Trong mạch chọn sóng của máy thu thông thường người ta chỉnh bước sóng cộng hưởng của máy thu bằng cách xoay tụ, tức là thay đổi góc giữa 2 bản tụ để thay đổi diện tích đối xứng giữa 2 b[r]
(1)MẠCH DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I Biểu thức u, i, q Hiệu điện tụ: uC = Uo.cos(ωt + φ) Điện tích tụ: q = C.uC = CUocos(ωt + φ) = Qo.cos(ωt + φ) Cường độ dòng qua mạch: i = q’ = –CUoωsin(ωt + φ) = Iocos(ωt + φ + π/2) Vậy mạch dao động LC thì u C, uL, i, q biến thiên điều hòa cùng tần số, đó i lệch pha so với q góc π/2 II Các đại lượng dao động mạch dao động LC 1 2π f T 2π LC T 2π LC ω Chu kỳ riêng: ; Tần số riêng: Bước sóng sóng điện từ: λ = c.T = c.2π LC (c = 3.108 m/s vận tốc ánh sáng chân không) Io Ta có: I = CU ω = Q ω → ω = Qo o o o III Năng lượng điện từ Năng lượng điện trường tập trung tụ điện: q2 Wđ Cu qu 2C 2 Năng lượng từ trường tập trung lòng ống dây: Wt = (1/2)Li² Năng lượng điện từ toàn mạch: Qo2 1 2 1 Cu Li CU o Q o U o LIo2 2 2C 2 W = Wđ + Wt = Wtmax = Wđmax = U o Io L C I o U o C L Mối liên hệ Io và Uo: i2 u i2 q L hay 1 hay U o2 u i 2 2 Io Qo C Các hệ thức khác: Io U o Mạch LC dao động tắt dần: Công suất hao phí cuộn dây có điện trở R là: P hp = I²R và để trì dao động mạch thì công suất bổ sung phải công suất hao phí Năng lượng cần bổ sung chu kì là ΔET = Php.T = I²RT * Trong quá trình dao động mạch LC lý tưởng luôn có chuyển hóa qua lại lượng điện trường và lượng từ trường tổng chúng (năng lượng điện từ) luôn bảo toàn * Gọi T và f là chu kì và tần số biến đổi i (hoặc q) thì lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên tuần hoàn cùng chu kì T’ = 0,5T; tần số f’ = 2f và W đ ngược pha với Wt Thời gian ngắn để lượng điện trường lượng từ trường là to = T/4 IV Sóng điện từ Trong lan truyền sóng sóng điện từ, véctơ cường độ điện trường và véctơ cường độ từ trường có phương dao động vuông góc với và cùng vuông góc với phương truyền sóng nên sóng điện từ là sóng ngang Hai dao động này hoàn toàn cùng pha Sóng điện từ mang lượng, tức là quá trình truyền sóng là quá trình truyền lượng, sóng điện từ mang đầy đủ các đặc trưng sóng nhiễu xạ, khúc xạ, phản xạ, giao thoa Trong chân không sóng điện từ truyền với tốc độ tốc độ ánh sáng c = 3.108 m/s Để máy thu sóng điện từ nhận tín hiệu máy phát sóng điện từ thì tần số mạch LC máy thu phải tần số sóng phát Đây gọi là tượng cộng hưởng điện từ Trong mạch chọn sóng máy thu thông thường người ta chỉnh bước sóng cộng hưởng máy thu cách xoay tụ, tức là thay đổi góc tụ để thay đổi diện tích đối xứng tụ làm thay đổi điện dung tụ dẫn đến thay đổi bước sóng cộng hưởng mạch Thông thường ta hay gặp bài toán tụ xoay mà đó điện dung tụ phụ thuộc theo hàm bậc với góc xoay φ Một tụ xoay có điện dung phụ thuộc với góc xoay theo hàm bậc và có giá trị biến thiên từ C đến Cmax ứng với góc xoay từ φmin đến φmax Gọi Cx là giá trị điện dung ứng với góc xoay φx đó: (2) (Cx b)(φ max φ ) Cmax Cmin Ta có: Cmax = aφmax + b; Cmin = aφmin + b; Cx = aφx + b → φx = Trong đó b là điện dung tụ C ứng với 0° Câu Khi ta đưa sắt từ vào lõi cuộn cảm mạch LC thì tần số dao động mạch thay đổi nào? A Tăng B Giảm C Không thay đổi D Không xác định Câu Điện dung C tụ điện và độ tự cảm L cuộn cảm mạch dao động có tần số f thỏa A 4πLC = B LC = 1/(2πf)² C 2πLCf = D LC = 1/(4π²f) Câu Mạch dao động LC Nếu C = C1 thì chu kì dao động là T1, C = C2 thì chu kì dao động là T2 Hỏi ta thay C tụ nối tiếp gồm hai tụ có điện dung C1 và C2 thì chu kì dao động T mạch là T1.T2 (T1 T2 ) T1.T2 T T T T T12 T22 T12 T22 T12 T22 T T A B C D Câu Tìm phát biểu sai lượng mạch dao động LC A Năng lượng dao động mạch gồm có lượng điện trường tập trung tụ điện và lượng từ trường tập trung cuộn cảm B Năng lượng điện trường và từ trường biến thiên điều hòa với cùng tần số dòng xoay chiều mạch C Khi lượng điện trường tụ giảm thì lượng từ trường cuộn cảm tăng lên và ngược lại D Tại thời điểm, tổng lượng điện trường và lượng từ trường là không đổi, nói cách khác, lượng mạch dao động bảo toàn Câu Năng lượng điện từ mạch dao động tính theo LI Q2 Cu Li W CU W W W 2 2C 2 A B C D Câu Với mạch dao động LC Nếu gọi Uo là hiệu điện cực đại hai tụ thì cường độ cực đại dòng điện mạch dao động là L C Io Uo Io U o Io U o I o U o LC C L LC A B C D Câu Chu kì dao động điện từ tụ mạch dao động LC là T Năng lượng điện trường tụ điện mạch dao động biến thiên với chu kì là A T’ = T B T’ = 2T C T’ = T/2 D T’ = T/4 Câu Trong mạch dao động LC, gọi qo là điện tích cực đại trên tụ, Io là cường độ dòng điện cực đại Tần số dao động điện từ mạch là 2πq o Io 2πI o LC A Io B 2πq o C q o D 2π Câu Trong mạch dao động LC tự do, tính độ lớn cường độ dòng điện i qua cuộn dây lượng điện trường tụ điện n lần lượng từ trường cuộn dây Biết cường độ cực đại qua mạch là Io I I I I i o i o i o i o n 1 n n n 1 A B C D Câu 10 Một mạch LC dao động tự Người ta đo điện tích cực đại trên hai tụ điện là Q o và dòng điện cực đại mạch là Io Biểu thức đúng với biểu thức xác định chu kì dao động mạch là Qo Q Qo 2πI o 2π o Io A T = Io B T = C T = 2πI o D T = Qo Câu 11 Một mạch dao động gồm cuộn cảm L và hai tụ C giống mắc song song, khóa K mắc hai đầu tụ C Mạch hoạt động thì ta đóng khóa K Năng lượng toàn phần mạch sau đó A không thay đổi B giảm lần C giảm còn 25% D giảm còn 75% Câu 12 Sóng điện từ là quá trình lan truyền không gian điện từ trường biến thiên Vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm tứng từ điện từ trường A biến thiên tuần hoàn lệch pha góc π/2 B có cùng phương dao động và vuông góc với phương truyền (3) C có cùng phương dao động và ngược pha D có phương dao động vuông góc và cùng vuông góc với phương truyền Câu 13 Nhận định nào sau đây là đúng A Vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ luôn dao động cùng pha B Vectơ cường độ điện trường hướng theo phương truyền C Vectơ cảm ứng từ hướng theo phương truyền D Điện từ trường lan truyền với vận tốc nhỏ vận tốc ánh sáng chân không Câu 14 Đặc điểm nào sau đây không là đặc điểm chung sóng và sóng điện từ A Mang lượng B Nhiễu xạ gặp vật cản C Là sóng ngang D Truyền chân không Câu 15 Nguồn phát sóng điện từ có thể là A Điện tích tự dao động B Sét và tia lửa điện C Ăng ten các đài phát D Cả A, B và C Câu 16 Nguyên tắc chọn sóng mạch chọn sóng máy thu vô tuyến dựa trên A Hiện tượng cảm ứng điện từ B Hiện tượng bảo toàn lượng C Hiện tượng cộng hưởng điện từ D Hiện tượng hấp thụ sóng điện từ Câu 17 Trong thông tin vô tuyến thì A Sóng dài có lượng cao nên dùng thông tin vũ trụ B Nghe đài sóng trung vào ban đêm không tốt C Sóng cực ngắn bị tầng điện li phản xạ hoàn toàn nên có thể truyền xa trên mặt đất D Sóng ngắn bị tầng điện li phản xạ nên có thể truyền xa trên mặt đất Câu 18 Điều nào sau đây là sai với sóng điện từ? A Mang lượng B Là sóng ngang C Có tần số tăng truyền từ không khí vào nước D Cho tượng phản xạ và nhiễu xạ sóng Câu 19 Trong các dụng cụ đây dụng cụ nào có máy phát lẫn máy thu sóng vô tuyến A Máy thu B Máy truyền hình C Điện thoại di động D Remote điều khiển máy lạnh Câu 20 Sóng nào sau đây không phải sóng điện từ? A Sóng từ đài phát B Sóng từ điện thoại di động C Ánh sáng từ đèn D Sóng từ loa phóng Câu 21 Khi sóng âm và sóng điện từ truyền từ không khí vào nước thì A có bước sóng giảm B giảm vận tốc truyền C có tần số không đổi D có phương truyền không đổi Câu 22 Một mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Biết điện tích cực đại tụ điện có độ lớn là 10–8 C và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm là 62,8 mA Tần số dao động điện từ tự mạch là A 2,5 MHz B MHz C MHz D MHz Câu 23 Một mạch dao động gồm tụ có điện dung C và cuộn cảm có độ tự cảm L = 25,3 µH Tần số dao động riêng mạch là f = 1,0 MHz Điện dung C tụ điện là A 5,0 nF B 1,0 nF C 2,0 nF D 6,3 nF Câu 24 Một mạch dao động điện từ gồm tụ có điện dung C = 10 –6 (F) và cuộn cảm có độ tự cảm L = 10–4 (H) Chu kì dao động điện từ mạch là A 6,28.10–5 (s) B 62,8.10–5 (s) C 2.l0–5 (s) D 10–5 (s) Câu 25 Mạch dao động LC có L = 0,36 H và C = µF Hiệu điện cực đại hai tụ điện là 6V Cường độ hiệu dụng qua cuộn cảm là A 10mA B 20mA C 0,1 A D 0,07 A Câu 26 Tính độ lớn cường độ dòng điện qua cuộn dây lượng điện trường tụ điện lần lượng từ trường cuộn dây Biết cường độ cực đại qua cuộn dây là 36 mA A 18mA B 12mA C 9mA D 3mA Câu 27 Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung 1000 pF và cuộn cảm có độ tự cảm 10 µH, điện trở không đáng kể Hiệu điện cực đại hai đầu tụ điện là U o = 1,414 V Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch là A 0,01A B 0,1A C 10 A D mA (4) Câu 28 Một mạch dao động LC, có Io = 10π mA và Q0 = µC Tần số dao động mạch là A 1000Hz B 500Hz C 2000Hz D 200Hz Câu 29 Mạch dao động LC có C = µF Hiệu điện cực đại hai tụ điện là 6V Năng lượng mạch dao động là A 90 mJ B 0,09 mJ C 0,45 mJ D 1,8 mJ Câu 30 Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C = 10pF và cuộn cảm có độ tự cảm L = 1mH Tại thời điểm ban đầu cường độ dòng điện cực đại I o = 10 mA Biểu thức nào sau đây đúng với biểu thức cường độ dòng điện? A i = 10sin(107t) (mA) B i = 10sin(107t + π/2) (mA) 14 C i = 10sin(10 t + π/2) (mA) D i = 10sin(1014t + π/2) (mA) Câu 31 Mạch dao động LC lí tưởng, cuộn dây có độ tự cảm L = 10 –4 H Biểu thức hiệu điện hai đầu cuộn dây là u = 80cos(2.106t – π/2) V Biểu thức cường độ dòng điện là A i = 4,0 cos (2.106t + π/2) A B i = 0,4 cos (2.106t) A C i = 4,0 cos (2.10 t – π) A D i = 0,4 cos (2.106t – π) A Câu 32 Điện tích tụ điện mạch dao động LC có biểu thức q = Qocos(ωt + π) Tại thời điểm t = T/4, thì A Năng lượng điện trường cực đại B Hiệu điện hai tụ C Điện tích trên tụ cực đại D Dòng điện qua cuộn dây Câu 33 Trong mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ điều hòa với tần số góc ω = 5.10 rad/s Khi điện tích tức thời tụ điện là q = 10–8 C thì