Tài liệu Chuyên đề mạch dao động luyện thi đại học môn vật lý

WWW.VINAMATH.COM Biên soạn: VŨ ðÌNH HOÀNG http://lophocthem.net - [email protected] ðT: 01689.996.187 BỒI DƯỠNG, ÔN LUYỆN THI VÀO ðẠI HỌC. Thái Nguyên,24/4/ 2012 WWW.VINAMATH.COM LỜI NÓI ðẦU! Thưa thầy cô cùng toàn thể các bạn học sinh! SAU THỜI GIAN DÀI BIÊN TẬP CHỈNH SỬA LẠI, HÔM NAY XIN GỬI TỚI THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINH TRỌN BỘ TÀI LIỆU CỦA MÌNH. LẦN TÁI BẢN NÀY CẬP NHẬT PHÂN DẠNG TỪNG DẠNG BÀI TOÁN VỚI VÍ DỤ MINH HỌA CỤ THÊ CHO TỪNG DẠNG, CẬP NHẬT THÊM CÁC CHỦ ðỀ MỚI. Tài liệu ñược dày công biên soạn và ñã ñược thử nghiệm kiểm tra, tuyển chọn, chỉnh sửa qua nhiều thế hệ học sinh. VỚI TẤT CẢ TÂM HUYẾT VÀ SỨC LỰC CỦA MÌNH. Mong rằng quí thầy cô, các bạn học sinh ñón nhận trân trọng nó. Hy vọng ñây thực sự là 1 bộ tài liệu ñầy ñủ, chi tiết, công phu cho quí thầy cô cùng các bạn học sinh tham khảo. Bộ tài liệu sẽ giúp ích rất nhiều cho việc ôn tập, rèn luyện cho các em học sinh 12 trước kì thi ðại Học ñang tới gần . Cấu trúc gồm: 9 chương với 41 chuyên ñề Chuong 1. co hoc vat ran (ñề số 0) PHÂN DẠNG BÀI TẬP CƠ HỌC VẬT RẮN ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 1 ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 2 Chuong 2. Dao dong co ( ñề số 1- 12) Chu de 1. Dai cuong ve dao dong dieu hoa Chu de 2. Con lac lo xo Chu de 3. Con lac don Chu de 4. Cac loai dao dong. Cong huong co Chu de 5. Do lech pha. Tong hop dao dong Chu de 6. CHUONG DAO DONG de thi ñh cac nam Chuong 3. Song co ( ñề số 13- 16) Chu de 1. Dai cuong ve song co Chu de 2. Giao thoa song co Chu de 3. Su phan xa song. Song dung Chu de 4. Song am. Hieu ung Doppler. chu de 5. SÓNG CƠ HỌC – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 4. Dong dien xoay chieu ( ñề số 17- 24) Chu de 1. Dai cuong ve dong dien xoay chieu. Chu de 2. Hien tuong cong huong. Viet bieu thuc Chu de 3. Cong suat cua dong dien xoay chieu Chu de 4. Mach co R, L , C hoac f bien doi. Chu de 5. Do lech pha. BT hop den. Chu de 6. Phuong phap gian do vecto. WWW.VINAMATH.COM Chu de 7. Cac loai may dien. Chu de 8. DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU– ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 5. Mach dao dong. Dao dong va song dien tu (ñề số 25-27) Chu de 1. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 1 Chu de 2. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 2 Chu de 3. ðIỆN TỪ TRƯỜNG. SÓNG ðIỆN TỪ. TRUYỀN THÔNG Chu de 4. SÓNG ðIỆN TỪ – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 6. Song anh sang ( ñề số 28-31). CHỦ ðỀ 1.TÁN SẮC ÁNH SÁNG. CHỦ ðỀ 2.GIAO THOA ÁNH SÁNG – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 3. QUANG PHỔ VÀ CÁC LOẠI TIA. CHỦ ðỀ 4.SÓNG ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 7. Luong tu anh sang (ñề số 32- 35) CHỦ ðỀ 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 2. MẪU NGUYÊN TỬ BO. QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HYDRO. CHỦ ðỀ 3. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LỰA – MÀU SẮC ÁNH SÁNG – LAZE. CHỦ ðỀ 4. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 8. Hat nhan nguyen tu ( ñề số 36-39) CHỦ ðỀ 1. ðẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. CHỦ ðỀ 2. PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN. CHỦ ðỀ 3. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. CHỦ ðỀ 4. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH & PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH. CHỦ ðỀ 5. HẠT NHÂN – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 9. Tu vi mo den vi mo ( ñề số 40) De so 40 ðỀ KIỂM TRA Tu vi mo den vi mo VI VĨ MÔ + PHẦN RIÊNG – ðỀ THI ðAI HỌC, CAO ðẲNG CÁC NĂM Ước muốn thì nhiều mà sức người thì có hạn, trong quá trình biên soạn tài liệu, với suy nghĩ chủ quan theo cách hiểu bản thân nên chắc chắn không tránh khỏi ñiều sai sót. ðặc biệt trong quá trình chọn lọc và phân dạng bài tập. Mọi ý kiến ñóng góp và chia sẻ bản quyền file Word, ñể tài liệu thêm hoàn thiện hãy liên hệ trực tiếp cho thầy Vũ ðình Hoàng. Mail:[email protected] forum: lophocthem.net ðT: 01689.996.187 Vuhoangbg Chúc quí thầy cô và các bạn mạnh khỏe, hạnh phúc bình an, chúc các em học sinh một mùa thi thành công, ñỗ ñạt! Xin chân thành cảm ơn! WWW.VINAMATH.COM TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.CHUYÊN ðỀ BÀI TẬP LTðH - THẦY ðỖ MINH TUỆ - BẮC GIANG 2. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM- Phương pháp giải các dạng bài tập Vật lý 12 - Dương Văn ðổng – Trường THPT Nguyễn Văn Linh, Bình Thuận 3. Vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 4. Bài tập vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 9. Các ñề thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh ðH - Cð các năm 2009, 2010 và 2011. 