VẤN đề 2 NĂNG LƯỢNG MẠCH DAO ĐỘNG LC

Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Chuyên đề dao động điện từ VẤN ĐỀ 2: NĂNG LƯỢNG MẠCH LC I TÓM TẮT LÝ THUYẾT Năng lượng mạch dao động LC W§T = ─ Năng lượng điện trường tập trung tụ điện: Q2 q2 Cu = qu = = cos ( ωt + ϕ ) ( J ) 2 2C 2C Q02 WTT = Li = sin ( ωt + ϕ ) ( J ) 2C ─ Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm: ─ Năng lượng điện từ mạch: 1 1 Q02 W = W§T + WTT = W§T −max = WTT −max ⇔ W = Cu + Li = CU02 = LI02 = = Q0 U0 ( J ) 2 2 C 2 Chú ý ─ Mạch dao động có điện trở R ≠ dao động tắt dần Để trì dao động cần cung cấp cho I 02 ω 2C 2U 02 U 02C P = I R = R = R = R 2 2L mạch lượng có công suất: T T'= ─ Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với chu kì: mω A2 ─ Động có đồ thị đường hình sin bao quang đương thẳng: II CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự A Năng lượng điện trường tập trung cuộn cảm B Năng lượng điện trường lượng từ trường không đổi C Năng lượng từ trường tập trung tụ điện D Năng lượng điện từ mạch bảo toàn Câu 2: Một mạch dao động gồm có cuộn dây L I0 C cảm kháng tụ điện dung kháng Nếu gọi U0 I0 dòng điện cực đại mạch, hiệu điện cực đại hai đầu tụ điện liên hệ với nào? Hãy chọn kết kết sau: L L L U0 = I0 U0 = I0 U0 = I0 πC C 2π C A B C D Một giá trị khác LC : Câu 3: Chọn tính chất không nói về mạch dao động [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 A Dao động mạch LC Chuyên đề dao động điện từ dao động lượng điện trường từ trường biến thiên qua lại với B Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm L C C Năng lượng điện trường tập trung tụ điện D Năng lượng điện trường lượng từ trường cùng biến thiên tuần hoàn theo tần số chung i = 10sin ( 2.106 t ) ( mA ) LC Câu 4: Mạch dao động có biểu thức Trong thời gian nửa chu kỳ có lượng điện tích nhiều chuyển qua tiết diện dây dẫn? 10−8 ( C ) 5.10−9 ( C ) A Không có đủ kiện để tính B C D WTT = nW§T LC , Câu 5: Trong mạch điện dao động điện từ dòng điện tức thời thời điểm tính theo biểu thức: Iω Q0 I0 I0 i= i= i= i= n +1 n +1 n +1 2ω n + A B C D W§T = WTT LC , n Câu 6: Trong mạch điện dao động điện từ điện tích tụ thời điểm tính theo biểu thức: Q0 2Q0 Qω 2Q0 q= q= q= q= n +1 ωC n + n +1 n +1 A B C D W§T = WTT LC n Câu 7: Trong mạch điện dao động điện từ , hiệu điện tụ thời điểm tính theo biểu thức: U U0 u = n + u = n + u = U n + u = 2U n + ω A B C D q = Q0 cos ( ωt ) LC Câu 8: Nếu điện tích tụ mạch biến thiên theo công thức: Tìm biểu thức sai LC biểu thức lượng mạch sau đây: Q Q2 W§T = sin ( ωt ) WTT = cos ( ωt ) 2C 2C A Năng lượng điện: B Năng lượng từ: 2 LI Q Q2 W= = W = W§T + WTT = 2C 4C C Năng lượng dao động: D Năng lượng dao động: C = 4( µF ) Câu 9: Một mạch dao động điện từ có điện dung tụ Trong trình dao động, hiệu điện 12 ( V ) 9(V ) cực đại hai tụ Khi hiệu điện