Các dạng bài tập Dao động và sóng điện từ có lời giải




Những dạng bài tập Dao động và sóng điện từ mang lời giải

Bài giảng: Bài 20: Mạch dao động - Cô Phan Thanh Nga (Thầy giáo VietJack)

Phần Dao động và sóng điện từ Vật Lí lớp 12 sẽ tổng hợp Lý thuyết, những dạng bài tập tuyển lựa mang trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 300 bài tập trắc nghiệm mang lời giải. Vào để theo dõi những dạng bài Dao động và sóng điện từ hay nhất tương ứng.

Tổng hợp Lý thuyết Chương Dao động và sóng điện từ

  • Lý thuyết Mạch dao động Xem chi tiết
  • Lý thuyết Điện từ trường Xem chi tiết
  • Lý thuyết Sóng điện từ Xem chi tiết
  • Lý thuyết Nguyên tắc truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến Xem chi tiết
  • Lý thuyết Dao động điện từ là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ Xem chi tiết
  • Lý thuyết Điện từ trường là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ Xem chi tiết
  • Lý thuyết Sóng điện từ là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ Xem chi tiết
  • Lý thuyết Truyền thông bằng sóng điện từ là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ Xem chi tiết

Chủ đề: Mạch dao động

  • Dạng 1 : Bài tập Mạch dao động LC trong đề thi Đại học mang giải chi tiết Xem chi tiết
  • Dạng 1: Chu kỳ, tần số trong mạch dao động

  • Dạng 2: Điện tích, dòng điện, hiệu điện thế trong mạch dao động

  • Dạng 3: Mạch dao động LC tắt dần

  • Phương pháp tìm chu kỳ, tần số trong mạch dao động LC cực hay Xem chi tiết
  • Viết biểu thức điện áp, cường độ dòng điện, điện tích trong mạch dao động LC Xem chi tiết
  • Tìm năng lượng dao động điện từ trong mạch dao động LC Xem chi tiết
  • Bài toán về nạp năng lượng ban sơ cho mạch dao động LC Xem chi tiết
  • Dạng bài toán tụ điện bị đánh thủng, nối tắt trong mạch dao động LC Xem chi tiết
  • 50 bài tập trắc nghiệm Mạch dao động mang lời giải (phần 1)

  • 50 bài tập trắc nghiệm Mạch dao động mang lời giải (phần 2)

Chủ đề: Điện từ trường

  • Phương pháp giải bài tập Điện từ trường

  • Bài toán về sự lan truyền của điện từ trường trong những môi trường Xem chi tiết
  • Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay mang lời giải Xem chi tiết
  • 50 bài tập trắc nghiệm Điện từ trường mang lời giải (phần 1)

  • 50 bài tập trắc nghiệm Điện từ trường mang lời giải (phần 2)

Chủ đề: Sóng điện từ - Thông tin liên lạc

  • Dạng 2 : Bài tập Sóng điện từ trong đề thi Đại học mang giải chi tiết Xem chi tiết
  • Dạng 1: Tìm những đại lượng đặc trưng của sóng điện từ

  • Dạng 2: Tìm khoảng giới hạn cho mạch chọn sóng

  • Dạng 3: Tụ xoay mang điện dung thay đổi

  • 80 bài tập trắc nghiệm Sóng điện từ mang lời giải (phần 1)

  • 80 bài tập trắc nghiệm Sóng điện từ mang lời giải (phần 2)

  • 80 bài tập trắc nghiệm Sóng điện từ mang lời giải (phần 3)

Bài tập trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ

  • 50 câu trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ mang lời giải chi tiết (cơ bản - phần 1)

  • 50 câu trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ mang lời giải chi tiết (cơ bản - phần 2)

  • 60 câu trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ mang lời giải chi tiết (tăng - phần 1)

  • 60 câu trắc nghiệm Dao động và sóng điện từ mang lời giải chi tiết (tăng - phần 2)

Công thức, cách tính chu kỳ, tần số trong mạch dao động LC

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Những công thức cơ bản

- Tần số góc riêng:

- Chu kỳ dao động riêng:

- Tần số dao động riêng:

Ghép thêm tụ điện

Mạch dao động LC1 mang chu kỳ T1, tần số . Mạch dao động LC2 mang chu kỳ T2, tần số f2

Trường hợp 1: C1 mắc tiếp nối với C2. Lúc đó:

Trường hợp 2: C1 mắc song song với C2. Lúc đó:

Ghép thêm cuộn cảm

Mạch dao động L1C mang chu kỳ T1, tần số f1 . Mạch dao động L2C mang chu kỳ T2, tần số f2

Trường hợp 1: L1 tiếp nối L2:

Trường hợp 2: L1 song song với L2:

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm một cuộn cảm mang độ tự cảm L = 1mH và một tụ điện mang điện dung là C = 0,1μF. Tần số riêng của mạch mang trị giá nào sau đây?

A. 1,6.104 Hz

B. 3,2.104 Hz

C. 1,6.104 Hz

D. 3,2.104 Hz

Hướng dẫn:

Ứng dụng công thức tính tần số ta mang:

Đáp án A.

Ví dụ 2: Trong mạch dao động, lúc mắc tụ điện mang điện dung C1 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f1 = 60kHz. Lúc mắc tụ mang điện dụng C2 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f2 = 80kHz. Lúc mắc C1 song song với C2 rồi mắc vào cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là

A. 100 kHz

B. 140 kHz

C. 50 kHz

D. 48 kHz

Hướng dẫn:

Ứng dụng công thức tính tần số lúc Hai điện dung song song nhau ta mang:

Đáp án D.

Ví dụ 3: Trong mạch dao động, lúc mắc cuộn dây mang mang độ tự cảm L1, với tụ điện mang điện dung C thì tần số dao động của mạch là f1 = 120kHz. Lúc mắc cuộn dây mang độ tự cảm L2 với tụ điện mang điện dung C thì tần số dao động của mạch là f2 = 160kHz. Lúc mắc L1 tiếp nối L2 rồi mắc vào cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là:

A. 100 kHz

B. 200 kHz

C. 96 kHz

D. 150 kHz

Hướng dẫn:

Ứng dụng công thức tính tần số của mạch lúc Hai cuộn cảm mắc tiếp nối ta mang:

Đáp án C.

Công thức, cách tính năng lượng điện từ trong mạch dao động LC

A. Phương pháp giải

I. Phương pháp chung.

Xét một mạch dao động điện từ LC đang hoạt động ổn định. Trong mạch dao động LC mang năng lượng điện từ bao gồm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.

1. Năng lượng điện trường tích trữ trong tụ điện và mang biểu thức là

* Ta mang:

* Gọi ω’, T’, f’, φ’ tuần tự là tần số góc, chu kì, pha ban sơ của năng lượng điện trường ta mang: ω’ = 2ω; T’ = T/2; f’ = 2f, φ’ = 2φ.

2. Năng lượng từ trường tích trữ trong cuộn cảm và mang biểu thức là

* Ta mang:

3. Năng lượng điện từ trong mạch LC bằng tổng của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường: W = WC + WL

4. Công thức suy luận liên quan:

* Để tính những trị giá tức thời (u, i) ta dựa vào phương trình bảo toàn năng lượng:

* Để tính những trị giá tức thời (i, q) ta dựa vào hệ thức liên hệ:

* Lúc WC = nWL ta mang:

* Lúc WL = nWC ta mang:

5. Dạng đồ thị của năng lượng điện trường và từ trường

* Trong mạch dao động điện lý tưởng luôn mang sự biến đổi năng lượng qua lại giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường nhưng tổng của chúng tức năng lượng điện từ luôn bảo toàn và tỉ lệ với U02, I02, Q02

* Từ công thức ta thấy năng lượng điện từ chỉ phụ thuộc vào đặc tính của mạch và cách kích thích ban sơ.

* Trong mạch dao động điện lý tưởng WC và WL biến thiên tuần hoàn nhưng ngược pha nhau với chu kì bằng nửa chu kì dao động của mạch và tần số bằng Hai lần tần số dao động của mạch.

* Trong mạch dao động điện lý tưởng WC và WL biến thiên tuần hoàn quanh trị giá trung bình và luôn có giá trị dương (biến thiên từ trị giá 0 tới WCmax = WLmax).

* Thời kì liên tục để WC = WL trong Một chu kì là t0 = T/4 (T là chu kì dao động của mạch LC)

* Thời khắc trước nhất để WC = WL lúc mạch dao động mang q = qmax = Q0 , u = umax = U0 hoặc i = imax = I0 là t0 = T/8

* Thời kì liên tục để năng lượng điện trường (hoặc năng lượng từ trường) đạt cực đại là T/2.

6. Mạch LC dao động tắt dần:

* Công suất hao tổn do cuộn dây mang điện trở R là: Phao tổn = I2.R (với ) và để duy trì dao động của mạch thì công suất bổ sung phải bằng công suất hao tổn.

* Năng lượng cần bổ sung trong Một chu kì là ∆ET = Phao tổn.T = I2.R.T

* Năng lượng cần bổ sung trong thời kì t là Et = Phao tổn.t = I2.R.t.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 (CĐ – 2011): Trong mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện mang điện dung C và cuộn cảm thuần mang độ tự cảm L, đang mang dao động điện từ tự do. Biết hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là U0. Lúc hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U0/Hai thì cường độ dòng điện trong mạch mang độ to bằng

Hướng dẫn

Chọn D.

Ta mang:

Thay u = U0/2

Ví dụ 2: Mạch dao động LC gồm tụ C = 6μF và cuộn cảm thuần. Biết trị giá cực đại của điện áp giữa hai đầu tụ điện là U0 = 14V. Tại thời khắc điện áp giữa hai bản của tụ là u = 8V, năng lượng từ trường trong mạch bằng

A. WL = 588μJ.

B. WL = 396μJ.

C. WL = 39,6μJ.

D. WL = 58,8μJ.

Hướng dẫn

Chọn C.

Bảo toàn năng lượng ta được:

Thay số ta được năng lượng từ trường của mạch là:

Ví dụ 3: Trong mạch dao động LC lý tưởng đang mang dao động điện từ tự do. Thời kì ngắn nhất giữa Hai lần liên tục năng lượng từ trường bằng 3 lần năng lượng điện trường là 10-4s. Thời kì giữa 3 lần liên tục dòng điện trên mạch mang trị giá to nhất là:

A. 3.10-4 s

B. 9.10-4 s

C. 6.10-4 s

D. 2.10-4 s.

Hướng dẫn

Chọn C.

Lúc WL = 3WC ta mang: .

Sử dụng vòng tròn lượng giác trình diễn q, ta nhận thấy khoảng thời kì ngắn nhất giữa hai lần WL = 3WC ứng với góc quét ∆φ = π/3 → ∆tmin = T/6

→ Chu kỳ mạch dao động là: T = 6.10-4s.

Thời kì giữa 3 lần liên tục dòng điện trên mạch mang trị giá to nhất là một chu kỳ T.

Ví dụ 4: Một mạch dao động gồm tụ điện C = 0,5μF và cuộn dây L = 5mH, điện trở thuần của cuộn dây là R = 0,1Ω. Để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ là 5V ta phải cung ứng cho mạch một công suất là

A. 0,125μW.

B. 0,125mW.

C. 0,125W.

D. 125W.

Hướng dẫn

Chọn B.

Lúc hiệu điện thế cực đại trên tụ là 5V thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là:

= 0,035355A.

Công suất tiêu thụ trong mạch là P = RI2 = 1,25.10-4W = 0,125mW.

Muốn duy trì dao động trong mạch thì cứ sau mỗi chu kì dao động ta phải cung ứng một phần năng lượng bằng phần năng lượng đã bị mất tức là ta phải cung ứng một công suất đúng bằng 0,125mW.

Ví dụ 5: Một nguồn điện mang suất điện động 3V, điện trở trong 2Ω, được mắc vào hai đầu mạch gồm một cuộn dây mang điện trở thuần 3Ω mắc song song với một tụ điện. Biết điện dung của tụ là 5μF và độ tự cảm là 5μH. Lúc dòng điện chạy qua mạch đã ổn định, người ta ngắt nguồn điện khỏi mạch. Lúc đó nhiệt lượng to nhất toả ra trên cuộn dây bằng bao nhiêu?

A. 6.10-4 J.

B. 7.10-4 J.

C. 9 μJ.

D. 7μJ.

Hướng dẫn

= 0,035355A.

Chọn C.

Lúc dòng điện qua mạch ổn định (qua cuộn dây):

= 0,035355A.

Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây cũng chính là hiệu điện thế Hai đầu tụ: UAB = U0 = I.R = 1,8 V

Năng lượng dao động của mạch lúc ngắt nguồn:

= 0,035355A.

Nhiệt lượng to nhất tỏa ra trên cuộn dây bằng năng lượng dao động lúc đầu của mạch.

Lúc đó nhiệt lượng to nhất toả ra trên cuộn dây bằng năng lượng của mạch lúc đó: Qmax = W = 9μJ

Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng

A. Phương pháp giải

1. Bước sóng điện từ mạch thu được

+ Bước sóng điện từ: trong chân ko: ; trong môi trường:

+ Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát ra hoặc thu được bằng tần số riêng của mạch.

Mạch chọn sóng vô tuyến của máy thu mang:

+ Từ công thức tính bước sóng ta thấy, bước sóng biến thiên theo L và C. L hay C càng to thì bước sóng càng to.

+ Mạch dao động mang L biến đổi từ Lmin tới Lmax và C biến đổi từ Cmin tới Cmax¬ thì bước sóng của sóng điện từ phát (hoặc thu):

- λmin tương ứng với Lmin và Cmin

- λmax tương ứng với Lmax và Cmax

Nếu mạch chọn sóng mang cả L và C biến đổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu được thay đổi trong giới hạn từ tới .

Lưu ý:

* Lúc ghép Hai tụ tiếp nối hoặc Hai cuộn cảm song song:

* Lúc ghép Hai tụ song song hoặc Hai cuộn cảm tiếp nối:

* Điện dung của tụ điện phẳng: (ε là hằng số điện môi, d là khoảng cách giữa hai bản tụ và S là diện tích của mỗi bản tụ).

+ Lúc chất điện môi trong tụ là ko khí thì ε = Một nên và bước sóng thu được là:.

+ Nếu nhúng những bản tụ ngập vào trong điện môi mang hằng số điện môi ε và những yếu tố khác ko đổi thì điện dung . Suy ra bước sóng:

+ Nếu nhúng những bản tụ ngập sâu x% trong điện môi lỏng mang hằng số điện môi ε và những yếu tố khác ko đổi thì bộ tụ coi như gồm hai tụ C1, C2 ghép song song:

Bước sóng mạch thu được lúc đó là:

+ Nếu ghép sát vào một bản tụ một tấm điện môi mang hằng số điện môi ε và bề dày d’ = x%.d và những yếu tố khác ko đổi thì bộ tụ coi như gồm hai tụ C1, C2 ghép tiếp nối.

Bước sóng mạch thu được lúc đó là:

* Nếu tụ xoay mang cấu tạo gồm N tấm kim loại đặt song song cách đều nhau những khoảng d thì ta được bộ tụ gồm (N – 1) tụ giống nhau ghép song song, mỗi tụ mang điện dung

Do vậy, bộ tụ mang điện dung tương đương là: Cb = (N – 1).C0.

* Nếu tụ xoay mang cấu tạo gồm N tấm kim loại đặt song song cách đều nhau những khoảng d và hai tấm ngoài cùng được nối với mạch thì ta được bộ tụ gồm (N – 1) tụ giống nhau ghép tiếp nối, mỗi tụ mang điện dung

Do vậy, bộ tụ mang điện dung tương đương là:

Ví dụ 1: Mạch chọn sóng của một máy thu gồm một tụ điện và cuộn cảm. Lúc thu được sóng điện từ mang bước sóng λ, người ta nhận thấy khoảng thời kì giữa hai lần liên tục điện áp trên tụ mang trị giá bằng trị giá điện áp hiệu dụng là 5 ns. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108 m/s. Bước sóng λ là:

A. 5 m.

B. 6 m.

C. 3 m.

D. 1,5 m.

Hướng dẫn

Chọn B..

Hai lần liên tiếp điện áp trên tụ có giá trị bằng giá trị điện áp hiệu dụng chính là hai lần liên tiếp WL = WC nên:

Ví dụ 2: Một đài bán dẫn mang thể thu được cả dải sóng AM và dải sóng FM bằng cách thay đổi cuộn cảm L của mạch thu sóng nhưng vẫn sử dụng chung một tụ xoay. Lúc thu sóng AM, đài thu được dải sóng từ 100 m tới 600 m. Lúc thu sóng FM, đài thu được bước sóng ngắn nhất là 2,5 m. Bước sóng dài nhất trong dải sóng FM mà đài thu được là

A. 5 m.

B. 7,5 m.

C. 15 m.

D. 12 m.

Hướng dẫn

Chọn C..

Bước sóng AM:

Bước sóng FM:

Ví dụ 3 (THPTQG 2017): Mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm cuộn cảm thuần mang độ tự cảm 5 μH và tụ điện mang điện dung thay đổi được. Biết rằng, muốn thu được sóng điện từ thì tần số riêng của mạch dao động phải bằng tần số của sóng điện từ cần thu (để mang cùng hưởng). Trong ko khí, tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108 m/s, để thu được sóng điện từ mang bước sóng từ 40 m tới 1000 m thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện mang trị giá

A. từ 9 pF tới 5,63nF.

B. từ 90 pF tới 5,63 nF.

C. từ 9 pF tới 56,3 nF.

D. từ 90 pF tới 56,3 nF.

Hướng dẫn

Chọn D..

Ta mang:

Ví dụ 4: Trong mạch chọn sóng, lúc mắc tụ điện mang điện dung C1 với cuộn cảm L thì mạch thu được bước sóng, λ1 = 90m. Lúc mắc tụ mang điện dung C2 với cuộn cảm L thì mạch thu được bước sóng λ2 = 120m. Lúc mắc C1 tiếp nối C2 rồi mắc vào cuộn cảm L thì mạch thu được bước sóng là

A. 100 m

B. 150 m

C. 210 m

D. 72 m

Hướng dẫn

Chọn D..

Ứng dụng công thức bước sóng lúc ghép Hai tụ điện tiếp nối:

Ví dụ 5: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm bộ tụ điện và cuộn cảm thuần L. Lúc L = L1; C = C1 thì mạch thu được bước sóng λ. Lúc L = 3L1; C = C2 thì mạch thu được bước sóng là 2λ. Lúc điều chỉnh cho L = 2L1; C = C1 + 2C2 thì mạch thu được bước sóng là

Hướng dẫn

Chọn A..

Lúc L = L1; C = C1 thì

Lúc L = 3L1; C = C2 thì

Lúc điều chỉnh cho L = 2L1; C = C1 + 2C2 = 11C1/3 thì mạch thu được bước sóng là:

  • Dao động cơ
  • Sóng cơ và Sóng âm
  • Dòng điện xoay chiều
  • Sóng ánh sáng
  • Lượng tử ánh sáng
  • Hạt nhân nguyên tử

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Nhà băng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

  • Hơn 75.000 câu trắc nghiệm Toán mang đáp án
  • Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Hóa mang đáp án chi tiết
  • Sắp 40.000 câu trắc nghiệm Vật lý mang đáp án
  • Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Tiếng Anh mang đáp án
  • Kho trắc nghiệm những môn khác



Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *