Bài 21: Dao động điện từ - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 118 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Trong hình 21.3, tại thời điểm nào thì từ trường của ống dây có giá trị lớn nhất? Giá trị nhỏ nhất?
Bài giải:
Từ trường trong lòng ống dây có biểu thức: B = 4π. 10-7.n. i
→ cảm ứng từ B biến thiên đồng pha với i, do vậy từ trường trong ống dây có giá trị lớn nhất khi cường độ i qua ống dây có giá trị cực đại.
Trong hình 21.3:
- Từ trường của ống dây lớn nhất khi i có độ lớn lớn nhất vào thời điểm t = T/4 + k. T/2 (T là chu kỳ và k là số nguyên ≥ 0)
- Từ trường của ống dây nhỏ nhất khi i có độ lớn nhỏ nhất vào thời điểm t = k. T/2.
Bài C2 (trang 119): Pha dao động của u và i có trùng nhau không? Tại sao?
Bài giải:Pha dao động của u và i không trùng nhau mà sẽ lệch pha nhau một góc π/2.
Bởi vì theo định luật Ohm cho đoạn mạch AB ta có: u = uAB = e = -L. di/dt.
Bài C3 (trang 121): Trong sơ đồ mạch duy trì dao động, nếu nối trực tiếp cuộn thứ cấp biến thế với cực gốc của tranzito không qua tụ điện C1 có được không, vì sao?
Bài giải:
Trong sơ đồ mạch duy trì dao động, ta không thể nối trực tiếp cuộn thứ cấp biến thế với cực gốc (bazơ) của tranzito vì có thể gây ra sự đoản mạch với cực phát. Do đó cần dùng thêm 1 tụ điện C1 như hình vẽ.
Bài C4 (trang 121): Trong sơ đồ mạch duy trì dao động, có thể tính tần số dao động riêng của khung dao động theo công thức
Trong hệ tự dao động tạo ra dao động điện từ duy trì ta không thể dùng công thức
Câu 1 (trang 123 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Vì sao người ta lại coi độ tự cảm trong dao động điện từ tương đương với khối lượng trong dao động cơ.
Bài giải:Độ tự cảm trong dao động điện tử trong đương với khối lượng trong dao động cơ vì độ tự cảm trong mạch điện ngăn cản dòng điện làm tăng chậm hoặc giảm chậm tương tự như khối lượng đặc trưng cho quán tính làm cho vận tốc của vật tăng hoặc giảm chậm.
Câu 2 (trang 123): Để duy trì dao động mạch LC, bạn Mai đã mắc thêm một pin rồi nối tiếp vào mạch nhằm liên tục bổ sung điện năng cho mạch. Giải pháp này có duy trì được dao động không? Vì sao?
Bài giải:Giải pháp này không duy trì được dao động vì năng lượng từ nguồn pin được cung cấp liên tục đưa vào mạch dao động không ăn nhịp với mạch dao động, do vậy năng lượng không được bổ sung phù hợp với từng chu kì dao động.
Bài 1 (trang 123 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Trong bảng phân tích dao động theo từng thời điểm hình 21.3, ta có:
A. Năng lượng điện trường cực đại thời điểm số 2.
B. Năng lượng từ trường cực đại từ thời điểm số 4.
C. Năng lượng điện trường cực đại tại thời điểm số 6.
D. Năng lượng từ trường cực đại tại thời điểm số 7.
Bài giải:Đáp án đúng là: D.
Năng lượng từ trường: WL = 0,5L. i2, do vậy WL cực đại khi cường độ dòng điện i qua cuộn dây cực đại → Năng lượng từ trường cực đại tại thời điểm số 3 và 7.
Bài 2 (trang 123): Dao động điện từ trong mạch dao động LC là quá trình
A. biến đổi không tuần hoàn của điện tích trên tụ điện.
B. biến đổi theo hàm mũ của cường độ dòng diện.
C. chuyển hóa tuần hoàn giữa năng lượng từ trường và năng lượng điện trường.
D. bảo toàn hiệu điện thế giữa hai cực tụ điện.
Bài giải:Đáp án đúng là: C.
Bài 3 (trang 123): Trong một mạch dao động LC có điện dung là 5μF, cường độ tức thời của dòng điện là i = 0,05 sin2000t (A). Tìm độ tự cảm và biểu thức cho điện tích của tụ.
Bài giải:Từ biểu thức i = 0,05sin2000t (A) ta có: I0 = 0,05A và ω = 2000 rad/s.
Mặt khác, vì i sớm pha π /2 so với u nên q = C. u trễ pha π /2 so với i.
Suy ra: q = 2,5.10-5.sin (2000t – π /2) (C)
Bài 4 (trang 123): Một mạch dao động LC có năng lượng là 36.10-6J 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.
Bài giải:Khi hiệu điện thế trên tụ điện u = 3V, năng lượng của điện trường ở tụ điện là:
Năng lượng của từ trường bằng: WL = W – WC = 36.10-6 – 11,25.10-6 = 24,75.10-6 J.