TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
CHỦ ĐỀ 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
I. LÝ THUYẾT
1. Mạch dao động LC:
Các phương trình dao động:
- Điện tích: q q cos(t)
0
- Cường độ dòng điện:
i qq sin(t)I sin(t) I cos(t )
0 0 0
2
I q
0 0
q q q
0 0
- Hiệu điện thế: u cos(t) =U cos(t) ; U
0 0
C C C
i
u
q
2
i
2 2
Phương trình độc lập với thời gian: q q
0
2
2 2 2
u i i
2 2 2
q u C
0
2 4 2 2
L
+ Trong một chu kỳ có 2 lần liên tiếp điện tích trên bản tụ đạt giá trị cực đại nên khoảng thời gian liên
T
tiếp mà điện tích trên bản tụ đạt cực đại là
2
1 1
Với tần số góc: T 2 LC và f
LC 2 LC
Năng lượng điện từ trong mạch dao động:
2 2
2
q q .cos (t)
0 2
- Năng lượng điện trường: W = W cos (t)
đ 0
2C 2C
1 1
2 2 2 2 2
- Năng lượng từ trường: W Li L q sin (t) W sin (t)
t 0 0
2 2
2
q
1 1
0 2 2
- Năng lượng điện từ: W W W W CU LI =const
đ t 0 o 0
2C 2 2
+ Năng lượng điện từ trong mạch dao động bảo toàn.
T
+ Năng lượng từ trường và điện trường biến thiên tuần hoàn với tần số 2f, tần số góc 2 và chu kỳ
2
+ Trong một chu kỳ có bốn lần năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường và cứ sau khoảng
T
thời gian năng lượng điện trường lại bằng năng lượng từ trường.
4
2. Dao động điện từ tắt dần.
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 1
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
- Khi mạch dao động điện từ có điện trở R thì mạch dao động điện từ tắt dần theo thời gian, khi đó các đại
lượng I ,q ,U giảm dần theo thời gian.
0 0 0
- Để duy trì dao động cho mạch ta cung cấp năng lượng cho hệ để bù vào phần năng lượng tiêu hao do tỏa
nhiệt sau mỗi chu kỳ. Gọi là dao động duy trì( hay sự tự dao động) ( sử dụng máy phát dao động có
transitor)
- Dao động duy trì có chu kỳ và biên độ bằng chu kỳ và biên độ riêng của mạch.
2
CU
2 0
Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch: P RI R.
2L
- Nếu ta đặt vào hai đầu mạch dao động một hiệu điện thế xoay chiều :
u U cos(t)thì dao động điện từ lúc này gọi là dao động cưỡng bức.
0
- Dao động cưỡng bức có chu kỳ bằng chu chỳ của nguồn và có biên độ phụ thuộc vào : biên độ riêng, chu
kỳ riêng, biên độ nguồn, chu kỳ nguồn và điện trở R
- Hiện tượng cộng hưởng: là hiện tượng biên độ dao động điện từ cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi tần số
nguồn xoay chiều bằng tần số riêng của hệ.
- Khi có cộng hưởng mạch dao động với chu kỳ bằng chu kỳ riêng của hệ.
3. Sóng điện từ
- Theo Maxwell: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xoáy
- Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện từ trường.
* Điện từ trường
- Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa lẫn nhau, liên hệ mật thiết với nhau. Chúng là hai mặt của
một trường thống nhất gọi là điện từ trường.
* Sóng điện từ:
- Định nghĩa: Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian
- Tính chất:
8
+ Sóng điện từ truyền đi với vận tốc 3.10 m/s trong chân không
+ Sóng điện từ có mang năng lượng
+ Sóng điện từ truyền được trong chân không
+ Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ.....
+ Sóng điện từ là sóng ngang. E B và vuông góc với phương truyền sóng, E,B
luôn cùng pha.
* Các loại sóng điện từ:
- Sóng dài: ( 3000m ) Có năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thu nên dùng trong thông tin dưới nước
- Sóng trung : 200 3000m ban ngày sóng bị tần điện li hấp thu mạnh và ban đêm thì bị tần điện li phản
xạ lại, dùng để truyền hình ban đêm ở các đài thông tin địa phương.
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 2
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
- Sóng ngắn: :10 200m sóng cơ năng lượng lớn và phản xạ mạnh nhất ở tần điện li, dùng trong truyền
hình ở các đài trung ương.
- Sóng cực ngắn: :0,0110m có năng lượng lớn, không bị tần điện li hấp thu và truyền theo đường
thẳng, dùng trong thông tin vũ trụ, truyền hình qua vệ tinh.
* Truyền thông bằng sóng điện từ:
- Máy phát và máy thu sóng điện từ là một mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ bằng tần số riêng của
mạch.
c
8
- Bước sóng: 3.10 .2 LC
f
+ Tụ điện xoay: C a b
- Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ:
Phải dùng sóng điện từ gọi là sóng mang.
- Ở máy phát: phải biến điệu sóng mang, tức là trộn sóng âm tần với sóng mang.
- Ở máy thu: phải dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang rồi dùng mạch khuếch đại
để làm cho tín hiệu mạnh lên.
- Sơ đồ khối máy phát thanh và máy thu thanh đơn giản.
+ Máy phát gồm ít nhất 5 bộ phận chính: micrô, mạch tạo dao động điện từ cao tần, mạch biến điệu, mạch
khuếch đại và an ten phát.
+ Máy thu gồm ít nhất 5 bộ phận cơ bản: anten thu, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách
sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần, loa.
Anten phát Anten thu
ống Khuếch đại
Biến điệu Chọn sóng tách sóng
nói
Cao tần
Dđộng Khuếch đại
Loa
Cao tần Âm tần
II. BÀI TẬP
1. LÝ THUYẾT
Câu 1: Tần số dao động riêng của mạch LC được xác định bởi:
L
A. f 2 LC B. f 2
C
1
1 L
C. D.
f f
2 C
2 LC
Câu 2: Trong mạch dao động LC điện tích biến đổi
A. cùng pha với điện áp hai đầu tụ điện C. ngược pha với điện áp hai đầu tụ điện
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 3
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
B. lệch pha với điện áp hai đầu tụ điện D. với tần số bằng tần số của mạch dao động
2
Câu 3: Trong Mạch dao động LC, dòng điện và điện áp hai đầu tụ điện biến thiên
A. cùng tần số, cùng pha C. cùng tần số, ngược pha
2
B. cùng tần số, lệch pha nhau D. cùng tần số, lệch pha nhau
2 3
Câu 4: Trong mạch LC, nếu điện tích cực đại trên tụ điện Q và cường độ dòng điện trong mạch là I thì
0 0
chu kỳ dao động điện từ trong mạch là:
Q I
0 0
A. T 2 B. T 2 C. T 2LC D. T 2Q I
0 0
I Q
0 0
Câu 5: Công thức tính năng lượng điện từ của một mạch dao động LC là:
2 2 2 2
Q Q Q Q
0 0 0 0
A. W B. W C. W D. W
2L 2C L C
Câu 6: Gọi I ,U là cường độ dòng điện cực đại và hiệu điện thế cực đại trong mạch LC. Biểu thức nào sau
0 0
đây là đúng:
L L
A. U I LC B. U I C. I U LC D. I U
0 0 0 0 0 0 0 0
C C
Câu 7: Trong mạch dao động LC có điện trở thuần không đáng kể, cường độ dòng điện trong mạch có dạng
i I cost . Năng lượng từ trường của cuộn dây thuần cảm là:
0
1 1
2 2 2
A. W LI cos t B. W LI sin t
t 0 t 0
2 2
1 1
2 2 2
C. W LI sin t D. W LI cos t
t 0 t 0
2
2
Câu 8: Trong mạch dao động điện từ có sự biến thiên qua lại giữa
A. điện tích và điện áp
B. điện áp và cường độ dòng điện
C. điện tích và dòng điện
D. năng lượng điện trường và năng lượng từ trường
Câu 9: Năng lượng trong mạch dao động điện từ gồm
A. Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và trong cuộn dây
B. Năng lượng từ trường tập trung ở tụ điện và năng lượng điện trường tập trung ở cuộn dây
C. Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn dây và chúng
biến thiên tuần hoàn theo hai tần số khác nhau
D. Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn dây và chúng
biến thiên tuần hoàn với cùng một tần số chung
Câu 10: Điện tích của tụ điện trong mạch dao động biến thiên điều hòa với chu kỳ T. Năng lượng điện
trường trong tụ điện của một mạch dao động
A. biến thiên tuần hoàn với chu kỳ 2T
B. biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T
T
C. biến thiên tuần hoàn với chu kỳ
2
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 4
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
D. không biến thiên theo thời gian
Câu 11: Tìm phát biểu sai về năng lượng trong mạch LC
A. Năng lượng dao động của mạch gồm có năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng
từ trường tập trung ở cuộn cảm.
B. Năng lượng điện trường và từ trường biến thiên điều hòa với cùng tần số của dòng điện xoay chiều
trong mạch
C. Khi năng lượng điện trường trong tụ điện giảm thì năng lượng từ trường trong cuộn cảm tăng lên và
ngược lại
D. Tại mọi thời điểm, tổng của năng lượng điện trường và từ trường là không đổi.
Câu 12: Trong mạch dao động LC có điện trở thuần bằng không
A. Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm và biến thiên với chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng
của mạch
B. Năng lượng điện trường tập trung ở cuộn cảm và biến thiên với chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng
của mạch
C. Năng lượng từ trường tập trung ở tụ điện và biến thiên với chu kỳ bằng nửa chu kỳ dao động riêng
của mạch
D. Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và biến thiên với chu kỳ bằng nửa chu kỳ dao động
riêng của mạch
Câu 13: Chọn phát biểu Sai
Xung quanh điện tích dao động
A. có điện trường
B. có từ trường
C. có điện từ trường
D. có điện trường không có từ trường
Câu 14: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tính chất của sóng điện từ
A. sóng điện từ là sóng ngang
B. sóng điện từ truyền được trong chân không
C. tại mọi điểm có sóng điện từ, hai vecto điện trường và từ trường song song với nhau
D. sóng điện từ truyền đi mang theo năng lượng
Câu 15: Đặc điểm nào sau đây không phải là đặc điểm chungcủa sóng điện từ và sóng cơ
A. có mang năng lượng
B. là sóng ngang
C. bị phản cạ khi gặp vật cản
D. truyền được trong chân không
Câu 16: Điều nào sau đây là đúng khi nói về sóng điện từ
A. sóng điện từ có phương dao động luôn là phương thẳng đứng
B. sóng điện từ có phương dao động luôn là phương thẳng ngang
C. sóng điện trường không truyền được trong chân không
D. điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ
Câu 17: Những sóng nào sau đây không phải sóng điện từ
A. sóng của đài phát thanh
B. sóng của đài truyền hình
C. sóng phát ra từ loa phóng thanh
D. ánh sáng phát ra từ một ngọn nến đang cháy.
Câu 18: Chọn phát biểu sai về điện từ trường
A. điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trương
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 5
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
B. từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xoáy
C. đường sức của mọi điện trường luôn khép kín
D. đường sức của mọi từ trường luôn khép kín
Câu 19: Trong điện từ trường, vec tơ cảm ứng từ và vec tơ cường độ điện trường
A. cùng phương, cùng chiều
B. cùng phương ngược chiều
C. có phương vuông góc
D. có phương lệch với nhau một góc bất kỳ
Câu 20: Sóng điện từ không có tính chất, đặc điểm nào kể sau đây
A. là sóng ngang
B. có đầy đủ tính chất như sóng cơ
C. cùng bản chất với sóng cơ
D. khi lan truyền mang theo năng lượng
Câu 21: Chọn phát biểu sai về sóng âm và sóng điện từ
A. có thể tạo ra được sóng dừng khi sóng phản xạ và sóng tới giao nhau
B. thay đổi tốc độ khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác
C. được mô tả bởi công thức, phương trình có dạng như nhau
D. khi truyền đi đều dựa vào sự biến dạng của môi trường truyền
Câu 22: Hình vẽ nào sau đây diễn tả đúng hướng lan truyền của sóng điện từ
A.
B
V B
V
E
B
E
V
E
D
C
E
B B
V
Câu 23: Một máy thu thanh đơn gian không có bộ phận nào sau đây
A. Mạch tách sóng
B. Mạch biến điệu
C. Anten
D. Loa
Câu 24: Biến điệu sóng điện từ là
A. biến đổi âm thanh thành sóng điện từ
B. dùng dao động điện âm tần biến đổi dao động điện từ cao tần
C. gây cộng hưởng điện từ trong mạch dao động
GV: Nguyễn Thị Kim Nhẫn 6
TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÝ 12
D. dùng sóng điện từ cao tần làm biến đổi sóng điện từ âm tần
Câu 25: Dao động điện từ trong mạch chọn sóng của máy thu khi máy thu bắt được sóng là:
A. Dao động tự do với tần số bằng tần số riêng của mạch
B. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số riêng của mạch
C. Dao động tắt dần có tần số bằng tần số riêng của mạch
D. Cả 3 câu trên đều sai
Câu 26: Sóng điện từ dùng trong thông tin liên lạc dưới nước là
A. sóng ngắn B. sóng dài
C. sóng trung D. sóng cực ngắn
Câu 27: Chọn phương án sai khi nói về bổ sung năng lượng cho mạch:
A. Để bổ sung năng lượng người ta sử dụng máy phát dao động điều hoà.
B. Dùng nguồn điện không đổi cung cấp năng lượng cho mạch thông qua tranzito.
C. Sau mỗi chu kì, mạch được bổ sung đúng lúc một năng lượng lớn hơn hoặc bằng năng lượng đã tiêu
hao.
D. Máy phát dao động điều hoà dùng tranzito là một mạch tự dao động để sản ra dao động điện từ
Câu 28: Giữa hai mạch dao đông xuất hiện hiện tượng cộng hưởng, nếu các mạch đó có:
A. Tần số dao động riêng bằng nhau. B. Điện dung bằng nhau
C. Điện trở bằng nhau. D. Độ cảm ứng từ bằng nhau.
Câu 29: Nguyên tắc thu sóng điện từ dựa vào
A. hiện tượng hấp thụ sóng điện từ của môi trường
B. hiện tượng giao thoa sóng điện từ
C. hiện tượng bức xạ sóng điện từ của mạch dao động hở
D. hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch LC
Câu 30: Tại đài truyền hình Hà Nam có một máy phát sóng điện từ. Xét một phương truyền nằm ngang,
hướng từ Tây sang Đông. Gọi M là một điểm trên phương truyền đó. Ở thời điểm t, véc tơ cường độ điện
trường tại M có độ lớn cực đại và hướng từ trên xuống. Khi đó vectơ cảm ứng từ tại M có
A. độ lớn bằng không. B. độ lớn cực đại và hướng về phía Tây.
C. độ lớn cực đại và hướng về phía Bắc. D. độ lớn cực đại và hướng về phía Nam.
Câu 31: Sóng điện từ là
A. sóng lan truyền trong các môi trường đàn hồi.
B. sóng có điện trường và từ trường dao động cùng pha, cùng tần số, có phương vuông góc với nhau ở mọi
thời điểm.
C. sóng có hai thành phần điện trường và từ trường dao động cùng phương, cùng tần số.
D. sóng có năng lượng tỉ lệ với bình phương của tần số.
Câu 32: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Tầng điện li ( tầng khí quyển ở độ cao 50 km chứa nhiều hạt mang điện: các electron và các ion) phản
xạ các sóng ngắn rất mạnh.
B.Sóng dài được dùng để thông tin liên lạc ở những khoảng cách lớn trên mặt đất vì nó dễ dàng đi vòng
qua các vật cản.
C. Ban đêm tầng điện li phản xạc các sóng trung tốt hơn ban ngày nên về ban đêm nghe đài bằng sóng
trung rõ hơn ban ngày.
D. Tầng điện li không hấp thụ hoặc phản xạ các sóng cực ngắn
Câu 33: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C đang
có dao động điện từ tự do. Ở thời điểm t, dòng điện qua cuộn dây có cường độ bằng 0 thì ở thời điểm