Nạp năng lượng mạch trong mạch dao động điện từ LC
Chương IV: Phương trình dao động điện từ mạch LC
Nạp năng lượng mạch trong mạch dao động điện từ LC, vật lý lớp 12 ôn thi quốc gia chương dao động, sóng điện từ
1/ Nạp năng lượng cho tụ điện C trong mạch dao động LC
Bài tập 1: Mạch dao động LC lí tưởng được cung cấp một năng lượng 4 (μJ) từ nguồn điện một chiều có suất điện động 8 (V) bằng cách nạp điện cho tụ. Biết tần số góc của mạch dao động 4000 (rad/s). Xác định độ tự cảm của cuộn dây.
A. 0,145 H.
B. 0,35 H.
C. 0,5 H.
D. 0,15 H.
Bài tập 2: Một mạch dao động lý tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 0,05 (H) và tụ điện có điện dung C = 5 (μF). Lúc đầu tụ đã được cung cấp năng lượng cho mạch bằng cách ghép tụ vào nguồn không đổi có suất điện động E. Biểu thức dòng điện trong mạch có biểu thức i = 0,2sinωt (A). Tính E.
A. 20 V.
B. 40 V.
C. 25 V.
D. 10 V.
Bài tập 3: Một mạch dao động lý tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Lúc đầu tụ đã được cung cấp năng lượng cho mạch bằng cách ghép tụ vào nguồn không đổi có suất điện động 2 V. Biểu thức năng lượng từ trong cuộn cảm có dạng WL = 20.sin2ωt (nJ). Điện dung của tụ là
A. 20 nF.
B. 40 nF.
C. 25 nF.
D. 10 nF.
Bài tập 4: Trong mạch dao động LC lí tưởng, lúc đầu tụ điện được cấp một năng lượng 1 (μJ) từ nguồn điện một chiều có suất điện động 4 V. Cứ sau những khoảng thời gian như nhau 1 (μs) thì năng lượng trong tụ điện và trong cuộn cảm lại bằng nhau. Độ tự cảm của cuộn dây là
A. 35/π2 (μH).
B. 34/π2 (μH).
C. 30/π2 (μH).
D. 32/π2 (μH).
Bài tập 5: Mạch dao động lý tưởng gồm tụ điện có điện dung và cuộn dây có độ tự cảm L. Dùng nguồn điện một chiều có suất điện động 6 (V) cung cấp cho mạch một năng lượng 5 (μJ) thì cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất 1 (μs) dòng điện tức thời trong mạch triệt tiêu. Xác định biên độ dòng điện trong mạch.
A. 5π/3 A.
B. π/3 A.
C. 2π/3 A.
D. 4π/3 A.
Nạp năng lượng mạch trong mạch dao động điện từ LC
Bài tập 6: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1 Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r = 1 Ω thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ 1,5 A. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C = 1 μF. 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 tần số góc 106 rad/s và cường độ dòng điện cực đại bằng I0. Tính I0.
A. 1,5 A.
B. 2 A.
C. 0,5 A.
D. 3 A.
Bài tập 7: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1 Ω 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.
2/ Nạp năng lượng cho cuộn cảm L
Bài tập 8: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm tụ điện có điện dung 10 μF và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 4 mH. Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động 6 mV và điện trở trong 2 Ω vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là
A. 3√2mV
B. 30√2mV
C. 6mV
D. 60mV
Bài tập 9: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong r vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là U0. Biết L = 25r2C. Tính tỉ số U0 và E.
A. 10.
B. 100.
C. 5.
D. 25.
Bài tập 10: Một mạch dao động LC lí tưởng kín chưa hoạt động. Nối hai cực của nguồn điện một chiều có điện trở trong r vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động với tần số góc ω và hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ gấp n lần suất điện động của nguồn điện một chiều. Tính điện dung của tụ và độ tự cảm của cuộn dây theo n, r và ω.
A. C = 1/(2nrω) và L = nr/(2ω).
B. C = 1/(nrω) và L = nr/ω.
C. C = nr/ω và L = 1/(nrω).
D. C = 1/(πnrω) và L = nr/(πω).
Bài tập 11: Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 0,1 mH và một bộ hai tụ điện có cùng điện dung C0 mắc song song. Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong 4 Ω vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ đúng bằng 5E. Tính C0.
A. 0,25 μF.
B. 1,25 μF.
C. 6,25 μF.
D. 0,125 μF.
Bài tập 12: Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 0,6 mH và một bộ hai tụ điện C1, C2 mắc ghép nối tiếp. Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong 4 Ω vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động với hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu L đúng bằng 6E. Biết C2 = 2C1. Tính C1.
A. 0,9375 μF.
B. 1,25 μF.
C. 6,25 μF.
D. 0,125 μF.
Bài tập 13: 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 Ω 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 (μJ).
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 (μJ).
Tính tần số dao động riêng của các mạch nói trên.
A. 0,45 Mhz.
B. 0,91 Mhz.
C. 8 Mhz.
D. 0,125 μF.
Bài tập 14: Mạch dao động LC lí tưởng, điện dung của tụ là 0,1/π2 (pF). Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong 1 Ω vào hai đầu cuộn cảm. Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, cắt nguồn thì mạch LC dao động với năng lượng 4,5 mJ. Khoảng thời gian ngắn nhất từ lúc năng lượng điện trường cực đại đến lúc năng lượng từ trường cực đại là 5 ns. Tính E.
A. 0,2 (V).
B. 3 (V).
C. 5 (V).
D. 2 (V).
Bài tập 15: Một mạch dao động LC lí tưởng, ban đầu nối hai đầu của cuộn dây thuần cảm vào hai cực của một nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong là 2 Ω, sau khi dòng điện chạy trong mạch đạt giá trị ổn định thì người ta ngắt nguồn và mạch LC với điện tích cực đại của tụ là 2.10-6 C. Biết khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc năng lượng từ trường đạt giá trị cực đại đến khi năng lượng trên tụ bằng ba lần năng lượng trên cuộn cảm là π/6 μs. Giá trị E là
A. 6 (V).
B. 2 (V).
C. 4 (V).
D. 8 (V).
