Bài tập củng cố Vật lí 12 kết nối: bài 19 Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

Bài tập củng cố môn Vật lí 12 kết nối tri thức: Bài 19 Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ. Phần bài tập gồm 4 mức độ: Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng và Vận dụng cao bám sát với chương trình sách giáo khoa. Thông qua bài tập này, học sinh có thể ôn luyện kiến thức đã học từ cơ bản đến nâng cao.

Bài khác

Nội dung chi tiết

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

(16 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (6 CÂU)

Câu 1: Em có thể cho biết điện trường xoáy xuất hiện khi nào ?

Trả lời:

Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy.

Câu 2: Em hãy trình bày giả thuyết của Maxwell, từ đó rút ra kết luận về mối liên quan chặt chẽ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên ?

Trả lời:

* Giả thuyết của Maxwell:

- Khi từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra điện trường xoáy có đường sức điện bao quanh đường cảm ứng từ (điện trường tĩnh có đường sức hở).

- Khi điện trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra từ trường có đường cảm ứng từ bao quanh đường sức điện.

=> không thể có điện trường hoặc từ trường tồn tại riêng biệt, độc lập nhau. Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một trường duy nhất là trường điện từ.

Câu 3: Từ giả thuyết của Maxwell em hãy rút ra kết luận về mối liên quan chặt chẽ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên ?

Trả lời:

* Kết luận về mối liên quan chặt chẽ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên: Từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường biến thiên theo thời gian; ngược lại, điện trường biến thiên theo thời gian cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.

Câu 4: Em hãy nêu khái niệm của sóng điện từ?

Trả lời:

Khái niệm: sóng điện từ là quá trình lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

Câu 5: Trình bày tính chất của sóng điện từ?

Trả lời:

- Truyền trong mọi môi trường vật chất, kể cả trong chân không. Vận tốc trong chân không là c = 3.108 m/s.

- Là sóng ngang, các vecto BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ và BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ. Ba vecto BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ tại một điểm tạo thành tam diện thuận.

- Trong sóng điện từ, tại một điểm dao động điện trường và từ trường luôn đồng pha.

- Cũng có các tính chất giống như sóng cơ học, chúng có thể phản xạ, khúc xạ, giao thoa, …

- Khi truyền trong không gian, sóng điện từ mang theo năng lượng tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số.

Câu 6: Em hãy viết công thức tính bước sóng của sóng điện từ, giải thích các đại lượng ?

Trả lời:

Công thức: BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Trong đó: c là tốc độ ánh sáng trong chân không (m/s).

T là chu kì của dao động điện từ (s).

f là tần số của sóng điện từ (Hz).

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Mạch dao động LC dao động điều hoà, năng lượng tổng cộng được chuyển từ điện năng trong tụ điện thành từ năng trong cuộn cảm mất 1,50 μs. Chu kỳ dao động của mạch là bao nhiêu ?

Trả lời:

Năng lượng điện trường cực đại chuyển toàn bộ thành năng lượng từ trường trong thời gian q giảm từ Q0 xuống 0 tức:

t = BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ = 1,5μs ⇒ T = 6μst =BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ =1,5 μs ⇒ T = 6 μs.

Câu 2: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪmH và một tụ điện có điện dung BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪnF. Sau khi kích thích cho mạch dao động, chu kì dao động của mạch là bao nhiêu ?

Trả lời:

Vì chu kì BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 3: Một mạch dao động LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪH và một tụ điện có điện dung C. Tần số dao động riêng của mạch là 0,5 MHz. Em hãy tính giá trị của điện dung ?

Trả lời:

Ta có: BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 4: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại là bao nhiêu ?

Trả lời:

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp điện tích trên tụ có độ lớn cực đại là;

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một tụ xoay có điện dung biến thiên liên tục và tỉ lệ thuận với góc quay từ giá trị BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ đến BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪtương ứng khi góc quay của các bản tụ tăng dần từ 0º đến 180º. Tụ điện được mắc với một cuộn dây có hệ số tự cảm BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ để tạo thành mạch chọn sóng của máy thu.

