Bài tập — Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Điện từ trường: điện trường biến thiên sinh ra từ trường và ngược lại. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại. D. Sóng điện từ là sóng ngang: $\vec{E}$, $\vec{B}$ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Điện từ trường là trường thống nhất gồm điện trường và từ trường biến thiên, trong đó điện trường biến thiên sinh ra từ trường và từ trường biến thiên sinh ra điện trường. B. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một sóng điện từ trong chân không có tần số $f = 100,\text{MHz}$, tương ứng với sóng FM dùng trong phát thanh. Bước sóng của nó là $\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3 \times 10^8}{10^8} = 3,\text{m}$. Nếu sóng này truyền trong môi trường có chiết suất $n = 1{,}5$ thì tốc độ giảm còn $v = \dfrac{3 \times 10^8}{1{,}5} = 2 \times 10^8,\text{m/s}$ và bước sóng giảm còn $\lambda' = \dfrac{v}{f} = 2,\text{m}$, trong khi tần số không đổi. Ví dụ này cho thấy tần số của sóng điện từ không phụ thuộc vào môi trường truyền sóng.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Sóng vô tuyến được dùng trong phát thanh, truyền hình và thông tin di động; ánh sáng nhìn thấy giúp con người quan sát thế giới xung quanh.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một khung dây có $100$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,03\ \text{m}^2$, đặt trong từ trường đều $0,3\ \text{T}$ sao cho pháp tuyến của khung song song với vectơ cảm ứng từ. Tính từ thông qua khung dây.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Từ thông qua một mạch kín biến thiên $0,06\ \text{Wb}$ trong $0,03\ \text{s}$. Tính suất điện động cảm ứng trong mạch.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một khung dây có $80$ vòng, diện tích mỗi vòng $0,02\ \text{m}^2$, quay đều với tốc độ góc $\omega = 25\pi\ \text{rad/s}$ trong từ trường đều $0,4\ \text{T}$. Tính suất điện động cực đại trong khung.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

• Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.
• Giải thích chi tiết:
  • Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Điện từ trường: điện trường biến thiên sinh ra từ trường và ngược lại."
  • Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Sóng điện từ là sóng ngang: $\vec{E}$, $\vec{B}$ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng."
  • Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Điện từ trường là trường thống nhất gồm điện trường và từ trường biến thiên, trong đó điện trường biến thiên sinh ra từ trường và từ trường biến thiên sinh ra điện trường."
  • Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

• Bài 1:
  • Nội dung cốt lõi cần trình bày: Điện từ trường là trường thống nhất gồm điện trường và từ trường biến thiên, trong đó điện trường biến thiên sinh ra từ trường và từ trường biến thiên sinh ra điện trường. Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức là những đường cong kín, xuất hiện khi từ trường biến thiên theo thời gian.
  • Tổng kết ghi nhớ: Điện từ trường: điện trường biến thiên sinh ra từ trường và ngược lại.; Sóng điện từ là sóng ngang: $\vec{E}$, $\vec{B}$ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.; Tốc độ sóng điện từ trong chân không $c = 3 \times 10^8,\text{m/s}$; trong môi trường $v = \dfrac{c}{n}$.
• Bài 2:
  • Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một sóng điện từ trong chân không có tần số $f = 100,\text{MHz}$, tương ứng với sóng FM dùng trong phát thanh. Bước sóng của nó là $\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3 \times 10^8}{10^8} = 3,\text{m}$. Nếu sóng này truyền trong môi trường có chiết suất $n = 1{,}5$ thì tốc độ giảm còn $v = \dfrac{3 \times 10^8}{1{,}5} = 2 \times 10^8,\text{m/s}$ và bước sóng giảm còn $\lambda' = \dfrac{v}{f} = 2,\text{m}$, trong khi tần số không đổi. Ví dụ này cho thấy tần số của sóng điện từ không phụ thuộc vào môi trường truyền sóng.
  • Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
• Bài 3:
  • Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ (Điện từ trường: điện trường biến thiên sinh ra từ trường và ngược lại.; Sóng điện từ là sóng ngang: $\vec{E}$, $\vec{B}$ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.; Tốc độ sóng điện từ trong chân không $c = 3 \times 10^8,\text{m/s}$; trong môi trường $v = \dfrac{c}{n}$.).
  • Lời giải mẫu/Nhận xét: Sóng vô tuyến được dùng trong phát thanh, truyền hình và thông tin di động; ánh sáng nhìn thấy giúp con người quan sát thế giới xung quanh.
• Bài 4: $\Phi = 100 \times 0,3 \times 0,03 = 0,9\ \text{Wb}$.
• Bài 5: $e_c = \dfrac{0,06}{0,03} = 2\ \text{V}$.
• Bài 6: $E_0 = 80 \times 0,4 \times 0,02 \times 25\pi = 16\pi\ \text{V} \approx 50,3\ \text{V}$.