VẤN đề 2 NĂNG LƯỢNG MẠCH DAO ĐỘNG LC

Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 9 V  thì năng lượng từ trường của mạch là: A.. Dao động điện từ riêng tự do của mạch LC với hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện bằng 6 V.. 3

I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1 Năng lượng mạch dao động LC

2 2

§T

Q q

2

1

TT

Q

C

─ Năng lượng điện từ trong mạch:

 

2

Q

C

2 Chú ý

─ Mạch dao động có điện trở thuần R  0 thì dao động sẽ tắt dần Để duy trì dao động cần cung cấp cho

mạch một năng lượng có công suất:



L

─ Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với chu kì: '2.

T T

─ Động năng và thế năng có đồ thị là đường hình sin bao quang đương thẳng:

2 2 4

m A

II CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự do thì

A Năng lượng điện trường tập trung ở cuộn cảm.

B Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường luôn không đổi.

C Năng lượng từ trường tập trung ở tụ điện

D Năng lượng điện từ của mạch được bảo toàn.

Câu 2: Một mạch dao động gồm có cuộn dây L thuần cảm kháng và tụ điện C thuần dung kháng Nếu gọi I0 là

dòng điện cực đại trong mạch, hiệu điện thế cực đại U0 giữa hai đầu tụ điện liên hệ với I0 như thế nào? Hãy chọn

kết quả đúng trong các kết quả sau:

A 0  0  .

L

L

L

Câu 3: Chọn tính chất không đúng khi nói về mạch dao động LC:

A Dao động trong mạch LC là dao động tự do vì năng lượng điện trường và từ trường biến thiên qua lại với nhau

B Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm L.

C Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện C.

D Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường cùng biến thiên tuần hoàn theo một tần số chung.

Câu 4: Mạch dao động LC có biểu thức i10sin 2.10 6t mA  

Trong thời gian bằng một nửa chu kỳ có lượng điện tích nhiều nhất là bao nhiêu chuyển qua tiết diện dây dẫn?

 

8

VẤN ĐỀ 2: NĂNG LƯỢNG MẠCH LC

Câu 5: Trong mạch điện dao động điện từ LC, dòng điện tức thời tại thời điểm W TT nW §T được tính theo biểu thức:

A

1







I

i

n B

0 1





Q i

n C

0 1





I i

n D





I i

n

Câu 6: Trong mạch điện dao động điện từ LC, điện tích trên tụ tại thời điểm

1

W W n



được tính theo biểu thức:

A

0

1





Q

q

n B

0 2

1







Q q

C n C

0 1







Q q

n D

0 2 1





Q q n

Câu 7: Trong mạch điện dao động điện từ LC, hiệu điện thế trên tụ tại thời điểm

1

W W n



được tính theo biểu thức:

A

2

u n

B u U 0 n1. C u2U0 n1. D uU0 n1.

Câu 8: Nếu điện tích trong tụ của mạch LC biến thiên theo công thức: q Q 0cost

Tìm biểu thức sai trong các biểu thức năng lượng trong mạch LC sau đây:

2 2

2

§T

Q



B Năng lượng từ:  

2 2



TT

Q

C

C Năng lượng dao động:

LI Q W

C D Năng lượng dao động:

2 4

Q

C

Câu 9: Một mạch dao động điện từ có điện dung của tụ là C4F

Trong quá trình dao động, hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 12 V

Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 9 V 

thì năng lượng từ trường của mạch là:

A 2,88.10 4 J

B 1,62.10 4 J

C 1, 26.10 4 J

D 4,5.10 4 J

Câu 10: Một mạch dao động LC có cuộn thuần cảm có độ tự cảm L0, 4 H và tụ điện có điện dung

 

Cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức: i2 2 cos100t A 

Năng lượng dao động của mạch là:

A 1,6mJ

B 3, 2mJ

C 3, 2 J

D 1,6 J

Câu 11: Một mạch dao động LC có điện trở thuần không đáng kể, tụ điện có điện dung 5F

Dao động điện từ riêng tự do của mạch LC với hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện bằng 6 V

Khi hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện

là 4 V  thì năng lượng từ trường trong mạch bằng:

A 4.10 5 J

B 5.10 5 J

C 9.10 5 J

D 10 5 J

Câu 12: Mạch dao động LC, với cuộn dây có L5H Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 2 A

Khi cường độ dòng điện tức thời trong mạch là 1 A  thì năng lượng điện trường trong mạch là

A 7,5.10 6 J

B 75.10 4 J

C 5,7.10 4 J

D 2,5.10 5 J

Câu 13: Một tụ điện có điện dung  

5 10 2







được nạp một lượng điện tích nhất định Sau đó nối 2 bản tụ vào 2 đầu

1 cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 1  

5



L H

Bỏ qua điện trở dây nối Sau khoảng thời gian ngắn nhất bao nhiêu giây (kể từ lúc nối) năng lượng từ trường của cuộn dây bằng 3 lần năng lượng điện trường trong tụ ?

A 1  

300 s

Câu 14: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C đang có dao

động điện từ tự do Ở thời điểm t 0, hiệu điện thế giữa hai bản tụ có giá trị cực đại là U0. Phát biểu nào sau đây là

sai?

A Năng lượng từ trường cực đại trong cuộn cảm là

2

0 2

CU

B Cường độ dòng điện trong mạch có giá trị cực đại là 0 .

C U L

C Điện áp giữa hai bản tụ bằng 0 lần thứ nhất ở thời điểm 2 .





t LC

D Năng lượng từ trường của mạch ở thời điểm t 2 LC





là

2

0 4

CU

Câu 15: Mạch dao động LC có dòng điện cực đại qua mạch là 12mA

Dòng điện trên mạch vào thời điểm năng lượng từ trường bằng 3 năng lượng điện trường bằng:

A 4mA

B 5,5mA

C 2mA

D 6mA

Câu 16: Trong mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do Thời gian ngắn nhất để năng lượng điện trường giảm từ cực đại xuống còn một nửa giá trị cực đại là 1,5.104 s Thời gian ngắn nhất để điện tích trên

tụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị đó là

A 4.10 4 s

B 3.10 4 s

C 12.10 4 s

D 2.10 4 s

Câu 17: Một mạch dao động LC có L2mH, C8pF,

lấy 2 10. Thời gian từ lúc tụ bắt đầu phóng điện đến lúc có năng lượng điện trường bằng ba lần năng lượng từ trường là:

A 2.107 s

B 107 s

5 10

75



s

6 10

15



s

Câu 18: Trong mạch dao động LC có điện trở thuần không đáng kể, cứ sau những khoảng thời gian bằng  

4 10



thì năng lượng điện trường lại bằng năng lượng từ trường Chu kì dao động của mạch là:

A 10 4 s

4 10

4



s

C 2.10 4 s

D

 

4 10

2



s

Câu 19: 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 trong nửa chu kỳ là 4s

Năng lượng điện, năng lượng từ trong mạch biến thiên tuần hoàn với chu

kỳ là:

A 12s

B 24s

C 6s

D 4s

Câu 20: Mạch dao động LC có điện tích cực đại trên tụ là 9nC.

Điện tích của tụ điện vào thời điểm năng lượng điện trường bằng

1

3 năng lượng từ trường bằng:

A 3nC

B 4,5nC

C 5nC

D 2,5nC

Câu 21: Trong mạch dao động LC lý tưởng đang có dao động điện từ tự do Thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp năng lượng từ trường bằng 3 lần năng lượng điện trường là 10 4 s Thời gian giữa 3 lần liên tiếp dòng điện

trên mạch có giá trị lớn nhất là:

A 3.10 4 s B 9.10 4 s C 6.10 4 s D 4.10 4 s

Câu 22: Trong một mạch dao động lí tưởng đang có dao động điện từ tự do Gọi L là độ tự cảm và C là điện dung của mạch Tại thời điểm ,t hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là u và cường độ dòng điện trong mạch là .i

Gọi U0 là hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện và I0 là cường độ dòng điện cực đại trong mạch Hệ thức liên

hệ giữa u và i là:

i U u

L B 2  2 2

i U u

C C 2  2 2

Câu 23: Trong mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, đang có

dao động điện từ tự do Biết hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là U0. Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 20

U

thì cường độ dòng điện trong mạch có độ lớn bằng

A

0 3

2

0 5 2

0 5 2

0 3 2

L

Câu 24: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 50 mH  và tụ điện có điện dung C. Trong mạch đang có dao động điện từ tự do với cường độ dòng điện i0,12cos 2000 t A  

Ở thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch bằng một nửa cường độ hiệu dụng thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ có độ lớn bằng

A 3 14 V

B 5 14 V

C 12 3 V

D 6 2 V

Câu 25: Mạch dao động LC lí tưởng thực hiện dao động điện từ tự do với điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 12 V Tại thời điểm điện tích giữa hai bản tụ có giá trị 9 

6.10

thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là i3 3mA Biết cuộn dây có độ tự cảm 4mH Tần số góc của mạch là:

25.10 rad s/

Câu 26: Cho một mạch dao động điện từ LC lý tưởng Khi điện áp giữa hai đầu tụ là 2 V  thì cường độ dòng

điện qua cuộn dây là ,i khi điện áp giữa hai đầu tụ là 4 V  thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 2i . Điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây là

A 2 5 V

B 6 V

C 4 V

D 2 3 V

Câu 27: Trong mạch dao động LC lý tưởng có dao động điện từ tự do, điện tích cực đại của một bản tụ là Q0 và

dòng điện cực đại qua cuộn cảm là I0. Khi dòng điện qua cuộn cảm bằng I n0 thì điện tích một bản tụ có độ lớn:

A

2

2



q

2

.



q

2

2



q

2

.



q

n

Câu 28: Có hai tụ giống nhau chưa tích điện và một nguồn điện một chiều có suất điện động E. Lần thứ nhất, hai

tụ mắc song song, lần thứ hai, hai tụ mắc nối tiếp, rồi nối với nguồn điện để tích điện Sau đó tháo hệ tụ ra khỏi nguồn và khép kín mạch với một cuộn dây thuần cảm để tạo ra mạch dao động điện từ Khi hiệu điện thế trên các

tụ trong hai trường hợp bằng nhau và bằng 4

E

thì tỉ số năng lượng từ trường trong 2 mạch là:

Câu 29: Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm hai tụ điện mắc song song với nhau rồi mắc với cuộn cảm thuần



Điện dung của hai tụ điện tương ứng là C C với 1, 2 C2 2 C Lúc cường độ dòng điện đi qua tụ 1 C là1

 

0, 04 A thì năng lượng của tụ C là 2 13,5.106 J Trong quá trình dao động cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm bằng:

A 0,18 A B 0,15 A C 0,12 A D 0, 21 A

Câu 30: Hai mạch dao động điện từ giống nhau có hiệu điện thế cực đại trên các tụ lần lượt là 2 V 

và 1 V

Dòng điện trong hai mạch dao động cùng pha Khi năng lượng điện trường tron mạch thứ nhất bằng 40J

thì năng lượng từ trường trong mạch thứ hai bằng 20 J Khi năng lượng từ trường trong mạch thứ nhất bằng

 

20 J

thì năng lượng điện trường trong mạch thứ hai bằng:

A 25 J

B 10 J

C 40 J

D 30 J

Câu 31: Hai mạch dao động điện từ giống nhau (cùng C, cùng L) Ban đầu nạp cho tụ của mạch điện thứ nhất điện

tích Q nạp cho tụ của mạch thứ 2 điện tích 0,

0 2

Q

Sau đó cùng nối tụ của mỗi mạch với cuộn dây Khi năng lượng điện trường của mạch thứ nhất là 4 J thì năng lượng từ trường của mạch thứ 2 là   1 J Khi năng lượng từ trường của mạch thứ nhất là 1 J thì năng lượng điện trường của mạch thứ 2 là:  

A 0, 25 J B 4 J C 1, 75 J D 0, 5 J

Câu 32: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 3500pF,

một cuộn cảm có độ tự cảm 30 mH 

và một điện trở thuần 1,5  Phải cung cấp cho mạch một công suất bằng bao nhiêu để duy trì dao động của nó, khi hiệu điện thế cực đại trên tụ điện là 15 V ? Hãy chọn kết quả đúng trong các kết quả sau:

A 19,69.10 3 



B 20.10 3 



C 21.10 3 



D Một giá trị khác Câu 33: Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L 1, 2.10 4 H

 và một tụ điện có điện dung C3nF

Điện trở của mạch là R0, 2 

Để duy trì dao động điện từ trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ

là U0 6 V

thì trong mỗi chu kì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng bằng:

A 1,5mJ

B 0, 09mJ

C 1,08 10  10 J

D 0,06 10  10 J

Câu 34: Mạch dao động LC thực hiện dao động điện từ tắt dần chậm Sau 20 chu kì dao động thì độ giảm tương đối năng lượng điện từ là 19% Độ giảm tương đối hiệu điện thế cực đại trên hai bản tụ tương ứng bằng

Câu 35: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R  1 

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 2.10 6 



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 .10 6 s

và cường độ dòng điện cực đại bằng 8 I Giá trị của r bằng:

Câu 36: Khi nối cuôn cảm có độ tự cảm L4H và điện trở R0,1 

vào hai cực của một nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r2, 4 

thì cường độ dòng điện trong mạch bằng I Dùng

nguồn điện đó để nạp điện cho tụ điện có điện dung C8pF

Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt

khỏi nguồn điện rồi nối với cuộn cảm nói trên tạo thành mạch dao động Do cuôn cảm có điện trở R nên mạch dao

động tắt dần, để duy trì dao động của mạch với điện tích cực đại của tụ điện như trên người ta phải cung cấp cho mạch công suất trung bình bằng P1,6W

Giá trị của I bằng:

A 0,8 A

B 0, 4 A

C 1,6 A

D 0, 2 A

Câu 37: Một mạch dao động LC lí tưởng Ban đầu nối hai đầu cuộn cảm thuần với nguồn điện có r2  ,

suất điện động E Sau khi dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn và nối nó với tụ điện thành mạch kín thì điện tích cực đại của tụ là 4.106 C Biết khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi năng lượng từ trường

đạt giá trị cực đại đến khi năng lượng trên tụ bằng 3 lần năng lượng trên cuộn cảm là 10 6 

6

Giá trị của suất điện động E là:

A 2 V

B 4 V

C 8 V

D 6 V

Câu 38: Cho mạch điện như hình vẽ 1, nguồn có suất điện động E12 V

điện trở trong

 

 

r

tụ có điện dung C100F,

cuộn dây có hệ số tự cảm L0, 2 H và điện trở là R0 5  ,

điện trở R18 

Ban đầu K đóng, khi trạng thái trong mạch đã

ổn định người ta ngắt khoá K Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian từ khi

ngắt K đến khi dao động trong mạch tắt hoàn toàn?

A 25mJ

B.28, 45mJ

C 24, 74mJ

D 5,175mJ

Câu 39: Cho mạch điện như hình vẽ 2, nguồn có suất điện động E24 V , r 1 , tụ

điện có điện dung C100F,

cuộn dây có hệ số tự cảm L0, 2 H

và điện trở

 

0 5  ,

R

điện trở R 18  Ban đầu khoá k đóng, khi trạng thái trong mạch đã ổn định

người ta ngắt khoá K Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian từ khi ngắt khoá K

đến khi dao động trong mạch tắt hoàn toàn

A 98,96mJ

B 24,74mJ

C 126, 45mJ

D 31,61mJ

Câu 40: Một học sinh làm hai lần thí nghiệm sau đây:

─ Lần 1: Dùng nguồn điện một chiều có suất điện động 6 V ,

điện trở trong 1,5  

nạp năng lượng cho tụ có

điện dung C Sau đó ngắt tụ ra khỏi nguồn và nối tụ với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì mạch dao động có năng

lượng 5J

─ Lần 2: Lấy tụ điện và cuộn cảm có điện dung và độ tự cảm giống như lần thí nghiệm 1 để mắc thành mạch

LC Sau đó nối hai cực của nguồn nói trên vào hai bản tụ cho đến khi dòng trong mạch ổn định thì cắt nguồn ra

khỏi mạch Lúc này, mạch dao động với năng lượng 8J

Tính tần số dao động riêng của các mạch nói trên

Câu 41: Mắc nguồn điện không đổi có suất điện động  và điện trở trong r  2 

vào hai đầu cuộn dây của một

mạch dao động lí tưởng LC thông qua một khóa K có điện trở không đáng kể Ban đầu đóng khóa K Sau khi dòng điện đã ổn định thì ngắt khóa K Biết cuộn dây có độ tự cảm L4mH

, tụ điện có điện dung C10 5 F

Tỉ số

0

U

 bằng: (với U0 là hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ).

A

1

1

- HẾT