10. Các tài liệu truy cập trên các trang web thuvienvatly.com và violet.vn. onthi.vn hocmai.vn tailieu.vn.....và các trang mạng học tập khác 11. Ôn tập LT+BT Sóng ánh sáng - Giáo viên: Trần Thanh Vân - Trường THPT Phú ðiền 12. SÁCH 200 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU 13. SÁCH 206 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU, DAO ðỘNG VÀ SÓNG ðIỆN TỪ -TS PHẠM THẾ DÂN. 14. SÁCH MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC GIẢI CÁC BÀI TOÁN VẬT LÝ SƠ CẤP – GS: VŨ THANH KHIẾT 15. ðề cương ôn tập Vật lí 12- Học kì II- Năm học 2010-2011- Tổ Vật lí - Trường THPT Trần Quốc Tuấn 16. SÓNG CƠ - Trần Quang Thanh - ðH Vinh -Nghệ An - 2011 17. Sáng kiến kinh nghiệm – NGUYỄ THANH VÂN 18. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÝ 12 – THẦY Nghĩa 19. PHÂN DẠNG VÀ HƯỚNG DẪ GIẢI TOÁN CƠ HỌC – ðIỆN XOAY CHIỀU. 20. GIẢI TOÁN ðƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC - GV Trần Huy Dũng Trường THPT Thống Nhất 21. TÍNH CHẤT SÓNG ÁNH SÁNG - ThS. Liên Quang Thịnh 22. SÁCH PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUANG LÍ-VẬT LÝ HẠT NHÂN – TRẦN TRỌNG HƯNG Và nhiều nguồn tài liệu khác không rõ tác giả . Nếu có sự vi phạm bản quyền tác giả xin lượng thứ và thông báo lại với Hoàng theo ñịa chỉ mail ở trên. WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ 25 Họ và tên học sinh :……………………………Trường:THPT………………………………… I.Kiến thức chung: 1. Dao ñộng ñiện từ. * Sự biến thiên ñiện tích và dòng ñiện trong mạch dao ñộng + Mạch dao ñộng LC là một mạch ñiện kín gồm cuộn cảm có ñộ tự cảm L mắc với một tụ ñiện có ñiện dung C. Muốn cho mạch hoạt ñộng thì ta tích ñiện cho tụ ñiện rồi cho nó phóng ñiện trong mạch. Tụ ñiện sẽ phóng ñiện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra dòng ñiện xoay chiều có tần số cao. Ta nói trong mạch có dao ñộng ñiện từ tự do. + ðiện tích trên tụ ñiện trong mạch dao ñộng: q = q0 cos(ωt + ϕ). + Cường ñộ dòng ñiện trên cuộn dây: i = q' = - ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + Với : ω = 1 1 ; T = 2π LC ; f = ; I0 = q0ω. LC 2π LC π ). 2 * Năng lượng ñiện từ trong mạch dao ñộng 1 q 2 1 q02 + Năng lượng ñiện trường tập trung trong tụ ñiện: WC = = cos2(ωt + ϕ). 2 C 2 C 1 2 1 q02 2 + Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm: WL = Li = sin (ωt + ϕ). 2 2 C Năng lượng ñiện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω’ = 2ω và chu kì T’ = T . 2 1 q02 1 2 1 + Năng lượng ñiện từ trong mạch: W = WC + WL = = LI 0 = CU 02 = const. 2 C 2 2 I + Liên hệ giữa q0, I0 và U0 trong mạch dao ñộng: q0 = CU0 = 0 = I0 LC . ω Trong thực tế, các mạch dao ñộng ñều có ñiện trở thuần khác không nên năng lượng ñiện từ toàn phần của mạch bị tiêu hao, dao ñộng ñiện từ trong mạch tắt dần. ðể tạo dao ñộng duy trì trong mạch, phải bù ñắp phần năng lượng bị tiêu hao sau mỗi chu kì. 2. ðiện từ trường. * Liên hệ giữa ñiện trường biến thiên và từ trường biến thiên + Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi ñó xuất hiện một ñiện trường xoáy. ðiện trường xoáy là ñiện trường có các ñường sức là ñường cong kín. 356 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] + Nếu tại một nơi có ñiện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi ñó xuất hiện một từ trường. ðường sức của từ trường luôn khép kín. * ðiện từ trường Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường sinh ra trong không gian xung quanh một ñiện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của ñiện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh. ðiện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất ñược gọi là ñiện từ trường. TÓM TẮT CÔNG THỨC 1. Dao ñộng ñiện từ * ðiện tích tức thời q = q0cos(ωt + ϕ) * Hiệu ñiện thế (ñiện áp) tức thời u = q q0 = cos(ω t + ϕ ) = U 0 cos(ωt + ϕ ) C C π 2 * Dòng ñiện tức thời i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + ) π 2 * Cảm ứng từ: B = B0 cos(ωt + ϕ + ) Trong ñó: ω = 1 là tần số góc riêng ; T = 2π LC là chu kỳ riêng; LC f = 1 2π LC là tần số riêng I 0 = ω q0 = q0 LC ; U0 = q0 I L = 0 = ω LI 0 = I 0 C ωC C 1 2 1 2 * Năng lượng ñiện trường: Wñ = Cu 2 = qu = * Năng lượng từ trường: * Năng lượng ñiện từ: Wt = q2 2C hoặc Wñ = q02 cos 2 (ωt + ϕ ) 2C 1 2 q02 sin 2 (ωt + ϕ ) Li = 2 2C W=Wñ + Wt q2 1 1 1 W = CU 02 = q0U 0 = 0 = LI 02 2 2 2C 2 Chú ý: + Mạch dao ñộng có tần số góc ω, tần số f và chu kỳ T thì Wñ và Wt biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f và chu kỳ T/2 357 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] + Mạch dao ñộng có ñiện trở thuần R ≠ 0 thì dao ñộng sẽ tắt dần. ðể duy trì dao ñộng cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất: P = I 2 R = ω 2C 2U 02 2 R= U 02 RC 2L + Khi tụ phóng ñiện thì q và u giảm và ngược lại + Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích ñiện dương thì i > 0 ứng với dòng ñiện chạy ñến bản tụ mà ta xét. 2. Phương trình ñộc lập với thời gian: u2 i2 i2 2 2 2 q + 2 = Q ; 2 4 + 2 = Q0 ; u C + 2 = Q02 ω Lω ω ω 2 i2 2 0 Mạch dao ñộng LC lí tưởng thực hiện dao ñộng ñiện từ. Khoảng thời gian, giữa hai lần liên tiếp, năng lượng ñiện trường trên tụ ñiện bằng năng lượng từ trường trong cuộn dây. Khi năng lượng ñiện trường trên tụ bằng năng lượng từ 1 2 -Q0 − Q0 trường trong cuộn cảm, ta có: Wñ = Wt = W hay − 2 1 q 2 1  1 Q 02   ⇒ q = ± Q 0 =  2 2 C 22 C  π 4 3π 4 3π 4 2 Q0 q 2O Q0 2 2 π − 4 2 trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên ñường tròn, các vị trí 2 π này cách ñều nhau bởi các cung . 2 Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wñ = Wt , pha dao ñộng ñã biến thiên ñược một lượng là π 2π T = ↔ sau thời gian một chu kì T.§: Pha dao ñộng biến thiên ñược 2 2 4 4 T Tóm lại, cứ sau thời gian năng lượng ñiện lại bằng năng lượng từ. 4 Với hai vị trí li ñộ q = ±Q 0 3. Sự tương tự giữa dao ñộng ñiện và dao ñộng cơ ðại lượng cơ x ðại lượng ñiện Dao ñộng cơ Dao ñộng ñiện q x” + ω 2x = 0 q” + ω 2q = 0 v i m L ω= k m ω= x = Acos(ωt + ϕ) 358 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - 1 LC q = q0cos(ωt + ϕ) CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] k 1 C v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) F u v A2 = x 2 + ( ) 2 i q02 = q 2 + ( ) 2 µ R W=Wñ + Wt W=Wñ + Wt Wñ Wt (WC) Wñ = mv2 Wt Wñ (WL) Wt = ω ω 1 2 359 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ Wt = 1 kx2 2 1 2 Li 2 Wñ = - q2 2C CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] II. CÁC DẠNG BÀI TẬP DẠNG BÀI TẬP: TÌM CÁC ðẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP – VIẾT BIỂU THỨC q, u, i * Phương pháp giải : + ðể tìm các ñại lượng ñặc trưng trên mạch dao ñộng ñiện từ LC ta viết biểu thức liên quan ñến các ñại lượng ñã biết và ñại lượng cần tìm từ ñó suy ra và tính ñại lượng cần tìm. + ðể viết biểu thức của q, i hoặc u ta tìm tần số góc ω, giá trị cực ñại và pha ban ñầu của ñại lượng cần viết biểu thức rồi thay vào biểu thức tương ứng của chúng. * Các công thức: Chu kì, tần số, tần số góc của mạch dao ñộng: T = 2π LC ; f = ⇒ Nếu 2 tụ ghép song song 1 1 = 2 2 fs f 1 + f 22 1 1 ; ω= . LC 2π LC . ⇒ Nếu 2 tụ ghép nối tiếp f nt2 = f 12 + f 22 + Bước sóng ñiện từ λ = c.T = 2π .c LC . ðể thu ñược sóng ñiện từ tần số f thì tần số riêng của mạch dao ñộng phải bằng f 1 2 + Năng lượng ñiện trường : Wñ = Cu 2 = 1 q2 2 C 1 2 ⇒ Wñ max = 1 1 Q02 CU 02 = 2 2 C 1 2 LI 0 2 1 q2 1 2 1 1 Q02 1 2 1 1 + Năng lượng ñiện từ : W = Cu 2 + Li 2 = + Li = CU 02 = = LI 0 . Vậy 2 2 2 C 2 2 2 C 2 Wñ max = Wt max + Năng lượng từ trường : Wt = Li 2 ⇒ + Liên hệ Q0 = CU 0 = Wt max = I0 ω c ; trong môi trường: λ = v = c . f f nf c Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến thu ñược sóng ñiện từ có: λ = = 2πc LC . f Bước sóng ñiện từ: trong chân không: λ = Nếu mạch chọn sóng có cả L và C biến ñổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu ñược sẽ thay ñổi trong giới hạn từ: λmin = 2πc LminCmin ñến λmax = 2πc Lm axCm ax . Viết các biểu thức tức thời + Phương trình q ,, + ω 2 q = 0 , ω = 1 LC , Biểu thức q = q 0 cos(ωt + ϕ ) + u = e - ir , Hiệu ñiện thế u = e = -L i , ( do r = 0) + Cường ñộ dòng ñiện i = q , = −ωq 0 sin(ωt + ϕ ) Biểu thức ñiện tích q trên tụ: q = q0cos(ωt + ϕq). Khi t = 0 nếu q ñang tăng (tụ ñiện ñang tích ñiện) thì ϕq < 0; nếu q ñang giảm (tụ ñiện ñang phóng ñiện) thì ϕq > 0. Biểu thức của i trên mạch dao ñộng: i = I0cos(ωt + ϕi) = Iocos(ωt + ϕq + ñang tăng thì ϕi < 0; nếu i ñang giảm thì ϕi > 0. 360 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - π ). Khi t = 0 nếu i 2 CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Biểu thức ñiện áp u trên tụ ñiện: u = q q0 = cos(ωt + ϕq) = U0cos(ωt + ϕu). Ta thấy C C ϕu = ϕq. Khi t = 0 nếu u ñang tăng thì ϕu < 0; nếu u ñang giảm thì ϕu > 0. 1 2 1 q 2 q 02 = cos 2 (ωt + ϕ ) = W cos 2 (ωt + ϕ ) , Wñ = Cu = + Năng lượng: 2 2 C 2C T tần số góc dao ñộng của Wñ là 2 ω chu kì . 2 2 q 1 T Wt = Li 2 = 0 sin 2 (ωt + ϕ ) = W sin 2 (ωt + ϕ ) , tần số góc dao ñộng của Wt là 2 ω , chu kì 2 2C 2 2 q Trong 1 chu kì Wñ = Wt = 0 hai lần ( dùng ñồ thị xác ñịnh thời ñiểm gặp nhau). Khoảng thời 4C gian giữa 2 lần liên tiếp mà năng lượng ñiện bằng năng lượng từ là T/4 * VÍ DỤ MINH HỌA VD1. Một mạch dao ñộng ñiện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có ñộ tự cảm L = 2 mH và tụ ñiện có ñiện dung C = 0,2 µF. Biết dây dẫn có ñiện trở thuần không ñáng kể và trong mạch có dao ñộng ñiện từ riêng. Xác ñịnh chu kì, tần số riêng của mạch. HD. Ta có: T = 2π LC = 4π.10-5 = 12,57.10-5 s; f = 1 = 8.103 Hz. T VD2. mạch dao ñộng của một máy thu thanh với cuộn dây có ñộ tự cảm L = 5.10-6 H, tụ ñiện có ñiện dung 2.10-8 F; ñiện trở thuần R = 0. Hãy cho biết máy ñó thu ñược sóng ñiện từ có bước sóng bằng bao nhiêu? HD. Ta có: λ = 2πc LC = 600 m. VD3. Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến ñiện gồm một cuộn dây có ñộ tự cảm L = 4 µH và một tụ ñiện C = 40 nF. a) Tính bước sóng ñiện từ mà mạch thu ñược. b) ðể mạch bắt ñược sóng có bước sóng trong khoảng từ 60 m ñến 600 m thì cần phải thay tụ ñiện C bằng tụ xoay CV có ñiện dung biến thiên trong khoảng nào? Lấy π2 = 10; c = 3.108 m/s. λ22 HD. a) Ta có: λ = 2πc LC = 754 m. b) Ta có: C1 = = 0,25.10 F; C2 = = 4π 2 c 2 L 4π 2c 2 L λ12 25.10-9 F. pF. -9 Vậy phải sử dụng tụ xoay CV có ñiện dung biến thiên từ 0,25 pF ñến 25 VD4. Cho một mạch dao ñộng ñiện từ LC ñang dao ñộng tự do, ñộ tự cảm L = 1 mH. Người ta ño ñược ñiện áp cực ñại giữa hai bản tụ là 10 V, cường ñộ dòng ñiện cực ñại trong mạch là 1 mA. Tìm bước sóng ñiện từ mà mạch này cộng hưởng. HD. 361 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 2 LI 0 LI 0 1 1 Ta có: CU 02 = LI 02
C = 2 ; λ = 2πc LC = 2πc = 60π = 188,5m. U0 U0 2 2 VD5. Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây có ñộ tự cảm L = 2.10-6 H, tụ ñiện có ñiện dung C thay ñổi ñược, ñiện trở thuần R = 0. ðể máy thu thanh thu ñược các sóng ñiện từ có bước sóng từ 57 m (coi bằng 18π m) ñến 753 m (coi bằng 240π m) thì tụ 8 ñiện phải có ñiện dung thay ñổi trong khoảng nào? Cho c = 3.10 m/s. HD: Ta có: C1 = λ12 4π c L 2 2 = 4,5.10-10 F; C2 = Vậy C biến thiên từ 4,5.10 -10 λ 22 4π c L 2 2 = 800.10-10 F. F ñến 800.10-10 F. VD6. Một mạch dao ñộng gồm tụ ñiện có ñiện dung C = 25 pF và cuộn dây thuần cảm có ñộ tự cảm L = 10-4 H. Giả sử ở thời ñiểm ban ñầu cường ñộ dòng ñiện ñạt giá trị cực ñại và bằng 40 mA. Tìm biểu thức cường ñộ dòng ñiện, biểu thức ñiện tích trên các bản tụ ñiện và biểu thức ñiện áp giữa hai bản tụ. HD. 1 = 105 rad/s; i = I0cos(ωt + ϕ); khi t = 0 thì i = I0
cosϕ = 1 LC I π
ϕ = 0. Vậy i = 4.10-2cos105t (A); q0 = 0 = 4.10-7 C; q = 4.10-7cos(105t - )(C). ω 2 q π u = = 16.103cos(105t - )(V). C 2 Ta có: ω = VD7. Cho mạch dao ñộng lí tưởng với C = 1 nF, L = 1 mH, ñiện áp hiệu dụng của tụ ñiện là UC = 4 V. Lúc t = 0, uC = 2 2 V và tụ ñiện ñang ñược nạp ñiện. Viết biểu thức ñiện áp trên tụ ñiện và cường ñộ dòng ñiện chạy trong mạch dao ñộng. HD. 1 1 u π = 106 rad/s; U0 = U 2 = 4 2 V; cosϕ = = = cos(± ); vì tụ ñang U0 2 3 LC π π )(V). nạp ñiện nên ϕ = - rad. Vậy: u = 4 2 cos(106t 3 3 L π + π ) = 4 2 .10-3 cos(106t + π ) (A). I0 = U0 = 4 2 .10-3 A; i = I0cos(106t C 3 2 6 Ta có: ω = VD8. Mạch dao ñộng kín, lí tưởng có L = 1 mH, C = 10 µF. Khi dao ñộng cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng I = 1 mA. Chọn gốc thời gian lúc năng lượng ñiện trường bằng 3 lần năng lượng từ trường và tụ ñiện ñang phóng ñiện. Viết biểu thức ñiện tích trên tụ ñiện, ñiện áp giữa hai bản tụ và cường ñộ dòng ñiện trên mạch dao ñộng. 362 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] I 1 = 104 rad/s; I0 = I 2 = 2 .10-3 A; q0 = 0 = 2 .10-7 C. Khi t = 0 thì ω LC q 4 3 π q0
cosϕ = cos(± ). Vì tụ ñang phóng ñiện nên ϕ WC = 3Wt
W = WC
q = 3 2 q0 6 π π = . Vậy: q = 2 .10-7cos(104t + )(C); 6 6 q 3π π = 2 .10-2cos(104t + )(V); i = 2 .10-3cos(104t + )(A). u= C 6 2 HD. Ta có: ω = VD9: Cường ñộ dòng ñiện tức thời trong mạch dao ñộng LC có dạng i = 0,05sin2000t(A). Tần số góc dao ñộng của mạch là A. 318,5rad/s. B. 318,5Hz. C. 2000rad/s. D. 2000Hz. Hướng dẫn: So sánh biểu thức cường ñộ dòng ñiện tức thời trong mạch dao ñộng LC là i = I0sin(ωt) với biểu thức i = 0,05sin2000t(A). Ta thấy tần số góc dao ñộng của mạch là ω= 2000rad/s.=> Chọn C. VD10. Một mạch LC ñang dao ñộng tự do. Người ta ño ñược ñiện tích cực ñại trên hai bản tụ ñiệnlà Q0 và dòng ñiện cực ñại trong mạch là I0. Biểu thức chu kì của dao ñộng trong mạch: A. T0 = π Q0 ; B. T0 = 2I0 2π Q0 C. T0 = 4π I0 Hướng dẫn: I 0 = ω q0 = Q0 D. Một biểu thức khác I0 2π .q0 2π q0 => T0 = => Chọn B. T0 I0 VD11: Một mạch dao ñộng gồm một tụ ñiện có ñiện dung C và cuộn cảm L. ðiện trở thuần của mạch R = 0. Biết biểu thức của dòng ñiện qua mạch là: i = 4.10-2Cos(2.107t) (A ). ðiện tích của tụ: A. Q0 = 10-9 C; B. Q0 = 4.10-9 C; C. Q0 = 2.10-9 C; D. Q0 = 8.10-9 C; .Hướng dẫn: I 0 = ω q0 ⇒ q0 = I0 => Chọn C ω VD12: Cường ñộ dòng ñiện tức thời trong mạch dao ñộng LC có dạng i = 0,02cos2000t(A). Tụ ñiện trong mạch có ñiện dung 5µF. ðộ tự cảm của cuộn cảm là : A. L = 50mH. B. L = 50H. C. L = 5.10-6H. D. L = 5.10-8H. Chọn A. Hướng dẫn: ω = 1 1 .Suy ra L = 2 ω C LC VD13: Mạch dao ñộng LC gồm cuộn cảm có ñộ tự cảm L = 2mH và tụ ñiện có ñiện dung C = 2pF, (lấy π2 = 10). Tần số dao ñộng của mạch là A. f = 2,5Hz. B. f = 2,5MHz. C. f = 1Hz. D. f = 1MHz. Chọn B. Hướng dẫn: Áp dụng công thức tính tần số dao ñộng của mạch f= 1 2π LC , thay L = 2mH = 2.10-3H, C = 2pF = 2.10-12F và π2 = 10 ta ñược f = 2,5.106H = 2,5MHz. 363 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD14: . Mạch dao ñộng LC có ñiện tích trong mạch biến thiên ñiều hoà theo phương trình q = 4cos(2π.104t)µC. Tần số dao ñộng của mạch là A. f = 10(Hz). B. f = 10(kHz). C. f = 2π(Hz). D. f = 2π(kHz). Chọn B.Hướng dẫn: So sánh phương trình q = Q0cosωt với phương trình q = 4cos(2π.104t)µC, ta thấy tần số góc ω = 2π.104(rad/s), suy ra tần số dao ñộng của mạch là f = ω/2π = 10000Hz = 10kHz. VD15: Mạch dao ñộng ñiện từ gồm tụ C = 16nF và cuộn cảm L = 25mH. Tần số góc dao ñộng là: A. ω = 200Hz. B. ω = 200rad/s. C. ω = 5.10-5Hz. D. ω = 5.104rad/s. Chọn D. Hướng dẫn: Từ thức ω= 1 LC , với C = 16nF = 16.10-9F và L = 25mH = 25.10-3H. VD16: Sóng ñiện từ trong chân không có tần số f = 150kHz, bước sóng của sóng ñiện từ ñó là A. λ =2000m. B. λ =2000km. C. λ =1000m. D.λ =1000km. Chọn A. Hướng dẫn: Áp dụng công thức tính bước sóng λ= c 3.10 8 = = 2000 m f 15.10 4 VD17: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến ñiện gồm tụ ñiện C = 880pF và cuộn cảm L = 20µH. Bước sóng ñiện từ mà mạch thu ñược l A. λ = 100m. B. λ = 150m. C. λ = 250m. D. λ = 500m. Chọn C. Hướng dẫn: Bước sóng ñiện từ mà mạch chọn sóng thu ñược là λ = 2π.3.108. LC = 250m. VD18: Một mạch dao ñộng gồm một cuộn cảm có ñộ tự cảm L =1mH và một tụ ñiện có ñiện dung C = 0,1µF. Mạch thu ñược sóng ñiện từ có tần số nào sau ñây? A. 31830,9Hz. B. 15915,5Hz. C. 503,292Hz. D. 15,9155Hz. Chọn B. Hướng dẫn: Tần số mà mạch thu ñược là f= 1 2 π LC = 15915,5Hz. DẠNG BÀI TẬP: LIÊN QUAN NĂNG LƯỢNG ðIỆN TỪ TRONG MẠCH. * Phương pháp giải : ðể tìm các ñại lượng liên quan ñến năng lượng ñiện từ trên mạch dao ñộng ñiện từ LC ta viết biểu thức liên quan ñến các ñại lượng ñã biết và ñại lượng cần tìm từ ñó suy ra và tính ñại lượng cần tìm. 364 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] * Các công thức: 1 2 1 q2 Năng lượng ñiện trường: WC = Cu = . 2 2 C 1 Năng lượng từ trường: Wt = Li2 . 2 2 1 q02 1 1 2 Năng lượng ñiện từ: W = WC + Wt = = CU 0 = LI 0 2 C 2 2 Năng lượng ñiện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω’ = 2ω = 2 T , với chu kì T’ = = π LC . 2 LC Nếu mạch có ñiện trở thuần R ≠ 0 thì dao ñộng sẽ tắt dần. ðể duy trì dao ñộng cần cung cấp ω 2 C 2U 02 R U 02 RC 2 = cho mạch một năng lượng có công suất: P = I R = . 2 2L Liên hệ giữa q0, U0, I0: q0 = CU0 = I0 ω = I0 LC . VÍ DỤ MINH HỌA VD1. Cho một mạch dao ñộng ñiện từ gồm một tụ ñiện có ñiện dung C = 5 µF và một cuộn thuần cảm có ñộ tự cảm L = 50 mH. Biết ñiện áp cực ñại trên tụ là 6 V. Tìm năng lượng ñiện trường và năng lượng từ trường trong mạch khi ñiện áp trên tụ ñiện là 4 V và cường ñộ dòng ñiện i khi ñó. HD. Ta có: W = i=± 1 1 CU 02 = 9.10-5 J; WC = Cu2 = 4.10-5 J; Wt = W – WC = 5.10-5 J; 2 2 2Wt = ± 0,045 A. L VD2. Trong một mạch dao ñộng ñiện từ LC, L = 25 mH và C = 1,6 µF ở thời ñiểm t = 0, cường ñộ dòng ñiện trong mạch bằng 6,93 mA, ñiện tích ở trên tụ ñiện bằng 0,8 µC. Tính năng lượng của mạch dao ñộng. HD. 1 q2 1 2 Ta có: W = + Li = 0,87.10-6J. 2 C 2 VD3. Một mạch dao ñộng ñiện từ gồm một tụ ñiện có ñiện dung 0,125 µF và một cuộn cảm có ñộ tự cảm 50 µH. ðiện trở thuần của mạch không ñáng kể. ðiện áp cực ñại giữa hai bản tụ ñiện là 3 V. Tính cường ñộ dòng ñiện cực ñại, cường ñộ dòng ñiện, năng lượng ñiện trường, năng lượng từ trường trong mạch lúc ñiện áp giữa hai bản tụ là 2 V. HD. 365 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] L 1 1 U0 = 0,15 A; W = CU 02 = 0,5625.10-6 J; WC = Cu2 = 0,25.10-6 J; C 2 2 2Wt = ± 0,11 A. Wt = W – WC = 0,3125.10-6 J; i = ± L Ta có: I0 = VD4. Nếu nối hai ñầu ñoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với ñiện trở thuần R = 1Ω vào hai cực của nguồn ñiện một chiều có suất ñiện ñộng không ñổi và ñiện trở trong r thì trong mạch có dòng ñiện không ñổi cường ñộ I. Dùng nguồn ñiện này ñể nạp ñiện cho một tụ ñiện có ñiện dung C = 2.10-6 F. Khi ñiện tích trên tụ ñiện ñạt giá trị cực ñại, ngắt tụ ñiện khỏi nguồn rồi nối tụ ñiện với cuộn cảm thuần L thành một mạch dạo ñộng thì trong mạch có dao ñộng ñiện từ tự do với chu kì bằng π.10-6 s và cường ñộ dòng ñiện cực ñại bằng 8I. Tính r. HD. E T2 Ta có: I = ; T = 2π LC
L = = 0,125.10-6 H. 2 R+r 4π C 1 1 Khi dùng nguồn này ñể nạp ñiện cho tụ thì: U0 = E. Vì LI 02 = CU 02 2 2 2 E  = CE2
r = 64L - R = = 1 Ω. 
L 8  C  R+r  VD5. Một mạch dao ñộng ñiện từ gồm cuộn cảm có ñộ tự cảm 27 µH, và tụ ñiện có ñiện dung 3000 pF; ñiện trở thuần của cuộn dây và dây nối là 1 Ω; ñiện áp cực ñại giữa hai bản tụ ñiện là 5 V. Tính công suất cần cung cấp ñể duy trì dao ñộng của mạch trong một thời gian dài. HD. I 02 R C -3 Ta có: I0 = ωq0 = ωCU0 = U0 = 57,7.10 A ; P = = 1,39.10-6 W. 2 L VD6. Mạch dao ñộng ñiện từ LC gồm một cuộn dây có ñộ tự cảm 50 mH và tụ ñiện có ñiện dung 5 µF. Nếu mạch có ñiện trở thuần 10-2 Ω, ñể duy trì dao ñộng trong mạch với hiệu ñiện thế cực ñại giữa hai bản tụ ñiện là 12 V thì phải cung cấp cho mạch một công suất trung bình bằng bao nhiêu? HD. Ta có: 1 2 1 C = 0,12 A
I = I 0 = 0,06 2 LI 0 = CU 02
I0 = U0 2 2 L 2
I = I2R = 72.10-6 W. VD7. Một mạch dao ñộng ñiện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có ñộ tự cảm 5 µH và tụ ñiện có ñiện dung 5 µF. Trong mạch có dao ñộng ñiện từ tự do. Tính khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà ñiện tích trên một bản tụ ñiện có ñộ lớn cực ñại và khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng ñiện trường bằng năng lượng từ trường. HD. Chu kỳ dao ñộng: T = 2π LC = 10π.10-6 = 31,4.10-6 s. Trong một chu kì có 2 lần ñiện tích trên bản tụ ñạt giá trị cực ñại nên khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà ñiện tích trên bản 366 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 tụ ñạt cực ñại là ∆t = Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] T = 5π.10-6 = 15,7.10-6s. Trong một chu kì có 4 lần năng lượng ñiện 2 trường bằng năng lượng từ trường nên khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng ñiện trường bằng năng lượng từ trường là: ∆t’ = T = 2,5π.10-6 = 7,85.10-6 s. 4 VD8. Trong mạch dao ñộng LC lí tưởng ñang có dao ñộng ñiện từ tự do. Thời gian ngắn nhất ñể năng lượng ñiện trường giảm từ giá trị cực ñại xuống còn một nửa giá trị cực ñại là 1,5.10-4s. Tính thời gian ngắn nhất ñể ñiện tích trên tụ giảm từ giá trị cực ñại xuống còn một nửa giá trị cực ñại. HD. q 1 1 2 1 1 2 WCmax hay q = . q 0
q = ± 0 . Tương tự như mối liên hệ giữa dao 2 2C 2 2C 2 Khi WC = ñộng ñiều hòa và chuyển ñộng tròn ñều, ta thấy thời gian ngắn nhất ñể ñiện tích trên tụ giảm q0 T là ∆t =
T = 8∆t = 12.10-6 s. Thời gian ngắn nhất ñể ñiện tích trên 8 2 q T = 2.10-6 s. tụ giảm từ giá trị cực ñại q0 xuống còn 0 là ∆t’ = 2 6 từ q0 xuống còn VD9. Cường ñộ dòng ñiện tức thời trong một mạch dao ñộng LC lí tưởng là i = 0,08cos2000t (A). Cuộn dây có ñộ tự cảm L = 50 mH. Hãy tính ñiện dung của tụ ñiện. Xác ñịnh ñiện áp giữa hai bản tụ ñiện tại thời ñiểm cường ñộ dòng ñiện tức thời trong mạch bằng giá trị cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng. 1 1 2 1 2 1 I02 -4 HD. Ta có: C = 2 = 5.10 F; W = LI 0 = 1,6.10 J; Wt = LI = L = 0,8.10-4 J; ω L 2 2 2 2 2WC WC = W – Wt = 0,8.10-4 J; u = = 4 2 V. C -6 VD10. Một mạch dao ñộng LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có ñộ tự cảm 50 mH và tụ ñiện có ñiện dung C. Trong mạch ñang có dao ñộng ñiện từ tự do với cường ñộ dòng ñiện i = 0,12cos2000t (i tính bằng A, t tính bằng s). Tính ñộ lớn hiệu ñiện thế giữa hai bản tụ vào thời ñiểm mà cường ñộ dòng ñiện trong mạch bằng một nửa cường ñộ hiệu dụng. HD. Ta có: C =
|u| = 1 ω 2L = 5.10-6 F; L 2 2 (I − i ) = C 0 1 2 1 2 1 2 LI = Cu + Li 2 0 2 2 2 L 2  I0  (I −   ) = C 0  2 2  L 0,875I02 = 3 14 V. C VD11: Trong mạch LC ñiện tích của tụ ñiện biến thiên ñiều hoà với giá trị cực ñại bằng Q0. ðiện tích của tụ ñiện khi năng lượng từ trường gấp 3 lần năng lượng ñiện trường là A.q = ± q0 2 q B. q = ± 0 2 2 C. q = ± q0 3 Hướng dẫn: 367 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN D. q = ± q0 4 . WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 2 0 q q2 W= = Wt + Wd (1) mà ñề cho: Wt =3Wd (2) với Wd = . 2C 2C q2 q q2 Thế (2) vào (1) : W = 4Wd  0 = 4 => q = ± 0 => Chọn A. 2C 2C 2 VD12. Khung dao ñộng ñiện từ gồm một cuộn dây thuần cảm có ñộ tự cảm L = 0,1 H và tụ ñiện có ñiện dung C = 10 µF. Dao ñộng ñiện từ trong khung là dao ñộng ñiều hoà với cường ñộ dòng ñiện cực ñại I0 = 0,05 A. Tính ñiện áp giữa hai bản tụ ở thời ñiểm i = 0,03 A và cường ñộ dòng ñiện trong mạch lúc ñiện tích trên tụ có giá trị q = 30 µC. HD. 1 2 1 2 Ta có: W = LI 02 = 1,25.10-4 J; Wt = Li2= 0,45.10-4J; WC = W - Wt = 0,8.10-4J; 2WC 1 q2 u= = 4V. WC = = 0,45.10-4J; Wt = W - Wt = 0,8.10-4J; i = C 2 C 2Wt = 0,04 A. L II. ðỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: Câu 1: Dao ñộng ñiện từ tự do trong mạch dao ñộng LC ñược hình thành là do hiện tượng nào sau ñây ? B. Hiện tượng tự cảm. A. Hiện tượng cảm ứng ñiện từ. C. Hiện tượng cộng hưởng ñiện. D. Hiện tượng từ hoá. Câu 2: Gọi U0 là hiệu ñiện thế cực ñại giữa hai bản tụ ñiện, I0 là cường ñộ dòng ñiện cực ñại qua cuộn cảm. Biểu thức liên hệ giữa U0 và I0 của mạch dao ñộng LC là A. I0 = U0 C L . B. U0 = I0 C . L C. U0 = I0 LC . D. I0 = U0 LC . Câu 3: Mạch dao ñộng ñiện từ dao ñộng tự do với tần số góc là ω . Biết ñiện tích cực ñại trên tụ ñiện là q0. Cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây có giá trị cực ñại là A. I0 = ω q0. B. I0 = q0/ ω . C. I0 = 2 ω q0. D. I0 = ω . q 02 . Câu 4: Tần số của dao ñộng ñiện từ trong khung dao ñộng thoả mãn hệ thức nào sau ñây ? A. f = 2π CL . B. f = 2π CL . C. f = 1 2π CL. . D. f = 2π L . C Câu 5: Trong một mạch dao ñộng ñiện từ không lí tưởng, ñại lượng có thể coi như không ñổi theo thời gian là B. chu kì dao ñộng riêng. A. biên ñộ. C. năng lượng ñiện từ. D. pha dao ñộng. Câu 6: Chọn ñiều kiện ban ñầu thích hợp ñể ñiện tích của tụ ñiện trong mạch dao ñộng LC có dạng q = q0cos ω t. Phát biểu nào sau ñây là ñúng khi nói về năng lượng ñiện trường tức thời trong mạch dao ñộng ? q 02 cos2 ω t. 2C q 02 . C. W0ñ = 2C A. Wñ = 1 2 Lω 2 q 02 cos ω t. 2 1 D. W0ñ = LI 02 . 2 B. Wt = 368 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 7: Một mạch dao ñộng ñiện từ LC, gồm cuộn dây có lõi thép sắt từ, ban ñầu tụ ñiện ñược tích ñiện q0 nào ñó, rồi cho dao ñộng tự do. Dao ñộng của dòng ñiện trong mạch là dao ñộng tắt dần là vì: A. Bức xạ sóng ñiện từ; B. Toả nhiệt do ñiện trở thuần của cuộn dây; C. Do dòng Fucô trong lõi thép của cuộn dây; D. Do cả ba nguyên nhân trên. Câu 8: Chọn câu phát biểu sai. Trong mạch LC dao ñộng ñiện từ ñiều hoà A. luôn có sự trao ñổi năng lượng giữa tụ ñiện và cuộn cảm. B. năng lượng ñiện trường cực ñại của tụ ñiện có giá trị bằng năng lượng từ trường cực ñại của cuộn cảm. C. tại mọi ñiểm, tổng năng lượng ñiện trường trong tụ ñiện và năng lượng từ trường của cuộn cảm luôn bằng không. D. cường ñộ dòng ñiện trong mạch luôn sớm pha π /2 so với ñiện áp giữa hai bản tụ ñiện. Câu 9: Khi mạch dao ñộng LC thực hiện dao ñộng ñiện từ thì quá trình nào sau ñây diễn ra ? A. Năng lượng ñiện trường ñược thay thế bằng năng lượng từ trường. B. Biến ñổi theo quy luật hàm số sin của cường ñộ dòng ñiện trong mạch theo thời gian. C. Biến ñổi không tuần hoàn của ñiện tích trên tụ ñiện. D. Biến ñổi không tuần hoàn của cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây. Câu 10: Trong dao ñộng ñiện từ và dao ñộng cơ học, cặp ñại lượng cơ - ñiện nào sau ñây có vai trò không tương ñương nhau ? B. Vận tốc v và ñiện áp u. A. Li ñộ x và ñiện tích q. C. Khối lượng m và ñộ tự cảm L. D. ðộ cứng k và 1/C. Câu 11: Dao ñộng trong máy phát dao ñộng ñiều hoà dùng tranzito là A. dao ñộng tự do. B. dao ñộng tắt dần. D. sự tự dao ñộng. C. dao ñộng cưỡng bức. Câu 12: Dao ñộng ñiện từ trong mạch dao ñộng LC là quá trình A. biến ñổi không tuần hoàn của ñiện tích trên tụ ñiện. B. biến ñổi theo hàm mũ của cường ñộ dòng ñiện. C. chuyển hoá tuần hoàn giữa năng lượng từ trường và năng lượng ñiện trường. D. bảo toàn hiệu ñiện thế giữa hai cực tụ ñiện. Câu 13: Trong mạch dao ñộng LC lí tưởng năng lượng ñiện từ trường của mạch dao ñộng 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. Câu 14: Chọn câu trả lời ñúng. Dao ñộng ñiện từ và dao ñộng cơ học A. có cùng bản chất vật lí. B. ñược mô tả bằng những phương trình toán học giống nhau. C. có bản chất vật lí khác nhau. D. câu B và C ñều ñúng. Câu 15: Mạch dao ñộng có hiệu ñiện thế cực ñại hai ñầu tụ là U0. Khi năng lượng từ trường bằng năng lượng ñiện trường thì hiệu ñiện thế 2 ñầu tụ là A. u = U0/2. B. u = U0/ 2 . C. u = U0/ 3 . D. u = U0 2 . 369 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 16: Trong một mạch dao ñộng ñiện từ LC, ñiện tích của một bản tụ biến thiên theo thời gian theo hàm số q = q0cos ω t. Khi năng lượng ñiện trường bằng năng lượng từ trường thì ñiện tích các bản tụ có ñộ lớn là B. q0/ 2 . C. q0/4. D. q0/8. A. q0/2. Câu 17: Chọn câu trả lời sai. Trong mạch dao ñộng LC, bước sóng ñiện từ mà mạch ñó có thể phát ra trong chân không là c f A. λ = . B. λ = c.T. C. λ = 2 π c LC . D. λ = 2 π c I0 . q0 Câu 18: Trong mạch dao ñộng, dòng ñiện trong mạch có ñặc ñiểm nào sau ñây ? B. Tần số rất lớn. A. Chu kì rất lớn. C. Cường ñộ rất lớn. D. Tần số nhỏ. Câu 19: ðể dao ñộng ñiện từ của mạch dao ñộng LC không bị tắt dần, người ta thường dùng biện pháp nào sau ñây? A. Ban ñầu tích ñiện cho tụ ñiện một ñiện tích rất lớn. B. Cung cấp thêm năng lượng cho mạch bằng cách sử dụng máy phát dao ñộng dùng tranzito. C. Tạo ra dòng ñiện trong mạch có cường ñộ rất lớn. D. Sử dụng tụ ñiện có ñiện dung lớn và cuộn cảm có ñộ tự cảm nhỏ ñể lắp mạch dao ñộng Câu 20: Trong mạch dao ñộng ñiện từ tự do, năng lượng từ trường trong cuộn dây biến thiên ñiều hoà với tần số góc A. ω = 2 1 . LC B. ω = 2 LC . C. ω = 1 . LC D. ω = LC . Câu 21: Một mạch dao ñộng gồm cuộn dây thuần cảm L và tụ ñiện C. Nếu gọi I0 là cường dòng ñiện cực ñại trong mạch, thì hệ thức liên hệ ñiện tích cực ñại trên bản tụ ñiện q0 và I0 là A. q0 = CL I0 . π B. q0 = LC I0. C. q0 = C I0 . πL D. q0 = 1 I0 . CL Câu 22: Trong mạch dao ñộng ñiện từ LC lí tưởng, mạch dao ñộng với tần số là f thì năng lượng ñiện trường và năng lượng từ trường biến thiến tuần hoàn A. cùng tần số f’ = f và cùng pha. B. cùng tần số f’ = 2f và vuông pha. C. cùng tần số f’ = 2f và ngược pha. D. cùng tần số f’ = f/2 và ngược pha. Câu 23: Trong mạch dao ñộng ñiện từ tự do LC, so với dòng ñiện trong mạch thì ñiện áp giữa hai bản tụ ñiện luôn B. trễ pha hơn một góc π /2. A. cùng pha. D. sớm pha hơn một góc π /2. C. sớm pha hơn một góc π /4. Câu 24: Trong thực tế, các mạch dao ñộng LC ñều tắt dần. Nguyên nhân là do A. ñiện tích ban ñầu tích cho tụ ñiện thường rất nhỏ. B. năng lượng ban ñầu của tụ ñiện thường rất nhỏ. C. luôn có sự toả nhiệt trên dây dẫn của mạch. D. cường ñộ dòng ñiện chạy qua cuộn cảm có biên ñộ giảm dần. Câu 26: Một mạch dao ñộng gồm một tụ ñiện có C = 18nF và một cuộn dây thuần cảm có L = 6 µ H. Hiệu ñiện thế cực ñại ở hai ñầu tụ ñiện là 4V. Cường ñộ dòng ñiện cực ñại trong mạch là A. 87,2mA. B. 219mA. C. 12mA. D. 21,9mA. 370 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 27: Dòng ñiện trong mạch dao ñộng LC có biểu thức: i = 65sin(2500t + π /3)(mA). Tụ ñiện trong mạch có ñiện dung C = 750nF. ðộ tự cảm L của cuộn dây là C. 213mH. D. 125mH. A. 426mH. B. 374mH. Câu 28: Dòng ñiện trong mạch LC có biểu thức i = 0,01cos(2000t)(mA). Tụ ñiện trong mạch có ñiện dung C = 10 µ F. ðộ tự cảm L của cuộn dây là A. 0,025H. B. 0,05H. C. 0,1H. D. 0,25H. Câu 29: Một mạch dao ñộng LC gồm một cuộn thuần cảm có ñộ tự cảm L = 1/ π H và một tụ ñiện có ñiện dung C. Tần số dao ñộng riêng của mạch là 1MHz. Giá trị của C bằng A. 1/4 π F. B. 1/4 π mF. C. 1/4 π µ F. D. 1/4 π pF. Câu 30: Một mạch dao ñộng gồm một tụ ñiện có ñiện dung C và cuộn cảm L. ðiện trở thuần của mạch R = 0. Biết biểu thức của dòng ñiện qua mạch là i = 4.10-2cos(2.107t)(A). ðiện tích cực ñại là B. q0 = 4.10-9C. C. q0 = 2.10-9C. D. q0 = 8.10-9C. A. q0 = 10-9C. Câu 31: Một mạch dao ñộng gồm một tụ có C = 5 µ F và cuộn cảm L. Năng lượng của mạch dao ñộng là 5.10-5J. Khi ñiện áp giữa hai bản tụ là 3V thì năng lượng từ trường của mạch là: B. 2,75.10-5J. C. 2.10-5J. D. 10-5J. A. 3,5.10-5J. Câu 32: Một mạch dao ñộng LC gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2/ π mH và một tụ ñiện C = 0,8/ π ( µ F). Tần số riêng của dao ñộng trong mạch là C. 12,5 kHz. D. 2,5 kHz. A. 50kHz. B. 25 kHz. Câu 33: Mạch dao ñộng LC lí tưởng có L = 1mH và C = 9nF. Tần số dao ñộng ñiện từ riêng của mạch là A.106/6 π (Hz). B.106/6 (Hz). C.1012/9 π (Hz). D.3.106/2 π (Hz). Câu 34: Một mạch dao ñộng LC gồm cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 0,4mH và tụ có ñiện dung C = 4pF. Chu kì dao ñộng riêng của mạch dao ñộng là B. 2,512ps. C. 25,12 µ s. D. 0,2513 µ s. A. 2,512ns. Câu 35: Mạch dao ñộng gồm tụ C có hiệu ñiện thế cực ñại là 4,8V; ñiện dung C = 30nF; ñộ tự cảm L = 25mH. Cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng trong mạch là A. 3,72mA. B. 4,28mA. C. 5,20mA. D. 6,34mA. Câu 36: Mạch dao ñộng gồm cuộn dây có ñộ tự cảm L, R = 0, tụ có C = 1,25 µF . Dao ñộng ñiện từ trong mạch có tần số góc ω = 4000(rad/s), cường ñộ dòng ñiện cực ñại trong mạch I0 = 40mA. Năng lượng ñiện từ trong mạch là A. 2.10-3J. B. 4.10-3J. C. 4.10-5J. D. 2.10-5J. Câu 37: Một mạch dao ñộng gồm một tụ ñiện có ñiện dung C = 10 µ F và một cuộn dây thuần cảm có ñộ tự cảm L = 0,1H. Khi hiệu ñiện thế ở hai ñầu tụ ñiện là 4V thì cường ñộ dòng ñiện trong mạch là 0,02A. Hiệu ñiện thế cực ñại trên bản tụ là A. 4V. B. 4 2 V. C. 2 5 V. D. 5 2 V. Câu 38: Tụ ñiện ở khung dao ñộng có ñiện dung C = 2,5 µ F, hiệu ñiện thế giữa hai bản của tụ ñiện có giá trị cực ñại là 5V. Khung gồm tụ ñiện C và cuộn dây thuần cảm L. Năng lượng cực ñại của từ trường tập trung ở cuộn dây tự cảm trong khung nhận giá trị nào sau ñây A. 31,25.10-6J. B. 12,5.10-6J. C. 6,25.10-6J. D. 62,5.10-6J Câu 39: Trong mạch dao ñộng LC ñiện tích dao ñộng theo phương trình q = 5.10-7cos(100 π t + π /2)(C). Khi ñó năng lượng từ trường trong mạch biến thiên tuần hoàn với chu kì là A. 0,02s. B. 0,01s. C. 50s. D. 100s. 371 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN