CHƯƠNG IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: 1. Mạch dao động: là mạch gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động. Nếu điện trở của mạch rất nhỏ ( ) r 0≈ thì mạch dao động được coi là mạch dao động lí tưởng. 2. Định luật biến thiên điện tích q và cường độ dòng điện i trong một mạch dao động lí tưởng: Nếu 0 q q cos t= ω thì 0 0 i q' q sin t I cos t 2 π   = = −ω ω = ω +  ÷   Với 0 0 I q= ω ; 1 LC ω = ; 0 0 q C.U = Suy ra: 0 0 C I U L = ⇒ 0 0 L U I C = Kết luận: Điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian cùng tần số góc ω, nhưng i sớm (nhanh) pha 2 π so với q. 3. Định nghĩa dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường E ur và cảm ứng từ B ur ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. 4. Chu kì và tần số riêng của mạch dao động: * Chu kì: T 2 LC= π * Tần số: 1 f 2 LC = π * Tần số góc: 1 LC ω = 5. Năng lượng điện từ: Năng lượng điện từ W của mạch dao động là tổng năng lượng điện trường W C trong tụ điện và năng lượng từ trường W L trong cuộn cảm. * Năng lượng điện trường W C : ( ) 2 2 2 2 0 2 0 0 C q cos t q q q 1 cos2 t W cos t 2C 2C 2C 2C 2 ω + ω   = = = ω =  ÷   Nhận xét: Năng lượng điện trường W C trong tụ điện biến thiên điều hòa với tần số góc là 2ω (hoặc T/2). * Năng lượng từ trường W L : 2 2 2 2 2 2 0 L 0 0 q 1 1 1 1 1 cos2 t 1 cos2 t W Li L q sin t L. .q 2 2 2 LC 2 2C 2 − ω − ω     = = ω ω = =  ÷  ÷     Nhận xét: Năng lượng từ trường W L trong cuộn cảm biến thiên điều hòa với tần số góc là 2ω (hoặc T/2). * Năng lượng điện từ W: 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 C L 0 0 q q q 1 1 W W W cos t sin t CU LI const 2C 2C 2C 2 2 = + = ω + ω = = = = Kết luận: /var/www/html/tailieu/data_temp/document/chuong-iv-bai-tap-dao-dong-va-song-dien-tu--13855866686882/mat1379221955.doc - 1 - C L C L ξ + - q Trong quá trình dao động của mạch, năng điện trường W C và năng lượng từ trường W L luôn biến thiên cùng tần số góc và bằng 2 lần tần số góc (hoặc T/2) của mạch dao động, nhưng năng lượng điện từ của mạch là không đổi (bảo toàn). * Chú ý: Cmax Lmax W W W= = mà: 2 Cmax 0 1 W CU 2 = ; 2 Lmax 0 1 W LI 2 = 6. Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường: - Từ trường biến thiên sinh ra điện trường xoáy: Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện điện trường xoáy. - Điện trường biến thiên sinh ra từ trường: Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. 7. Thuyết điện từ Mắc-xoen: Thuyết điện từ Mắc-xoen diễn tả mối quan hệ giữa: - Điện tích, điện trường. - Dòng điện và từ trường. - Sự biến thiên của từ trường theo thời gian và điện trường xoáy. - Sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường. 8. Sóng điện từ là gì ? Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. 9. Những đặc điểm của sóng điện từ: - Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ 8 c 3.10 m/s= . - Sóng điện từ là sóng ngang B E v⊥ ⊥ ur ur r . - Trong sóng điện từ dao động điện trường E ur và dao động từ trường B ur tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau. - Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ cũng bị phản xạ và khúc xạ. - Sóng điện từ mang năng lượng. - Những sóng điện từ có bước sóng (λ) từ vài mét đến vài kilômét được dùng trong thông tin liên lạc gọi là sóng vô tuyến. Sóng vô tuyến được chia thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài. - Các sóng ngắn phản xạ tốt trên tầng điện li và trên mặt đất nên có thể truyền đi rất xa. + Sóng dài: từ 0,1MHz đến 1MHz. + Sóng trung: từ 1MHz đến 10MHz. + Sóng ngắn: từ 10MHz đến 100MHz. + Sóng cực ngắn: từ 100MHz đến 1000MHz. 10. Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến: - Phải dùng các sóng điện từ cao tần để mang thông tin (gọi là sóng mang). - Phải biến điệu sóng mang. + Dùng micrô để biến dao động âm (sóng âm tần) thành dao động điện cùng tần số. + Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang gọi là biến điệu sóng điện từ. - Ở nơi thu dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa. - Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại. B. BÀI TẬP ÁP DỤNG: Câu 1. (TN 2007) Tần số góc của dao động điện từ tự do trong mạch LC có điện trở thuần không đáng kể được xác định bởi biểu thức: A. 2 . LC π ω = B. 1 . LC ω = C. 1 . 2 LC ω = π D. 1 . LC ω = π Câu 2. (TN 2007) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về năng lượng của mạch dao động điện từ LC có điện trở thuần không đáng kể ? A. Năng lượng điện từ của mạch dao động biến đổi tuần hoàn theo thời gian. B. Năng lượng điện từ của mạch dao động bằng năng lượng từ trường cực đại ở cuộn cảm. C. Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường cùng biến thiên tuần hoàn theo một tần số chung. D. Năng lượng điện từ của mạch dao động bằng năng lượng điện trường cực đại ở tụ điện. Câu 3. (TN 2007) Một mạch dao động điện từ có tần số 6 f 0,5.10 Hz= , vận tốc ánh sáng trong chân không 8 c 3.10 m/s= . Sóng điện từ do mạch đó phát ra có bước sóng là: /var/www/html/tailieu/data_temp/document/chuong-iv-bai-tap-dao-dong-va-song-dien-tu--13855866686882/mat1379221955.doc - 2 - A. 6m. B. 600m. C. 60m. D. 0,6m. Câu 4. (TN 2007) Một mạch dao động điện từ LC gồm tụ điện có điện dung C và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Biết dây dẫn có điện trở thuần không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Gọi q 0 , U 0 lần lượt là điện tích cực đại và hiệu điện thế cực đại của tụ điện, I 0 là cường độ dòng điện cực đại trong mạch. Biểu thức nào sau đây không phải là biểu thức tính năng lượng điện từ trong mạch ? A. 2 0 1 W CU . 2 = B. 2 0 q W . 2L = C. 2 0 1 W LI . 2 = D. 2 0 q W . 2C = Câu 5. (TN 2007) Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2mH và tụ điện có điện dung C = 0,2µF. Biết dây dẫn có điện trở thuần không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Lấy π = 3,14. Chu kì dao động điện từ riêng trong mạch là: A. 4 6,28.10 s. − B. 5 6,28.10 s. − C. 4 12,56.10 s. − D. 5 12,56.10 s. − Câu 6. (TN 2007) Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L không đổi và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Biết điện trở của dây dẫn là không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Khi điện dung C có giá trị C 1 thì tần số dao động riêng là f 1 . Khi điện dung có giá trị C 2 = 4C 1 thì tần số dao động điện từ riêng trong mạch là: A. 1 2 f f . 2 = B. 2 1 f 4f .= C. 2 1 f 2f .= D. 1 2 f f . 4 = Câu 7. (TN 2007) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về điện từ trường ? A. Điện trường xoáy là điện trường có đường sức là những đường cong kín. B. Khi một từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy. C. Điện trường xoáy là điện trường có đường sức là những đường cong không kín. D. Khi một điện trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra một từ trường xoáy. Câu 8. (TN 2007) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ ? A. Sóng điện từ không truyền được trong chân không. B. Sóng điện từ truyền được trong chân không. C. Sóng điện từ mang năng lượng. D. Sóng điện từ là sóng ngang. Câu 9. (TN 2007) Vận tốc truyền sóng điện từ trong chân không là 3.10 8 m/s, tần số của sóng có bước sóng 30m là: A. 6.10 8 Hz. B. 3.10 8 Hz. C. 9.10 9 Hz. D. 10 7 Hz. Câu 10. (TN 2007) Sóng điện từ: A. truyền đi với cùng một vận tốc trong mọi môi trường. B. luôn không bị phản xạ, khúc xạ khi gặp mặt cách giữa hai môi trường. C. là sóng dọc. D. mang năng lượng. Câu 11. (TN 2007) Điện trường xoáy là điện trường A. có các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ. B. giữa hai bản tụ điện có điện tích không đổi. C. có các đường sức không khép kín. D. của các điện tích đứng yên. Câu 12. (TN 2007) Chu kì dao động điện từ tự do trong mạch dao động LC (có điện trở thuần không đáng kể) là: A. 1 T LC. 2 = π B. 1 T . 2 LC = π C. T 2 LC.