Bài 16: Trong mạch dao động LC lí tưởng, nếu điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 và dòng điện trong mạch cực đại I0 thì năng lượng điện trường biến thiên với tần số: A.. Khi năng lượng [r]
(1)CHỦ ĐỀ 13 NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC I TÓM TẮT LÝ THUYẾT Năng lượng điện từ: Tổng lượng điện trường tụ điện và lượng từ trường trên cuộn cảm gọi là lượng điện từ a Năng lượng điện từ: W WC WL 1 q 02 C.U 02 L.I02 2 C 1 q2 b Năng lượng điện trường: WC C.u q cos t 2 C 2C c Năng lượng từ trường: WL 2 Li q sin t 2C Nhận xét: + Trong quá trình dao động điện từ, có chuyển đổi từ lượng điện trường thành lượng từ trường và ngược lại, tổng chúng thì không đổi + Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì WL và WC biến thiên với tần số góc 2 , tần số 2f và chu kỳ T/2 + Trong chu kỳ có lần WL WC , khoảng thời gian hai lần liên tiếp để WL WC là T/4 + Thời gian từ lúc WL WL max WC WC max đến lúc WL WL max / WC WC max / là T/8 Q0 + Khi WL n.WC q n 1 ;u U0 n 1 ;i I0 1 n * Cách cấp lượng ban đầu cho mạch dao động: - Cấp lượng ban đầu cho tụ: W 1 CE CU ; Với E: là suất điện động nguồn 2 - Cấp lượng ban đầu cho cuộn dây: W 1 E LI0 L ; Với r là điện trở nguồn 2 r Các hệ thức độc lập: 2 2 q i u i i a) Q q hay 1 Q I0 U I0 2 L 2 u i U i C b) W WC WL i C u I2 u L C U0 u L L 2 I0 i C Công suất bù đắp hao phí mạch dao động có điện trở R : Dao động tắt dần Để trì dao động cần cung cấp cho mạch lượng có công suất: P I2 R 2 C U 02 U R.C R W P.t 2.L CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Trang (2) Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm tụ điện C 20nF và cuộn cảm L 8H điện trở không đáng kể Điện áp cực đại hai đầu tụ điện là U 1,5V Cường độ dòng hiệu dụng chạy mạch A 48mA B 65mA C 53mA D 72mA Giải Theo định luật bảo toàn lượng ta có: I0 U U C I L 1 C.U 02 L.I02 2 C 0,053A 53mA L => Chọn đáp án C Ví dụ 2: Biết khoảng thời gian lần liên tiếp lượng điện trường lượng từ trường mạch dao động điện từ tự LC là 107 s Tần số dao động riêng mạch là: A MHz B 25 MHz C 2,5 MHz D 210 MHz Giải Ta có t T T 4t 4.107 s f 2,5MHz T => Chọn đáp án C Ví dụ 3: Một mạch dao động gồm tụ có điện dung C 10F và cuộn cảm có độ tự cảm L 1H , lấy 2 10 Khoảng thời gian ngắn tính từ lúc lượng điện trường đạt cực đại đến lúc lượng từ nửa lượng điện trường cực đại là A s 400 B s 300 C s 200 D s 100 Giải Lúc lượng điện trường cực đại nghĩa là Wd Wd max W Lúc lượng điện trường nửa điện trường W W cực đại tức là Wd d max 2 Quan sát đồ thị bên => Chọn đáp án A Ví dụ 4: Cường độ dòng điện mạch dao động LC có biểu thức i 9cost mA Vào thời điểm lượng điện trường lần lượng từ trường thì cường độ dòng điện i A 3mA B 1, 2mA C 2 2mA D 1mA Giải Wd 8.Wt I 1 W 9Wt L.I 02 Li I02 9i i 3mA 2 W Wd Wt => Chọn đáp án A Trang (3) Ví dụ 5: Tụ điện mạch dao động có điện dung C 1F , ban đầu điện tích đến hiệu điện 100V, sau đó cho mạch thực dao động điện từ tắt dần Năng lượng mát mạch từ bắt đầu thực dao động đến dao động điện từ tắt hẳn là bao nhiêu? A W 10mJ B W 10kJ C W 5mJ D W 5kJ Giải Năng lượng đến lúc tắt hẳn: P P 1 C.U 02 106.100 5.10 3 J 5mJ 2 => Chọn đáp án C Ví dụ 6: Một mạch dao động điện từ tự L 0,1H và C 10F Tại thời điểm cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 0,03A thì điện áp hai tụ là 4V Cường độ dòng điện cực đại mạch là A 0,05 A B 0,03 A C 0,003 A D 0,005 A Giải Ta có: I0 2 LI0 Cu Li 2 Cu Li 0, 05 A L => Chọn đáp án A Ví dụ 7: Điện tích cực đại tụ mạch LC có tần số riêng f 105 Hz là q 6.10 9 C Khi điện tích tụ là q 3.109 C thì dòng điện mạch có độ lớn: A 3.104 A C 2.104 A B 6.104 A D 3.105 A Giải Ta có: Q 02 q2 i2 Li Q02 q LC.i i 2 Q02 q i Q02 q 2.C 2.C Thay vào ta tính i 3.104 A => Chọn đáp án A II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Công thức tính lượng điện từ mạch dao động LC là Q 20 Q2 Q2 Q2 B W C W D W 2L 2C C L Bài 2: Biểu thức nào liên quan đến dao động điện từ sau đây là không đúng ? A W A Năng lượng từ trường tức thời: WL Li 2 B Năng lượng điện trường tức thời WC Cu 2 C Tần số dao động điện từ tự là f 2 LC Trang (4) D Tần số góc dao động điện từ tự là LC Bài 3: Trong mạch dao động LC có điện trở không thì A Năng lượng điện trường tập trung cuộn cảm và biến thiên với chu kỳ chu kỳ dao động riêng mạch B Năng lượng từ trường tập trung tụ điện và biến thiên với chu kỳ nửa chu kỳ dao động riêng mạch C Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm và biến thiên với chu kỳ chu kỳ dao động riêng mạch D Năng lượng điện trường tập trung tụ điện và biến thiên với chu kỳ nửa chu kỳ dao động riêng mạch Bài 4: Trong mạch dao động điện từ LC, điện tích tụ biến thiên theo hàm số q Q0sin t C Khi điện tích tụ điện là q Q0 thì lượng điện trường A lượng từ trường C ba lần lượng từ trường B hai lần lượng từ trường D nửa lượng từ trường Bài 5: Trong mạch dao động điện từ LC, điện tích tụ biến thiên theo hàm số q Q0 cos t C Q0 thì lượng từ trường A bốn lần lượng điện trường B lượng từ trường C ba lần lượng điện trường D hai lần lượng điện trường Bài 6: Cường độ dòng điện mạch dao động lí tưởng biến đổi với tần số f Phát biểu nào sau đây là không đúng ? A Năng lượng điện từ không biến đổi B Năng lượng điện từ biến đổi với tần sổ f/2 C Năng lượng từ trường biến đổi với tần số 2f D Năng lượng điện trường biến đổi với tần số 2f Bài 7: Nhận xét nào sau đây liên quan đến lượng điện từ mạch dao động là đúng? Điện tích mạch dao động lí tưởng biến đổi với chu kỳ T thì A Năng lượng điện trường biến đổi với chu kỳ T/2 B Năng lượng điện trường biến đổi với chu kỳ 2T C Năng lượng từ trường biến đổi với chu kỳ 2T D Năng lượng điện từ biến đổi với chu kỳ T/2 Bài 8: Xét mạch dao động lí tưởng LC Khoảng thời gian ngắn kể từ lúc lượng điện trường cực đại đến lúc lượng từ trường cực đại là Khi điện tích tụ điện là q A t 2 LC B t LC C t LC D t LC Bài 9: Trong mạch điện dao động điện từ LC, hiệu điện trên tu tai thời điểm Wd theo biểu thức: U A u n B u 2U n C u U0 n 1 D u Wt tính n U0 n 1 Trang (5) Bài 10: Nhận xét nào sau đây liên quan đến lượng điện từ mạch dao động là sai ? A Tại thời điểm, tổng lượng điện trường và lượng từ trường là không đổi B Năng lượng điện trường và lượng từ trường biến đổi tuần hoàn với chu kỳ T/2 C Năng lượng điện trường và lượng từ trường biến đổi tuần hoàn không theo tần số chung D Năng lượng mạch dao động gồm lượng điện trường tập trung tụ điện và lượng từ trường tập trung cuộn cảm Bài 11: Trong mạch dao động điện từ LC lí tưởng, mạch dao động với tần số là f thì lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên tuần hoàn A cùng tần số f f / và ngược pha B cùng tần số f 2f và ngược pha C cùng tần số f f và cùng pha D cùng tần số f 2f và vuông pha Bài 12: Trong thực tế, các mạch dao động LC tắt dần Nguyên nhân là A luôn có toả nhiệt trên dây dẫn mạch B điện tích ban đầu tích cho tụ điện thường nhỏ C lượng ban đầu tụ điện thường nhỏ D cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm có biên độ giảm dần Bài 13: Chọn câu phát biểu sai Trong mạch LC dao động điện từ điều hoà A điểm, tổng lượng điện trường tụ điện và lượng từ trường cuộn cảm luôn không B luôn có trao đổi lượng tụ điện và cuộn cảm C cường độ dòng điện mạch luôn sớm pha / so với điện áp hai tụ điện D lượng điện trường cực đại tụ điện có giá trị lượng từ trường cực đại cuộn cảm Bài 14: Trong mạch dao động điện từ LC, điện tích tụ biến thiên theo thời gian theo hàm số q q cos t Khi lượng điện trường lượng từ trường thì điện tích các tụ có độ lớn là A q /2 B q /8 C q / D q /4 Bài 15: Trong mạch dao động LC lí tưởng lượng điện từ trường mạch dao động A biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2 B biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì 2T C không biến thiên tuần hoàn theo thời gian D biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T Bài 16: Trong mạch dao động LC (lí tưởng), điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 và dòng điện mạch cực đại I0 thì lượng điện trường biến thiên với tần số: A f I0 / 2Q B f I0 / 4Q C f 2I0 / Q0 D f I0 / Q0 Bài 17: Mạch dao động có hiệu điện cực đại hai đầu tụ là U Khi lượng từ trường lượng điện trường thì hiệu điện đầu tụ là A u U / B u U C u U / D u U / Bài 18: Một mạch dao động điện từ LC, gồm cuộn dây có lõi thép sắt từ, ban đầu tụ điện tích điện q nào đó, cho dao động tự Dao động dòng điện mạch là dao động tắt dần là vì: A Bức xạ sóng điện từ; Trang (6) B Do dòng Fucô lõi thép cuộn dây; C Toả nhiệt điện trở cuộn dây; D Do ba nguyên nhân trên B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Dao động điện từ tự mạch dao động LC hình thành là tượng nào sau đây? A Hiện tượng tự cảm B Hiện tưởng cảm ứng điện từ C Hiện tượng từ hoá D Hiện tưởng cộng hưởng điện Bài 2: Trong mạch điện dao động điện từ LC, dòng điện tức thời thời điểm Wt nWd tính theo biểu thức: A i I0 n 1 B i I0 1 n C i Q0 n 1 D i I0 2 n Bài 3: Trong mạch điện dao động điện từ LC, điên tích trên tụ thời điểm Wd Wt tính theo n biểu thức: A q 2Q0 n 1 B q 2Q C n C q Q0 n 1 D q Q n 1 Bài 4: Một mạch dao động điện từ LC, có điện trở không đáng kể Hiệu điện hai tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian với tần số f Phát biểu nào sau đây là sai? A Năng lượng điện từ lượng từ trường cực đại B Năng lượng điện trường biến thiên tuần hoàn với tần số 2f C Năng lượng điện từ biến thiên tuần hoàn với tần số f D Năng lượng điện từ lượng điện trường cực đại Bài 5: Trong mạch điện dao động điện từ LC, điện tích hai tụ có biểu thức: q Q cos t thì lượng tức thời cuộn cảm và tụ điện là: A Wt Q 02 Q2 sin t và Wd cos t 2C 2C B Wt Q02 cos t và Wd L2 Q02 sin t C Q 20 Q2 cos t D Wt L2 Q02 sin t và Wd cos t 2C C Bài 6: Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để điện tích tụ điện mạch dao động LC có dạng q q cos t Phát biểu nào sau đây là đúng nói lượng điện trường tức thời mạch dao C Wt L2 Q02 sin t và Wd động? A W0d q 02 2C B Wt 2 L q cos t q 02 C Wd cos t D W0d L20 2C Bài 7: Trong mạch dao động điện từ LC, điện tích trên tụ điện biến thiên với chu kỳ T Năng lượng điện trường tụ điện A biến thiên tuần hoàn với chu kì T B biến thiên tuần hoàn với chu kì T/2 C không biến thiên theo thời gian D biến thiên tuần hoàn với chu kì 2T Trang (7) Bài 8: Khi so sánh dao động lắc lò xo với dao động điện từ trường hợp lí tưởng thì độ cứng lò xo tương ứng với A điện dung C tụ điện B hệ số tự cảm L cuộn dây C điện tích q tụ điện D nghịch đảo điện dung C tụ điện Bài 9: Nếu điện tích trên tụ mạch LC biến thiên theo công thức q Q cos t C Tìm biểu thức sai các biểu thức lượng mạch LC sau đây? A Năng lượng dao động: W WL WC Q 20 const 2C B Năng lượng dao động: W WL WC LI02 L2 Q02 Q02 2 2C C Năng lượng từ trường Wt Li Q 20 Q2 cos t 1 cos 2t 2 4C Q02 1 cos 2t 4C Bài 10: Một mạch dao động gồm cuộn dây L và tụ điện C thực dao động điện từ tự Để tần số dao động riêng mạch dao động giảm lần thì phải thay tụ điện C tụ điện C0 có giá trị D Năng lượng điện trường WC C C B C0 C C0 2C D C0 4C Bài 11: Nhận xét nào sau đây đặc điểm mạch dao động điện từ điều hoà LC là không đúng? A Tần số dao động mạch thay đổi B Điện tích mạch biến thiên điều hoà C Năng lượng điện trường tập trung chủ yếu tụ điện D Năng lượng từ trường tập trung chủ yếu cuộn cảm Bài 12: Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thực dao động điện từ tự Gọi Q0 là điện tích cực đại hai tụ; q và i là điện tích và cường độ A C0 dòng điện mạch thời điểm t Hệ thức nào đây là đúng? A i LC Q q 2 B i Q q2 LC C i Q q2 LC D i C Q 20 q L Bài 13: Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thực dao động điện từ tự Gọi U là điện áp cực đại hai tụ; u và i là điện áp hai tụ và cường độ dòng điện mạch thời điểm t Hệ thức nào đây viết đúng? A i LC U 02 u B i LC U 02 u C i L U0 u C D i C U0 u L Bài 14: Nếu điện tích tụ mạch LC biến thiên theo công thức: q Q0 cos t Tìm biểu thức sai các biểu thức lượng mạch LC sau đây: Q 02 A Năng lượng điện: Wd sin t 2C C Năng lượng từ: Wt Q 02 cos t 2C LI02 Q 02 B Năng lượng dao động: W 2C D Năng lượng dao động: W Wd Wt Q 20 4C Trang (8) Bài 15: Trong mạch dao động LC lý tưởng, gọi i và u là cường độ dòng điện mạch và hiệu điện hai đầu cuộn dây thời điểm nào đó, I0 là cường độ dòng điện cực đại mạch Hệ thức biểu diễn mối liên hệ i, u và I là C L C L B I02 i u C I02 i u D I02 i u u2 C C L C Bài 16: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có L và tụ điện có điện dung C thực dao động điện từ không tắt Giá trị cực đại hiệu điện hai tụ điện U Giá trị cực đại A I02 i cường độ dòng điện mạch là A I0 U L C B I0 U LC C I0 U0 LC D I0 U C L Bài 17: Chọn kết luận đúng so sánh dao động tự lắc lò xo và dao động điện từ tự mạch dao động LC? A Vận tốc v tương ứng với điện tích q B Khối lượng m vật nặng tương ứng với hệ số tự cảm L cuộn dây C Độ cứng k lò xo tương ứng với điện dung C tụ điện D Gia tốc a ứng với cường độ dòng điện i Bài 18: Chọn phát biểu sai nói mạch dao động điện từ? A Năng lượng điện tập chung tụ điện, lượng từ tập chung cuộn cảm B Năng lượng điện và lượng từ luôn bảo toàn C Năng lượng mạch dao động luôn bảo toàn D Tần số góc mạch dao động là LC C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Điện tích tụ điện mạch dao động LC biến thiên theo phương trình q Q cos 2000t Tại thời điểm t 2, 5.10 4 s , ta có: A Năng lượng điện trường cực đại B Điện áp hai tụ C Điện tích tụ cực đại D Dòng điện qua cuộn dây Bài 2: Trong mạch dao động LC có dao động điện từ với tẩn số MHz, thời điểm t = 0, lượng từ trường mạch có giá trị cực đại Thời gian ngắn kể từ thời điểm ban đầu để lượng từ trường nửa giá trị cực đại nó là: A 0,5.106 s B 106 s C 2.106 s D 0,125.106 s Bài 3: Mạch dao động LC C F Hiệu điện cực đại hai tụ là V Năng lượng điện từ mạch bằng: A 0,04 mJ B 0, J C 0,01 mJ D 0,1 J Bài 4: Nhận xét nào sau đây đặc điểm mạch dao động điện từ điều hòa LC là không đúng A Điện tích mạch biến thiên điều hòa B Năng lượng điện trường tập trung chủ yếu tụ điện C Năng lượng từ trường tập trung chủ yếu cuộn cảm Trang (9) D Tần số dao động mạch phụ thuộc vào điện tích tụ điện Bài 5: Một mạch dao động LC có R Dao động điện từ riêng (tự do) mạch LC có chu kì 2, 0.10 4 s Năng lượng điện trường mạch biến đổi tuần hoàn với chu kì là: A 0,5.10 4 s B 4, 0.10 4 s C 2,0.104 s D 1, 0.104 s Bài 6: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn dây cảm L và tụ điện C có lượng điện trường biến thiên với tần số MHz thì: A Chu kỳ dao động dòng điện mạch là s B Năng lượng từ trường biển thiên tuần hoàn với chu kỳ 106 s C Năng lượng dao động mạch biến thiên chu kỳ 106 s D Năng lượng điện trường và lượng từ trường bảo toàn Bài 7: Một mạch dao động lí tưởng thực dao động tự Lúc lượng điện trường 2.106 J thì lượng từ trường 8.106 J Hiệu điện cực đại hai đầu cuộn cảm 10 V, dòng điện cực đại mạch 62,8 mA Tẩn số dao động mạch là: A 2500 Hz B 10000 Hz C 1000 Hz D 5000 Hz Bài 8: Năng lượng điện trường tụ điện mạch dao động với chu kì T sẽ: A Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì 2T B Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T C Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2 D Không biến thiên tuần hoàn theo thời gian Bài 9: Trong mạch điện dao động điện từ LC, điện tích hai tụ biến thiên theo quy luật: q Q sin t thì lượng tức thời cuộn cảm là: A E t L2Q 02 cos2 t B E t 1/ L2 Q02 cos t C E t 2L2 Q02 cos t D E t 1/ C Q02 cos t Bài 10: Mạch dao động điện từ gồm tụ điện có C F và cuộn cảm có L 50 mH Hiệu điện cực đại trên tụ điện là V Tần số dao động điện từ mạch và lượng mạch dao động có giá trị là: A 318 Hz, 3.105 J B 318 Hz, 9.105 J C 318 Hz, 8.105 J D 418 Hz, 5.10 5 J Bài 11: Phát biểu nào sau đây là sai nói lượng dao động điện từ tự (dao động riêng) mạch dao động điện từ LC không điện trở thuần? A Năng lượng điện từ mạch dao động tổng lượng điện trường tập trung tụ điện và lượng từ trường tập trung cuộn cảm B Khi lượng điện trường giảm thì lượng từ trường tăng C Năng lượng từ trường cực đại lượng điện từ mạch dao động D Năng lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số nửa tần số cường độ dòng điện mạch Bài 12: Mạch dao động lí tưởng LC gồm tụ điện có điện dung C và cuộn dây có độ tụ cảm L 0,125 H Mạch cung cấp lượng 25 J cách mắc tụ vào nguồn điện chiều có suất điện động Khi mạch dao động thì dòng điện tức thời mạch là i I0 cos 4000t A Suất điện động nguồn có giá trị là A 12V B 13V C 10V D 11V Trang (10) Bài 13: Trong mạch dao động LC lí tưởng: A lượng từ trường tập trung cuộn cảm và biến thiên với chu kì chu kì dao động riêng mạch B lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên với chu kì chu kì dao động riêng mạch C lượng điện trường tập trung tụ điện và biến thiên với chu kì chu kì dao động riêng mạch D lượng điện trường tập trung tụ điện và biến thiên với chu kì nửa chu kì dao động riêng mạch Bài 14: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm tụ có điện dung C và cuộn cảm có độ tự cảm L Nối cực nguồn điện chiều có suất điện động điện trở r vào đầu cuộn cảm Sau dòng điện mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC có dao động điện từ với điện áp cực đại hai tụ là U Biết L 25r C Tỉ số U và là A 10 B 100 C D 25 Bài 15: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống còn nửa giá trị cực đại là 1,5.104 s Thời gian ngắn để tụ phóng điện từ giá trị cực đại đến phóng điện hết là: A 6.10 4 s B 1,5.104 s C 12.104 s D 3.10 4 s Bài 16: Phát biểu nào sau đây là sai nói lượng dao động điện từ tự (dao động riêng) mạch dao động điện từ LC không điện trở thuần? A Khi lượng điện trường giảm thì lượng từ trường tăng B Năng lượng điện từ mạch dao động tổng lượng điện trường tập trung tụ điện và lượng từ trường tập trung cuộn cảm C Năng lượng từ trường cực đại lượng điện từ mạch dao động D Năng lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số nửa số cường độ dòng điện mạch Bài 17: Mạch dao động lý tưởng LC Dùng nguồn điện chiều có suất điện động 10 V cung cấp cho mạch lượng 25 J cách nạp điện cho tụ thì dòng điện tức thời mạch sau khoảng thời gian / 4000 s lại không Xác định độ tự cảm cuộn dây: A L H B L 0,125 H C L 0, 25 H D L 0,5 H Bài 18: Mạch dao động tự LC có L 40 mH , C F , lượng điện từ mạch là 3, 6.10 4 J Tại thời điểm hiệu điện hai tụ là V, lượng điện trường và cường độ dòng điện mạch là: A 1, 6.104 J; 0, 05A B 1, 6.104 J; 0,1A C 2.104 J; 0, 05A D 2.104 J; 0,1A Bài 19: Năng lượng điện trường và lượng từ trường mạch dao động LC lý tưởng là đại lượng A không đổi theo thời gian B biến đổi điều hòa cùng tần số với tần số mạch dao động C biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số gấp đôi tần số dao động điện tích và dòng điện D biến đổi điều hòa với tần số nửa tần số mạch dao động Bài 20: Một mạch dao động LC lí tưởng, điện tích tụ điện mạch biến thiên phụ thuộc vào thời gian theo phương trình q Q cos ft C Câu phát biểu nào sau đây mạch dao động là đúng: Trang 10 (11) A Điện tích tụ điện mạch biến thiên tuần hoàn với tần số f B Dòng điện chạy qua cuộn cảm L mạch biến thiên điều hòa với tần số f C Năng lượng mạch biến thiên tuần hoàn với tần số f D Năng lượng từ trường mạch biến thiên tuấn hoàn với tần số f Bài 21: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự Thời gian ngắn để lượng điện trường giảm từ giá trị cực đại xuống còn nửa giá trị cực đại là 1, 5.10 4 s Thời gian ngắn để điện tích trên tụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn nửa giá trị đó là: A 3.10 4 s B 2.104 s C 6.104 s D 12.104 s Bài 22: Một mạch dao động LC lý tưởng, khoảng thời gian để điện tích trên tụ có độ lớn không vượt quá 1/2 điện tích cực đại nửa chu kỳ là s Năng lượng điện, lượng từ mạch biến thiên tuần hoàn với chu kỳ là: A 24 s B s C 12 s D s D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Một mạch dao động LC gồm tụ điện C 3000 pF và cuộn dây có độ tự cảm L 28H , điện trở r 0,1 Để dao động mạch trì với điện áp cực đại trên tụ điện U 5V thì phải cung cấp cho mạch công suất là bao nhiêu? A 116,7 mW B 233 mW C 268W D 134W Bài 2: Một mạch dao động gồm cuộn dây có L 10mH , điện trở r 0, 4 và tụ điện có điện dung C Để trì dao động điều hòa mạch với điện áp trên tụ là 5V thì phải bổ sung cho mạch lượng là 3J thời gian phút Điện dung tụ là: A nF B 50 pF C 0,5F D 100 pF Bài 3: Tụ điện mạch dao động có điện dung C lF , ban đầu điện tích đến hiệu điện 100V, sau đó cho mạch thực dao động điện từ tắt dần Năng lượng mát mạch từ bắt đầu thực dao động đến dao động điện từ tắt là: A E 10mJ B E 5mJ C E 10kJ D E 5kJ Bài 4: Tích điện tích Q0 2.106 C vào tụ điện mạch dao động cho nó phóng điện mạch Do cuộn cảm có điện trở nên dao động điện từ mạch tắt dần Bỏ qua lượng xạ sóng điện từ, tính nhiệt lượng tỏa mạch dao động tắt hẳn biết điện dung tụ điện là 0, 05F A 8.10 2 mJ B 4.102 mJ C 4.102 J D 4.10 5 mJ Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn điện không đổi có suất điện động E 12V và điện trở r 0,5 Ban đầu khoá K đóng đến dòng điện đã ổn định thì ngắt khóa K Khi đó mạch có dao động điện từ với hiệu điện tụ điện có dạng: u 48.cos 2.106 t (V) Biết cuộn dây cảm Độ tự cảm L và điện dung C có giá trị ? A L 1 H; C F 4 B L H; C F 4 C L 104 H; C F D L 1 H; C F 4 Trang 11 (12) Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ Cuộn dây cảm có độ tự cảm L 4.10 3 H , tụ điện có điện dung C 0,1 F , nguồn điện có suất điện động E 6mV và điện trở r 2 Ban đầu khoá đóng K, dòng điện đã ổn định mạch, ngắt khoá K Tính hiệu điện cực đại hai tụ điện A 800 mV B 60 mV C 600 mV D 100 mV Bài 7: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung 20nF, cuộn cảm có độ tự cảm 8H và điện trở 0,1 Để trì dao động mạch với điện áp cực đại hai tụ là 10V ngày đêm thì phải cung cấp cho mạch lượng tối thiểu là: A 2,16kJ B 1,08kJ C 1,53kJ D 216J Bài 8: Một mạch dao động có điện dung C 8nF và cuộn dây có L 1, 6.104 H , tụ điện nạp đến hiệu điện cực đại là 5V Để trì dao động điện từ mạch người ta phải cung cấp cho mạch công suất trung bình P 6mW Điện trở cuộn dây là : A 6 B 9 C 9, 6 D 96 Bài 9: Mạch dao động lí tưởng gồm hai tụ điện C1 C2 3nF mắc nối tiếp và cuộn dây cảm L 1mH Trong mạch có dao động điện từ tự với cường độ dòng điện cực đại mạch là 0,03A Lúc lượng từ trường lượng điện trường thì đóng khoá K để nối tắt tụ điện C1 Hiệu điện cực đại tụ sau nối tắt là: A 30V B 20V C 15V D 10V Bài 10: Một mạch dao động lý tưởng, gồm tụ điện và cuộn dây Nối hai đầu cuộn dây với nguồn điện có suất điện động E và điện trở r thông qua khóa K Mới đầu khóa K đóng Khi dòng điện đã ổn định người ta mở khóa và mạch có dao động điện từ với chu kỳ T Biết hiệu điện cực đại hai tụ điện lớn gấp n lần suất điện động nguồn điện Các hệ thức đúng là: T.r.n T T.r.n T ; C B L ; C 2 2.r.n 2 .r.n T.r.n T T.r.n T C L ; C D L ; C 2.r.n .r.n Bài 11: Mạch dao động lí tưởng LC: mắc nguồn điện không đối có suất điện động E và điện trở r 2 vào hai đầu cuộn dây thông qua khóa K (bỏ qua điện trở K) Ban đầu đóng khóa K Sau dòng điện đã ổn định, ngắt khóa K Biết cuộn dây có độ tự cảm L mH , tụ điện có điện dung A L C 105 F Tỉ số U / E bằng: (với U là hiệu điện cực đại hai tụ) A 10 B 1/10 C D Bài 12: Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm và hai tụ điện có cùng điện dung C 2,5 F mắc song song Trong mạch có dao động điện từ tự do, hiệu điện cực đại hai tụ điện là U 12 V Tại thời điểm hiệu điện hai đầu cuộn cảm u L V thì tụ điện bị bong vì đứt dây nối Tính lượng cực đại cuộn cảm sau đó : A 0,27 mJ B 0,135 mJ C 0,315 mJ D 0,54 mJ Bài 13: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C 10 F , cuộn cảm có độ tự cảm L mH và có điện trở r 0,1 Để trì điện áp cực đại U 3V hai tụ điện thì phải bổ sung công suất: A P 0,9 mW B P 0, W C P 0, 09 W D P mW Trang 12 (13) Bài 14: Một tụ điện C F đã tích điện mắc với cuộn dây L mH thông qua khoá K Tại thời điểm t người ta đóng khóa K Thời gian ngắn từ lúc đóng khoá K lượng điện trường trên tụ lượng từ trường trên cuộn dây là : A 33,3.10 8 s B 0, 25.108 s C 16, 7.10 8 s D 0, 25.107 s Bài 15: Một mạch dao động LC gồm tụ điện có điện dung C 400pF và cuộn cảm có L 10H , r 0, 02 Biết điện áp cực đại trên tụ điện 20V Để trì dao động mạch thì lượng cần phải cung cấp cho mạch chu kì bằng: A 16.105 J B 64pJ C 16mJ D 64mJ Bài 16: Cho mạch dao động hình vẽ Cuộn dây cảm, nguồn có suất điện động V, điện trở nguồn không đáng kể Ban đầu khoá K vị trí 2, thời điểm t ta chuyển khoá K sang vị trí 1, mạch dao động với lượng từ lớn là 104 J Điện dung tụ có giá trị là: A 12,5 F B 6,25 p.F C 25 F D 2,5 F Bài 17: Một mạch dao động mà cuộn dây có điện trở r 0, 02 , độ tự cảm L mH , điện dung tụ điện là 5000pF Nhờ cung cấp cụng suất điện là Pc 0, 04 mW mà dao động điện từ mạch trì, điện áp cực đại hai tụ đó là bao nhiêu A 40V B 100V C 4000V D 42,5V Bài 18: Mạch dao động LC gồm cuộn dây có L 20 mH và tụ điện có C F Để trì dao động mạch luôn có giá trị cực đại hiệu điện hai tụ điện là U 12V phải cung cấp cho mạch thời gian t 0, lượng 129,6mJ Điện trở mạch có giá trị A R 10 2 B R 10 1 C R 5.102 D R 4.103 Bài 19: Mạch dao động LC lí tưởng có L H và C F mắc vào nguồn điện chiều hình vẽ Biết suất điện động và điện trở nguồn là V và 2 Ban đầu khoá K đóng, dòng điện mạch ổn định thì người ta ngắt khoá K Sau đó khoảng thời gian ngắn bao nhiêu thì dòng điện qua cuộn cảm 0? A 3.10 6 s B 4.106 s C 2.10 6 s D .10 6 s Bài 20: Một mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L mH và tụ điện có điện dung là C 3nF , điện trở mạch là R 0,1 Muốn trì dao động mạch với điện cực đại trên tụ là 10V thì phải bồ sung cho mạch lượng có công suất là A 1,5.10 5 W B 7,5.10 6 W C 1, 67.10 5 W D 15.103 W Bài 21: Một mạch dao động lí tưởng hình vẽ, đó hai tụ điện giống Thoạt đầu K ngắt, cường độ dòng mạch không, thì hiệu điện trên tụ điện C1 U Khi cường độ dòng mạch đạt giá trị cực đại, người ta đóng K Xác định hiệu điện trên các tụ điện dòng mạch lại không A 2U B U C 2U D U / III HƯỚNG DẪN GIẢI A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án D Bài 3: Chọn đáp án D Trang 13 (14) Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án C Bài 6: Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án C Bài 11: Chọn đáp án B Bài 12: Chọn đáp án A Bài 13: Chọn đáp án A Bài 14: Chọn đáp án C Bài 15: Chọn đáp án C Bài 16: Chọn đáp án D Bài 17: Chọn đáp án C Bài 18: Chọn đáp án D B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án A Bài 2: Chọn đáp án B Bài 3: Chọn đáp án C Bài 4: Chọn đáp án C Bài 5: Chọn đáp án C Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án B Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án C Bài 10: Chọn đáp án D Bài 11: Chọn đáp án A Bài 12: Chọn đáp án C Bài 13: Chọn đáp án D Bài 14: Chọn đáp án D Bài 15: Chọn đáp án B Bài 16: Chọn đáp án D Bài 17: Chọn đáp án B Bài 18: Chọn đáp án B C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án B Thay t 2,5.10 4 s vào phương trình q t 2,5.104 Q cos 2000.2,5.104 q2 Đáp án A sai: vì lượng điện trường E d C Đáp án B đúng: vì u q 0 C Trang 14 (15) Đáp án C sai: Vì điện tích q Đáp án D sai: q thì cường độ dòng điện mạch cực đại Bài 2: Chọn đáp án D Tại thời điểm t , lượng từ trường mạch có giá trị cực đại ứng với điểm M trên đường tròn Năng lượng từ trường nửa giá trị cực đại ứng với điểm M trên đường tròn Góc quét E t t 2. q t Thời gian ngắn t 0,125.10 6 s Bài 3: Chọn đáp án A Ta có Năng lượng điện từ mạch 1 C.U 02 5.106.42 4.105 J 2 Bài 4: Chọn đáp án D E Đáp án A đúng: vì điện tích mô tả q Q0 cos .t C là hàm điều hòa Đáp án B đúng: Vì Năng lượng điện trường E d Đáp án C đúng: Vì Năng lượng từ trường E t Đáp án D sai: Vì 1 q2 C.u 2 C Li 1 phụ thuộc vào L và C f LC 2 LC Bài 5: Chọn đáp án D T q 104 s Bài 6: Chọn đáp án A Ta có T Ed Ta có f E d 1 MHz f q f Ed 0,5MHz Chu kỳ dòng điện mạch T q fq 2s Bài 7: Chọn đáp án D Ta có lượng điện từ E E d E t 10.10 6 J Mà E L.I20 L 5.10 3 H Và E C.U 02 C 2.107 F Tần số dao động mạch là f 5000Hz 2 LC Bài 8: Chọn đáp án A Ta có phương trình điện tích q Q cos .t C Trang 15 (16) Năng lượng điện trường E d Ed 2.q T Ed T q E E cos 2t 2 J 2 Chu kỳ dao động mạch là T q 2.T Bài 9: Chọn đáp án B Ta có q Q0 sin t Q0 cos .t C 2 Cường độ dòng điện là i .Q0 cos t Năng lượng từ trường trên cuộn cảm là: E t Li L.2Q 02 cos t 2 Bài 10: Chọn đáp án B Ta có 1 f 318 Hz LC 2 LC Năng lượng điện từ mạch là E C.U 02 9.105 J Bài 11: Chọn đáp án D Đáp án A đúng: vì E E d E t Đáp án B đúng: Vì lượng điện trường và lượng từ trường dao động ngược pha Đáp án C đúng: Vì E E d max E t max Đáp án D Sai: Vì f E d f E t 2.f q Bài 12: Chọn đáp án D Ta có 4000 rad / s C 5.107 F LC Mà lượng điện từ E 25.106 1 C.U 02 C. 10V 2 Bài 13: Chọn đáp án D Đáp án A sai: Vì T Ed T E t Đáp án B sai: Vì T Ed T E t Đáp án C sai: Vì T Ed T E t Ti Ti Ti Ti Đáp án D đúng: Vì E d CU 02 và T Ed T E t 2 Bài 14: Chọn đáp án C Ta có I0 là cường độ dòng điện cực đại mạch L r Khi mạch dao động LC ổn định thì điện áp cực đại là U Trang 16 (17) Ta có L.I0 C.U 02 L.I 02 C.U 02 2 2 U Thay các kiện vào ta có 25r C U 02 C 25 r Tỉ số U và là: U0 5 Bài 15: Chọn đáp án D Ta có lượng điện trường ứng với điểm M trên đường tròn Đến lượng điện trường còn nửa giá trị cực đại ứng với điểm M 1 Ed t1 2..1, 5.10 4 2 1, 5.10 4 T 12.104 s T Khi tụ điện có giá trị cực đại ứng với điểm M trên đường tròn Đến tụ phóng hết điện ứng với điểm M trên đường tròn 2 2 .t t 2 T Thời gian ngắn là t 3.104 s Bài 16: Chọn đáp án D Đáp án A đúng vì lượng điện trường và từ trường là ngược pha Đáp án B đúng vì E E d E t Đáp án c đúng vì lượng từ trường cực đại lượng điện từ Đáp án D sai vì f Ed f Et 2.f i Bài 17: Chọn đáp án B Ta có Năng lượng điện từ 2.E E C.U 02 C 5.107 F U0 Cường độ dòng điện không ứng với điểm M1 và M trên đường tròn M1M .t 4000 rad/s Mà 1 L 0,125 H C LC Bài 18: Chọn đáp án D Ta có E E t E d E t E E d 2.104 J Năng lượng từ trường E t Li 2.10 4 H Cường độ dòng điện mạch là: i 0,1A Trang 17 (18) Bài 19: Chọn đáp án C Đáp án A sai vì lượng điện trường và từ trường biến thiên điều hòa với tần số f Ed 2.f q Đáp án B sai vì lượng điện trường và từ trường biến thiên điều hòa với tẩn số f Ed 2.f q Đáp án C đúng Vì lượng điện trường và từ trường biến thiên điều hòa với tần số f Ed 2.f q Đáp án D sai vì lượng điện trường và từ trường biến thiên điểu hòa với tần số f Ed 2.f q Bài 20: Chọn đáp án D Ta có q Q0 cos ft C tần số dao động điện tích là f q f f f Đáp án B sai vì f q Đáp án C sai vì lượng điện từ không đổi theo thời gian Đáp án A sai vì f q Đáp án D đúng vì f Ed 2.f q f Bài 21: Chọn đáp án B Năng lượng điện trường cực đại ứng với vị trí M trên đường tròn Năng lượng điện trường còn nửa giá trị cực đại ứng với điểm M trên đường tròn Góc quét: M0 M 2.i 1,5.104 i rad / s 6.104 Điện tích cực đại ứng với điểm M trên đường tròn Và Q0 / ứng với điểm M trên đường tròn t t 2.10 4 s 6.104 Bài 22: Chọn đáp án Điện tích trên tụ có độ lớn không vượt quá 1/2 điện tích cực đại Góc quét Q0 q Q0 q q Q Trong nửa chu kỳ góc quét M1M là 10. .t rad / s 12 2 Chu kỳ dao động T 24s Chu kỳ lượng từ trường là T Ed T 12s Trang 18 (19) D VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án D Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 20 2 Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điên hiệu dụng I C 3.109 5 0, 0518 A L 28.106 I0 0, 0366 A Công suất cần cung cấp cho mạch là P I2 r 1,34.104 l34W Bài 2: Chọn đáp án D Công suất cần cung cấp P W 3.106 5.108 (W) t 60 Mặt khác P I r I 3,536.104 A I 5.104 A Ta có bảo toàn lượng điện từ: I L LI0 C U 02 C 1010 F 2 U0 Bài 3: Chọn đáp án B Năng lượng mát mạch dao động điện từ 1 W C.U 02 10 6.1002 5mJ 2 Bài 4: Chọn đáp án B Nhiệt lượng tỏa lượng điện từ mạch 6 Q 20 2.10 QW 4.10 5 J 4.102 mJ 6 C 0, 05.10 Bài 5: Chọn đáp án A Khi K đóng thì cường độ dòng điện mạch cực đại I0 Điên tích cực đại là Q0 I0 24 12.106 C 2.106 Điện dung tụ điện là C Mặt khác E 24 A r Q 10 6 F U0 4 1 106 L H C LC Bài 6: Chọn đáp án C Khi K đóng thì dòng điện mạch cực đại I0 E 3.10 3 A r Khi K mở mạch dao động hoạt động Năng lượng điện từ mạch dao động L LI0 C U 20 U I0 0, V 2 C Bài 7: Chọn đáp án B Trang 19 (20) Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 02 2 Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điện hiệu dụng I C 0,5 A L I0 A Công suất cần cung cấp cho mạch là P I r 0, 0125W Năng lượng cần cung cấp ngày là W P t 0, 0125.86400 1080J Bài 8: Chọn đáp án C Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 02 2 Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điện hiệu dụng I C 0, 03536 A L I0 A 40 Công suất cần cung cấp cho mạch là P I2 r r P 9, I2 Bài 9: Chọn đáp án C Vì tụ mắc nối tiếp nên Cb C1 1,5nF 1 Năng lượng điện từ mạch E L.I02 103.0, 032 4, 5.107 0, 45.10 6 J 2 E Khi lượng điện trường lượng từ trường E d E t = 2, 25.10 7 J E Năng lượng điện trường các tụ là E dC1 E dC2 d 1,125.107 J Khi khóa I< đóng thì lượng mạch còn lại tụ C2 và cuộn cảm L E E dC2 E t 3,375.107 j Mà E C2 U02 U0 15(V) Bài 10: Chọn đáp án A Khi K đóng thì cường độ dòng điện cực đại I0 r Theo bài U n. và T 2 LC T 4.2 LC 1 Bảo toàn lượng điện từ LI0 C.U 20 L n r C 2 Thay vào (1) Ta có T 42 n r C C T Thay vào (2) 2.n.r Trang 20 (21) T.n.r 2 Bài 11: Chọn đáp án A Độ tự cảm L Khi K đóng thì cường độ dòng điện cực đại I0 r Khi K mở mạch dao động hoạt động 1 U Năng lượng điện từ mạch dao động LI02 C.U 02 10 2 Bài 12: Chọn đáp án C Ta có U 12V Năng lượng điện từ ban đầu là E1 2.C.122 144.C Khi điện áp tụ là u 6V thì lượng điện trường: E d1 E d 36.C Năng lượng từ trường trên cuộn cảm là E t 108.C Vì tụ bị bong nên lượng điện từ mạch còn lại là E 108.C 18.C 126.C 3,15.10 4 J Bài 13: Chọn đáp án A Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 02 2 C A L 50 Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điện hiệu dụng I I0 0, 095 A Công suất cần cung cấp cho mạch là P I2 r 9.104 W Bài 14: Chọn đáp án D Khi tụ tích điện thì lượng điện trường tụ là cực đại E ứng với điểm M trên đường tròn Đến E d E t ứng với điểm M trên đường tròn Ta có góc quét M0 M E d t 2. q t Thời gian t 0, 25.107 s Bài 15: Chọn đáp án B Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 02 2 C 0,126 A L Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điện hiệu dụng I I0 0, 089 A Công suất cần cung cấp cho mạch là P I r 1, 6.104 W Trang 21 (22) Năng lượng cần cung cấp sau 1T là W P.T 64pJ Bài 16: Chọn đáp án C 1 C Khi K mở tụ nạp đầy điện E Cb U 20 42 104 J 2 Điện dung tụ có giá trị là C 0, 25.104 25F Bài 17: Chọn đáp án A Ta có P I r I P 0, 04.103 A r 0, 02 50 Cường độ dòng điện cực đại I0 I Bảo toàn lượng điện từ: 10 (A) 50 L LI0 C.U 20 Điện áp cực đại U I0 40V 2 C Bài 18: Chọn đáp án D Công suất cần cung cấp cho mạch là P Bảo toàn lượng điện từ: E 129, 6.103 7, 2.105 W r 0,5.3600 LI0 C.U 02 2 Cường độ dòng điện cực đại I0 U Cường độ dòng điện hiệu dụng I C 5.106 12 0,1897 A L 20.103 I0 0,134 A Mà công suất P I2 r r 4.103 Bài 19: Chọn đáp án C Khi K đóng thì cường độ dòng điện mạch cực đại: I0 A r Tại thời điểm t cường độ dòng điện mạch cực đại ứng với M trên đường tròn Mặt khác ta có Góc quét M0 M 106 rad / s LC .t Thời gian cần tìm t 2.106 s Bài 20: Chọn đáp án B Ta có bảo toàn lượng điện từ: LI0 C.U 02 2 Cường độ dòng điện cực đại I0 U C 6.103 A L Trang 22 (23) Cường độ dòng điện hiệu dụng I I0 3.103 A Công suất cần cung cấp cho mạch là P I2 r 7,5.106 W Bài 21: Chọn đáp án D Khi K ngắt có tụ C1 Bảo toàn lượng LI0 C.U 02 2 Khi K đóng thì C1 //C2 Cb 2.C Bảo toàn lượng U 1 LI0 C.U02 C.U 02 U0 2 2 Trang 23 (24)