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

Đặc điểm nào trong số các đặc điểm dưới đây không phải là đặc điểm chung của sóng cơ và sóng điện từ?

A. Mang năng lượng.

B. Là sóng ngang.

C. Bị nhiễu xạ khi gặp vật cản.

D. Truyền được trong chân không.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được các đặc điểm của sóng điện từ và sóng cơ

Hướng dẫn giải

- Sóng điện từ truyền được trong chân không, còn sóng cơ không truyền được trong chân không

- Chọn D

Chọn phát biểu đúng.

A. Trong sóng điện từ, dao động của điện trường sớm pha π/2 so với dao động của từ trường.

B. Trong sóng điện từ, dao động của từ trường trễ pha π/2 so với dao động của điện trường.

C. Trong sóng điện từ, dao động của từ trường trễ pha π so với dao động của điện trường.

D. Tại mỗi điểm trên phương truyền của sóng điện từ thì dao động của cường độ điện trường \(\vec E\) đồng pha với dao động của cảm ứng từ \(\vec B\)

Phương pháp giải

Dao động của cường độ điện trường \(\vec E\) đồng pha với dao động của cảm ứng từ \(\vec B\)

Hướng dẫn giải

- Tại mỗi điểm trên phương truyền của sóng điện từ thì dao động của cường độ điện trường  đồng pha với dao động của cảm ứng từ 

- Chọn D

Sóng ngắn vô tuyến có bước sóng vào cỡ

A. vài nghìn mét.

B. vài trăm mét.

C. vài chục mét.

D. vài mét.

Phương pháp giải

Sóng ngắn vô tuyến có bước sóng vào cỡ vài chục mét

Hướng dẫn giải

- Sóng ngắn vô tuyến có bước sóng vào cỡ vài chục mét.

- Chọn C

Sóng điện từ có bước sóng 21m thuộc loại sóng nào dưới đây?

A. Sóng dài.

B. Sóng trung.

C. Sóng ngắn.

D. Sóng cực ngắn.

Phương pháp giải

Sóng ngắn có bước sóng cỡ vài chục mét

Hướng dẫn giải

- Sóng ngắn có bước sóng cỡ vài chục mét

=> Sóng có bước sóng 21m thuộc sóng ngắn

- Chọn C

Các chấn tử trong anten thu vô tuyến lại phải đặt song song với mặt đất vì

A. vectơ cường độ điện trường trong sóng tới nằm song song với mặt đất.

B. vectơ cảm ứng từ trong sóng tới nằm song song với mặt đất.

C. vectơ cường độ điện trường trong sóng tới nằm vuông góc với mặt đất.

D. vectơ cảm ứng từ trong sóng tới nằm vuông góc với mặt đất.

Phương pháp giải

Vectơ cường độ điện trường trong sóng tới và chấn tử trong anten thu vô tuyến lại phải đặt cùng phương với nhau

Hướng dẫn giải

- Các chấn tử trong anten thu vô tuyến lại phải đặt song song với mặt đất vì vectơ cường độ điện trường trong sóng tới nằm song song với mặt đất.

- Chọn A

Một máy hàn hồ quang hoạt động ở gần nhà bạn làm cho tivi trong nhà bạn bị nhiễu là vì

A. hồ quang điện làm thay đổi cường độ dòng điện qua tivi.

B. hồ quang điện làm thay đổi điện áp trên lưới điện.

C. hồ quang điện phát ra sóng điện từ lan tới anten của tivi.

D. một nguyên nhân khác.

Phương pháp giải

Hồ quang điện phát ra sóng điện từ lan tới anten của tivi nên làm cho tivi bị nhiễu

Hướng dẫn giải

- Một máy hàn hồ quang hoạt động ở gần nhà bạn làm cho tivi trong nhà bạn bị nhiễu là vì hồ quang điện phát ra sóng điện từ lan tới anten của tivi.

- Chọn C

Chỉ ra phát biểu sai.

Sóng điện từ truyền từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh có thể là

A. sóng truyền thẳng từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh.

B. sóng phản xạ một lần tên tầng ion.

C. sóng phản xạ hai lần trên tầng ion.

D. sóng phản xạ nhiều lần trên tầng ion.

Phương pháp giải

Sóng điện từ truyền từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh là sóng phản xạ

Hướng dẫn giải

A - sai vì: Sóng điện từ truyền từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh không thể là sóng truyền thẳng từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh được mà là sóng phản xạ.

⇒ Chọn A

Thời gian kéo dài của một lần phóng điện giữa hai đám mây là T. Thời gian kéo dài của tiếng xoèn xoẹt trong máy thu thanh là t. Chọn kết luận đúng.

A. t<T                                B. t=T

C. t>T                                D. t>T; t<T

Phương pháp giải

Thời gian kéo dài của một lần phóng điện giữa hai đám mây khá ngắn

Hướng dẫn giải

- Thời gian kéo dài của một lần phóng điện giữa hai đám mây là T

- Thời gian kéo dài của tiếng xoèn xoẹt trong máy thu thanh là t

- Ta có t>T

- Chọn C

Sóng vô tuyến do một đài phát thanh phát ra có bước sóng là 31m.

a) Sóng vô tuyến đó là sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung hay sóng dài?

b) Tính tần số của sóng đó.

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính tần số: f=c/λ

Hướng dẫn giải

a) Sóng vô tuyến trên là sóng ngắn

b) Tần số:

\(f = \frac{c}{\lambda } = {\frac{{3.10}}{{31}}^8} \approx {9,67.10^6}(m/s)\)

Một nguồn phát sóng vô tuyến, đặt tại điểm O,phát ra một sóng có tần số 10MHz, biên độ 200V/m.

a) Tính bước sóng của sóng này. Coi tốc độ sóng bằng 3.10⁸m/s.

b) Vectơ cường độ điện trường tại O có phương song song với trục Oz; vectơ cảm ứng từ có phương song song với trục Ox của một hệ trục tọa độ vuông góc Oxyz và có độ lớn 2.10⁻⁴T. Viết phương trình dao động của cường độ điện trường và cảm ứng từ tại O. Lấy pha dao động ban đầu bằng 0.

c) Viết phương trình truyền của sóng điện từ theo phương Oy. Coi như biên độ của sóng không bị thay đổi khi lan truyền.

Phương pháp giải

a) Công thức tính bước sóng λ=c/f

b) Viết phương trình E và B theo các dữ kiện đề bài đã cho

c) Phương trình truyền của sóng điện từ cũng có dạng giống phương trình truyền sóng cơ với các đại lượng là E và B có công thức tổng quát như sau:

\({E = {E_0}\cos (2\pi ft - \frac{{2\pi y}}{\lambda })}\)

\({B = {B_0}\cos (2\pi ft - \frac{{2\pi y}}{\lambda })}\)

thay giá trị bước sóng tìm được ở câu a

Hướng dẫn giải

a) Bước sóng:

\(\lambda = \frac{c}{f} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{{{10.10}^6}}} = 30(m)\)

b) Tại O:

\(\begin{array}{l} E = {E_0}\cos 2\pi ft\\ \Rightarrow E = 200\cos ({2.10^7}\pi t)(V/m)\\ B = {B_0}\cos 2\pi ft\\ \Rightarrow B = {2.10^{ - 4}}\cos ({2.10^7}\pi t)(T) \end{array}\)

c) Dao động của điện trường và cảm ứng từ tại một điểm M bất kì theo phương Oy được diễn tả bằng phương trình:

\(\begin{array}{l} E = {E_0}\cos (2\pi ft - \frac{{2\pi y}}{\lambda })\\ \Rightarrow E = 200\cos ({2.10^7}\pi t - \frac{{2\pi y}}{{30}})(V/m)\\ B = {B_0}\cos (2\pi ft - \frac{{2\pi y}}{\lambda })\\ \Rightarrow B = {2.10^{ - 4}}\cos ({2.10^7}\pi t - \frac{{2\pi y}}{{30}})(T) \end{array}\)

Một anten parabol, đặt tại một điểm O trên mặt đất, phát ra một sóng truyền theo phương làm với mặt phẳng nằm ngang một góc 45⁰ hướng lên cao. Sóng này phản xạ trên tầng điện li, rồi trở lại gặp mặt đất ở điểm M. Hãy tính độ dài của cung OM.

Cho bán kính Trái Đất: R=6400km.

Tầng điện li coi như một lớp cầu ở độ cao 100km trên mặt đất.

Phương pháp giải

- Tính góc theo hình vẽ

- Xét ΔCOI : góc COI = 90⁰+45⁰= 135⁰

- Lập tỉ số:

\({\frac{{CI}}{{\sin \widehat {COI}}} = \frac{{CO}}{{\sin \widehat {CIO}}}}\) để xác định góc α và R

- Sử dụng công thức tính độ dài cung: s=R.α

Hướng dẫn giải

- C là tâm Trái Đất

- I là điểm tới của sóng ở tầng điện li

⇒ CO =R = 6400Km; HI = h = 100km; CI = R+h = 6500km

- Xét ΔCOI : góc COI = 90⁰+45⁰= 135⁰

- Ta có:

\(\begin{array}{l} \begin{array}{*{20}{l}} {\frac{{CI}}{{\sin \widehat {COI}}} = \frac{{CO}}{{\sin \widehat {CIO}}}}\\ \begin{array}{l} \Rightarrow \sin \widehat {CIO} = \frac{{CO}}{{CI}}.\sin \widehat {COI}\\ = \frac{{6400}}{{6500}}\sin {135^0} = 0,69625 \end{array}\\ { \Rightarrow \widehat {CIO} = {{44,125}^0}} \end{array}\\ \widehat {OCI} = {180^0} - ({135^0} + {44,125^0})\\ = {0,875^0} = 0,0153rad \end{array}\)

∠OH = 0,0153; R = 97,92 km; OM = 20H = 195,84 ≈ 196 km.