SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương IV - Dao động và sóng điện từ | Giải SBT Vật Lí lớp 12

79 lượt xem

Bài trước

Bài sau

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài tập cuối chương IV - Dao động và sóng điện từ chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài tập cuối chương IV - Dao động và sóng điện từ

Bài IV.1 trang 61 SBT Vật Lí 12: Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm $10^{- 4} H$ và tụ điện có điện dung $C .$ Biết tần số dao động riêng của mạch là $100 k H z .$ Lấy $π^{2} = 10.$ Giá trị của $C$ là

A. $0, 25 F .$ B. $25 n F .$

C. $0, 025 F .$ D. $250 n F .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$ .

Lời giải:

Ta có tần số

$\begin{array}{l} f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} \\ \Rightarrow C = \frac{1}{4 π^{2} f^{2} L} \\ = \frac{1}{4 π^{2} {({100.10}^{3})}^{2} {.10}^{- 4}} \\ = {25.10}^{- 9} (F) = 25 (n F) \end{array}$

Chọn B

Bài IV.2 trang 61 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định và một tụ điện là tụ xoay, có điện dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc xoay $α$ của bản linh động. Khi $α = 0^{0},$ tần số dao động riêng của mạch là $3 M H z .$ Khi $α = 120^{0},$ tần số dao động riêng của mạch là $1 M H z .$ Để mạch có tần số dao động riêng bằng $1, 5 M H z$ thì $α$ bằng

A. $90^{0}$ B. $30^{0}$

C. $45^{0}$ D. $60^{0}$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Ta có điện dung tụ xoay có dạng $C = a α + b (F) (1)$ ( $a, b$ là hệ số)

Lại có $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} \Rightarrow C \sim \frac{1}{f^{2}} (2)$

Từ (1)(2) ta có tần số có dạng $\frac{1}{f^{2}} = a_{1} α + b_{1}$ ( $a_{1}, b_{1}$ là hệ số)

Từ đề bài ta có hệ:

$\begin{array}{l} {\begin{cases} \frac{1}{3^{2}} = a_{1} .0 + b_{1} \\ \frac{1}{1^{2}} = a_{1} .120 + b_{1} \end{cases} \\ \Rightarrow {\begin{cases} a_{1} = \frac{1}{135} \\ b_{1} = \frac{1}{9} \end{cases} \end{array}$

Vậy tần số có dạng $\frac{1}{f^{2}} = \frac{1}{135} α + \frac{1}{9} (M H z)$

Khi $f = 1, 5 M H z \Rightarrow α = 4 5^{0}$

Chọn C

Bài IV.3 trang 62 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động điện từ lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại trên một bản tụ điện là $4 \sqrt{2} μ C$ và cường độ dòng điện cực đại trong mạch là $0, 5 π \sqrt{2} A .$ Thời gian ngắn nhất để điện tích trên một bản tụ điện giảm từ giá trị cực đại đến nửa giá trị cực đại là

A. $\frac{8}{3} μ s .$ B. $\frac{4}{3} μ s .$

C. $\frac{2}{3} μ s .$ D. $\frac{16}{3} μ s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $I_{0} = Q_{0} ω \Rightarrow ω \Rightarrow T$

Sử dụng vòng tròn lượng giác để tính thời gian ngắn nhất để điện tích trên một bản tụ điện giảm từ giá trị cực đại đến nửa giá trị cực đại

Lời giải:

Ta có

$\begin{array}{l} I_{0} = Q_{0} ω \\ \Rightarrow ω = \frac{I_{0}}{Q_{0}} = \frac{0, 5 π \sqrt{2}}{4 \sqrt{2} {.10}^{- 6}} \\ = 125000 π (r a d / s) \\ \Rightarrow T = \frac{2 π}{ω} = \frac{2 π}{125000 π} \\ = 1, {6.10}^{- 5} (s) \end{array}$

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương IV - Dao động và sóng điện từ | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Từ vòng tròn lượng giác ta có:

$\begin{array}{l} \cos ω t = \frac{Q_{0}}{\frac{Q_{0}}{2}} = \frac{1}{2} \\ \Rightarrow ω t = \frac{π}{3} = \frac{2 π}{T} \\ \Rightarrow t = \frac{T}{6} = \frac{1, {6.10}^{- 5}}{6} = \frac{8}{3} {.10}^{- 6} s \\ = \frac{8}{3} μ s \end{array}$

Chọn A

Bài IV.4 trang 62 SBT Vật Lí 12: Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Sóng điện từ mang năng lượng.

B. Sóng điện từ là sóng ngang.

C. Sóng điện từ tuân theo các quy luật giao thoa, nhiễu xạ.

D. Sóng điện từ không truyền được trong chân không.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết của sóng điện từ

Lời giải:

D sai vì: Sóng điện từ truyền được trong chân không

Chọn D

Bài IV.5 trang 62 SBT Vật Lí 12: Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào sau đây là sai?

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

B. Vectơ cường độ điện trường $\vec{E}$ cùng phương với vectơ cảm ứng từ $\vec{B} .$

C.Sóng điện từ lan truyền được trong chân không.

D. Sóng điện từ là sóng ngang và mang theo năng lượng.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về sóng điện từ

Lời giải:

B sai vì: Vectơ cường độ điện trường $\vec{E}$ , vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ và véctơ vận tốc tạo với nhau một tam diện thuận.

Chọn B

Bài IV.6 trang 62 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động $L C$ đang có dao động điện từ tự do với tần số góc $ω .$ Gọi $q_{0}$ là điện tích cực đại của một bản tụ điện. Bỏ qua sự tiêu hao năng lượng trong mạch, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là

A. $I_{0} = q_{0} ω^{2} .$ B. $I_{0} = \frac{q_{0}}{ω^{2}} .$

C. $I_{0} = q_{0} ω .$ D. $I_{0} = \frac{q_{0}}{ω} .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $I_{0} = q_{0} ω$

Lời giải:

Ta có $I_{0} = q_{0} ω$

Chọn C

Bài IV.7 trang 62 SBT Vật Lí 12: Khi một mạch dao động lí tưởng (gồm cuộn cảm thuần và tụ điện) hoạt động thì

A. ở mọi thời điểm, trong mạch chỉ có năng lượng điện trường.

B. cảm ứng từ trong cuộn dây tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện qua cuộn dây.

C. cường độ điện trường trong tụ điện tỉ lệ nghịch với điện tích của tụ điện.

D. ở thời điểm năng lượng điện trường của mạch cực đại thì năng lượng từ trường của mạch bằng $0.$

Lời giải:

Ta có $W = W_{t} + W_{d} = c o n s t$

Vậy ở thời điểm năng lượng điện trường của mạch cực đại thì năng lượng từ trường của mạch bằng $0.$

Chọn D

Bài IV.8 trang 63 SBT Vật Lí 12: Sóng điện từ khi truyền từ không khí vào nước thì

A. tốc độ truyền sóng và bước sóng đều tăng.

B. tốc độ truyền sóng và bước sóng đều giảm.

C. tốc độ truyền sóng giảm, bước sóng tăng.

D. tốc độ truyền sóng tăng, bước sóng giảm.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về sóng điện điện từ.

Lời giải:

Sóng điện từ khi truyền từ không khí vào nước thì tốc độ giảm, bước sóng giảm

Chọn B

Bài IV.9 trang 63 SBT Vật Lí 12: Trong mạch dao động $L C$ lí tưởng đang có dao động điện từ tự do, điện tích của một bản tụ điện và cường độ dòng điện qua cuộn cảm biến thiên điều hòa theo thời gian

A. cùng với tần số.

B. với cùng biên độ.

C. luôn cùng pha nhau.

D. luôn ngược pha nhau.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về mạch dao động điện từ.

Lời giải:

Trong mạch dao động $L C$ lí tưởng đang có dao động điện từ tự do, điện tích của một bản tụ điện và cường độ dòng điện qua cuộn cảm biến thiên điều hòa theo thời gian cùng tần số và vuông pha với nhau

Chọn A

Bài IV.10 trang 63 SBT Vật Lí 12: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ?

A. Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn đồng pha với nhau.

B. Sóng điện từ là sóng ngang nên nó chỉ truyền đc trong chất rắn.

C. Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó có thể bị phản xạ và khúc xạ.

D. Sóng điện từ truyền được trong chân không.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về sóng điện từ.

Lời giải:

B sai vì: Sóng điện từ truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và chân không.

Chọn B

Bài IV.11 trang 63 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm $5 μ H$ và một tụ điện có điện dung $5 μ F .$ 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?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính chu kì dao động: $T = 2 π \sqrt{L C}$

Sử dụng lí thuyết: Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại là $\frac{T}{2}$

Lời giải:

Ta có chu kì:

$T = 2 π \sqrt{L C} = 2 π \sqrt{{5.10}^{- 6} {.5 .10}^{- 6}} = 10 π {.10}^{- 6} (s)$

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại là $t = \frac{T}{2} = \frac{10 π {.10}^{- 6}}{2} = 5 π {.10}^{- 6} (s)$

Bài IV.12 trang 63 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm $L$ không đổi và tụ điện có điện dung $C$ thay đổi được. Điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị $C_{1}$ thì tần số dao động riêng của mạch là $f_{1} .$ Để tần số riêng của mạch là $\sqrt{5} f_{1}$ thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị nào?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Ta có tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} \Rightarrow C \sim \frac{1}{f^{2}}$

Vậy $\frac{C_{1}}{C_{2}} = \frac{f_{2}^{1}}{f_{1}^{2}} = 5 \Rightarrow C_{2} = \frac{C_{1}}{5}$

Bài IV.13 trang 63 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm $50 m H$ và tụ điện có điện dung $C .$ Trong mạch đang có dao động điện từ tự do với cường độ dòng điện $i = 0, 12 \cos 20000 t$ ( $i$ tính bằng $A$ , $t$ tính bằng $s) .$ Ở thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch bằng một nửa cường độ hiệu dụng thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ có độ lớn bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

+ Dùng công thức $ω = \frac{1}{\sqrt{L C}} \Rightarrow C$

+ Dùng công thức $I_{0} = q_{0} ω \Rightarrow q_{0}$

+ Dùng công thức $q_{0} = C U_{0} \Rightarrow U_{0}$

+ Dùng công thức độc lập với thời gian giữa $u; i$ ${(\frac{u}{U_{0}})}^{2} + {(\frac{i}{I_{0}})}^{2} = 1$

Lời giải:

Ta có

+ $ω = \frac{1}{\sqrt{L C}} \Rightarrow C = \frac{1}{L ω^{2}} = \frac{1}{{50.10}^{- 3} {.2000}^{2}} = {5.10}^{- 6} (F)$

+ $I_{0} = q_{0} ω \Rightarrow q_{0} = \frac{I_{0}}{ω} = \frac{0, 12}{2000} = {6.10}^{- 5} (C)$

+ $q_{0} = C U_{0} \Rightarrow U_{0} = \frac{q_{0}}{C} = \frac{{6.10}^{- 5}}{{5.10}^{- 6}} = 12 (V)$

+ $u, i$ vuông pha nên có công thức độc lập với thời gian giữa $u; i$ ${(\frac{u}{U_{0}})}^{2} + {(\frac{i}{I_{0}})}^{2} = 1$

$i = \frac{I}{2} = \frac{I_{0}}{2 \sqrt{2}}$

$\begin{array}{l} \Rightarrow {(\frac{u}{12})}^{2} + {(\frac{1}{2 \sqrt{2}})}^{2} = 1 \\ \Rightarrow | u | = 3 \sqrt{14} (V) \end{array}$

Xem thêm các chương trình khác:

Bài trước

Bài sau

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12