Các dạng bài tập Điện từ trường có lời giải



Các dạng bài tập Điện từ trường có lời giải

Phần Điện từ trường Vật Lí lớp 12 với các dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 50 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Điện từ trường hay nhất tương ứng.

Phương pháp giải bài tập về Điện từ trường

1. Phương pháp

Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Năng lượng của mạch dao động:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Quan hệ: Io = ωQo = ωCUo

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Điện tích trên bản cực của tụ điện dao động điều hòa với phương trình q = Qocos(2πt/T). Năng lượng điện trường biến đổi

A. tuần hoàn với chu kì 2T.

B. tuần hoàn với chu kì T/4.

C. tuần hoàn với chu kì T.

D. tuần hoàn với chu kì T/2.

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn D

Ví dụ 2: Một mạch dao động LC có năng lượng 35.10-6J và điện dung của tụ điện C là 2,5μF. Tìm năng lượng tập trung tại cuộn cảm khi hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ điện là 3V.

A. 247,75.10-6 j

B. 1,125.10-5 j

C. 1,125.10-6 j

D. 24,75.10-6 j

Hướng dẫn:

Năng lượng điện trường:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Năng lượng từ trường:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án D

Ví dụ 3: Cường độ dòng điện trong mạch dao động là i = 12cos(2.105t) mA. Biết độ tự cảm của mạch là L = 20mH và năng lượng của mạch được bảo toàn. Lúc i = 8mA thì hiệu điện thế u giữa hai bản tụ có giá trị bao nhiêu?

A. 45,3V

B. 16,4V

C. 35,8V

D. 80,5V

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn C

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường

A. Phương pháp giải

Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường.

1. Đặc điểm của điện từ trường trong sóng điện từ.

* Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.

* Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường.

* Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng (c ≈ 3.108m/s). Sóng điện từ lan truyền được trong các điện môi. Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong các điện môi nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.

Trong chân không, sóng điện từ tần số f thì có bước sóng là Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

* Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình lan truyền Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Tại mỗi điểm dao động của điện trường và từ trường trong sóng điện từ luôn cùng pha với nhau.

* Phương pháp xác định chiều Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 và hướng truyền sóng Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

+ Sóng điện từ là sóng ngang: Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12(theo đúng thứ tự hợp thành tam diện thuận). Khi quay từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 sang Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 thì chiều tiến của đinh ốc là C.

+ Ngửa bàn tay phải theo hướng truyền sóng, ngón cái hướng theo Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 thì bốn ngón hướng theo Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12.

* Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. Ngoài ra cũng có hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ... sóng điện từ.

* Công thức xác định độ lệch pha của sóng tại hai điểm M, N trong không gian nằm trên phương truyền sóng là: Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Ví dụ 1 (ĐH 2008): Ðối với sự lan truyền sóng điện từ thì

A. Vectơ cường độ điện trường Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 cùng phương với phương truyền sóng còn vectơ cảm ứng từ

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 vuông góc với vectơ cường độ điện trường Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12.

B. Vectơ cường độ điện trường Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 và vectơ cảm ứng từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 luôn cùng phương với phương truyền sóng.

C. Vectơ cường độ điện trường Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 và vectơ cảm ứng từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 luôn vuông góc với phương truyền sóng.

D. Vectơ cảm ứng từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 cùng phương với phương truyền sóng còn vectơ cường độ điện trường

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 vuông góc với vectơ cảm ứng từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12.

Hướng dẫn

Chọn C.

Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình lan truyền

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Tại mỗi điểm dao động của điện trường và từ trường trong sóng điện từ luôn cùng pha với nhau.

Ví dụ 2: Tại bưu điện huyện Hoằng Hóa, Thanh Hóa có một máy đang phát sóng điện từ coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi với cảm ứng từ cực đại là B0 = 0,15T và cường độ điện trường cực đại là 10 V/m. Xét một phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên. Vào thời điểm t, tại điểm M trên phương truyền, vectơ cảm ứng từ có

A. độ lớn 0,06T và hướng về phía Tây.

B. độ lớn 0,06T và hướng về phía Đông.

C. độ lớn 0,09T và hướng về phía Đông.

D. độ lớn 0,09T và hướng về phía Bắc.

Hướng dẫn

Chọn C.

Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau nên luôn có:

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Sóng điện từ là sóng ngang:Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12(theo đúng thứ tự hợp thành tam diện thuận).

Khi quay từ Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 sang Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 thì chiều tiến của đinh ốc là C.

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Ngửa bàn tay phải theo hướng truyền sóng (hướng thẳng đứng dưới lên), ngón cái hướng theo Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12 thì bốn ngón hướng theo Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12.

Ví dụ 3 (Đề MH 2017): Một sóng điện từ có chu kỳ T, truyền qua điểm M trong không gian, cường độ điện trường và cảm ứng từ tại M biến thiên điều hòa với gia strij cực đại lần lượt là E0 và B0. Thời điểm t = t0, cường độ điện trường tại M có độ bằng 0,5E0. Đến thời điểm t = t0 + 0,25T, cảm ứng từ tại M có độ lớn là:

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Hướng dẫn

Chọn D.

Hai thời điểm t1=t0 và t2=t0+0,25T lệch nhau T/4 nên dao động của điện trường tại hai thời điểm này vuông pha nhau. Do vậy ta có:

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Tại một điểm trên phương truyền sóng thì cường độ điện trường và cảm ứng từ luôn cùng pha nên:

Cách giải Bài tập Sự lan truyền của điện từ trường trong các môi trường hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay

A. Phương pháp giải

1. Bước sóng điện từ mạch thu được

+ Bước sóng điện từ: trong chân không: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12; trong môi trường: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

+ 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 có: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

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

+ Mạch dao động có L biến đổi từ Lmin đến Lmax và C biến đổi từ Cmin đến 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 có cả L và C biến đổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu được thay đổi trong giới hạn từ Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12 đến Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12 .

Lưu ý:

* Khi ghép 2 tụ nối tiếp hoặc 2 cuộn cảm song song: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

* Khi ghép 2 tụ song song hoặc 2 cuộn cảm nối tiếp: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

* Điện dung của tụ điện phẳng: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12(ε là hằng số điện môi, d là khoảng cách giữa hai bản tụ và S là diện tích của mỗi bản tụ).

+ Khi chất điện môi trong tụ là không khí thì ε = 1 nên Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12 và bước sóng thu được là:Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12.

+ Nếu nhúng các bản tụ ngập vào trong điện môi có hằng số điện môi ε và các yếu tố khác không đổi thì điện dung Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12. Suy ra bước sóng: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

+ Nếu nhúng các bản tụ ngập sâu x% trong điện môi lỏng có hằng số điện môi ε và các yếu tố khác không đổi thì bộ tụ coi như gồm hai tụ C1, C2 ghép song song: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Bước sóng mạch thu được khi đó là: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

+ Nếu ghép sát vào một bản tụ một tấm điện môi có hằng số điện môi ε và bề dày d’ = x%.d và các yếu tố khác không đổi thì bộ tụ coi như gồm hai tụ C1, C2 ghép nối tiếp. Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Bước sóng mạch thu được khi đó là: Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

* Nếu tụ xoay có 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 có điện dung Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

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

* Nếu tụ xoay có 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 nối tiếp, mỗi tụ có điện dung Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Do vậy, bộ tụ có điện dung tương đương là:Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Ví dụ 1: Mạch chọn sóng của một máy thu gồm một tụ điện và cuộn cảm. Khi thu được sóng điện từ có bước sóng λ, người ta nhận thấy khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp điện áp trên tụ có giá trị bằng giá trị 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:

Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Ví dụ 2: Một đài bán dẫn có thể thu được cả dải sóng AM và dải sóng FM bằng cách thay đổi cuộn cảm L của mạch thu sóng nhưng vẫn dùng chung một tụ xoay. Khi thu sóng AM, đài thu được dải sóng từ 100 m đến 600 m. Khi 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:Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Bước sóng FM:Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Ví dụ 3 (THPTQG 2017): Mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5 μH và tụ điện có 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 có cộng hưởng). Trong không khí, tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108 m/s, để thu được sóng điện từ có bước sóng từ 40 m đến 1000 m thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện có giá trị

A. từ 9 pF đến 5,63nF.

B. từ 90 pF đến 5,63 nF.

C. từ 9 pF đến 56,3 nF.

D. từ 90 pF đến 56,3 nF.

Hướng dẫn

Chọn D..

Ta có:

Phương pháp giải bài tập về mạch chọn sóng cực hay có lời giải - Vật Lí lớp 12

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com

Tổng đài hỗ trợ đăng ký khóa học: 084 283 45 85




Các loạt bài lớp 12 khác