hai tụ lượng từ trường mạch là: [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 2,88.10−4 ( J ) A Chuyên đề dao động điện từ 1, 62.10−4 ( J ) B 1, 26.10−4 ( J ) C LC L = 0, ( H ) 4,5.10−4 ( J ) D Câu 10: Một mạch dao động có cuộn cảm có độ tự cảm tụ điện có điện dung C = 40 ( µ F ) i = 2 cos100π t ( A ) Cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức: Năng lượng dao động mạch là: 1, ( mJ ) 3, ( mJ ) 3, ( J ) 1, ( J ) A B C D 5( µF ) LC Câu 11: Một mạch dao động có điện trở không đáng kể, tụ điện có điện dung Dao động điện từ 6(V ) riêng tự mạch LC với hiệu điện cực đại hai đầu tụ điện Khi hiệu điện hai đầu tụ điện 4( V ) lượng từ trường mạch bằng: 4.10 −5 ( J ) 5.10−5 ( J ) 9.10−5 ( J ) 10−5 ( J ) A B C D L = 5( µ H ) ( A) LC , Câu 12: Mạch dao động với cuộn dây có Cường độ dòng điện cực đại mạch Khi 1( A ) cường độ dòng điện tức thời mạch lượng điện trường mạch 7,5.10−6 ( J ) 75.10−4 ( J ) 5, 7.10−4 ( J ) 2,5.10−5 ( J ) A B C D C= Câu 13: Một tụ điện có điện dung 10−5 ( F) 2π L= nạp lượng điện tích định Sau nối tụ vào (H) 5π đầu cuộn dây cảm có độ tự cảm Bỏ qua điện trở dây nối Sau khoảng thời gian ngắn giây (kể từ lúc nối) lượng từ trường cuộn dây lần lượng điện trường tụ ? ( s) ( s) ( s) ( s) 300 300 100 300 A B C D C L Câu 14: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm tụ điện có điện dung có dao U t = 0, động điện từ tự Ở thời điểm hiệu điện hai tụ có giá trị cực đại Phát biểu sau sai? CU02 A Năng lượng từ trường cực đại cuộn cảm C U0 L B Cường độ dòng điện mạch có giá trị cực đại [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Chuyên đề dao động điện từ t= π LC C Điện áp hai tụ lần thứ thời điểm CU02 π t= LC D Năng lượng từ trường mạch thời điểm 12 ( mA ) LC Câu 15: Mạch dao động có dòng điện cực đại qua mạch Dòng điện mạch vào thời điểm lượng từ trường lượng điện trường bằng: ( mA ) 5,5 ( mA ) ( mA ) ( mA ) A B C D LC Câu 16: Trong mạch dao động lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng 1,5.10−4 ( s ) điện trường giảm từ cực đại xuống nửa giá trị cực đại Thời gian ngắn để điện tích tụ giảm từ giá trị cực đại xuống nửa giá trị 4.10−4 ( s ) 3.10−4 ( s ) 12.10−4 ( s ) 2.10−4 ( s ) A B C D LC L = ( mH ) , C = ( pF ) , π = 10 Câu 17: Một mạch dao động có lấy đến lúc có lượng điện trường ba lần lượng từ trường là: 10−5 −7 −7 ( s) 2.10 ( s ) 10 ( s ) 75 A B C Thời gian từ lúc tụ bắt đầu phóng điện D 10−6 ( s) 15 LC Câu 18: Trong mạch dao động có điện trở không đáng kể, sau khoảng thời gian lượng điện trường lại lượng từ trường Chu kì dao động mạch là: 10−4 ( s ) 10−4 −4 −4 s ( ) 10 ( s ) 2.10 ( s ) A B C D Câu 19: Một mạch dao động 10−4 ( s) LC lý tưởng, khoảng thời gian để điện tích tụ có độ lớn không vượt điện 4( µs) tích cực đại nửa chu kỳ Năng lượng điện, lượng từ mạch biến thiên tuần hoàn với chu kỳ là: 12 ( µ s ) 24 ( µ s ) 6( µs) 4( µs) A B C D ( nC ) LC Câu 20: Mạch dao động có điện tích cực đại tụ Điện tích tụ điện vào thời điểm lượng điện trường ( nC ) A [ THL ] lượng từ trường bằng: 4,5 ( nC ) B ( nC ) C 2,5 ( nC ) D − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Câu 21: Trong mạch dao động Chuyên đề dao động điện từ LC lý tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn lần liên 10 −4 ( s ) tiếp lượng từ trường lần lượng điện trường Thời gian lần liên tiếp dòng điện mạch có giá trị lớn là: 3.10−4 ( s ) 9.10−4 ( s ) 6.10 −4 ( s ) 4.10−4 ( s ) A B C D C L Câu 22: Trong mạch dao động lí tưởng có dao động điện từ tự Gọi độ tự cảm điện t, u i dung mạch Tại thời điểm hiệu điện hai tụ điện cường độ dòng điện mạch U0 I0 Gọi hiệu điện cực đại hai tụ điện cường độ dòng điện cực đại mạch Hệ thức liên u i hệ là: C L i = ( U 02 − u ) i = ( U 02 − u ) i = LC ( U 02 − u ) i = LC ( U 02 − u ) L C A B C D L, C Câu 23: Trong mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện có điện dung cuộn cảm có độ tự cảm có U0 U0 dao động điện từ tự Biết hiệu điện cực đại hai tụ Khi hiệu điện hai tụ cường độ dòng điện mạch có độ lớn U 3L U 5C U 5L U 3C C L C L A B C D 50 ( mH ) LC Câu 24: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm tụ điện có điện dung C i = 0,12 cos ( 2000t ) ( A ) Trong mạch có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện Ở thời điểm mà cường độ dòng điện mạch nửa cường độ hiệu dụng hiệu điện hai tụ có độ lớn 14 ( V ) 14 ( V ) 12 ( V ) 2(V ) A B C D 12 ( V ) Câu 25: Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ tự với điện áp cực đại hai tụ q = 6.10−9 ( C ) i = 3 ( mA ) Tại thời điểm điện tích hai tụ có giá trị cường độ dòng điện qua cuộn dây ( mH ) Biết cuộn dây có độ tự cảm Tần số góc mạch là: 5.10 ( rad / s ) 25.105 ( rad / s ) 5.104 ( rad / s ) 25.104 ( rad / s ) A B C D [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Câu 26: Cho mạch dao động điện từ LC Chuyên đề dao động điện từ 2( V ) lý tưởng Khi điện áp hai đầu tụ cường độ dòng i V ( ) i, điện qua cuộn dây điện áp hai đầu tụ cường độ dòng điện qua cuộn dây Điện áp cực đại hai đầu cuộn dây 6(V ) 4( V ) 5(V ) 3(V ) A B C D Q0 LC Câu 27: Trong mạch dao động lý tưởng có dao động điện từ tự do, điện tích cực đại tụ I0 dòng điện cực đại qua cuộn cảm q= A Q0 n − 2n Khi dòng điện qua cuộn cảm q= B Q0 2n − n q= C I0 n điện tích tụ có độ lớn: Q0 2n − 2n q= D E Q0 n − n Câu 28: Có hai tụ giống chưa tích điện nguồn điện chiều có suất điện động Lần thứ nhất, hai tụ mắc song song, lần thứ hai, hai tụ mắc nối tiếp, nối với nguồn điện để tích điện Sau tháo hệ tụ khỏi nguồn khép kín mạch với cuộn dây cảm để tạo mạch dao động điện từ Khi hiệu điện E tụ hai trường hợp tỉ số lượng từ trường mạch là: A B C D Câu 29: Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm hai tụ điện mắc song song với mắc với cuộn cảm L = ( mH ) C1 , C2 C2 = 2C1 C1 Điện dung hai tụ điện tương ứng với Lúc cường độ dòng điện qua tụ −6 0,04 ( A ) 13,5.10 ( J ) C2 lượng tụ Trong trình dao động cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm bằng: 0,18 ( A ) 0,15 ( A ) 0,12 ( A ) 0, 21( A ) A B C D 2( V ) 1( V ) Câu 30: Hai mạch dao động điện từ giống có hiệu điện cực đại tụ 40 ( µ J ) Dòng điện hai mạch dao động cùng pha Khi lượng điện trường tron mạch thứ 20 ( µ J ) lượng từ trường mạch thứ hai Khi lượng từ trường mạch thứ 20 ( µ J ) lượng điện trường mạch thứ hai bằng: 25 ( µ J ) 10 ( µ J ) 40 ( µ J ) 30 ( µ J ) A B C D Câu 31: Hai mạch dao động điện từ giống (cùng C, cùng L) Ban đầu nạp cho tụ mạch điện thứ điện Q0 Q0 , tích nạp cho tụ mạch thứ điện tích Sau cùng nối tụ mạch với cuộn dây Khi lượng [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 4( J ) Chuyên đề dao động điện từ 1( J ) điện trường mạch thứ lượng từ trường mạch thứ Khi lượng từ 1( J ) trường mạch thứ lượng điện trường mạch thứ là: 0,25 ( J ) 4( J) 1,75 ( J ) 0,5 ( J ) A B C D 3500 ( pF ) , 30 ( mH ) Câu 32: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung cuộn cảm có độ tự cảm 1,5 ( Ω ) điện trở Phải cung cấp cho mạch công suất để trì dao động nó, 15 ( V ) hiệu điện cực đại tụ điện ? Hãy chọn kết kết sau: P = 19,69.10−3 ( W ) P = 20.10−3 ( W ) P = 21.10−3 ( W ) A B C D Một giá trị khác −4 L = 1, 2.10 ( H ) C = ( nF ) Câu 33: Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm tụ điện có điện dung R = 0, ( Ω ) Điện trở mạch Để trì dao động điện từ mạch với hiệu điện cực đại hai tụ U0 = ( V ) chu kì dao động cần cung cấp cho mạch lượng bằng: 1,5 ( mJ ) 0, 09 ( mJ ) 1, 08π 10−10 ( J ) 0, 06π 10−10 ( J ) A B C D LC Câu 34: Mạch dao động thực dao động điện từ tắt dần chậm Sau 20 chu kì dao động độ giảm tương đối lượng điện từ 19% Độ giảm tương đối hiệu điện cực đại hai tụ tương ứng A 4,6 % B 10 % C 4,36 % D 19 % R = 1( Ω ) Câu 35: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm L mắc nối tiếp với điện trở vào hai r cực nguồn điện chiều có suất điện động không đổi điện trở trong mạch có dòng điện không C = 2.10−6 ( F ) I đổi cường độ Dùng nguồn điện để nạp điện cho tụ điện có điện dung Khi điện tích L tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn nối tụ điện với cuộn cảm thành mạch dạo động −6 π 10 ( s ) 8I mạch có dao động điện từ tự với chu kì cường độ dòng điện cực đại Giá r trị bằng: 1( Ω ) ( Ω) 2,5 ( Ω ) 0, ( Ω ) A B C D L = 4( µH ) R = 0,1( Ω ) Câu 36: Khi nối cuôn cảm có độ tự cảm điện trở vào hai cực nguồn điện r = 2, ( Ω ) chiều có suất điện động không đổi điện trở cường độ dòng điện mạch I Dùng [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Chuyên đề dao động điện từ C = ( pF ) nguồn điện để nạp điện cho tụ điện có điện dung Khi điện tích tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt khỏi nguồn điện nối với cuộn cảm nói tạo thành mạch dao động Do cuôn cảm có điện trở R nên mạch dao động tắt dần, để trì dao động mạch với điện tích cực đại tụ điện người ta phải cung cấp cho P = 1, ( µW ) mạch công suất trung bình Giá trị I bằng: 0,8 ( A ) 0, ( A ) 1, ( A ) 0, ( A ) A B C D r = ( Ω) , LC Câu 37: Một mạch dao động lí tưởng Ban đầu nối hai đầu cuộn cảm với nguồn điện có suất E điện động Sau dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn nối với tụ điện thành 4.10 −6 ( C ) mạch kín điện tích cực đại tụ Biết khoảng thời gian ngắn kể từ lượng từ trường π 10−6 ( s ) đạt giá trị cực đại đến lượng tụ lần lượng cuộn cảm Giá trị suất E điện động là: 2( V ) 4( V ) 8( V ) 6(V ) A B C D E = 12 ( V ) Câu 38: Cho mạch điện hình vẽ 1, nguồn có suất điện động điện trở r = 1( Ω ) , C = 100 ( µ F ) , L = 0, ( H ) tụ có điện dung cuộn dây có hệ số tự cảm R0 = ( Ω ) , R = 18 ( Ω ) điện trở điện trở Ban đầu K đóng, trạng thái mạch ổn định người ta ngắt khoá K Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R thời gian từ ngắt K đến dao động mạch tắt hoàn toàn? 25 ( mJ ) 28, 45 ( mJ ) 24,74 ( mJ ) 5,175 ( mJ ) A B C D E = 24 ( V ) , r = 1( Ω ) , Câu 39: Cho mạch điện hình vẽ 2, nguồn có suất điện động tụ C = 100 ( µ F ) , L = 0, ( H ) điện có điện dung cuộn dây có hệ số tự cảm điện trở R0 = ( Ω ) , R = 18 ( Ω ) điện trở Ban đầu khoá k đóng, trạng thái mạch ổn định người ta ngắt khoá K Nhiệt lượng toả điện trở R thời gian từ ngắt khoá K đến dao động mạch tắt hoàn toàn 98,96 ( mJ ) 24,74 ( mJ ) 126, 45 ( mJ ) 31, 61( mJ ) A B C D Câu 40: Một học sinh làm hai lần thí nghiệm sau đây: [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang Tài liệu luyện thi ĐH – CĐ – Khoá 2014 – 2015 Chuyên đề dao động điện từ 6(V ) , 1,5 ( Ω ) ─ Lần 1: Dùng nguồn điện chiều có suất điện động điện trở nạp lượng cho tụ có điện dung C Sau ngắt tụ khỏi nguồn nối tụ với cuộn cảm có độ tự cảm L mạch dao động có 5( µ J ) lượng ─ Lần 2: Lấy tụ điện cuộn cảm có điện dung độ tự cảm giống lần thí nghiệm để mắc thành mạch LC Sau nối hai cực nguồn nói vào hai tụ dòng mạch ổn định cắt nguồn 8( µ J ) khỏi mạch Lúc này, mạch dao động với lượng Tính tần số dao động riêng mạch nói 10 ( MHz ) 0,91( MHz ) 0,3 ( MHz ) ( MHz ) A B C D r = ( Ω) ξ Câu 41: Mắc nguồn điện không đổi có suất điện động điện trở vào hai đầu cuộn dây mạch dao động lí tưởng LC thông qua khóa K có điện trở không đáng kể Ban đầu đóng khóa K Sau dòng L = ( mH ) C = 10−5 ( F ) điện ổn định ngắt khóa K Biết cuộn dây có độ tự cảm , tụ điện có điện dung Tỉ số U0 U0 ξ bằng: (với hiệu điện cực đại hai tụ) 1 10 A B C 10 D HẾT - [ THL ] − NguyÔn M¹nh Tó − S§T: 01664553217 − email: volammtu @ gmail.com Trang