Trả lời:

Để thu được sóng điện từ có bước sóng BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ thì:

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Và để C = 50pF, phải xoay bản tụ một góc BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 2: Mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ và một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,1H. Khi hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện là 4V thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,02A. Hiệu điện thế cực đại trên bản tụ là bao nhiêu ?

Trả lời:

Vì W = Wđ + Wt = Wđmax = Wtmax và bài toán cho biết C, U0 nên ta viết:

Wđ + Wt = Wđmax BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 3: Trong một mạch dao động lí tưởng, lúc cường độ dòng điện trong mạch bằng 0 thì hiệu điện thế trên tụ điện bằng 10 V. Khi năng lượng từ trường trong cuộn dây gấp 3 lần năng lượng điện trường trong tụ thì hiệu điện thế trên tụ bằng bao nhiêu ?

Trả lời:

Ta có W = Wt + Wđ ⇒⇒ khi I = 0 thì Wt = 0 ⇒⇒ Wđ max ⇒⇒ U0 = 10V

Khi: Wt = 3Wđ ⇒⇒ W = 4Wđ

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 4: Một mạch dao động điện từ gồm tụ C = 5 μF và cuộn thuần cảm L = 50 mH. Hiệu điện thế cực đại hai đầu tụ điện là 12 V. Tại thời điểm hiệu điện thế hai đầu cuộn dây là 8 V thì năng lượng từ trường trong mạch là bao nhiêu ?

Trả lời:

Năng lượng điện từ của mạch là: W = Wt + Wđ

⇒⇒ Tại thời điểm u = 8V thì:

W = Wđ max - Wđ = BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Hai tụ điện C1 = 3C0 và C2 = 6C0 mắc nối tiếp. Nối hai đầu bộ tụ với pin có suất điện động E = 3V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự do. Tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nửa giá trị dòng điện cực đại, người ta dùng một dây dẫn điện để nối tắt hai cực của tụ C1. Hiệu điện thế cực đại trên tụ C2 của mạch dao động sau đó là bao nhiêu ?

Trả lời:

Lúc đầu BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Khi BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ, điện áp trên bộ tụ: BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Từ BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ nên năng lượng điện trường tức thời còn nằm trong tụ BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ là BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Lúc sau, tụ C1 bị loại bỏ khỏi mạch nên năng lượng còn lại là:

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Do còn C2 nên BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu 2: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây thuần cảm và một tụ xoay. Tụ xoay từ góc 0º đến 120º thì điện dung biến thiên từ 10pF đến 250pF. Khi góc xoay của tụ ở 8º thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng là 10m. Biết rằng điện dung của tụ tỉ lệ bậc nhất với góc xoay. Muốn bắt được sóng có bước sóng 20m thì tụ cần xoay thêm một góc bao nhiêu ?

Trả lời:

+ Điện dung C của tụ xoay tỉ lệ bậc nhất với góc xoay BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ thoe hệ số tỉ lệ K.

Khi ở 0º thì điện dung đã có giá trị C0 = 10pF nên có thể viết C = 10 +kα.

Thay C = 250pF ứng với BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ ta có 250 = 10 +k . 120 => k = 2

Vậy khi ở góc α bất kì, giá trị điện dung là C = 10 + 2α.

+ Từ biểu thức BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪta có BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ và BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Vậy tụ phải xoay thêm một góc BÀI 19 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. MÔ HÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ

Đầy đủ Bài tập củng cố Vật lí 12 kết nối tri thức

Tài liệu cùng môn học

Tài liệu khác

Xem thêm nội dung

CHƯƠNG 1: VẬT LÍ NHIỆT

CHƯƠNG 2: KHÍ LÍ TƯỞNG

CHƯƠNG 3: TỪ TRƯỜNG

CHƯƠNG 4: VẬT LÍ HẠT NHÂN