dòng điện tức thời mạch i = 0,05A Điện tích lớn tụ điện có giá trị là A qo = 3,2.10–8 C B qo = 3,0.10–8 C C qo = 2,0.10–8 C D qo = 1,8.10–8 C Câu 34 Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự với tần số góc ω = 104 rad/s, cho L = mH Hiệu điện cực đại hai tụ điện là 2V Khi cường độ dòng điện mạch 0,1 A thì hiệu điện hai đầu tụ điện là A 1,000 V B 1,414 V C 1,732 V D 1,975 V Câu 35 Dao động điện từ mạch LC là dao động điều hòa Khi hiệu điện hai đầu cuộn cảm bàng 1,2V thì cường độ dòng điện mạch 1,8mA.Còn hiệu điện hai đầu cuộn cảm 0,9V thì cường độ dòng điện mạch 2,4mA Biết độ tự cảm cuộn dây L = 5mH Điện dung tụ và lượng dao động điện từ mạch là A 20 nF và 2,25.10–8 J B 20 nF và 5,0.10–10 J C 10 nF và 25,0.10–10 J D 10 nF và 3,0.10–10 J Câu 36 Trong mạch dao động LC với điện trở không đáng kể có dao động điện từ tự Điện tích cực đại tụ điện và dòng điện cực đại qua cuộn dây có giá trị là Q o = µC và Io = 10 A Tần số dao động riêng f mạch có giá trị gần với giá trị nào sau đây? A 1,6 MHz B 16 MHz C 1,6 kHz D 16 kHz Câu 37 Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung 100µF và cuộn cảm có độ tự cảm 0,2H, điện trở không đáng kể Cường độ dòng điện cực đại mạch là I o = 0,012A Khi tụ điện có điện tích q = 12,2 µC thì cường độ dòng điện mạch là A 4,8mA B 8,2mA C 11,7mA D 15,6mA Câu 38 Trong mạch dao động LC không có điện trở thuần, có dao động điện từ tự Hiệu điện cực đại hai tụ và cường độ cực đại qua mạch là U o và Io Tại thời điểm cường độ dòng điện mạch có giá trị Io/2 thì độ lớn hiệu điện hai tụ điển là 3U o 3U o A 0,75Uo B C 0,50Uo D Câu 39 Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng Chu kì dao động riêng mạch thứ là T 1, mạch thứ hai là T2 = 2T1 Ban đầu điện tích trên tụ điện có độ lớn cực đại Q o Sau đó tụ điện phóng điện Khi điện tích trên tụ hai mạch có độ lớn q (0 < q < Q o) thì tỉ số độ lớn cường độ dòng điện mạch thứ và mạch thứ hai là A / B / C D Câu 40 Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự với tần số riêng f o = MHz Năng lượng từ trường mạch có giá trị cực đại sau khoảng thời gian A 2,0µs B 1,0µs C 0,5µs D 0,25µs (5) Câu 41 Một mạch dao động điện từ lí tưởng có dao động điện từ tự Tại thời điểm t = 0, điện tích trên tụ điện cực đại Sau khoảng thời gian ngắn Δt thì điện tích trên tụ này nửa giá trị cực đại Chu kì dao động riêng mạch dao động là A 6Δt B 12Δt C 3Δt D 4Δt Câu 42 Một mạch LC lí tưởng, dao động điện từ tự với tần số góc ω, lượng dao động là 2.10 –6 J Cứ sau khoảng thời gian là Δt = 0,314.10–6 (s) thì lượng tụ lại biến thiên qua giá trị 10–6 J Tần số góc ω là A 5.106 (rad/s) B 5.107 (rad/s) C 106 (rad/s) D 107 (rad/s) Câu 43 Khi điện tích trên tụ tăng từ lên 6µC thì đồng thời cường độ dòng điện mạch LC giảm từ 8,9mA xuống 7,2mA Tính khoảng thời gian xảy biến thiên này A 720 μs B 560 μs C 810 μs D 860 μs Câu 44 Tụ điện mạch dao động có điện dung C = 2μF, ban đầu tích điện đến điện áp 100V, sau đó cho mạch thực dao động điện từ tắt dần Năng lượng mát mạch từ bắt đầu thực dao động đến dao động điện từ tắt hẳn là A 10mJ B 20mJ C 10kJ D 2,5kJ Câu 45 Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 20µH, điện trở R = 4Ω và tụ có điện dung C = 2nF Cần cung cấp cho mạch công suất là bao nhiêu để trì dao động điện từ mạch biết hiệu điện cực đại hai đầu tụ là 5V A 0,05W B mW C 0,5 W D 0,5mW Câu 46 Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 20µH, điện trở R = 4Ω và tụ có điện dung C = 2nF Hiệu điện cực đại hai đầu tụ là 5V Để trì dao động điện từ mạch người ta dùng pin có suất điện động là 5V, có điện lượng dự trữ ban đầu là 30 C Cục pin trên có thể trì dao động mạch thời gian tối đa là A t = 500 phút B t = 150 phút C t = 300 phút D t = 3000 phút Câu 47 Trong thông tin liên lạc sóng vô tuyến, người ta sử dụng cách biến điệu biên độ, tức là làm cho biên độ sóng điện từ cao tần (gọi là sóng mang) biến thiên theo thời gian với tần số tần số dao động âm tần Cho tần số sóng mang là 800 kHz Khi dao động âm tần có tần số 1000 Hz thực dao động toàn phần thì dao động cao tần thực số dao động toàn phần là A 1600 B 625 C 800 D 1000 Câu 48 Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến điện gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 10 µH và tụ điện có điện dung C = 10pF Mạch này thu sóng điện từ có bước sóng là A 15 m B 18,85m C 185 m D 30 m Câu 49 Mạch điện dao động bắt tín hiệu máy thu vô tuyến điện gồm cuộn cảm với độ tự cảm biến thiên từ 1/π mH đến 10/π mH và tụ điện với điện dung biến thiên từ 1/π nF đến 10/π nF Tần số dao động mạch khoảng giá trị từ A 50 kHz đến 500 kHz B MHz đến 20 MHz C MHz đến 50 MHz D MHz đến 40 MHz Câu 50 Mạch dao động LC lý tưởng có độ tự cảm L không đổi Khi tụ điện có điện dung C l thì bước sóng mạch phát là λ1 = 75m Khi tụ điện có điện dung C2 thì bước sóng mạch phát là λ2 = 100m Nếu ta dùng hai tụ nối tiếp có điện dung Cl và C2 thì bước sóng mạch phát là A 50m B 155m C 85,5m D 60m Câu 51 Cho mạch chọn sóng cộng hưởng gồm cuộn cảm và tụ xoay Khi điện dung tụ là C thì mạch bắt sóng có bước sóng λ = 10m, tụ có điện dung C thì mạch bắt sóng có bước sóng λ = 20m Khi tụ điện có điện dung C3 = C1 + 2C2 thì mạch bắt đuợc sóng có bước sóng λ3 là A 30m B 22,2m C 14,1m D 15m Câu 52 Mạch dao động LC lý tưởng có độ tự cảm L không đổi và tụ điện có điện dung C thay đổi Biết C = 18 nF thì bước sóng mạch phát là λ Để mạch phát bước sóng λ/3 thì cần mắc thêm tụ có điện dung Co bao nhiêu và mắc nào? A Co = 2,25nF và Co nối tiếp với C B Co = 6nF và Co nối tiếp với C C Co = 2,25nF và Co song song với C D Co = 6nF và Co song song với C Câu 53 Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm xác định và tụ điện là tụ xoay, có điện dung thay đổi theo quy luật hàm số bậc góc xoay α Khi α = 0°, tần số dao động riêng mạch là MHz Khi α = 120°, tần số dao động riêng mạch là MHz Để mạch này có tần số dao động riêng 1,5 MHz thì α là A 30,0° B 45,0° C 60,0° D 90,0° (6) Câu 54 Mạch chọn sóng máy thu gồm cuộn dây cảm và tụ xoay với điện dung phụ thuộc theo hàm bậc với góc xoay Biết giá trị điện dung tụ biến thiên từ 10µF đến 250µF ứng với góc xoay tụ từ 0° đến 120°, góc xoay tụ có giá trị là 8° thì mạch thu bước sóng λ Hỏi để mạch thu bước sóng 2λ cần xoay thêm tụ góc bao nhiêu? A 16,0° B 39,0° C 47,0° D 78,0° Câu 55 Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 0,938µH và tụ xoay Tụ xoay biến thiên theo công thức C = α + 30 pF, với α là góc xoay Để thu sóng điện từ có bước sóng 15m thì góc xoay là A 36,5° B 38,5° C 35,5° D 37,5° (7)