PHÂN TÍCH SAI LẦM THƯỜNG MẮC CỦA HỌC SINH KHI LÀM BÀI THI PHẦN "DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ"

Trắc nghiệm khách quan trong vài năm trở lại đây không còn là điều gì xa lạ với cả thầy và trò trong nhà trường THPT đặc biệt là với các thầy cô tham gia ôn luyện thi đại học môn Vật lí.

SOẠN THẢO HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG "DAO ĐỘNG

VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ" CHUẨN VÀ PHÂN TÍCH SAI LẦM THƯỜNG MẮC CỦA HỌC SINH KHI LÀM BÀI THI PHẦN KIẾN THỨC NÀY

Trắc nghiệm khách quan trong vài năm trở lại đây không còn là điều gì xa lạ với cả thầy và trò trong nhà trường THPT đặc biệt là với các thầy cô tham gia ôn luyện thi đại học môn Vật lí Nhưng theo tôi không có nhiều người thực sự đầu tư thời gian và sức lực cho việc nghiên cứu quy trình thiết lập và tự xây dựng cho mình một bộ câu hỏi chuẩn trong quá trình luyện thi theo đủ các bước cơ bản: Phân tích cấu trúc chương trình, thiết lập ma trận đề, Phân bố số câu hỏi theo ma trận, lắp nội dung yêu cầu từng loại câu hỏi theo ma trận, xây dựng bộ câu hỏi tương ứng, phân tích những sai lầm có thể mắc của học sinh, thực nghiệm trên đối tượng, đánh giá kết quả bổ sung,

Với tinh thần trên và để phục vụ thiết thực cho việc ôn luyện thi đại học tôi tiến hành xây dựng bộ câu hỏi chuẩn chương: ‘‘Dao động và sóng điện từ ’’- Vật lí

12 đồng thời phân tích rõ những sai lầm thường mắc của học sinh trên từng câu hỏi

1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chương "Dao động và sóng điện từ" ở lớp 12 THPT

1.1 Đặc điểm nội dụng chương "Dao động và sóng điện từ"

Đây là chương thuộc phần dao động và sóng của chương trình vật lí lớp 12 THPT Trong SGK vật lí lớp 12 chương này đề cập tới những khái niệm và hiện tượng sau:

1 Dao động điên từ trong mạch LC lí tưởng, khái niệm dao động điện từ tự do

2 Khái niệm dao động điện tắt dần, khái niệm dao động điện từ duy trì và khái niệm dao động điện từ cưỡng bức, hiện tượng cộng hưởng điện.

3 Khái niệm điện từ trường, khái niệm sóng điện từ

4 Ứng dụng của sóng điện từ trong thông tin liên lạc, nguyên tắc thu phát sóng điện từ

Việc nắm vững các khái niệm, hiện tượng trong chương này sẽ giúp HS củng

cố các kiến thức thuộc phần dao động cơ học, thấy được sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ học Các kiến thức về sóng điện từ giúp HS giải thích một số hiện tượng thường gặp cũng như hiểu được sơ bộ các ứng dụng của sóng điện từ trong đời sống, kĩ thuật và quân sự

1.2 Sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương " Dao động và sóng điện từ "

Để hiểu được khái niệm dao động điện từ trước hết phải chứng minh được các đại lượng q,i trong mạch dao động LC lí tưởng biến đổi điều hòa theo thời gian Qua đó còn thấy được tần số của dao động điện từ trong mạch dao động LC chỉ phụ thuộc vào điện dung của tụ điện và độ tự cảm của cuộn dây Đây chính là cơ sở để

HS hiểu được nguyên tắc hoạt động của mạch chọn sóng

Từ khái niệm dao động điện từ, cũng giống như dao động cơ học, sẽ nghiên cứu các loại dao động: Dao động điện từ tự do; dao động điện từ duy trì; dao động điện từ cưỡng bức và sự cộng hưởng

Sự biến thiên của điện trường và từ trường hình thành một khái niệm: Điện từ trường Từ khái niệm điện từ trường sẽ hình thành khái niệm sóng điện từ qua đó hình thành khái niệm sóng vô thuyến và các ứng dụng của nó trong thông tin liên lạc Trên

cơ sở các kiến thức đã biết, cuối cùng sẽ tìm hiểu nguyên tắc phát và thu sóng điện từ

.2 Nội dung về kiến thức, kĩ năng học sinh cần có sau khi học.

.2.1 Nội dung kiến thức khoa học

Dao động điện từ trong mạch LC lí tưởng.

Mức độ cần đạt ở trường THPT

* Xét mạch LC lí tưởng

- Qui luật biến thiên của q,u,i

+ Điện tích trên mỗi bản tụ điện : q = Q0cos(ω +t ϕ)

+ Điện áp giữa hai bản tụ điện : u = U0cos(ω +t ϕ)

+ Cường độ dòng điện trong mạch: i = I0cos(ωt+ϕ

2

π+ )

Dao động và sóng điện từ

Điện từ trường Dao động điện từ trong mạch LC

Phương trình của cường độ dòng điện

Năng lượng điện từ

Hiện tượng cộng hưởng điện

Truyền thông bằng sóng điện từ

Vậy: điện tích q của một bản tụ điện, điện áp u giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa theo thời gian với cùng tần số, q và u

cùng pha với nhau; i sớm pha

Chu kì riêng: T = π LC

ω

π2

- Năng lượng điện từ trong mạch dao động

+ Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện

4

1)(

cos2

12

0 2

2 0

2

++

=+

C

Q t

C

Q C

q

⇒WC (max) = 02 0 0

2

12

1

U Q C

Q

=+ Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm

4

1)(

sin2

12

0 2

2 0

Li

2 0 (max)

2

1

= WC (max)+ Năng lượng điện từ toàn phần trong mạch của mạch LC

W = WC + WL = hằng số

W = WC(max) = WL(max)Vậy: + Trong quá trình dao động của mạch, năng lượng từ trường và nănglượng điện trường luôn chuyển hóa cho nhau, nhưng tổng của năng lượng điện từ là không đổi

+ Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn cùng tần số, tần số này gấp 2 lần tần số của dao động điện từ trong mạch

+ Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn ngược pha nhau.

* Định nghĩa dao động điện từ tự do: sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường

→

E và cảm ứng từ →B) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do

Các loại dao động điện từ Mức độ cần đạt ở trường THPT

* Dao động điện từ tắt dần

- Dao động điện từ có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động điện

từ tắt dần

- Nguyên nhân:

+ Do tỏa nhiệt trên điện trở R của toàn mạch

+ Do bức xạ điện từ ra bên ngoài

- Đặc điểm: Trong trường hợp dao động điện từ tắt dần chậm, chu kì dao động điện từ tắt dần chậm gần đúng bằng chu kì của dao động điện từ riêng trong mạch dao động lí tưởng tương ứng

* Dao động điện từ duy trì.

- Dao động điện từ duy trì là dao động điện từ riêng của một mạch dao động

đã được bù năng lượng để nó không bị tắt dần

- Đặc điểm:

+Dao động duy trì có tần số bằng tần số dao động riêng của mạch

+Biên độ của dao động duy trì không thay đổi

* Dao động điện từ cưỡng bức.

- Dao động điện từ cưỡng bức là dao động điện từ mà ta tạo ra trong một mạch dao động bằng cách đặt vào mạch đó một điện áp xoay chiều Tần số của dao động điện từ cưỡng bức là tần số của điện áp cưỡng bức

- Đặc điểm:

+ Dao động điện từ cưỡng bức có tần số bằng tần số của điện áp xoay chiều cưỡng bức đã tạo ra nó.

+ Biên độ của dao động điện từ cưỡng bức phụ thuộc rất mạnh vào hiệu

0

ω

ω − giữa tần số gócωcủa điện áp xoay chiều cưỡng bức và tần số góc của dao động riêng ω0của mạch.

- Hiện cộng hưởng điện:

Hiện tượng biên độ dòng điện của dao dộng điện từ cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi tần số góc của nguồn điện xoay chiều kích thích có giá trị bằng tần số góc riêng của mạch dao động được gọi là hiện tượng cộng hưởng điện

Điện từ trường và sóng điện từ.

Mức độ cần đạt ở trường THPT.

* Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

- Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy

Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là các đường cong kín

- Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín

* Điện từ trường

- Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian và 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 Hai trường biến thiên này liên quan mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất, gọi là điện từ trường

Vậy: Vùng không gian có sự biến thiên liên tục của điện trường và từ trường được gọi là điện từ trường.

* Sóng điện từ.

- Định nghĩa: 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 các điện môi(rắn, lỏng, khí) và trong cả chân không.Tốc độ của sóng điện từ trong chân không có giá trị lớn nhất bằng c (với

c = 3.108 m/s) bằng tốc độ của ánh sáng trong chân không

+ Sóng điện từ là sóng ngang: Trong quá trình truyền sóng vectơ cường độ điện trường E→ và vectơ cảm ứng từ →B luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng

+ Trong sóng điện từ, dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau

+ Trong quá trình truyền sóng, sóng điện từ mang theo năng lượng

+ Sóng điện từ tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, nhiễu

xạ và giao thoa

Truyền thông bằng sóng điện từ Mức độ cần đạt ở trường THPT.

*Sóng vô tuyến và các loại sóng vô tuyến.

- Định nghĩa: Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilômet được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến

- Các loại sóng điện từ:

Tên sóng Sóng cực ngắn Sóng ngắn Sóng trung Sóng dài

Bước sóng λ 0,01m÷ 10m 10m÷ 200m 200m ÷ 3000m >3000m

- Sự phản xạ của các sóng vô tuyến trên tầng điện li

+ Các sóng dài, trung và ngắn đều bị tầng điện li phản xạ với các mức độ khác nhau

Đặc biệt, sóng ngắn phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển Do đó các sóng ngắn có thể truyền đi rất ra xa trên mặt đất (qua nhiều lần phản xạ giữa tầng điện li và mặt đất).

+ Sóng cực ngắn không bị phản xạ mà đi xuyên qua tầng điện li hoặc chỉ có khả năng truyền thẳng từ nơi phát đến nơi thu Vì vậy sóng cực ngắn hay được dùng

để thông tin trong cự li vài chục kilômet hoặc truyền thông tin qua vệ tinh

- Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

+ Khi các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn truyền đi trong khí quyển sẽ

bị các phần tử không khí hấp thụ rất mạnh nên các sóng này không thể truyền đi xa được

+ Sóng ngắn cũng bị không khí hấp thụ rất mạnh, tuy nhiên, trong một số vùng tương đối hẹp của bước sóng, các sóng ngắn hầu như không bị không khí hấp thụ Người ta lợi dụng điều này để truyền thông tin đi xa

* Nguyên tắc thu, phát thanh bằng sóng vô tuyến

- Nguyên tắc chung của việc thu phát thanh bằng sóng điện từ

+ Phải dùng sóng điện từ cao tần làm sóng mang

+ Phải biến điệu sóng mang

+ Ở nơi thu phải tách tín hiệu âm tần ra khỏi tín hiệu cao tần

+ Khi tín hiệu thu nhỏ phải khuếch đại chúng bằng mạch khuếch đại

- Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến đơn giản

Micrô (1); mạch phát dao động điện từ cao tần (2); mạch biến điệu (3); mạch khuếch đại cao tần (4) và anten phát (5)

- Sơ đồ khối của một máy thu thanh vô tuyến đơn giản

31

2

Anten thu(1); mạch chọn sóng (2); mạch khuếch đại cao tần biến điệu (3); mạch tách sóng(4); mạch khuếch đại âm tần(5) và loa (6).

2.2 Các kĩ năng cơ bản học sinh cần rèn luyện

Cùng với việc nắm vững kiến thức cơ bản ở trên HS cần rèn luyện những kĩ năng cơ bản sau:

- Kĩ năng suy luận lí thuyết

+ Từ kiến thức đã học về tụ điện về hiện tượng cảm ứng điện từ HS suy luận trong mạch LC có một dao động điện từ

+ Kĩ năng vận dụng những kiến thức đã học liên hệ với các qui luật phương trình mới học để đưa ra những kết luận tương tự

+ Từ các khái niệm về điện trở R là thuần trở của cuộn dây, điện trở R này gây

ra hiệu ứng Jun-Lenxơ tỏa nhiệt làm năng lượng của mạch giảm Năng lượng của mạch còn mất do bức xạ sóng điện từ ra không gian xung quanh làm cho dao động của mạch LC là dao động tắt dần Từ đó muốn duy trì dao động phải bù năng lượng

+ Từ kiến thức về điện từ trường, hiện tượng cộng hưởng suy luận ra sóng điện từ, cách phát và thu sóng điện từ

- Kĩ năng quan sát các hình ảnh mô phỏng để hiểu rõ bản chất hiện tượng một cách sâu sắc và các quá trình xảy ra trong mạch với các qui luật được rút ra từ lí thuyết

- Kĩ năng vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng có liên quan, giải thích sự tạo thành dao động điện từ trong mạch dao động, sự tạo thành điện từ trường, sóng điện từ, tính chất sóng điện từ, sự thu và phát sóng điện từ

- Kĩ năng vẽ đồ thị, ứng dụng kiến thức để giải bài tập

3 Soạn thảo hệ thống câu hỏi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn chương "Dao động và sóng điện từ" Vật lí lớp 12 -THPT

Ở đây chúng tôi soạn thảo hệ thống câu hỏi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn cho chương "Dao động và sóng điện từ ", mỗi câu hỏi có 4 lựa chọn trong đó chỉ có một lựa chọn đúng Các phương án nhiễu được xây dựng trên sự phân tích những sai lầm của HS khi học chương "Dao động và sóng điện từ

"

Trong hệ thống các câu hỏi có thể dùng để làm bài kiểm tra đầu giờ, cuối giờ,

15 phút, 1 tiết hoặc các bài kiểm tra cuối chương, cuối kì Tùy vào mục đích kiểm tra và đối tượng kiểm tra mà GV có thể chọn số lượng và câu hỏi cụ thể

Nghiên cứu về cách phân loại các hoạt động nhận thức, vận dụng vào phạm

vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi chỉ quan tâm đến ba trình độ nắm vững tri thức là: nhận biết (nhớ), hiểu và áp dụng trong trường hợp quen thuộc, vận dụng linh hoạt giải quyết vấn đề mới

3.1.Bảng ma trận 2 chiều liên hệ giữa nội dung kiến thức và cấp độ nhận thức.

Trong chương "Dao động và sóng điện từ", chúng tôi chia ra thành bốn khối kiến thức cơ bản:

1 Dao động điện từ trong mạch LC lí tưởng

2 Dao động điện từ tắt dần, dao điện từ duy trì và dao động điện từ cưỡng bức

3 Sóng điện từ

4 Truyền thông bằng sóng điện từ

Trình độ

Nội dung

Nhận biết (nhớ) Hiểu và áp dụng trong

tình huống quen thuộc

Vận dụng (vận dụng linh hoạt giải quyết vấn đề mới)

+ Giải thích được sự hoạt động của mạch LC

+ Hiểu được mối quan

hệ giữa điện dung của tụ điện và độ tự cảm của

+ Xác định được

ω,f,T trong các mạch dao động có

f =

LC

π21

T = 2π LC

+ Tính được một trong các

đại lượng ω,f,T khi biết

các đại lượng còn lại

ωt+ + )+ Tính được giá trị của q,u

hoặc i khi biết biểu thức cụ

thể của chúng và thời điểm

và I0 = Q0ω

cuộn dây trong mạch LC với ω,f,T từ đó suy luận được sự biến đổi của ω,f,T theo C và L

+ Phân biệt được giá trị tức thời và giá trị cưc đại của các đại lượng điện tích, điện áp và cường

độ dòng điện

+ Nhận ra được q,u,i biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng khác pha: u

và q cùng pha nhau; i

nhanh pha

2

π với q

+ Giải thích được tại sao không thể viết được

i = qω+ Giải thích được khi dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại thì điện tích trên tụ điện bằng không và ngược lại

bộ tụ ghép nối tiếp hoặc song song

+ Viết đươc các phương trình của q,u,i với các cách chọn gốc thời gian khác nhau

+ Vẽ và khai thác được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của q hoăc u hoặc i theo thời gian.+ Xây dựng được mối

I0, Q0 theo công thức

+ Nhớ được các công thức

tính năng lượng điện

trường WC =

) ( cos 2 2 2 2

2

2 0 2

q

năng lượng điện từ

)sin(

22

2 0

+ Nhớ được năng lượng

điện trường tập trung tại tụ

điện, năng lượng từ trường

tập trung trong ống dây

+ Hiểu được sự chuyển hóa giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường tức là:

Khi WC tăng bao nhiêu thì WL giảm bấy nhiêu

và ngược lại

+ Chứng minh được trong mạch LC lí tưởng thì năng lượng điện từ là hằng số và

1

2 0

2 2 0

2

=+

I

i Q

q

và vận dụng vào giải bài toán liên quan+ Viết được biểu thức của WC và WL với các cách chọn gốc thời gian khác nhau

+ Vẽ và khai thác được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc

WC và WL theo thời gian

+ Xác định được giá trị tức thời và giá trị cực đại của năng lượng điện trường, năng lượng

từ trường

+ Vận dụng được mối quan hệ giữa năng lượng điện trường, năng lượng

+ Nhớ được khi trong mạch

LC có điện trở càng lớn thì dao động điện từ trong mạch tắt dần càng nhanh

*Dao động điện từ duy trì+ Trả lời được câu hỏi dao động điện từ duy trì là gì ?+ Nhớ được đăc điểm về biên độ trong dao động điện từ duy trì

+ Nhớ được tần số dao động điện từ duy trì bằng tần số dao động riêng của mạch

*Dao động điện từ cưỡng bức

+ Trả lời được câu hỏi dao động điện từ cưỡng bức là

gì ?

+ Giải thích được khi có dao động điện từ tắt dần trong mạch LC thì các đại lượng I0, Q0, U0 đều giảm dần theo thời gian

+ Giải thích được sơ bộ tại sao khi điện trở R của mạch càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh

+ Giải thích sự tạo dao động điện từ duy trì bằng tranzito

từ trường và năng lượng điện từ để giải các bài toán: tìm một thời điểm xác định, tìm khoảng thời gian xác định hay tìm các giá trị tức thời q,u,i

+ Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng giải bài toán dao động điện từ tắt dần chậm và tính năng lượng mất mát trong mạch dao động.+ Áp dụng công thức tính công suất tỏa nhiệt P = RI2 để tính công suất tiêu hao trong mạch LC

3 Sóng

điện từ

+ Nhớ được tần số của dao động điện từ cưỡng bức bằng tần số của điện áp cưỡng bức

+ Nhớ được biên độ của dao động điện từ cưỡng bức phụ thuộc sự chênh lệch ω và ω0 Khi ω =

0

ω thì cộng hưởng

* Điện từ trường+ Phát biểu được mối quan

hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của từ trường và điện trường xoáy

+ Phát biểu được mối quan

hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của điện trường

và từ trường

+ Phát biểu được định nghĩa điện từ trường

*Sóng điện từ+ Nhớ được định nghĩa về sóng điện từ

+ Nhớ được các đặc điểm của sóng điện từ

+ Nhớ được công thức tính bước sóng của sóng điện từ

+ So sánh được dao động điện từ duy trì và dao động điện từ cưỡng bức

+ Phân biệt được điện trường xoáy và điện trường tĩnh

+ Giải thích được sự tồn tại không thể tách rời giữa điện trường và từ trường

+ Lấy được ví dụ

về dao động điện từ cưỡng bức

+ Vẽ được mô hình đường sức của điện

từ trường

=

=λ

+ Định nghĩa được sóng vô tuyến

+ Nhớ được 4 loại sóng vô tuyến

+ Nêu được vai trò của tầng điện li đối với các loại sóng vô tuyến

+ Trả lời được câu hỏi thế nào là mạch dao động kín

và mạch dao động hở?

+ Nhớ đước định nghĩa và vai trò của anten trong việc thu phát sóng điện từ

+ Nhớ được nguyên tắc chung của việc thu (phát) thanh bằng sóng điện từ+ Vẽ lại được sơ đồ khối máy thu (phát) thanh vô tuyến đơn giản

+ Giải thích được sự hình thành sóng điện từ

+ So sánh được đặc điểm của sóng điện từ với sóng cơ

+ Hiểu được tại sao sóng điện từ lại là sóng ngang

+ Phân biệt được các loại sóng vô tuyến

+ Giải thích được sơ bộ nguyên tắc chung của việc thu( phát sóng điện từ)

+ Vận dụng được quy tắc vặn đinh ốc

để xác định một trong 3 vectơ

→

→

→

v B

E ,, khi biết các vectơ còn lại

+ Vận dụng được công thức

LC

8

10

6π

để giải bài toán tìm bước sóng λ của máy thu (phát) có thể thu (phát) khi L hoặc C hoặc cả L,

C thay đổi

+ Vận dụng được bài toán tụ xoay để tìm góc xoay tương ứng khi máy thu sóng muốn thu được bước sóng λxác định

+ Giải thích được vai trò của các bộ phận trong sơ

đồ khối của máy thu (phát) thanh vô tuyến đơn giản

+ Lấy được ví dụ về các dụng cụ là máy thu, máy phát và các dụng cụ vừa

có một máy thu vừa có một máy phát trong đời sống

2.3.2.Bảng phân bố câu hỏi theo mục tiêu giảng dạy

C

C

U Q

CU

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về công thức năng lượng điện từ trong mạch

dao động LC lí tưởng.

Mức độ nhận thức: Nhận biết

Phân tích các phương án lựa chọn: HS nhớ đúng các công thức tính năng

lượng điện từ sẽ chọn được phương án đúng C

Nếu nhầm lẫn giữa năng lượng điện từ với năng lượng điện trường có thể chọn phương án B.

Nếu không nhớ, chọn ngẫu nhiên hoặc thuộc bài nhưng đọc không kĩ câu dẫn

có thể chọn các phương án sai A, D

Nếu không nhớ HS có thể chọn phương án A hoặc B, hoặc D.

Câu 2: Nguyên tắc hoạt động của mạch dao động LC lí tưởng dựa trên hiện tượng

A cộng hưởng điện B cảm ứng điện từ

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về nguyên tắc hoạt động của mạch dao động

LC lí tưởng.

Mức độ nhận thức: Nhận biết.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS chỉ cần nhớ đúng nguyên tắc hoạt

động của mạch dao động LC lí tưởng là chọn được đáp án đúng C

Nếu HS nhớ không đầy đủ và không có sự so sánh giữa phương án B và C thì

chọn phương án sai B Nếu chỉ nhớ mạch LC lí tưởng có

Câu 3: Một mạch dao động gồm một tụ điện và cuộn cảm có độ tự cảm L = 2 mH

thực hiện dao động điện từ tự do với tần số 5 kHz Điện dung của tụ điện là

1

, biến

đổi được C = 4 2f 2L

1

π , đổi đơn vị và tính đúng, chọn được phương án đúng B

Nếu đổi đơn vị của f mà không đổi đơn vị của L sẽ chọn phương án sai A.Nếu không đổi đơn vị của L và f sẽ chọn phương án sai C Nếu nhớ nhầm công thức f =

LC

1

và vẫn đổi đúng đơn vị sẽ chọn phương án sai D.

Câu 4: Năng lượng điện trường trong mạch dao động LC biến đổi tương tự cùng qui

luật với

A động năng của vật dao động điều hòa

B thế năng của vật dao động điều hòa

C cơ năng của vật dao động điều hòa

D cả thế năng và động năng của vật dao động điều hòa

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về năng lượng điện trường trong mạch dao

động LC và động năng, thế năng của dao động cơ điều hòa.

Mức độ nhận thức: Hiểu.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS cần nhớ được công thức

)(

sin2

2 2

2

ϕω

Câu 5: Khi mạch dao động lí tưởng hoạt động, hai đại lượng biến thiên điều hòa

ngược pha nhau là

A điện tích của tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch

B điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ

C năng lượng từ trường và năng lượng điện từ

D năng lượng điện trường và năng lượng từ trường

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức mối quan hệ về pha của các đại lượng điện

trong mạch dao động điện từ.

Mức độ nhận thức: Hiểu.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS nhớ được các biểu thức q, i, W , L W C Sau đó so sánh về pha dao động của các đại lượng này để rút ra câu trả lời đúng là phương án đúng D

Nếu không nhớ biểu thức các đại lượng đó, chọn hú họa hoặc suy luận sai thì chọn phương án sai A hoặc B Nếu lẫn lộn giữa khái niệm năng lượng điện trường

và năng lượng điện từ sẽ chọn phương án sai C.

Câu 6:Khi giảm khoảng cách giữa hai bản của tụ điện phẳng trong mạch dao

động thì chu kì dao động điện từ trong mạch

C không thay đổi D Không trả lời được vì thiếu giá trị của L

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về sự phụ thuộc của chu kì dao động điện từ

vào điện dung của tụ điện phẳng.

Mức độ nhận thức: Hiểu.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS nhớ công thức T = 2 π LC và

công thức C =

d k

Câu 7: Trong mạch dao động LC lí tưởng, tại thời điểm t cường độ dòng điện qua

cuộn cảm là i = 0 và đang giảm Vào thời điểm t +

4

T

kết luận nào sau đây là đúng?

A điện tích của tụ điện cực đại

B năng lượng điện từ trong mạch bằng không

C cường độ dòng điện qua cuộn cảm có giá trị đại số cực đại

D năng lượng từ trường trong cuộn cảm có giá trị cực đại

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về mối liên hệ giữa điện tích trên tụ điện và

cường độ dòng điện qua cuộn cảm trong mạch dao động LC.

Nếu chỉ để ý đến i= 0 và vội suy ra q cực đại, chọn phương án sai A Nếu sau khi suy luận được W C = 0 nhưng lẫn lộn giữa khái niệm năng lượng điện trường và năng lượng điện từ, sẽ chọn phương án sai B Nếu không để ý đến cụm từ "đang giảm" và suy luận

Tại thời điểm t: i 1 = I 0 cosωt =0 ⇒cosωt =0 hay sinωt=1

Tại thời điểm t +

Câu 8: Dao động tự do trong hai mạch dao động có các giá trị L và C giống

nhau nhưng lúc đầu tích điện cho tụ bằng những bộ nguồn một chiều có suất điện động khác nhau thì khi hai tụ cùng phóng điện, dao động điện từ ở hai mạch dao động

sẽ khác nhau về

A pha dao động

B năng lượng từ trường cực đại

C chu kì dao động

D thời điểm cường độ dòng điện trong mạch có giá trị cực đại

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về dao động điện từ tự do

Trình độ nhận thức: Hiểu.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS cần nhớ được khái niệm dao động

tự do là dao động mà chu kì của nó không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài chỉ phụ

thuộc đặc tính của hệ hai mạch dao động LC có 1 2

2 1

L L

Hay f 1 = f 2 và T 1 = T 2

Ngoài ra do các tụ cùng bắt đầu phóng điện nên dao động điện từ trong 2 mạch LC có cùng pha dao động Nhưng do được tích điện từ các nguồn điện có suất điện động khác nhau nên năng lượng cung cấp cho 2 mạch là khác nhau, chọn phương án đúng B

Nếu không để ý đến hai tụ cùng bắt đầu phóng điện HS có thể sẽ chọn phương án sai A Nếu không hiểu về dao động tự do có chu kì không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài và cho rằng vì được nạp điện bằng các nguồn điện có suất điện động khác nhau thì chu kì dao động khác nhau, HS sẽ chọn phương án sai C Nếu cho rằng tụ điện được tích điện bằng những nguồn có suất điện động khác nhau làm cho cường độ dòng điện trong các mạch đạt giá trị cực đại ở những thời điểm khác nhau sẽ chọn phương án sai D.

Câu 9: Tần số dao động của một mạch LC nào đó bằng 200kHz Gọi A và B là 2

bản tụ điện Tại thời điểm t = 0, bản tụ A của tụ có điện tích dương cực đại Thời gian ngắn nhất để bản B của tụ điện có điện tích dương cực đại là:

1

, phải đổi đúng đơn vị của f và HS phải hiểu được khi điện tích một bản tụ có giá trị cực đại q

= Q 0 thì điện tích bản còn lại có giá trị cực tiểu q = - Q 0 Như vậy khoảng thời gian

kể từ khi điện tích trên bản A cực đại q A = Q 0 đến khi điện tích trên bản B cực đại q B

= Q 0 tức là q A = - Q 0 hết là

f

T t

rồi suy luận toán học đúng, chọn phương án đúng B

Nếu hiểu khoảng thời gian để điện tích trên một bản tụ điện trong mạch LC lí tưởng đạt cực đại lần hai và đổi dấu bằng một chu kì sẽ chọn phương án sai C Nếu

vẫn hiểu đúng

f

T t

2

1

2 =

=

∆ nhưng không đổi đơn vị của f HS sẽ chọn phương án D.

Câu 10: Một tụ điện có điện dung C = 500pF được tích đầy điện nhờ một nguồn

điện có suất điện động 2V Sau khi ngắt tụ ra khỏi nguồn điện người ta nối nó với một cuộn cảm thuần thành mạch kín Năng lượng điện từ trong mạch đó là

CU ,và vận dụng được kiến thức: "điện áp cực đại giữa hai bản tụ bằng suất điện động của nguồn điện không đổi tích điện cho tụ điện" và đổi đúng đơn vị, tính đúng sẽ chọn được phương án đúng B

Nếu hiểu điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ U = ξ ⇒U0 =2 2(V) và đổi đúng đơn vị sẽ chọn A Nếu đổi nhầm đơn vị của điện dung sẽ chọn phương án

C hoặc không đổi đơn vị của điện dung sẽ chọn phương án D.

Câu 11: Cho mạch dao động LC lí tưởng Tần số dao động riêng của mạch thay đổi

thế nào lúc đầu trong mạch có hai tụ giống nhau mắc nối tiếp, lúc sau mắc hai tụ đó song song?

A tăng 2 lần B giảm 2 lần

C giảm 2 lần D giảm 4 lần

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về việc vận dụng công thức tính tần số dao

động điện từ trong mạch dao động LC và các công thức điện dung tương đương khi các tụ điện ghép nối tiếp hoặc song song.

Mức độ nhận thức: Vận dụng

Phân tích các phương án lựa chọn: HS nhớ công thức f =

LC

π2

2

C C

C C

=+ ; C // = C 1 + C 2 = 2C suy ra được nếu chuyển từ mắc hai tụ nối tiếp sang mắc song song thì điện dung của bộ tụ điện tăng 4 lần suy ra f giảm 2 lần Phương án đúng là B

Nếu nhớ nhầm công thức f = 2π LC hoặc nhớ nhầm các công thức tính C // và

C nt thì chọn phương án sai A Nếu chỉ để ý đến mắc 2 tụ song song mà không để ý đến trước đó hai tụ đã mắc nối tiếp thì thấy C tăng 2 lần nên chọn phương án sai C Nếu

suy luận sai

C

f ~ 1 và suy luận đúng C thì thấy f tăng 4 lần nên chọn phương án sai D.

Câu 12: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và

một tụ điện có điện dung C Điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 Vào thời điểm điện

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về mối quan hệ giữa giá trị tức thời và giá trị

cực đại của cường độ dòng điện trong mạch dao động LC.

Mức độ nhận thức: Vận dụng.

Phân tích các phương án lựa chọn: Để hiểu được bài này HS có thể có cách

giải khác nhau để có kết quả bài toán Nhưng nhìn chung có 2 hướng chính như sau:

⇒ W C =

4

14

32

2 0

⇒

2

3sinωt = do sin2ωt+cos2ωt = 1 ⇒

ω (ở cách 2) thì sẽ chọn phương án sai C Nếu cho rằng i ~ q2 sẽ chọn phương án sai D.

Câu 13: Một mạch dao động gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,2mH và

một tụ điện có điện dung C Năng lượng dao động của mạch là W = 2,5.10-7J Chọn

t = 0 lúc năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường, biết lúc này cường độ dòng điện có giá trị dương và đang giảm Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch viết dưới dạng i=I0cos(ω +t ϕ) là

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về mối liên hệ giữa năng lượng điện từ với

cường độ dòng điện trong mạch LC lí tưởng và kĩ năng viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch LC.

Mức độ nhận thức: Vận dụng

Phân tích các phương án lựa chọn: Khi đọc phần dẫn, nhận ra được đề bài

cho năng lượng dao động của mạch tức là biết năng lượng từ trường cực đại và nhớ

công thức

2

2 0 (max)

2cos

0

0 0

ϕω

ϕ

Q i

I I

LI

W L = ⇒ I = 50 (mA) ⇒ I 0 = 50 2 (mA) và vẫn tìm ϕ

đúng thì chọn phương án sai C Nếu lẫn lộn khái niệm năng lượng điện từ với năng lượng điện trường thì tại t = 0: W L = W⇒ i = I 0 ⇒ ϕ = 0 và phương án sai D.

Câu 14: Trong mạch dao động LC lí tưởng chu kì dao động điện từ riêng là T

Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi tụ điện có điện tích cực đại đến khi năng lượng từ trường bằng năng lượng điện từ trong mạch là

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về chu kì của năng lượng điện trường và năng

lượng từ trườngtrong mạch LC lí tưởng.

Mức độ nhận thức: Vận dụng.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS hiểu khi tụ điện có điện tích cực đại

thì W C(max) Khi năng lượng từ trường bằng năng lượng điện từ trong mạch tức là

W L(max) hay W C(min) = 0 Do đó

2

1

T

t =

∆ với T' là chu kì của W C và W L (HS có thể dùng

đồ thị để suy ra điều này) HS nhớ

∆ thì sẽ chọn phương án sai C Nếu vẫn

suy luận được

2

'

T

t =

∆ nhưng nhớ nhầm T' = 2T ⇒ ∆t=T và chọn phương án sai D.

Câu 15: Xét một mạch dao động lí tưởng cứ sau 10-6(s) thì năng lượng điện trường lại bằng năng lượng từ trường Chu kì dao động riêng của mạch dao động

A 10-6(s) B 2.10-6(s) C 8 10-6(s) D 4 10-6(s)

Mục tiêu: Kiểm tra kiến thức về mối liên hệ giữa chu kì của dao động điện

trường và chu kì của năng lượng từ trường với chu kì dao động điện từ trong mạch LC.

Mức độ nhận thức: Vận dụng.

Phân tích các phương án lựa chọn: HS có thể giải bằng cách vẽ đồ thị W L (t)

và W C (t) hoặc biến đổi lượng giác Nếu giải toán đúng sẽ suy ra được cứ sau khoảng

Nếu quan niệm khoảng thời gian đã cho chính là chu kì dao động điện từ

trong mạch dao động thì chọn phương án sai A Nếu vẫn suy luận đúng