= π D. 2 T . LC π = Câu 13. (TN 2007) Vận tốc truyền sóng điện từ trong chân không là 3.10 8 m/s. Một sóng điện từ có bước sóng 6m trong chân không thì có chu kì là: A. 8 2.10 ms. − B. 7 2.10 s. − C. 8 2.10 s. − µ D. 8 2.10 s. − Câu 14. (TN 2008) Khi nói về sóng điện từ phát biểu nào sau đây là sai ? A. Sóng điện từ là sóng ngang. B. Sóng điện từ lan truyền trong chân không với vận tốc c = 3.10 8 m/s. C. Sóng điện từ bị phản xạ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường. D. Sóng điện từ chỉ truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi. Câu 15. (TN 2008) Khi nói về điện từ trường, phát biểu nào sau đây là sai ? A. Đường sức điện trường của điện trường xoáy giống như đường sức điện trường do một điện tích không đổi, đứng yên gây ra. B. Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra một từ trường xoáy. /var/www/html/tailieu/data_temp/document/chuong-iv-bai-tap-dao-dong-va-song-dien-tu--13855866686882/mat1379221955.doc - 3 - C. Đường cảm ứng từ của từ trường xoáy là các đường cong kín bao quanh các đường sức điện trường. D. Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra một điện trường xoáy. Câu 16. (TN 2008) Coi dao động điện từ của một mạch dao động LC là dao động tự do. Biết độ tự cảm của cuộn dây 2 L 2.10 H − = và điện dung của tụ điện là 10 C 2.10 F. − = Chu kì dao động điện từ tự do trong mạch dao động này là: A. ( ) 2 s .π B. ( ) 6 4 .10 s . − π C. ( ) 6 2 .10 s . − π D. ( ) 4 s .π Câu 17. (TN 2008) Một mạch dao động điện từ LC, có điện trở thuần không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian với tần số f. Phát biểu nào sau đây là sai ? A. Năng lượng điện từ biến thiên tuần hoàn với tần số f. B. Năng lượng điện trường biến thiên tuần hoàn với tần số 2f. C. Năng lượng điện từ bằng năng lượng điện trường cực đại. D. Năng lượng điện từ bằng năng lượng từ trường cực đại. Câu 18. (TN 2008) Một cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thành một mạch dao động (còn gọi là mạch dao động LC). Chu kì dao động điện từ tự do của mạch này phụ thuộc vào: A. dòng điện cực đại chạy trong cuộn dây của mạch dao động. B. điện tích cực đại của bản tụ điện trong mạch dao động. C. điện dung C và độ tự cảm L của mạch dao động. D. hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện của mạch dao động. Câu 19. (TN 2008) Một mạch dao động điện từ gồm tụ điện có điện dung 12 2 4 C .10 F − = π và cuộn dây cảm thuần (thuần cảm) có độ tự cảm 3 L 2,5.10 H. − = Tần số dao động điện từ tự do của mạch là: A. 2,5.10 5 Hz. B. 0,5.10 5 Hz. C. 0,5.10 7 Hz. D. 5.10 5 Hz. Câu 20. (TN 2009) Mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1mH và tụ điện có điện dung 0,1 F.µ Dao động điện từ riêng của mạch có tần số góc là: A. 2.10 5 rad/s. B. 3.10 5 rad/s. C. 10 5 rad/s. D. 4.10 5 rad/s. Câu 21. (TN 2009) Sóng điện từ A. không mang năng lượng. B. là sóng ngang. C. không truyền được trong chân không. D. là sóng dọc. Câu 22. (TN 2009) Khi một mạch dao động lí tưởng (gồm cuộn cảm thuần và tụ điện) hoạt động mà không có tiêu hao năng lượng thì: A. ở thời điểm năng lượng điện trường của mạch cực đại, năng lượng từ trường của mạch bằng không. B. ở mọi thời điểm, trong mạch chỉ có năng lượng điện trường. C. cảm ứng từ trong cuộn dây tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện qua cuộn dây. D. cường độ điện trường trong tụ điện tỉ lệ nghịch với điện tích của tụ điện. Câu 23. (TN 2010) Một mạch dao động LC gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2 10 H − π mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung 10 10 F − π . Chu kì dao động điện từ riêng của mạch này bằng: A. 6 3.10 s. − B. 6 4.10 s. − C. 6 2.10 s. − D. 6 5.10 s. − Câu 24. (TN 2010) Trong một mạch dao động LC gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C đang có dao động điện từ tự do với tần số f. Hệ thức đúng là: A. 2 2 1 C . 4 f L = π B. 2 2 4 f C . L π = C. 2 2 f C . 4 L = π D. 2 2 4 L C . f π = Câu 25. (TN 2010) Một mạch dao động LC đang có dao động điện từ tự do với tần số góc ω. Gọi q 0 là điện tích cực đại của một bản tụ điện. Bỏ qua sự tiêu hao năng lượng trong mạch, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là: A. 2 0 0 I q .= ω B. 0 0 2 q I .= ω C. 0 0 I q .= ω D. 0 0 q I .