Cách giải bài tập Mạch dao động LC tắt dần hay, chi tiết



A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Cho mạch dao động LC, trong mạch có điện trở R (mạch dao động tắt dần)

• Khi mạch dao động có điện trở thuần R thì công suất tỏa nhiệt là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

trong đó I là cường độ hiệu dụng Io = I√2

• Để duy trì dao động điều hòa trong mạch thì cần cung cấp cho mạch công suất P đúng bằng công suất bị mất ΔP: ΔP = I2R

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm một cuộn dây có độ tự cảm 4 μH và một tụ điện có điện dung 2000 pF. Điện tích cực đại trên tụ là 5 μC. Nếu mạch có điện trở thuần 0,1 Ω thì để duy trì dao động trong mạch ta phải cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất bằng bao nhiêu?

A. 15,625 W.

B. 36 μW.

C. 156,25 W.

D. 36mW.

Hướng dẫn:

• Công suất bị mất do tỏa nhiệt trên r là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

• Năng lượng cần cung cấp để mạch duy trì chính bằng công suất mất đi do tỏa nhiệt trên r. Năng lượng cung cấp là 156,25 W

Chọn C

Ví dụ 2: Một mạch dao động gồm một tụ điện C = 50μF và một cuộn dây có độ tự cảm L = 5mH. Hãy tính năng lượng toàn phần của mạch điện và điện tích cực đại trên bản cực của tụ điện khi hiệu điện thế cực đại giữa hai bản cực của tụ điện bằng 6V. Nếu cuộn dây có điện trở R = 0,1Ω, muốn duy trì dao động điều hòa 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?

A. 1,8.10-2 W

B. 3,6.102 W

C. 1,8.103 W

D. 3,6.10-2 W

Hướng dẫn:

• Vì có điện trở thuần nên dao động trong mạch tắt dần do tỏa nhiệt ở trên điện trở. Để duy trì dao động điều hòa phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất đủ bù vào phần năng lượng hao phí do tỏa nhiệt ( hiệu ứng Jun) trên điện trở, phần này có công suất là ΔP = I2R

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn A

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Tụ điện của mạch dao động có điện dung C = 1μF, ban đầu được tích điện đến hiệu điện thế 100V, sau đó cho mạch thực hiện dao động điện từ tắt dần. Năng lượng mất mát của mạch từ khi bắt đầu thực hiện dao động đến khi dao động điện từ tắt hẳn là bao nhiêu?

A. ΔW = 10mJ.              B. ΔW = 5mJ.

C. ΔW = 10kJ.              D. ΔW = 5kJ

Chọn B.

Năng lượng ban đầu của tụ điện là W = CU2/2 = 5.10-3J = 5mJ.

Khi dao động trong mạch tắt hẳn thì mạch không còn năng lượng. Năng lượng điện từ trong mạch đã bị mất mát hoàn toàn, tức là phần năng lượng bị mất mát là ΔW = 5mJ.

Câu 2: Người ta dùng cách nào sau đây để duy trì dao động điện từ trong mạch với tần số riêng của nó?

A. Đặt vào mạch một hiệu điện thế xoay chiều.

B. Đặt vào mạch một hiệu điện thế một chiều không đổi.

C. Dùng máy phát dao động điện từ điều hoà.

D. Tăng thêm điện trở của mạch dao động.

Chọn C.

Muốn duy trì dao động điện từ trong mạch với tần số dao động riêng của mạch thì ta phải tạo ra dao động duy trì trong mạch tức là cứ sau mỗi chu kỳ ta lại cung cấp cho mạch một phần năng lượng bằng phần năng lượng đã bị mất mát trong chu kỳ đó. Cơ cấu để thực hiện nhiệm vụ này là máy phát dao động điều hoà dùng tranzito.

Câu 3: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C = 2.10-6 F. Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nối tụ điện với cuộn cảm thuần L thành một mạch dạo động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với chu kì bằng π.10-6 s và cường độ dòng điện cực đại bằng 8I. Giá trị của r bằng

A. 0,25 ω.             B. 1 ω.

C. 0,5 ω.              D. 2 ω.

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Khi dùng nguồn E để nạp điện cho tụ thì U0 = E.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 4: Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 50 mH và tụ điện có điện dung 5 μF. Nếu mạch có điện trở thuần 10-2 ω, để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là 12 V thì phải cung cấp cho mạch một công suất trung bình bằng

A. 72 mW.              B. 72 μW.

C. 36 μW.              D. 36 mW.

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn B.

Câu 5: Một mạch dao động gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = 2 mH và một tụ điện có điện dung là C = 3 nF, điện trở của mạch là R = 0,1ω. Muốn duy trì dao động trong mạch với hiện điện thế cực đại trên tụ là 10 V thì phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất là

A. 1,5.10-5 W              B. 7,5.10-6 W

C. 1,67.10-5 W              D. 15.10-3 W

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn B.

Câu 6: Tích điện tích Q0 = 2.10-6 C vào một tụ điện của một mạch dao động rồi cho nó phóng điện trong mạch. Do cuộn cảm có điện trở nên dao động điện từ trong mạch tắt dần. Bỏ qua năng lượng do bức xạ sóng điện từ , tính nhiệt lượng tỏa ra trong mạch cho đến khi dao động tắt hẳn biết điện dung của tụ điện là 0,05 μF

A. 8.10-2 mJ              B. 4.10-2 mJ

C. 4.10-2 J              D. 4.10-5 mJ

Nhiệt lượng tỏa ra trong mạch đến khi dao động tắt hẳn là toàn bộ năng lượng của mạch.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn B.

Câu 7: Một mạch dao động mà cuộn dây có điện trở thuần r = 0,02 ω, độ tự cảm L = 2 mH, điện dung của tụ điện là 5000 pF. Nhờ được cung cấp một cụng suất điện là P = 0,04 mW mà dao động điện từ trong mạch được duy trì, điện áp cực đại giữa hai bản tụ khi đó là bao nhiêu

A. 40 V              B. 100 V

C. 4000 V              D. 42,5 V

Ta có: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn A.

Câu 8: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung 20 nF, cuộn cảm có độ tự cảm 8 µH và điện trở thuần 0,1 ω. Để duy trì dao động của mạch với điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 10 V trong 1 ngày đêm thì phải cung cấp cho mạch một năng lượng tối thiểu là

A. 2,16 kJ              B. 1,08 kJ

C. 1,53 kJ              D. 216 J

Bảo toàn năng lượng có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Năng lượng cần cung cấp trong 1 ngày là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 9: Một mạch dao động có điện dung C = 8 nF và cuộn dây có L = 1,6.10-4 H, tụ điện được nạp đến hiệu điện thế cực đại là 5 V. Để duy trì dao động điện từ trong mạch người ta phải cung cấp cho mạch một công suất trung bình P = 6 mW. Điện trở của cuộn dây là

A. 6 ω              B. 9 ω

C. 9,6 ω              D. 96 ω

Bảo toàn năng lượng có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn C.

Câu 10: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C = 10 μF, một cuộn cảm có độ tự cảm L = 5 mH và có điện trở thuần r = 0,1 ω . Để duy trì điện áp cực đại U0 = 3 V giữa hai bản tụ điện thì phải bổ sung một công suất

A. P = 0,9 mW              B. P = 0,9 W

C. P = 0,09 W              D. P = 9 mW

Bảo toàn năng lượng ta có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn A.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com


mach-dao-dong.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12