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

A. Phương pháp & Ví dụ

Quảng cáo

1. Phương pháp

Cho mạch giao động LC, trong mạch có điện trở R ( mạch giao động tắt dần )
• Khi mạch xê dịch có điện trở thuần R thì hiệu suất tỏa nhiệt là

trong đó I là cường độ hiệu dụng Io = I √ 2
• Để duy trì giao động điều hòa trong mạch thì cần phân phối cho mạch hiệu suất P. đúng bằng hiệu 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. 36 mW .

Hướng dẫn:

• Công suất bị mất do tỏa nhiệt trên r là

• Năng lượng cần cung ứng để mạch duy trì chính bằng hiệu suất mất đi do tỏa nhiệt trên r. Năng lượng cung ứng 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 xê dịch trong mạch tắt dần do tỏa nhiệt ở trên điện trở. Để duy trì xê dịch điều hòa phải bổ trợ cho mạch một nguồn năng lượng có hiệu suất đủ bù vào phần nguồn năng lượng hao phí do tỏa nhiệt ( hiệu ứng Jun ) trên điện trở, phần này có hiệu suất là ΔP = I2R

Chọn A

B. Bài tập trắc nghiệm

Quảng cáo

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 = 10 mJ. B. ΔW = 5 mJ .
C. ΔW = 10 kJ. D. ΔW = 5 kJ
Hiển thị lời giải
Chọn B .
Năng lượng bắt đầu của tụ điện là W = CU2 / 2 = 5.10 – 3J = 5 mJ .
Khi giao động trong mạch tắt hẳn thì mạch không còn nguồn năng lượng. Năng lượng điện từ trong mạch đã bị mất mát trọn vẹn, tức là phần nguồn năng lượng bị mất mát là ΔW = 5 mJ .

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 giao động điện từ điều hòa .
D. Tăng thêm điện trở của mạch xê dịch .
Hiển thị lời giải
Chọn C .
Muốn duy trì giao động điện từ trong mạch với tần số xê dịch riêng của mạch thì ta phải tạo ra xê dịch duy trì trong mạch tức là cứ sau mỗi chu kỳ luân hồi ta lại phân phối cho mạch một phần nguồn năng lượng bằng phần nguồn năng lượng đã bị mất mát trong chu kỳ luân hồi đó. Cơ cấu để triển khai trách nhiệm này là máy phát xê dịch điều hòa 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 .
Hiển thị lời giải
Ta có :


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

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

Xem thêm: Bảng giá

A. 72 mW. B. 72 μW .
C. 36 μW. D. 36 mW .

Quảng cáo

Hiển thị lời giải
Ta có :

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
Hiển thị lời giải
Ta có :


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
Hiển thị lời giải
Nhiệt lượng tỏa ra trong mạch đến khi xê dịch tắt hẳn là hàng loạt nguồn năng lượng của mạch .


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
Hiển thị lời giải

Ta có:

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
Hiển thị lời giải
Bảo toàn nguồn năng lượng có

Năng lượng cần phân phối trong 1 ngày là

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

Quảng cáo

Hiển thị lời giải
Bảo toàn nguồn năng lượng có

Có

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
Hiển thị lời giải
Bảo toàn nguồn năng lượng ta có

Chọn A .
Xem thêm những dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác :

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

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

mach-dao-dong.jsp

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư