Giáo án vật lý -BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Củng cố kiến thức và công thức cơ bản về dao động điện từ, vận dụng vào việc giải bài tập cơ bản. - Bàiết phân tích đồ thị để rút ra nhiều nội dung thể hiện r bản chất vật lí v cc gi trị định lượng thiết yếu của dao động điện từ. 2) Kĩ năng: - Rèn luyện kĩ năng phân tích, tổng hợp kiến thức. - Bàiết so sánh sự tương quan của kiến thức về dao động cơ học và dao động điện từ. - Luyện tập kĩ năng tính toán. II. Chuẩn bị: 1)GV: - Vẽ hình 22.1 SGK trn giấy khổ lớn. - Phiếu học tập cĩ nội dung Bài tốn luyện tập. Bài 1. Một mạch dao động LC có tụ điện 25pF và cuộn cảm 10-4H. Bàiết ở thời điểm ban đầu của dao động, cường độ dịng điện có giá trị cực đại bằng 40mA. Tìm Bàiểu thức của cường độ dịng điện, của điện tích trên bản cực tụ điện và Bàiểu thức của hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ điện. Bài 2. Mạch dao động gồm tụ điện C = 50F và một cui6n5 dây có độ tự cảm L = 5mH. a) Tính năng lượng toàn phần của mạch điện và điện tích cực đại trên bản tụ khi hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 6V. Tính năng lượng điện trường, năng lượng từ trường và cường độ dịng điện trong mạch ở thời điểm mà hiệu điện thế giữa hai bản tụ bằng 4V. Coi điện trở thuần trong mạch không đáng kể. b) Nếu cuộn dây có điện trở R = 0,1, muốn duy trì dao động điều hịa trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ điện vẫn bằng 6V thì phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất bằng bao nhiêu? Bài 3. Bài tập SGK trang 126. 2)HS: Ôn tập kiến thức về dao động điện từ. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (5’) Kiểm tra – Ơn tập kiến thức. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung GV nu cu hỏi kiểm tra. Mạch LC có điện tích trên bản tụ Bàiến thiên điều hịa theo pt: q = q0cos(t + ). Xác định: 1) Độ lệch pha giữa hđt trên bản tụ và cường độ dịng điện trên mạch. 2) Cường độ dịng điện cực đại và hđt cực đại -Suy nghĩ c nhn, tìm cu trả lời. -Trình by kết quả trn Từ q = q0cos(t + ). 0 0 cos( ) sin( ) qu t C i q t            Ta cĩ: ( ; ) 0 0 0 0 2 à U u i qI q v C        giữa hai bản tụ. bảng. Hoạt động 2. (35’) Giải Bài tập: Bài tập 1. -GV hướng dẫn HS tóm tắt đề bài toán, nêu câu hỏi gợi ý: H1. Viết Bàiểu thức tổng quát của cường độ dịng điện trong mạch. Áp dụng điều kiện ban đầu của cường độ dịng điện trong mạch. H2. cường độ dịng điện và điện tích trong mạch lệch pha như thế nào? Suy ra góc lệch pha của u v i? -Cá nhân độc lập suy nghĩ, phân tích đề bài toán. + Đ Bàiết: C = 25pF = 25.10-12F L = 10-4H -Viết Bàiểu thức i trong mạch. -Thảo luận nhóm, xác định pha ban đầu . -Viết Bàiểu thức q, u. * Tính 71 2.10 /rad s LC    -Tính gĩc : khi t = 0: i = I0 = 4.10-2A. Từ i = I0cos(t + )  = 0  phương trình i: i = 4.10-2cos(2.10-7t)A * q chậm pha 2  so với i: 7 0 cos 2.10 2 q q t C      với 90 0 2.10 Iq C    * Phương trình: 0 cos 2 u U t         với 0 0 9 80 80cos 2.10 2 qU V C u t V         Bài tập 2. -Yêu cầu HS lm Bài tập 2 trong phiếu học tập trn giấy nu cu hỏi gợi ý v Yêu cầu HS ln bảng trình by kết quả. H1. Năng lượng toàn phần của mạch LC gồm những năng lượng nào? Nêu công thức tính. H2. Năng lượng từ trường, năng lượng điện trường xác định bằng công thức nào? H3. Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại năng lượng điện trường của mạch thế nào? H4. Khi mạch có -Cá nhân suy nghĩ độc lập, trình by Bài giải. -Thực hiện tính tốn, trình by kết quả trn bảng khi được GV yêu cầu. -Nhận xt cch giải Bài tốn của HS khc. a) Khi u đạt cực đại U0: 2 0 0 1 2C W W CU  Với C = 50.10-6F U0 = 6V  W = 9.10-4J Q0 = CU0 = 3.10-4C * Khi u = 4V: -Năng lượng điện trường: 2 41 4.10 2C W Cu J  -Năng lượng từ trường: WL = W = WC = 5.10-4J -Mặt khc: 21 0,45 2L W Li i A   b) Mạch có R khác 0: năng lượng điện trở, nhiệt lượng tỏa ra trên mạch trong thời gian t xác định thế nào? H5. Đại lượng I trong công thức có ý nghĩa gì? Xc định thế nào? GV trình by đại lượng 0 2 II  -Trả lời.Q = RI2t. Ghi nhận kiến thức mới GV cung cấp. 0 2 II  Thực hiện Bàiến đổi từ hướng dẫn của GV. cần cung cấp bằng nhiệt lượng tỏa ra trên mạch: Q= RI2t. -Trong 1 giy: cơng suất cần cung cấp: P = RI2. Với 0 2 II  P = 1,8,10-4W Bài 3. Phn tích đồ thị để rút ra kết luận về kiến thức. H1. Dao động được mô tả bằng đồ thị trên là dao động gì? So snh Bàin độ trong chu kì đầu và các chu kì sau đó. H2. Xác định chu kì của dao động, từ đó suy ra tần số của dao Quan st hình vẽ đ phĩng to đồ thị dao động tắt dần (hình 21.2 SGK) Rút ra nhận xt từ gợi ý của GV. -Bàiên độ U0 giảm: dao động điện từ tắt dần. + Sau mỗi chu kì, hđt giảm 1,4V; 0,6V; 0,3V: Bàiên độ giảm không đều. + Khi t = 0: u = 3,4V Chọn đáp án C, vì: khi t = 3s, ta cĩ: u = 0. Do đó: động. H3. Xác định hiệu điện thế tại thời điểm t = 3s. Suy ra năng lượng điện trường, năng lượng từ trường tại thời điểm đó. 2 21 1 (3, 4) 2 2 11,56 C C W Cu C W C     + Thời điểm t = 3s u = 0  WC = 0; WL = W0L. + T  0,6s  f  1,6Hz 21 0 2C L C W Cu W W W      WL đạt cực đại. Hoạt động 3. (5’) Vận dụng - củng cố: GV nu: 1) Bài tập về nh: Mạch dao động có độ tự cảm L và tụ có C thay đổi được. Khi tụ có điện dung C1 thì tần số ring của mạch l f1 = 60MHz, khi điện dung của tụ là C2 thì tần số ring của mạch l f2 = 80MHz. Khi ghp cc tụ C1 v C2 song song thì tần số ring của mạch l: A. 100MHz B. 140MHz C. 20MHz D. 48MHz. 2) Nhận xét về cách giải và nội dung cơ bản của các bài toán. Yêu cầu HS chuẩn bị cho tiết học sau. III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: