1 Ôn luyện vật lý 12 phần: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dao động điện từ * Điện tích tức thời q = q 0 cos(ωt + ϕ); * Điện áp tức thời 0 0 os( ) os( ) q q u c t U c t C C ω ϕ ω ϕ = = + = + * Dòng điện tức thời i = q’ = -ωq 0 sin(ωt + ϕ) = I 0 cos(ωt + ϕ + 2 π ) * Cảm ứng từ: 0 os( ) 2 B B c t π ω ϕ = + + Trong đó: 1 LC ω = là tần số góc riêng; 2T LC π = là chu kỳ riêng; 1 2 f LC π = là tần số riêng 0 0 0 q I q LC ω = = ; 0 0 0 0 0 q I L U LI I C C C ω ω = = = = . * Năng lượng điện trường: 2 2 đ 1 1 W 2 2 2 q Cu qu C = = = ; 2 2 0 đ W os ( ) 2 q c t C ω ϕ = + * Năng lượng từ trường: 2 2 2 0 1 W sin ( ) 2 2 t q Li t C ω ϕ = = + * Năng lượng điện từ: đ W=W W t + ⇔ 2 2 2 0 0 0 0 0 1 1 1 W 2 2 2 2 q CU q U LI C = = = = Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc ω, tần số f và chu kỳ T thì W đ và W t biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f và chu kỳ T/2 + Mạch dao động có điện trở thuần R ≠ 0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất: 2 2 2 2 2 0 0 2 2 C U U RC I R R L ω = = = P + Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại + Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét. 2. Sự tương tự giữa dao động điện và dao động cơ Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện x q x” + ω 2 x = 0 q” + ω 2 q = 0 v i k m ω = 1 LC ω = m L x = Acos(ωt + ϕ) q = q 0 cos(ωt + ϕ) k 1 C v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) i = q’ = -ωq 0 sin(ωt + ϕ) F u 2 2 2 ( ) v A x ω = + 2 2 2 0 ( ) i q q ω = + µ R W=W đ + W t W=W đ + W t W đ W t (W C ) W đ = 1 2 mv 2 W t = 1 2 Li 2 W t W đ (W L ) W t = 1 2 kx 2 W đ = 2 2 q C 3. Sóng điện từ:*Vận tốc lan truyền trong không gian v = c = 3.10 8 m/s *Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu được bằng tần số riêng của mạch. Bước sóng của sóng điện từ 2 v v LC f λ π = = Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ L Min → L Max và C biến đổi từ C Min → C Max thì bước sóng λ của sóng điện từ phát (hoặc thu) λ Min tương ứng với L Min và C Min λ Max tương ứng với L Max và C Max --------------------------------------------------------------------------- TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) 2 Ôn luyện vật lý 12 phần: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ II.CÁC DẠNG TOÁN *DẠNG I:DAO ĐỘNG ĐIÊN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG Bài 1:một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C=4 µ Fmắc nối tiếp với cuộn thuần cảm có L=20mH. a)Khi U 1 =1v thì I 1 =10mA.Tính cường độ dòng điện cực đại trong mạch và điện tích cực đại của tụ điện. (17,32mA;4,9 µ F) b)Khi cường độ dòng điện trong mạch là I 2 =5mA.Tính điện tích của tụ điện(4,69 µ F) Bài 2:Điện áp cực đại ở hai bản tụ của một của mạch dao động LC bằng 5V,C=2 µ F. a)Tính năng lượng từ cực đại trong mạch dao động(25.10 -6 J) b)Khi điện áp hai đầu tụ điện bằng 3V.Tính năng lượng từ của mạch dao động(16.10 -6 J). Bài 3:Mạch dao động gồm C=0,5 µ F và L=0,02H.Tụ điện được tích điện đến điện áp 10V.Tại thời điểm t=0 tụ điện được nối với cuộn cảm. a)Tính chu kỳ và tần số góc của mạch dao động. b)Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch và điện tích của tụ điện. c)Viết biểu thức của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường,Tính năng lượng toàn phần của mạch dao động. Bài 4:Dao động điện từ trong mạch dao động LC có tần số f=kH Z .Tính tần số dao động điện từ của mạch dao động trong hai trường hợp. a)Thay tụ điện có điện dung C ’ =2C.(25 2 H Z ) b)Mắc C song song với C ’’ =2C.Trong trường hợp này tính tỉ số điện tích của C và C ’ khi dòng điện trong mạch khác không.(28,87H Z ;1/2) *DẠNG II:SÓNG ĐIỆN TỪ. Bài 1:Tìm bước sóng của sóng điện từ có tần số f=10 8 H Z truyền trong các môi trường sau. a)Trong không khí.(3m) b)Trong thuỷ tinh chiết suất n 2 =1,5.(2m) Bài 2:Mạch vào của một máy thu sóng điện từ là mạch dao động LC.Điện áp giữa hai tụ u=6cos10 4 π tV.Điện dung của tụ điện C=1 µ F.cho biết c=3.10 8 m/s. a)Tính chu kỳ dao động điện từ và bước sóng điện từ mà máy thu được(2.10 -4 s;60km) b)Tính L,viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch dao động.(1mH; Bài 3:Mạch vào của máy thu thanh gồm cuộn cảm L=2mH và tụ điện xoay. a)Khi điện dung của tụ điện là C 1 =0,2pF,máy thu bắt được sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu?(37,68m; b)Muốn máy thu mbắt được sóng điện từ có bước sóng từ25m đến 100m,thì điện dung của tụ điện biến đổi trong khoảng nào.(0,087pF đến 1,4pF) Bài 4:Mach vào của máy thu thanh là mạch dao động LC dao động không tắt dần.Biết rằng điện tích cực đại của tụ điện là q 0 =10 -6 C,cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động là I 0 =10a. a)Tìm bước sóng điện từ mà máy thu được.(188,4m) b)Nếu thay C bởi C ’ thì bước sóng điện từ máy thu được tăng gấp đôi.Muốn thu được sóng điện từ có bước sóng lớn hơn 400 m thì phải mắc C và C ’ như thế nào vào mạch dao động.Tính bước sóng của sóng điện từ mà máy thu được trong trường hợp này.(421,3) Bài 5:Một máy thu thanh có mạch chọn sóng gồm tụ điện có điện dung C=60pF và cuộn thuần cảm có L=0,02mH. a)Tính bước sóng 0 λ mà máy thu được.(65,3m) b)Để thu được giải sóng từ 1 λ =15m đến 2 λ =45m,ta ghép thêm tụ điện có điện dung biến đổi C ’ nối tiếp với C,C ’ biến đổi trong phạm vi nào?(3,34pF đến 54,26pF) III.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM. Câu 1:Dao động điện từ trong mạch dao động LC: --------------------------------------------------------------------------- TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) 3 Ôn luyện vật lý 12 phần: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ A:là quá trình biến đổi không tuần hoàn của cường độ dòng điện trong cuộn dây. B:là quá trình biến đổi không tuần hoàn của điện tích trên tụ điện. C:Không có sự chuyển hoá từ năng lượng điện trường thành năng từ trường và ngược lại. D:là quá trình chuyển hoá tuần hoàn giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường nhưng tổng của chúng không đổi. Câu 2:Trong một mạch dao động lí tưởng,điện tích của một bản tụ điện biến thiên tuần hoàn theo thời gian có dạng q=q 0 cos ω t.Biểu thức của dòng điện trong mạch là.