Đề kiểm tra 1 tiết chương 4: Dao động và sóng điện từ - Đề số 1Làm đề thiCâu hỏi 1 : Mắc mạch dao động LC vào một nguồn điện ngoài, nguồn này có hiệu điện thế biến thiên theo thời gian u = U0cosωt. Nhận xét nào sau đây về dòng điện trong mạch LC là đúng:
Đáp án: C Lời giải chi tiết:
Ta có mạch được mắc vào nguồn điện ngoài có hiệu điện thế u = U0cosωt => Dao động điện từ trong mạch LC là một dao động cưỡng bức A - sai vì ω0 là tần số dao động riêng B - sai vì biên độ dòng điện trong mạch phụ thuộc vào biên độ điện áp ω, U0 nguồn, Rhệ C - đúng vì khi ω = ω0 : mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng => Biên độ dòng điện sẽ đạt cực đại D - sai vì dao động trong mạch là dao động cưỡng bức Câu hỏi 2 : Những sóng nào sau đây không phải là sóng điện từ ?
Đáp án: A Phương pháp giải:
Vận dụng lí thuyết về sóng điện từ Lời giải chi tiết:
A- không phải là sóng điện từ vì sóng phát ra từ loa là sóng cơ vì nó phát ra âm thanh nghe được B, C, D - là sóng điện từ Câu hỏi 3 : Bước sóng sóng điện từ được xác định bởi biểu thức nào?
Đáp án: A Lời giải chi tiết:
Bước sóng điện từ được xác định bởi biểu thức: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) Câu hỏi 4 : Nhận xét nào sau đây về đặc điểm của mạch dao động điện từ điều hoà LC là không đúng?
Đáp án: D Phương pháp giải:
Xem lí thuyết phần I - Nội dung lí thuyết Lời giải chi tiết:
A, B, C - đúng D - sai vì: tần số dao động của mạch: $f = \frac{1}{{2\pi \sqrt {LC} }}$ Câu hỏi 5 : Cho mạch điện như hình vẽ. Biết $C = 500 pF$, $L = 0,2mH$, $E = 1,5 V$. Lấy $π^2= 10$. Tại thời điểm $t = 0$, khóa K chuyển từ 1 sang 2. Thiết lập phương trình biểu diễn sự phụ thuộc của điện tích trên tụ điện C theo thời gian?
Đáp án: B Phương pháp giải:
+ Áp dụng công thức tính tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }}\) + Áp dụng biểu thức: \({U_0} = \dfrac{{{q_0}}}{C}\) + Xác định pha ban đầu của dao động + Viết phương trình điện tích Lời giải chi tiết:
Ta có: + Tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }} = \dfrac{1}{{\sqrt {0,{{2.10}^{ - 3}}{{.500.10}^{ - 12}}} }} = {10^6}\pi (ra{\text{d}}/s)\) + Điện tích cực đại: ${U_0} = \dfrac{{{q_0}}}{C} \to {q_0} = {U_0}C = E.C = 1,{5.500.10^{ - 12}} = 0,{75.10^{ - 9}}C$ Khi K ở vị trí 1 => Tụ được tích điện + Tại t = 0: Khóa K chuyển từ 1 sang 2 => Tụ bắt đầu phóng điện \( \to t = 0:q = {q_0} \to {\varphi _q} = 0\) => Biểu thức điện tích q-t: \(q{\rm{ }} = {\rm{ }}0,75cos({10^6}\pi t){\rm{ }}nC\) Câu hỏi 6 : Tìm phát biểu sai về điện từ trường?
Đáp án: C Phương pháp giải:
Xem lí thuyết mục 1 - phần I Lời giải chi tiết:
A, B, D - đúng C - sai vì: Đường sức của điện trường đều (không đổi theo thời gian) là đường không khép kín Câu hỏi 7 : Một máy thu thanh đang thu sóng ngắn. Để chuyển sang thu sóng trung, có thể thực hiện giải pháp nào sau đây trong mạch dao động anten
Đáp án: C Phương pháp giải:
+ Vận dụng lí thuyết về sóng trung và sóng ngắn + Vận dụng biểu thức tính bước sóng Lời giải chi tiết:
Ta có: + Sóng trung có bước sóng dài hơn sóng ngắn + Bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) tỉ lệ thuận với \(\sqrt C ,\sqrt L \) => Mạch đang thu được sóng ngắn, để mạch có thể thu được sóng trung thì ta cần mắc thêm vào mạch một tụ điện có điện dung hoặc cuộn cảm có độ tự cảm thích hợp sao cho bước sóng của mạch tăng A- Khi giảm C và giảm L => λ giảm => không thỏa mãn B- Khi giữ nguyên C và giảm L => λ giảm => không thỏa mãn C- Khi tăng L và tăng C => λ tăng => thỏa mãn D- Khi giữ nguyên L và giảm C => λ giảm => không thỏa mãn Câu hỏi 8 : Phương trình dao động của điện tích trong mạch dao động LC là \(q = {Q_0}\cos (\omega t + \varphi )\). Biểu thức của dòng điện trong mạch là:
Đáp án: B Phương pháp giải:
Xem lí thuyết mục 1 Lời giải chi tiết:
\(q = {Q_0}\cos (\omega t + \varphi )\) Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch: \(i = q' = \omega {Q_0}\cos (\omega t + \varphi + \frac{\pi }{2})\) Câu hỏi 9 : Điều nào sau đây là sai khi nói về nguyên tắc phát và thu sóng điện từ ?
Đáp án: A Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức thực tế về thu phát sóng điện từ Lời giải chi tiết:
A - sai vì: có thiết bị có thể vừa thu và phát sóng điện từ như điện thoại, .. B, C, D -đúng Câu hỏi 10 : Nếu quy ước: 1- chọn sóng; 2- tách sóng; 3- khuyếch đại âm tần; 4- khuyếch đại cao tần; 5-chuyển thành sóng âm. Việc thu sóng điện từ trong máy thu thanh phải qua các giai đoạn nào, với thứ tự nào?
Đáp án: C Phương pháp giải:
Xem lí thuyết phần 2 Lời giải chi tiết:
Các giai đoạn trong máy thu thanh: - Anten thu: Thu sóng điện từ cao tần biến điệu. - Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần: Khuếch đại dao động điện từ cao tần. - Mạch tách sóng: Tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần. - Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần: Khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến. - Loa: Biến dao động điện thành dao động âm => Thứ tự ta cần sắp xếp là: 1 - 4 - 2 - 3 - 5 Câu hỏi 11 : Trong sơ đồ khối của máy thu thanh vô tuyến điện đơn giản không có bộ phận nào dưới đây?
Đáp án: A Phương pháp giải:
Xem lí thuyết phần 2 Lời giải chi tiết:
Trong sơ đồ khối của máy thu thanh vô tuyến điện đơn giản không có bộ phận mạch biến điệu Câu hỏi 12 : Mạch dao động điện từ điều hoà có cấu tạo gồm
Đáp án: D Lời giải chi tiết:
Mạch dao động LC bao gồm một tụ điện có điện dung C và cuộn cảm có độ tự cảm L tạo thành mạch kín, gọi là mạch dao động hay khung dao động. Câu hỏi 13 : Mạch dao động điện từ điều hoà LC gồm tụ điện C = 30nF và cuộn cảm L =25mH. Nạp điện cho tụ điện đến hiệu điện thế 4,8V rồi cho tụ phóng điện qua cuộn cảm, cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là:
Đáp án: A Phương pháp giải:
Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa cường độ dòng điện cực đại và hiệu điện thế cực đại trong mạch dao động LC: \({I_0} = {U_0}\sqrt {\frac{C}{L}} \) Lời giải chi tiết:
Ta có: Cường độ dòng điện cực đại trong mạch: \({I_0} = \omega {q_0} = \frac{{{q_0}}}{{\sqrt {LC} }} = \frac{{{U_0}C}}{{\sqrt {LC} }} = {U_0}\sqrt {\frac{C}{L}} \) => Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch: \(I = U\sqrt {\frac{C}{L}} = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }}\sqrt {\frac{C}{L}} = \frac{{4,8}}{{\sqrt 2 }}\sqrt {\frac{{{{30.10}^{ - 9}}}}{{{{25.10}^{ - 3}}}}} = 3,{72.10^{ - 3}}A = 3,72mA\) Câu hỏi 14 : Mạch dao động điện từ gồm tụ điện C = 16nF và cuộn cảm L = 25mH. Tần số góc dao động của mạch là:
Đáp án: D Phương pháp giải:
Áp dụng biểu thức xác định tần số góc của mạch dao động điện từ LC: $\omega = \frac{1}{{\sqrt {LC} }}$ Lời giải chi tiết:
Ta có, tần số góc của mạch LC dao động tự do: $\omega = \frac{1}{{\sqrt {LC} }} = \frac{1}{{\sqrt {{{25.10}^{ - 3}}{{.16.10}^{ - 9}}} }} = {5.10^4}(ra{\rm{d}}/s)$
Câu hỏi 15 : Mạch dao động có L = 3,6.10-4 H; C = 18 nF. Mạch được cung cấp một công suất 6mW để duy trì dao động điện từ với hiệu điện thế cực đại trên hai bản tụ là 10V. Điện trở của mạch là:
Đáp án: C Phương pháp giải:
Sử dụng các công thức xác định:
Lời giải chi tiết:
Ta có: Cường độ dòng điện cực đại trong mạch: \({I_0} = {U_0}\sqrt {\frac{C}{L}} = 10\sqrt {\frac{{{{18.10}^{ - 9}}}}{{3,{{6.10}^{ - 4}}}}} = 0,05\sqrt 2 A\) Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch: \(P = \frac{Q}{t} = \frac{{{I^2}Rt}}{t} = {I^2}R = \frac{{I_0^2}}{2}R \to R = \frac{{2P}}{{I_0^2}} = \frac{{{{2.6.10}^{ - 3}}}}{{{{\left( {0,05\sqrt 2 } \right)}^2}}} = 2,4\Omega \) Câu hỏi 16 : Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung \(C = 10 pF\) và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm \(L = 0,25 mH\), cường độ dòng điện cực đại là \(50 mA\). Tại thời điểm ban đầu cường độ dòng điện qua mạch bằng không. Biểu thức của điện tích trên tụ là:
Đáp án: D Phương pháp giải:
- Cách 1: + Áp dụng công thức tính tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }}\) + Áp dụng công thức tính điện tích cực đại trên bản tụ: \({q_0} = \dfrac{{{I_0}}}{\omega }\) + Xác định \(\varphi \), tại \(t{\rm{ }} = {\rm{ }}0\): \(q = {q_0}cos\varphi \) - Cách 2: + Sử dụng vòng tròn lượng giác + Ta có: \(i = q'\) => điện tích \(q\) trễ pha \(\dfrac{\pi }{2}\) so với cường độ dòng điện hay \({\varphi _q} = {\varphi _i} - \dfrac{\pi }{2}\) + Viết phương trình điện tích \(q = {q_0}cos\left( {\omega t + {\varphi _q}} \right)\) Lời giải chi tiết:
+ Tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }} = \dfrac{1}{{\sqrt {0,{{25.10}^{ - 3}}{{.10.10}^{ - 12}}} }} = {2.10^7}(ra{\rm{d}}/s)\) + Điện tích cực đại trên tụ: \({q_0} = \dfrac{{{I_0}}}{\omega } = \dfrac{{{{50.10}^{ - 3}}}}{{{{2.10}^7}}} = 2,{5.10^{ - 9}}C\) + Tại t = 0: \(i = 0 \to q = {q_{max}} = {q_0} = {q_0}c{\rm{os}}\varphi \to c{\rm{os}}\varphi {\rm{ = 1}} \to \varphi {\rm{ = 0}}\) => \(q{\text{ }} = {\text{ }}2,{5.10^{ - 9}}cos\left( {{{2.10}^7}t} \right){\text{ }}C\) Cách 2: Ta có: + Tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }} = \dfrac{1}{{\sqrt {0,{{25.10}^{ - 3}}{{.10.10}^{ - 12}}} }} = {2.10^7}(ra{\rm{d}}/s)\) + Cường độ dòng điện cực đại: \({I_0} = \omega {q_0} \to {q_0} = \dfrac{{{I_0}}}{\omega } = \dfrac{{{{50.10}^{ - 3}}}}{{{{2.10}^7}}} = 2,{5.10^{ - 9}}C\) + Tại thời điểm ban đầu \(t = 0\), \(i = 0\) và đang tăng, vẽ trên vòng tròn lượng giác, ta được: Câu hỏi 17 : Cho mạch dao động điện từ tự do gồm tụ điện có điện dung C = 1μF. Biết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là i = 20cos(1000t + π/2) mA. Biểu thức điện áp giữa hai bản tụ điện có dạng:
Đáp án: C Phương pháp giải:
+ Đọc phương trình cường độ dòng điện + Áp dụng công thức tính tần số góc : \(\omega = \frac{1}{{\sqrt {LC} }}\) + Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa hiệu điện thế cực đại và cường độ dòng điện cực đại: \({U_0} = {I_0}\sqrt {\frac{L}{C}} \) + Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa pha của cường độ dòng điện và điện áp giữa 2 bản tụ : \({\varphi _i} = {\varphi _u} + \frac{\pi }{2}\) Lời giải chi tiết:
Từ phương trình : i = 20cos(1000t + π/2) mA, ta có: + Tần số góc: \(\omega = 1000 = \frac{1}{{\sqrt {LC} }} \to L = \frac{1}{{{\omega ^2}C}} = \frac{1}{{{{1000}^2}{{.10}^{ - 6}}}} = 1H\) + Cường độ dòng điện cực đại: I0 = 20mA - Ta có: \(CU_0^2 = LI_0^2 \to {U_0} = \sqrt {\frac{{LI_0^2}}{C}} = \sqrt {{{\frac{{1.({{20.10}^{ - 3}})}}{{{{10}^{ - 6}}}}}^2}} = 20V\) - Dòng điện trong mạch dao động nhanh pha\(\frac{\pi }{2}\) so với điện áp trong mạch: \({\varphi _i} = {\varphi _u} + \frac{\pi }{2} \to {\varphi _u} = {\varphi _i} - \frac{\pi }{2} = \frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{2} = 0\) => u = 20cos(1000t) V Câu hỏi 18 : Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1 H và tụ điện có điện dung 10 μF. Lấy π2 = 10. Lúc đầu, điện tích trên một bản tụ điện đạt giá trị cực đại. Điện tích trên tụ điện có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu sau khoảng thời gian ngắn nhất là:
Đáp án: C Phương pháp giải:
+ Áp dụng công thức tính chu kì dao động của mạch LC: \(T = 2\pi \sqrt {LC} \) + Sử dụng trục thời gian suy ra từ vòng tròn Lời giải chi tiết:
Ta có + Chu kì dao động của mạch: \(T = 2\pi \sqrt {LC} = 2\pi \sqrt {{{1.10.10}^{ - 6}}} = 0,02{\rm{s}}\) + Khoảng thời gian ngắn nhất đi từ q0 đến q0/2 là : \(\frac{T}{6} = \frac{{0,02}}{6} = \frac{1}{{300}}s\) Câu hỏi 19 : Một mạch dao động LC đang thu được sóng trung. Để mạch có thể thu được sóng ngắn thì phải
Đáp án: A Phương pháp giải:
+ Vận dụng lí thuyết về sóng trung và sóng ngắn + Vận dụng biểu thức tính bước sóng + Vận dụng lí thuyết về mạch có C nối tiếp, song song Lời giải chi tiết:
Ta có: + Sóng trung có bước sóng dài hơn sóng ngắn + Bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) tỉ lệ thuận với \(\sqrt C ,\sqrt L \) => Mạch đang thu được sóng trung, để mạch có thể thu được sóng ngắn thì ta cần mắc thêm vào mạch một tụ điện có điện dung hoặc cuộn cảm có độ tự cảm thích hợp sao cho bước sóng của mạch giảm A- Khi mắc nối tiếp thêm tụ điện : \(\frac{1}{{{C_{nt}}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}} \to {C_{nt}} < {C_1} \to \lambda \downarrow \) thỏa mãn B- Bước sóng không phụ thuộc vào điện trở => không thỏa mãn C- Khi mắc nối tiếp thêm cuộn cảm: \({L_{nt}} = {L_1} + {L_2} > {L_1} \to \lambda \uparrow \) không thỏa mãn D- Khi mắc song song thêm tụ điện: \({C_{//}} = {C_1} + {C_2} > {C_1} \to \lambda \uparrow \)không thỏa mãn Câu hỏi 20 : Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung thay đổi từ \(\frac{{10}}{\pi }pF\) đến \(\frac{{160}}{\pi }pF\) và cuộn dây có độ tự cảm \(\frac{{2,5}}{\pi }\mu H\). Mạch trên có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng nào ?
Đáp án: B Phương pháp giải:
Áp dụng biểu thức tính bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) Lời giải chi tiết:
Ta có: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) + \({\lambda _{\min }} = 2\pi c\sqrt {L{C_{\min }}} = 2\pi {.3.10^8}\sqrt {\frac{{{{2,5.10}^{ - 6}}}}{\pi }.\frac{{{{10.10}^{ - 12}}}}{\pi }} = 3m\) + \({\lambda _{{\rm{max}}}} = 2\pi c\sqrt {L{C_{{\rm{max}}}}} = 2\pi {.3.10^8}\sqrt {\frac{{{{2,5.10}^{ - 6}}}}{\pi }.\frac{{{{160.10}^{ - 12}}}}{\pi }} = 12m\) \( \to 3m \le \lambda \le 12m\) Câu hỏi 21 : Một mạch chọn sóng gồm cuộn dây có hệ số tự cảm không đổi và một tụ điện có điện dung biến thiên. Khi điện dung của tụ là 20nF thì mạch thu được bước sóng 40m. Nếu muốn thu được bước sóng 60m thì phải điều chỉnh điện dung của tụ
Đáp án: C Phương pháp giải:
Áp dụng biểu thức tính bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) Lời giải chi tiết:
Ta có: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) + Khi C = C1 = 20nF: \({\lambda _1} = 2\pi c\sqrt {L{C_1}} \) + Khi C = C2: \({\lambda _2} = 2\pi c\sqrt {L{C_2}} \) \[ \to \frac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _2}}} = \sqrt {\frac{{{C_1}}}{{{C_2}}}} = \frac{{40}}{{60}} = \frac{2}{3} \to \frac{{{C_1}}}{{{C_2}}} = \frac{4}{9} \to {C_2} = \frac{9}{4}{C_1} = \frac{9}{4}.20nF = 45nF\] => Cần tăng điện dung của tụ lên một khoảng bằng 45nF - 20nF = 25nF Câu hỏi 22 : Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 2.10-6 H, điện trở thuần R = 0. Để máy thu thanh chỉ có thể thu được các sóng điện từ có bước sóng từ 57m đến 753m, người ta mắc tụ điện trong mạch trên bằng một tụ điện có điện dung biến thiên. Hỏi tụ điện này phải có điện dung trong khoảng nào?
Đáp án: B Phương pháp giải:
Áp dụng biểu thức xác bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) Lời giải chi tiết:
Ta có: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \to C = \frac{{{\lambda ^2}}}{{4{\pi ^2}{c^2}L}}\) \(\begin{array}{l} \to \frac{{{\lambda _{\min }}^2}}{{4{\pi ^2}{c^2}L}} < C < \frac{{{\lambda _{{\rm{max}}}}^2}}{{4{\pi ^2}{c^2}L}} \leftrightarrow \frac{{{{57}^2}}}{{4{\pi ^2}{{({{3.10}^8})}^2}{{.2.10}^{ - 6}}}} < C < \frac{{{{753}^2}}}{{4{\pi ^2}{{({{3.10}^8})}^2}{{.2.10}^{ - 6}}}}\\ \leftrightarrow 4,{57.10^{ - 10}}F < C < 7,{97.10^{ - 8}}F\end{array}\) Câu hỏi 23 : Mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm một cuộn cảm có độ tự cảm \(5\mu H\) và 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 \(c = {3.10^8}m/s\)
Đáp án: A Phương pháp giải:
Vận dụng biểu thức tính bước sóng: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \) Lời giải chi tiết:
Ta có: \(\lambda = 2\pi c\sqrt {LC} \to C = \frac{{{\lambda ^2}}}{{4{\pi ^2}{c^2}L}} = \frac{{{{31}^2}}}{{4{\pi ^2}{{({{3.10}^8})}^2}{{.5.10}^{ - 6}}}} = 5,{4.10^{ - 11}}F\) Câu hỏi 24 : Tại Hà Nội, một máy đang phát sóng điện từ. Xét một phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên. Vào thời điểm t, tại điểm M trên phương truyền, vectơ cảm ứng từ đang có độ lớn cực đại và hướng về phía Nam. Khi đó vectơ cường độ điện trường có:
Đáp án: A Phương pháp giải:
+ Vận dụng lí thuyết về phương, chiều của véctơ cường độ điện trường, véctơ cảm ứng từ và vận tốc truyền sóng trong điện từ trường. + Áp dụng quy tắc cái đinh ốc Lời giải chi tiết:
Ta có: + Véctơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) và véctơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. 3 véctơ \(\overrightarrow E \), \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow v \) tại mọi điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận. + Áp dụng quy tắc đinh ốc theo chiều thuận: từ \(\overrightarrow E \to \overrightarrow B \), khi đó chiều tiến của đinh ốc là v Câu hỏi 25 : Một anten parabol, đặt tại một điểm A trên mặt đất, phát ra một sóng truyền theo phương làm với mặt phẳng ngang góc 450 hướng lên một vệ tinh địa tĩnh V. Coi trái đất là hình cầu, bán kính R=6380km. Vệ tinh địa tĩnh ở độ cao 35800km so với mặt đất. Sóng này truyền từ A đến V mất thời gian:
Đáp án: A Phương pháp giải:
+ Vẽ hình + Sử dụng hệ thức lượng trong tam giác + Vận dụng công thức : \(s = vt\) Lời giải chi tiết:
Ta có: |