= ω Câu 26. Tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động LC được xác định bởi công thức: A. 1 L f . 2 C = π B. 1 C f . 2 L = π C. f 2 LC.= π D. 1 f . 2 LC = π /var/www/html/tailieu/data_temp/document/chuong-iv-bai-tap-dao-dong-va-song-dien-tu--13855866686882/mat1379221955.doc - 4 - Câu 27. Phát biểu nào dưới đây không đúng ? Trong mạch dao động LC, đại lượng biến thiên tuần hoàn với chu kì T 2 LC= π là: A. điện tích q của một bản tụ điện. B. cường độ dòng điện trong mạch. C. hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm thuần. D. năng lượng từ trường trong cuộn cảm thuần. Câu 28. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động là hai dao động điều hòa: A. cùng pha. B. ngược pha. C. lệch pha nhau . 2 π D. lệch pha nhau . 4 π Câu 29. Một mạch dao động gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung C có dao động điện từ tự do. Giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện bằng U 0 . Giá trị cực đại của cường độ dòng điện trong mạch là: A. 0 0 I U LC.= B. 0 0 C I U . L = C. 0 0 L I U . C = D. 0 0 U I . LC = Câu 30. Trong mạch dao động: A. năng lượng điện trường biến thiên tuần hoàn với chu kì T 2 LC.= π B. năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số 1 f . 2 LC = π C. năng lượng toàn phần biến thiên với tần số bằng 2 lần tần số của dòng điện. D. năng lượng điện trường cực đại bằng năng lượng từ trường cực đại. Câu 31. Trong mạch dao động LC, khi cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm thuần đạt giá trị cực đại thì: A. năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạch đều đạt cực đại. B. năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạch đều đạt cực tiểu. C. năng lượng từ trường của mạch đạt cực đại còn năng lượng điện trường bằng không. D. năng lượng điện trường của mạch đạt cực đại còn năng lượng từ trường bằng không. Câu 32. Cường độ dòng điện trong một mạch dao động biến đổi với tần số là f. Năng lượng điện trường trong tụ điện biến thiên tuần hoàn với tần số là: A. f/2. B. f. C. 2f. D. 4f. Câu 33. Điện trường xuất hiện ở xung quanh: A. một điện tích đứng yên. B. một dòng điện không đổi. C. một tụ điện đã tích điện và được ngắt khỏi nguồn. D. nguồn sinh tia lửa điện. Câu 34. Điện trường xoáy không có đặc điểm nào dưới đây ? A. làm phát sinh từ trường biến thiên. B. các đường sức không khép kín. C. vectơ cường độ điện trường xoáy E ur có phương vuông góc với vectơ cảm ứng từ B. ur D. không tách rời từ trường biến thiên. Câu 35. Sóng điện từ và sóng cơ không có chung tính chất nào dưới đây ? A. có tốc độ lan truyền phụ thuộc vào môi trường. B. có thể bị phản xạ, khúc xạ. C. truyền được trong chân không. D. mang năng lượng. Câu 36. Sóng điện từ nào nêu dưới đây không bị phản xạ ở tầng điện li ? A. sóng cực ngắn. B. sóng ngắn. C. sóng trung. D. sóng dài. Câu 37. Nguyên tắc hoạt động của mạch chọn sóng trong máy thu sóng vô tuyến là dựa trên hiện tượng: A. giao thoa sóng điện từ. B. cộng hưởng dao động điện từ. C. nhiễu xạ sóng điện từ. D. phản xạ sóng điện từ. Câu 38. Trong mạch dao động LC, nếu tăng điện dung của tụ điện lên 12 lần và giảm độ tự cảm của cuộn cảm xuống 3 lần thì tần số dao động của mạch: A. giảm 4 lần. B. tăng 4 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 2 lần. Câu 39. Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C = 125nF và một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 5mH. Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I 0 = 60mA. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là: A. U 0 = 12V. B. U 0 = 60V. C. U 0 = 2,4V. D. U 0 = 0,96V. Câu 40. /var/www/html/tailieu/data_temp/document/chuong-iv-bai-tap-dao-dong-va-song-dien-tu--13855866686882/mat1379221955.doc - 5 - . 2 2 = + = ω + ω = = = = Kết luận: /var/www/html/tailieu/data_temp/document /chuong- iv-bai- tap- dao- dong- va- song- dien- tu- -13855866686882/mat1379221955.doc. do mạch đó phát ra có bước sóng là: /var/www/html/tailieu/data_temp/document /chuong- iv-bai- tap- dao- dong- va- song- dien- tu- -13855866686882/mat1379221955.doc