(ở đây I 0 = 0 q ω ) A:i=I 0 cos( 2 π ω − t ); B:i=I 0 cos( 2 π ω + t ); C:i=I 0 cos( t ω ); D:i=I 0 cos( πω + t ). Câu 3:Tần số dao động điện từ tự do trong mạch dao động LC được xác định bởi công thức nào sau đây. A: C L π 2 1 ; B: L C π 2 1 ; C: LC π 2 1 ; D: LC π 2 1 . Câu 4:Năng lượng từ trường của cuộn cảm trong một mạch dao động biến thiên như thế nào theo thời gian. A:Không biến thiên tuần hoàn theo thời gian. B:Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2. C:Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T. D:Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ 3T/2. Câu 5:Trong mạch dao động LC không lý tưởng,đại lượng nào sau đây không thay đổi theo thời gian. A:Năng lượng điện từ; B:Chu kỳ dao động riêng; C:Biên độ; D:Pha dao động. Câu 6:Dao động điện từ nào dưới đây có biên độ giảm dần theo thời gian. A:Dao động điện từ duy trì; B:Dao động điện từ cưỡng bức; C:Dao động điện từ cộng hưởng; D:Dao động điện từ tắt dần. Câu 7:Dao động nàodưới đây không có sự toả nhiệt do hiệu ứng Jun –Lenxơ? A:Dao động điện từ riêng của mạch dao động lý tưởng; B:Dao động điện từ duy trì; C:Dao động điện từ cưỡng bức; D:Dao động điện từ cộng hưởng. Câu 8:Một dòng điện một chiều không đổi chạy qua một dây dẫn thẳng thì xung quanh dây dẫn: A:Có từ trường; B:Có điện trường; C:Có điện từ trường; D:Không có từ trường. Câu 9:Đặc điểm nào sau đây không phải là đặc điểm chung của sóng điện từ và sóng cơ. A:Đều là sóng ngang; B:Đều mang năng lượng; C:Có thể gây ra hiện tượng giao thoa,nhiễu xạ; D:Đều truyền được trong chân không Câu 10:Thiết bị nào dưới đây có cả máy phát và máy thu sóng vô tuyến. A:Ti vi; B:Máy vi tính; C:Cái điều khiển ti vi; D:điện thoại di động. Câu 11:Trong sơ đồ máy phát vô tuyến không có bộ phận nào sau đây? A:Mạch phát dao động cao tần; B:Mạch tách sóng; C:Mạch biến điệu; D:Mạch khuyếch đại cao tần đã biến điệu. Câu 12:Trong sơ đồ máy thu vô tuyến không có bộ phận nào sau đây? A:Mạch thu sóng điện từ; B:Mạch biến điệu; C:Mạch tách sóng; D:Mạch khuếch đại dao động điện âm tần. Câu 13:Sóng điện từ nào không phản xạ ở tầng điên li. A:Sóng cực ngắn; B:sóng ngắn; C:Sóng trung; D:sóng dài. Câu 14:Chọn phát biểu sai khi nói về mạch dao động điện từ LC: A:Trong mạch dao động luôn có sự chuyển hoá giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường. B:Năng lượng toàn phần của mạch dao động bằng năng lượng điện trường cực đại ở tụ điện. C:Điện tích của tụ điện dao động điều hoà cùng tần số cùng pha với cđdđ trong mạch dao động. D:Trong mạch dao động năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hoà cùng tần số. Câu 15:Trong các loại sóng điện từ sau đây,sóng nào phản xạ ở tầng điện li. A:Sóng dài và sóng trung; B:sóng ngắn; C:Sóng cực ngắn; D:A và B. IV BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM. Bài 1:Điện tích của tụ điện của một mạch dao động thay đổi theo thời gian q=2.10 6 cos 10 4 t. π (C).Trả lời các cau hỏi sau: --------------------------------------------------------------------------- TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) 4 Ôn luyện vật lý 12 phần: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Câu 1:Tần số dao động điện từ trong mạch dao động. A:0,5kH Z ; B:5kH Z ; C:25kH Z ; D:30kH Z . Câu 2:Biên độ của cường độ dòng điện là bao nhiêu? A:3,14mA; B:31,4mA; C:6,28mA; D:62,8mA. Bài 2:Một mạch dao động của máy thu thanh gồm cuộn thuần cảm có độ tự cảm L=0,2.10 -4 H và tụ điên có điện dung C=8nF.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Tính chu kỳ riêng của mạch và bước sóng λ của sóng điện từ cộng hưởng với mạch dao động. A:25,12.10 -6 s và 75,36m ; B:25,12.10 -7 s và 753,6m ; C:2,3.10 -6 s và 690m ; D:2,5.10 -7 s và 105m Câu 2:Trường hợp có dao động trong mạch,khi điện áp ở 2 bản tụ cực đại U 0 =6V,Tính năng lượng từ trường trong cuộn cảm và năng lượng toàn phần của mạch dao động. A:W t =1,44.10 -7 Jvà W=2,88.10 -7 J; B:W t =0và W=2,88.10 -7 J; C:W t =1,44.10 -7 Jvà W=1,44.10 -7 J; D:W t =0và W=1,44.10 -7 J; Bài 3:Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm L=5mH và tụ điện có điện dung C=50 µ F.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Xác định tần số dao động điện từ trong mạch dao động. A:318H Z ; B:315H Z ; C:308H Z ; D:301H Z . Câu 2:Tính năng lượng của mạch dao động khi điện tích cực đại của tụ là 3.10 -4 C. A:3.10 -4 J; B:3,5.10 -4 J; C:4,5.10 -4 J; D:9.10 -4 J. Câu 3:Tính cường độ dòng điện trong mạch dao động khi điện áp 2 bản tụ là 4V. A:0,407A; B:0,447A; C:0,52A; D:0,547A. Bài 4:Một mạch dao động gồm cuộn thuần cảm L=0,2H và cường độ dòng điện trong mạch cực đại bằng 40mA.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Tính năng lượng toàn phần của mạch dao động. A:1,6.10 -4 J; B:2,4.10 -4 J; C:2,7.10 -4 J; D:3,2.10 -4 J. Câu 2:Tính năng lượng từ trường của cuộn dây và và năng lượng điện trường của tụ điện ở thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch là 20mA. A:W t =0,8.10 -4 Jvà Wđ=1,6.10 -4 J; B:W t =0,4.10 -4 Jvà Wđ=2,8.10 -4 J; C:W t =0,4.10 -4 Jvà Wđ=1,2.10 -4 J; D:W t =0,8.10 -4 Jvà Wđ=2,4.10 -4 J; Bài 5:Trong khoảng thời gian 5.10 -3 s có bao nhiêu dao động xãy ra ở sóng điện từ có bước sóng 30m. A:5.10 4 dao động; B:2.10 4 dao động; C:10 4 dao động; D:5.10 3 dao động; Bài 6:Một mục tiêu cách ăng ten của một ra đa là bao nhiêu,biết rằng tín hiệu vô tuyến được phát ra từ ăng ten đến mục tiêu và phản xạ lại trong thời gian 2.10 -4 s. A:10km; B:15km; C:30km; D:35km. Bài 7:Mạch dao động gồm cuộn thuần cảm có độ tự cảm 2mH và tụ điện có điện dung biến đổi từ 70pF đến 530pF.Cho c=3.10 8 m/s.Mạch dao động này có thể cộng hưởng với sóng điện từ có bước sóng trong khoảng nào sau đây? A:Từ 700m đến 1932m; B:Từ 705m đến 1940m; C:Từ 710m đến 1940m; D:Từ 715m đến 1945m. Bài 8:Mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm 1 tụ điện có điện dung biến thiên trong khoảng từ 15pF đến 860pF và một cuộn cảm có độ tự cảm biến thiên.Máy có thể bắt được sóng ngắn và sóng trung có bước sóng từ 10m đến 1000m.Tìm giới hạn biến thiên độ tự cảm của mạch. A:Từ 1,87 µ H đến 0,33mH; B:Từ 0,187 µ H đến 0,033mH; C:Từ 87 µ H đến 3,3mH; D:Từ 18,7 µ H đến 0,33mH Bài 9:Một mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm 1 cuộn cảm L=5 µ H và một tụ điện có điện dung biến thiên.Tính điện dung của tụ khi máy được điều chỉnh để thu sóng có bước sóng 31m.Biết rằng tần số dao động riêng của mạch dao động phải bằng tần số của sóng điện từ cần thu để có cộng hưởng.Lấy c=3.10 8 m/s. A:54pF; B:45pF; C:5,4pF; 54 µ F. --------------------------------------------------------------------------- TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) . vật lý 12 phần: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ II.CÁC DẠNG TOÁN *DẠNG I :DAO ĐỘNG ĐIÊN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG Bài 1:một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung. động. Câu 6 :Dao động điện từ nào dưới đây có biên độ giảm dần theo thời gian. A :Dao động điện từ duy trì; B :Dao động điện từ cưỡng bức; C :Dao động điện từ