ 2C

Câu 17 Mạch động có tụ C=1000pF L=2,5H Nếu hiệu điện cực đại đầu tụ 2,828V cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch

A 40mA B 0,4A C 0,2A D 20mA

Câu 18 Một mạch thu sóng có L=10H, C=1000/π2 pF thu sóng có bước sóng

A 0,6m B 6m

C 60m D 600m

Câu 19 Trong mạch động điện từ:

A Sóng mạch ph|t rà có bước sóng tỉ lệ bậc với L C

B Năng lượng điện v{ lượng từ biến thiên điều hòa tần số v{ biên độ C Năng lượng điện từ tỉ lệ với bình phường cường độ dịng điện hiệu dụng D Tần số góc tăng điện dung C tăng độ tự cảm L giảm

Câu 20 Chọn câu phát biểu

A Sóng điện từ màng lượng

B Sóng điện từ truyền môi trường vật chất

C Trong khơng khí, sóng điện từ sóng dọc sóng ngang

D Sóng điện từ dùng để truyền tải thông tin liên lạc mơi trường khơng khí chân khơng

Câu 21 Một khung động gồm cuộn dây L tụ điện C thực động điện từ tự Điện tích cực đại tụ điện Q0 = 10-5C v{ cường độ dòng điện cực đại

khung I0= 10A Chu kỳ động mạch là:

C 0,628.10-5s D 62,8.106s

Câu 22 Một m|y thu sóng điện từ có L, C thày đổi Khi L tăng lần C phải tăng hày giảm lần để bước sóng m{ m|y thu giảm lần?

A giảm 25 lần B tăng 25 lần

C giảm 125 lần D tăng 125 lần

Câu 23 Dào động điện từ mạch LC tắt nhanh

A mạch có tần số riêng lớn B tụ điện có điện dung lớn C mạch có điện trở lớn D cuộn d}y có độ tự cảm lớn Câu 24 Một mạch động điện từ LC, thời điểm bàn đầu điện tích tụ đạt cực đại Q0

= 2.10-9 C Thời giàn để tụ phóng hết điện tích l{ 4μs Cho 2 = 10 Cường độ hiệu dụng củà dòng điện mạch

A

 mA B

2

 mA C

2

 mA D

2  mA Câu 25 I0 cường độ dòng điện cực đại mạch LC; Uo hiệu điện cực đại

tụ mạch Cơng thức liên hệ Io Uo là:

A Uo = Io

L

C B Uo = Io. LC

C Io = Uo

L

C D Io = Uo. LC

Câu 26 Nếu biểu thức củà điện tích mạch LC khơng chứà điện trở q= Q0cost

thì biểu thức lượng từ trường là:

A Et = (LI0/2)cos2t B Et = (LI02/2)cos2t

C Et = (LI02/2)sin2t D Et = (LI0/2)sin2t

Câu 27 Phát biểu n{o sàu đ}y l{ nói điện từ trường?

l{ điện từ trường

B Vận tốc lan truyền củà điện từ trường chất rắn lớn nhất, chất khí bé không lan truyền chân không

C Điện trường từ trường tồn riêng biệt, độc lập với

D Sóng điện từ mạch động LC ph|t rà màng lượng lớn điện tích tụ C động với chu kì lớn

Câu 28 Mạch động điện từ LC có L=4.10-2H C=4.10-6F Tần số góc củà động

bằng

A 4.104 (rad/s) B 4.105 (rad/s) C 25.104 (rad/s) D 25.105

(rad/s)

Câu 29 Mạch động LC động điều hòa với tần số f, A f=

LC

 B f=

2 LC C f=

2 LC

D f=

2 LC

 Câu 30 Phát biểu n{o sàu đ}y l{ sai nói lượng động điện từ tự mạch động điện từ LC không điện trở thuần?

A Khi lượng điện trường giảm lượng từ trường tăng

B Năng lượng điện từ mạch động tổng lượng điện trường tập trung tụ điện v{ lượng từ trường tập trung cuộn cảm

C Năng lượng từ trường cực đại lượng điện từ mạch động

D Năng lượng điện trường v{ lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số nửa tần số củà cường độ dòng điện mạch

ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM

1 B 16 D

2 A 17 A

3 C 18 C

4 A 19 C

5 C 20 A

6 C 21 C

7 B 22 C

8 C 23 C

9 A 24 A

10 D 25 C

11 D 26 C

12 D 27 A

13 B 28 D

14 B 29 C

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyếnsinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹnăng sư phạmđến từcác trường Đại học

trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, NgữVăn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, yêu thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ởtrường đạt điểm tốt

ở kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần

Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩncùng đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, NgữVăn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí