Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ

84 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 22: Sóng điện từ chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Sóng điện từ lớp 12.

Bài giảng Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ

Giải bài tập Vật Lí Lớp 12 Bài 22: Sóng điện từ

Trả lời câu hỏi giữa bài

Trả lời câu C1 trang 112 SGK Vật Lí 12: Sóng điện từ và điện từ trường có gì khác nhau?

Lời giải:

Ta có:

- Điện từ trường là trường có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.

- Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian

Sóng điện từ mang tính chất của sóng.

Trả lời câu C2 trang 112 SGK Vật Lí 12: Viết công thức liên hệ giữa bước sóng điện từ (λ) với tần số sóng (f)

Phương pháp giải:

Vận dụng biểu thức tính bước sóng

Lời giải:

Công thức liên hệ giữa bước sóng điện từ với tần số sóng: $λ = \frac{v}{f}$

+ Trong chân không, sóng điện từ lan truyền với tốc độ bằng $c = {3.10}^{8} m / s$

=> Bước sóng của sóng điện từ trong chân không: $λ = \frac{c}{f}$

Câu hỏi và bài tập (trang 115 SGK Vật Lí 12)

Bài 1 trang 115 SGK Vật Lí 12: Sóng điện từ là gì ? Nêu những đặc điểm của sóng điện từ.

Lời giải:

- Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

- Đặc điểm của sóng điện từ:

+ Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng trong chân không.

+ Sóng điện từ lan truyền được trong các điện môi với tốc độ nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.

+ Sóng điện từ là sóng ngang: Vecto cường độ điện trường và vecto cảm ứng từ luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Ba vecto tại một điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

+ Dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

+ Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng.

+ Sóng điện từ mang năng lượng.

+ Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến nên được gọi là sóng vô tuyến.

Bài 2 trang 115 SGK Vật Lí 12: Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển?

Lời giải:

Ta có bảng sóng vô tuyến và ứng dụng

Loại sóng	Bước sóng	Đặc điểm	Ứng dụng
Sóng dài	≥1000m	+ Có năng lượng thấp + Bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít	Dùng trong thông tin liên lạc dưới nước
Sóng trung	100-1000m	+ Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được + Ban đêm bị tầng điện li phản xạ nên truyền đi xa được	Dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm
Sóng ngắn	10-100m	+ Có năng lượng lớn + Bị phản xạ nhiêu lần giữa tầng điện li và mặt đất	Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất
Sóng cực ngắn	1-10m	+ Có năng lượng rất lớn + Không bị tâng điện li hấp thụ hay phản xạ + Xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ	Dùng trong thông tin vũ trụ

Bài 3 trang 115 SGK Vật Lí 12: Hãy chọn câu đúng

Nhiều khi ngồi trong nhà không thể dùng được điện thoại di động, vì không có sóng. Nhà đó chắc chắn phải là:

A. Nhà sàn.

B. Nhà lá.

C. Nhà gạch

D. Nhà bê tông.

Sử dụng lí thuyết về sóng điện từ

Lời giải:

Đáp án D

Trong nhà không có sóng điện thoại, chứng tỏ sóng điện từ đã bị phản xạ bởi các bức tường ngăn. Vậy tường nhà phải là bêtông

Bài 4 trang 115 SGK Vật Lí 12: Sóng điện từ có tần số 12MHz thuộc loại sóng nào dưới đây ?

A. Sóng dài

B. Sóng trung

C. Sóng ngắn

D. Sóng cực ngắn.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính bước sóng: $λ = c T = \frac{c}{f}$

Lời giải:

Đáp án C

Ta có, bước sóng: $λ = \frac{c}{f} = \frac{{3.10}^{8}}{{12.10}^{6}} = 25 m$

So sánh với bảng sóng vô tuyến ta suy ra sóng này là sóng ngắn.

Chú ý:

+ $c$ - tốc độ ánh sáng trong chân không $c = {3.10}^{8} m / s$

+ $1 M H z = 10^{6} H z$

Bài 5 trang 115 SGK Vật Lí 12: Trong các hình sau, hình nào diễn tả đúng phương và chiều của cường độ điện trường $\vec{E}$ , cảm ứng từ $\vec{B}$ và tốc độ truyền sóng $\vec{v}$ của một sóng điện từ?

Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ (ảnh 1)

A. Hình 22.4a

B. Hình 22.4b

C. Hình 22.4c

D. Hình 22.4d

Lời giải:

Đáp án C

Sóng điện từ là sóng ngang. Véctơ cường độ điện trường $\vec{E}$ và véctơ cảm ứng từ $\vec{B}$ luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

Ba véctơ $\vec{E}$ , $\vec{B}$ và $\vec{v}$ tại một điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

Bài 6 trang 115 SGK Vật Lí 12: Tính tần số của các sóng ngắn có bước sóng 25m, 31m, 41m. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là 3. 108 m/s.

Phương pháp giải:

Áp dụng công thức : f = $\frac{c}{λ}$ với c = 3. 108 m/s

Lời giải:

+ Với λ = 25m thì $f = \frac{{3.10}^{8}}{25} = {12.10}^{6} H z = 12 M H z$

+ Với λ = 31m thì $f = \frac{{3.10}^{8}}{31} = 9, {68.10}^{6} H z = 9, 68 M H z$

+ Với λ = 41m thì $f = \frac{{3.10}^{8}}{41} = 7, {32.10}^{6} H z = 7, 32 M H z$

Phương pháp giải bài tập sóng điện từ

1. Chu kì, tần số, bước sóng sóng điện từ

- Bước sóng khi L, C thay đổi

Bước sóng sóng điện từ : $λ = 2 π c \sqrt{L C}$

Nếu mạch chọn sóng có cả L và C biến đổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu được sẽ thay đổi trong giới hạn từ: $λ_{min} = 2 π c \sqrt{L_{min} C_{min}}$ đến $λ_{m a x} = 2 π c \sqrt{L_{m a x} C_{m a x}}$

Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ (ảnh 2)

2. Bài toán tụ xoay

- Tụ xoay:

$C = \frac{ε S}{4 π k d}$

Trong đó :

ε: hằng số điện môi
k = 9.109
d : khoảng cách
S : diện tích miền đối diện

Ứng với 00 : Smin => Cmin

Ứng với 1800 : Smax => Cmax

$C_{m i n} \leq C \leq C_{m a x}$

Độ biến thiên với α=10 : $Δ C = \frac{C_{m a x} - C_{min}}{180}$

$C_{α} = C_{min} + α Δ C = C_{min} + α (\frac{C_{m a x} - C_{min}}{180})$

Lý thuyết Bài 22: Sóng điện từ

A. Trọng tâm kiến thức

1. Sóng điện từ

- Định nghĩa: Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

- Đặc điểm:

+ Sóng điện từ là sóng ngang, lan truyền được trong chân không và trong các môi trường vật chất. Tốc độ sóng điện từ phụ thuộc vào môi trường truyền sóng; trong chân không, không khí là $c = {3.10}^{8} m / s$ (tốc độ lớn nhất con người có thể đạt được), trong các môi trường khác, tốc độ nhỏ hơn $c$ .

Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ (ảnh 3)

+ Véctơ cường độ điện trường $\vec{E}$ và véctơ cảm ứng từ $\vec{B}$ luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. 3 véctơ $\vec{E}$ , $\vec{B}$ và $\vec{v}$ tại mọi điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

+ Dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

+ Sóng điện từ tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ như ánh sáng .

+ Sóng điện từ mang năng lượng. Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của tần số.

2. Bảng sóng vô tuyến và ứng dụng

Loại sóng	Bước sóng	Đặc điểm	Ứng dụng
Sóng dài	≥1000m	+ Có năng lượng thấp + Bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít	Dùng trong thông tin liên lạc dưới nước
Sóng trung	100-1000m	+ Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được + Ban đêm bị tầng điện li phản xạ nên truyền đi xa được	Dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm
Sóng ngắn	10-100m	+ Có năng lượng lớn + Bị phản xạ nhiêu lần giữa tầng điện li và mặt đất	Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất
Sóng cực ngắn	1-10m	+ Có năng lượng rất lớn + Không bị tâng điện li hấp thụ hay phản xạ + Xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ	Dùng trong thông tin vũ trụ

* Tầng điện li là một lớp khí quyển, trong đó các phần tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời. Tầng điện ly kéo dài từ độ cao 80÷800 km.

B. Sơ đồ tư duy về sóng điện từ

Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện từ (ảnh 4)

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12