Đề ôn tập môn Vật lí Lớp 12 - Chuyên đề: Dao động và sóng điện từ
- Khi mắc nối tiếp, điện dung của toàn mạch giảm; khi mắc song song, điện dung của toàn mạch
tăng.
- Nếu các tụ giống nhau và đều có điện dung là C, khi đó ta có:
- Điện dung của tụ phẳng được tính theo công thức:
(Cách nhớ: Cô Em Sợ 4 Pi Không Đủ)
Trong đó: k 9.109
là hằng số điện môi của lớp cách điện giữa 2 bản tụ
d là khoảng cách giữa 2 bản tụ
S là diện tích diện tích phần đối diện giữa 2 bản tụ
- Mối quan hệ giữa điện áp, điện dung và điện tích:
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề ôn tập môn Vật lí Lớp 12 - Chuyên đề: Dao động và sóng điện từ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 OMEGA NGUYỄN VĂN VINH VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ TP HỒ CHÍ MINH 1 A. KIẾN THỨC BỔ SUNG Ghép tụ thành nguồn Ghép nối tiếp Ghép song song Điện áp 1 2 ...AB nU U U U 1 2 ...AB nU U U U Điện tích 1 2 ...AB nQ Q Q Q 1 2 ...AB nQ Q Q Q Điện dung 1 2 1 1 1 1 ... AB n C C C C 1 2 ... AB n C C C C * Lƣu ý: - Khi mắc nối tiếp, điện dung của toàn mạch giảm; khi mắc song song, điện dung của toàn mạch tăng. - Nếu các tụ giống nhau và đều có điện dung là C, khi đó ta có: (khi c¸c tô m¾c nèi tiÕp) (khi c¸c tô m¾c song song) AB AB C C n C nC - Điện dung của tụ phẳng được tính theo công thức: 4 S C kd (Cách nhớ: Cô Em Sợ 4 Pi Không Đủ) Trong đó: 99.10k là hằng số điện môi của lớp cách điện giữa 2 bản tụ d là khoảng cách giữa 2 bản tụ S là diện tích diện tích phần đối diện giữa 2 bản tụ - Mối quan hệ giữa điện áp, điện dung và điện tích: Q CU A B C1 C2 Cn U1 U2 Un A B C1 C2 Cn UAB 2 B. CHUYÊN ĐỀ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: MẠCH DAO ĐỘNG a) Cấu tạo: Mạch gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thành một mạch điện gọi là mạch dao động. b) Hoạt động: - Ban đầu dùng nguồn điện có điện áp không đổi để tích điện (nạp điện) cho tụ (khóa K ở vị trí A). - Chuyển khóa K qua B để tụ kết hợp với cuộn cảm thành 1 mạch dao động. Lúc này điện tích được giải phóng và tạo thành dòng điện trong mạch. - Do ảnh hưởng của sự cản trở dòng điện trong cuộn cảm, dòng điện trong mạch sẽ biến thiên điều hòa. Từ trường xung quanh cuộn cảm sinh ra từ dòng điện và điện trường giữa 2 bản tụ sinh ra từ điện tích ở 2 bản tụ cũng sẽ biến thiên điều hòa với cùng tần số góc. * Chú ý: - Tụ nạp điện thì dòng tới bản dương, điện trường tăng. - Tụ phóng điện thì dòng tới bản âm, điện trường giảm. - Dòng điện theo quy ước là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương. c) Dao động điện từ tự do Tần số góc của dao động điện Sự biến thiên điện tích trên tụ Điện áp giữa 2 trên tụ Cƣờng độ dòng điện trong mạch Vì 1 L C U U LC 2 1 2 T LC f LC 0 cos( )q Q t 0 cos( ) Qq u t C C 0 cos( )U t ' dq i q dt 0 cos( ) 2 Q t 0 cos( ) 2 I t * Nhận xét: - Điện áp giữa 2 bản tụ cùng pha với điện tích trên tụ. - Cường độ dòng điện sớm pha 2 so với điện áp và điện tích. - Hệ thức liên hệ một số đại lượng trong mạch dao động: 0 0 0 0 C I Q CU U L BÀI TẬP + Dạng 1: Xác định các đại lƣợng đặc trƣng trong mạch dao động: 0 0 0, , , , , , , , ...T Q I U C L q i Phương pháp: - Tần số góc, chu kỳ, tần số dao động của mạch: 1 LC 2 1 2 T LC f LC 3 - Các hệ thức elip: Vì 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 ; 1; 1 i u i q u i q i U I Q I - Nếu tại 2 thời điểm t1 và t2 có 1 2i i , khi đó ta có: 2 2 1 2 2 2 0 0 i u I U - Hệ thức liên hệ một số đại lượng trong mạch dao động: 0 0 0 0 C I Q CU U L - Điện dung của tụ điện phẳng: 9 9.10 .4 S C d - Thời gian tụ phóng hết điện (hoặc nạp hết điện) là T/4. VÍ DỤ Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L = 1mH và một tụ điện có điện dung là C = 0,1μF. Tần số riêng của mạch có giá trị nào sau đây? Hướng dẫn: - Tần số của mạch dao động: 4 3 6 1 1 1,6.10 (Hz) 2 2 10 .0,1.10 f LC Ví dụ 2: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C và cuộn cảm L. Điện trở thuần của mạch R = 0. Biết biểu thức của dòng điện qua mạch là i = 4.10-2cos(2.107t) (A). Điện tích cực đại là: Hướng dẫn: Theo phương trình dao động của cường độ dòng điện, ta có: 2 7 0 I 4.10 (A); 2.10 (rad/ s) . Mà 0 0 I Q Điện tích cực đại: 2 90 0 7 I 4.10 Q 2.10 (C) 2.10 Ví dụ 3: Mạch dao động LC lí tưởng có L = 1 mH. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 1 mA, hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 10 V. Điện dung C của tụ có giá trị là: Hướng dẫn: Điện dung C của tụ: Ta có: 2 2 3 3 120 0 0 0 IC 10 I U C L. 10 . 10.10 10 F L U 10 p Ví dụ 4: Một mạch dao động LC đang thực hiện dao động điện từ tự do với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là 20 V. Biết mạch có điện dung 10-3 F và độ tự cảm 0,05 H. Khi dòng điện trong mạch là 2 A thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện bằng: Hướng dẫn: Ta có: 2 2 2 2 22 2 2 0 0 0 0 i u i u 1 1 I U UC U L 4 2 2 2 2 0 0 i L u 1 CU U Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ khi đó là: 2 2 2 2 0 3 i L 2 .0,05 u U 20 10 2(V) C 10 Ví dụ 5: Một tụ điện có điện dung C = 8 (nF) được nạp điện tới điện áp U0 = 6 V rồi mắc với một cuộn cảm có L = 2 mH. Cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm là: Hướng dẫn: Cường độ dòng điện cực đại: 9 0 0 3 C 8.10 I U .6 0,012 12m A L 2.10 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Mạch dao động điện từ điều hoà có cấu tạo gồm A. nguồn một chiều và tụ điện mắc thành mạch kín. B. nguồn một chiều và cuộn cảm mắc thành mạch kín. C. nguồn một chiều và điện trở mắc thành mạch kín. D. tụ điện và cuộn cảm mắc thành mạch kín. Câu 2: Mạch dao động điện từ điều hoà LC có chu kỳ A. phụ thuộc vào L, không phụ thuộc vào C. B. phụ thuộc vào C, không phụ thuộc vào L. C. phụ thuộc vào cả L và C. D. không phụ thuộc vào L và C. Câu 3: Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C, khi tăng điện dung của tụ điện lên 4 lần thì chu kỳ dao động của mạch A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. giảm 4 lần. D. giảm 2 lần. Câu 4: Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C, khi tăng độ tự cảm của cuộn cảm lên 4 lần thì tần số dao động của mạch A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. giảm 4 lần. D. giảm 2 lần. Câu 5: Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C. Khi tăng độ tự cảm của cuộn cảm lên 2 lần và giảm điện dung của tụ điện đi 2 lần thì tần số dao động của mạch A. không đổi. B. tăng 2 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 6: Tụ điện của một mạch dao động là một tụ điện phẳng. Khi khoảng cách giữa các bản tụ tăng lên 4 lần thì tần số dao động riêng của mạch sẽ A. tăng 2 lần. B. tăng 4 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 4 lần. Câu 7: Mạch dao động điện từ gồm tụ điện C và cuộn cảm L, dao động tự do với tần số góc bằng A. ω = 2π LC B. ω = LC 2 C. ω = LC D. ω = LC 1 Câu 8: Mạch dao động điện từ gồm tụ điện C và cuộn cảm L, dao động tự do với chu kỳ bằng A. T = 2π LC B. T = LC 2 C. T = LC 1 D. T = LC2 1 Câu 9: Mạch dao động điện từ LC có tần số dao động f được tính theo công thức A. f = LC 2 1 B. f = LC2 1 C. f = LC 2 D. f = C L 2 1 Câu 10: Cường độ dòng điện tức thời trong mạch dao động LC có dạng i = 0,05sin(2000t) A. Tần số góc dao động của mạch là A. ω = 100 rad/s. B. ω = 1000π rad/s. C. ω = 2000 rad/s. D. ω = 20000 rad/s. Câu 11: Cường độ dòng điện tức thời trong mạch dao động LC có dạng i = 0,02cos(2000t) A. Tụ điện trong mạch có điện dung 5 μF. Độ tự cảm của cuộn cảm là 5 A. L = 50 mH. B. L = 50 H. C. L = 5.10 –6 H. D. L = 5.10 –8 H. Câu 12: Mạch dao động LC có điện tích trong mạch biến thiên điều hoà theo phương trình q = 4cos(2π.104t) μC. Tần số dao động của mạch là A. f = 10 Hz. B. f = 10 kHz. C. f = 2π Hz. D. f = 2π kHz. Câu 13: Mạch dao động điện từ gồm tụ C = 16nF và cuộn cảm L = 25mH. Tần số góc dao động là: A. = 200Hz. B. = 200rad/s. C. = 5.10-5Hz. D. = 5.104rad/s. Câu 14: Mạch dao động LC gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 2mH và tụ điện có điện dung C = 2pF, (lấy 2 = 10). Tần số dao động của mạch là A. f = 2,5Hz. B. f = 2,5MHz. C. f = 1Hz. D. f = 1MHz. Câu 15: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn cảm có độ tự cảm L . Mạch dao động có tần số riêng 100kHz và tụ điện có c= 5.nF. Độ tự cảm L của mạch là : A. 5.10 -5 H. B. 5.10 -4 H. C. 5.10 -3 H. D. 2.10 -4 H. Câu 16: Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm L và tụ điện C. Khi tăng độ tự cảm lên 16 lần và giảm điện dung 4 lần thì chu kỳ dao động của mạch dao động sẽ A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 4 lần Câu 17: Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm L và tụ điện C. Khi tăng độ tự cảm lên 8 lần và giảm điện dung 2 lần thì tần số dao động của mạch sẽ A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 4 lần Câu 18: Muốn tăng tần số dao động riêng mạch LC lên gấp 4 lần thì A. tăng điện dung C lên gấp 4 lần. B. giảm độ tự cảm L còn L/16. C. giảm độ tự cảm L còn L/4. D. giảm độ tự cảm L còn L/2. Câu 19: Một mạch dao động LC có tụ C=10 – 4/ F, Để tần số của mạch là 500Hz thì cuộn cảm phải có độ tự cảm là: A. L = 10 2 / H B. L = 10 – 2/ H C. L = 10 – 4/ H D. L = 10 4/ H Câu 20: Một mạch dao động LC với cuộn cảm L = 1/ mH, để mạch có tần số dao động là 5kHz thì tụ điện phải có điện dung là: A. C = 10 – 5 / F B. C = 10 – 5/ F. C = 10 – 5/ 2 F D. C = 10 5/ F Câu 21: Trong mạch dao động LC, khi hoạt động thì điện tích cực đại của tụ là Q0=1 µC và cường độ dòng điện cực đại ở cuộn dây là I0=10A. Tần số dao động của mạch là: A. 1,6 MHz B. 16 MHz C. 1,6 kHz D. 16 kHz Câu 22: Tụ điện có điện dung C, được tính điện đến điện tích cực đại Qmax rồi nối hai bản tụ với cuộn dây có độ tự cảm L thì dòng điện cực đại trong mạch là: A. max max.I LC Q B. max max. L I Q C C. max max 1 .I Q LC D. max max. C I Q L Câu 23: Một mạch dao động gồm có cuộn dây L thuần cảm kháng và tụ điện C thuần dung kháng. Nếu gọi Imax là dòng điện cực đại trong mạch, hiệu điện thế cực đại Umax giữa hai đầu tụ điện liên hệ với Imax như thế nào? Hãy chọn kết quả đúng trong các kết quả sau: A. UCmax = L C Imax B. UCmax = L C Imax C. UCmax = 2 L C Imax D. Một giá trị khác. Câu 24: Trong mạch dao động điện từ, nếu điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 và cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0 thì chu kỳ dao động điện từ trong mạch là: A. 0 0 2 Q T I B. 2 20 02T Q I C. 0 0 2 I T Q D. 0 02T Q I Câu 25: Một mạch dao động gồm có cuộn dây L thuần điện cảm và tụ điện C. Nếu gọi I0 dòng điện cực đại trong mạch, hiệu điện thế cực đại U0C giữa hai đầu tụ điện liên hệ với I0 như thế nào? 6 A. 0 0 2 C L U I C B. 0 0C L U I C C. 0 0C C U I L D. 0 0 2 C C U I L Câu 26: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng đang thực hiện dao động điện từ tự do. Điện tích cực đại trên một bản tụ là 2.10-6C, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 0,1 A. Chu kì dao động điện từ tự do trong mạch bằng A. 610 . 3 s B. 310 . 3 s C. 74.10 .s D. 54.10 .s Câu 27: Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm có độ tự cảm 4 H và một tụ điện có điện dung biến đổi từ 10 pF đến 640 pF. Lấy 2 = 10. Chu kỳ dao động riêng của mạch này có giá trị A. từ 2.10-8s đến 3,6.10-7s B. từ 4.10-8s đến 2,4.10-7s C. từ 4.10-8s đến 3,2.10-7s C. từ 2.10-8s đến 3.10-7s Câu 28: Một mạch dao động LC gồm cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 2 1 (H) và một tụ điện có điện dung C. Tần số dao động riêng của mạch là f0 = 0,5 MHz. Giá trị của C bằng 1 A. C = 2 (nF). B. C = 2 (pF). C. C = 2 (μF). D. C = 2 (mF). Câu 29: Một mạch dao động LC có chu kỳ dao động là T, chu kỳ dao động của mạch sẽ là T' = 2T nếu A. thay C bởi C' = 2C. B. thay L bởi L' = 2L. C. thay C bởi C' = 2C và L bởi L' = 2L. D. thay C bởi C' = C/2 và L bởi L' =L/2. Câu 30: Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L không đổi và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Biết điện trở của dây dẫn là không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Khi điện dung có giá trị C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1. Khi điện dung có giá trị C2 = 4C1 thì tần số dao động điện từ riêng trong mạch là A. f2 = 4f1 B. f2 = 2 f1 C. f2 = 2f1 D. f2 = 4 f1 Câu 31: Điện tích cực đại và dòng điện cực đại qua cuộn cảm của một mạch dao động lần lượt là Q0 = 0,16.10 –11 C và I0 = 1 mA. Mạch điện từ dao động với tần số góc là A. 0,4.10 5 rad/s. B. 625.10 6 rad/s. C. 16.10 8 rad/s. D. 16.10 6 rad/s. Câu 32: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần độ tự cảm L và tụ điện có điện dung thay đổi được từ C1 đến C2. Mạch dao động này có chu kì dao động riêng thay đổi trong khoảng từ A. T1 = 4π 1LC →T2 = 4π 2LC B. T1 = 2π 1LC →T2 = 2π 2LC C. T1 = 2 1LC →T2 = 2 2LC D. T1 = 4 1LC →T2 = 4 2LC Câu 33: Trong mạch dao động điện từ LC, nếu điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 và cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0 thì chu kỳ dao động điện từ trong mạch là A. T = 2 q0I0 B. T = 2 q0/I0 C. T = 2 I0/q0 D. T = 2 LC Câu 34: Trong mạch dao động, dòng điện trong mạch có đặc điểm nào sau đây ? A. Tần số rất lớn. B. Cường độ rất lớn. C. Năng lượng rất lớn. D. Chu kì rất lớn. Câu 35: Sự hình thành dao động điện từ tự do trong mạch dao động là do hiện tượng nào sau đây ? A. Hiện tượng cộng hưởng điện. B. Hiện tượng từ hoá. C. Hiện tượng cảm ứng điện từ. D. Hiện tượng tự cảm. Câu 36: Một mạch dao động gồm một tụ 20nF và một cuộn cảm 8 H, điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện là U0 = 1,5V. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua trong mạch. A. 43 mA B. 73mA C. 53 mA D. 63 mA Câu 37: Một mạch dao động LC lí tưởng có L = 40mH, C = 25µF, điện tích cực đại của tụ q0 = 6.10 -10C. Khi điện tích của tụ bằng 3.10-10C thì dòng điện trong mạch có độ lớn. 7 A. 5. 10 -7 A B. 6.10 -7 A C. 3.10 -7 A D. 2.10 -7 A Câu 38: Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung FC 50 và cuộn dây có độ tự cảm L = 5mH. Điện áp cực đại trên tụ điện là 6V. Cường độ dòng điện trong mạch tại thời điểm điện áp trên tụ điện bằng 4V là: A. 0,32A. B. 0,25A. C. 0,60A. D. 0,45A. Câu 39: Cường độ dòng điện tức thời trong mạch dao động LC lí tưởng là i = 0,08cos(2000t)(A). Cuộn dây có độ tự cảm L = 50mH. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ tại thời điểm cường độ dòng điện tức thời trong mạch bằng cường độ dòng điện hiệu dụng là.: A. 22 V. B. 32V. C. 24 V. D. 8V. Câu 40: Một mạch dao động gồm một tụ 20nF và một cuộn cảm 80 H , điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện là U0 = 1,5V. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua trong mạch. A. 73mA. B. 43mA. C. 16,9mA. D. 53mA. Câu 41: Khung dao động (C = 10F; L = 0,1H). Tại thời điểm uC = 4V thì i = 0,02A. Cường độ cực đại trong khung bằng: A. 4,5.10 –2 A B. 4,47.10 –2 A C. 2.10 –4 A D. 20.10 –4 A Câu 42: Một mạch dao động điện từ, cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm 0,5mH, tụ điện có điện dung 0,5nF. Trong mạch có dao động điện từ điều hòa.Khi cường độ dòng điện trong mạch là 1mA thì điện áp hai đầu tụ điện là 1V. Khi cường độ dòng điện trong mạch là 0 A thì điện áp hai đầu tụ là: A. 2 V B. 2 V C. 22 V D. 4 V Câu 43: Tại thời điểm ban đầu, điện tích trên tụ điện của mạch dao động LC có gía trị cực đại q0 = 10 -8C. Thời gian để tụ phóng hết điện tích là 2 s. Cường độ hiệu dụng trong mạch là: A. 7,85mA. B. 78,52mA. C. 5,55mA. D. 15,72mA. Câu 44: Cường độ dòng điện tức thời trong mạch dao động LC có dạng i = 0,02cos2000t (A).Tụ điện trong mạch có điện dung 5µF. Độ tự cảm của cuộn cảm là A. L = 50 H B. L = 5.10 6 H C. L = 5.10 8 H D. L = 50mH Câu 45: Một mạch dao động LC, gồm tụ điện có điện dung C = 8nF và một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2mH. Biết hiệu điện thế cực đại trên tụ 6V. Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng 6mA, thì hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn cảm gần bằng. A. 4V B. 5,2V C. 3,6V D. 3V Câu 46: Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự do (dao động riêng) với tần số góc 10 4rad/s. Điện tích cực đại trên tụ điện là 10-9C. Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng 6.10- 6A thì điện tích trên tụ điện là A. 8.10 -10 C. B. 4.10 -10 C. C. 2.10 -10 C. D. 6.10 -10 C. Câu 47: Một mạch dao động LC có =107rad/s, điện tích cực đại của tụ q0 = 4.10 -12C. Khi điện tích của tụ q = 2.10-12C thì dòng điện trong mạch có giá trị: A. 52.10 A B. 52 3.10 A C. 52.10 A D. 52 2.10 A Câu 48: Một tụ điện có điện dung C = 8nF được nạp điện tới điện áp 6V rồi mắc với một cuộn cảm có L = 2mH. Cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm là A. 0,12 A. B. 1,2 mA. C. 1,2 A. D. 12 mA. Câu 49: Một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung 0,125F và một cuộn cảm có độ tự cảm 50H. Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 3V. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là A. 7,5 2 mA. B. 15mA. C. 7,5 2 A. D. 0,15A. Câu 50: Một mạch dao động điện tử có L = 5mH; C = 31,8μF, hiệu điện thế cực đại trên tụ là 8V. Cường độ dòng điện trong mạch khi hiệu điện thế trên tụ là 4V có giá trị: A. 5,5mA. B. 0,25mA. C. 0,55A. D. 0,25A. 8 BẢNG ĐÁP ÁN 1D 2C 3B 4D 5A 6A 7D 8A 9B 10C 11A 12B 13D 14B 15B 16B 17C 18B 19B 20B 21C 22C 23B 24A 25B 26D 27C 28B 29C 30B 31B 32B 33B 34A 35D 36C 37A 38D 39B 40C 41B 42B 43A 44D 45B 46A 47B 48D 49D 50C + Dạng 2: Các bài toán ghép tụ và ghép cuộn cảm Phương pháp: - Các kết quả của tụ ghép nối tiếp và ghép song song: Xét trường hợp mạch dao động chứa 2 tụ Ghép nối tiếp Ghép song song Điện dung của mạch 1 2 1 1 1 C C C 1 2 C C C Chu kỳ dao động 2 2 2 1 2 1 1 1 T T T 2 2 2 1 2 T T T Tần số dao động 2 2 2 1 2 f f f 2 2 2 1 2 1 1 1 f f f Trong đó: 1 1 ;T f là chu kỳ, tần số của mạch khi mạch chỉ chứa tụ C1. 2 2 ;T f là chu kỳ, tần số của mạch khi mạch chỉ chứa tụ C2. ;T f là chu kỳ, tần số của mạch khi mạch chứa 2 tụ C1 và C2 ghép nối tiếp hoặc song song - Đối với cuộn cảm, khi mạch có 2 cuộn cảm ghép nối tiếp thì các kết quả về L,T,f giống như trường hợp tụ ghép song song; và ngược lại. * Lƣu ý: - Để nhớ nhanh các công thức trên, ta cần ghi nhớ mối quan hệ giữa T với C thông qua công thức sau: 2T LC T tỉ lệ thuận với căn bậc 2 của C (bậc T gấp 2 lần bậc C) + Khi ghép nối tiếp thì C giảm T giảm 2 2 2 1 2 1 1 1 T T T + Khi ghép song song thì C tăng T tăng 2 2 21 2T T T Ta suy luận tương tự cho tần số và các kết quả của ghép cuộn cảm. - Khi ghép nối tiếp thì điện dung của mạch giảm; khi ghép song song thì điện dung của mạch tăng. Đối với cuộn cảm thì ngược lai. - Mối liên hệ giữa 1 2, , ,nt ssT T T T : 9 1 2 1 2nt ss nt ss T T TT f f f f VÍ DỤ Ví dụ 1: Cho mạch dao động LC có chu kỳ dao động riêng và tần số dao động riêng lần lượt là T và f. Ghép tụ C với tụ C’ như thế nào, có giá trị bao nhiêu để a) chu kỳ dao động tăng 3 lần? b) tần số tăng 2 lần? Hướng dẫn: a) Ta có: T 2 LC Khi chu kỳ tăng 3 lần thì điện dung phải tăng 9 lần. Vậy ta cần mắc tụ C’song song với tụ C , gọi b C là điện dung lúc sau, khi đó: b b C C C' C' 8C C 9C b) Tương tự ta có: 1 2 f LC Khi tần số tăng 2 lần thì điện dung phải giảm 4 lần. Vậy ta cần mắc tụ C’ nối tiếp với tụ C, gọi b C là điện dung lúc sau, khi đó: b b 1 1 1 C C C' 1 C' C 31 C C 4 Ví dụ 2: Cho mạch dao động LC có chu kỳ T Thay tụ C bằng tụ C’ thì T tăng 2 lần. Hỏi chu kỳ thay đổi như thế nào nếu + Mắc hai tụ C và C’nối tiếp. + Mắc C và C’song song. Hướng dẫn: Gọi T và T’ lần lượt là chu kỳ trước và sau thay C bằng C’, ta có: T'=2T 2 LC' 2.2 LC C ' 4C Vậy ntnt ssss 1 1 1 4 C C C C C ' 5 C 5CC C C ' - Chu kỳ của mạch dao động khi C nt C’: nt nt 4 4 T 2 LC 2 LC T 5 5 - Chu kỳ của mạch dao động khi C ss C’: nt ss T 2 LC 2 5LC 5T Ví dụ 3: Một mạch dao động gồm cuộn dây L và tụ điện C. Nếu dùng tụ C1 thì tần số dao động riêng của mạch là 60 kHz, nếu dùng tụ C2 thì tần số dao động riêng là 80 kHz. Hỏi tần số dao động riêng của mạch là bao nhiêu nếu a) hai tụ C1 và C2 mắc song song. b) hai tụ C1 và C2 mắc nối tiếp. 10 Hướng dẫn: a) Tần số của mạch khi C1 và C2 mắc song song: Ta có: 3 3 1 2 2 2 3 2 3 2 1 2 . 60.10 .80.10 48kHz (60.10 ) (80.10 ) ss f f f f f b) Tần số của mạch khi C1 và C2 mắc nối tiếp: Ta có: 2 2 3 2 3 2 1 2 (60.10 ) (80.10 ) 100kHz nt f f f Ví dụ 4: Một mạch dao động điện từ khi dùng tụ C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1 = 3 (MHz). Khi mắc thêm tụ C2 song song với C1 thì tần số dao động riêng của mạch là fss = 2,4 (MHz). Nếu mắc thêm tụ C2 nối tiếp với C1 thì tần số dao động riêng của mạch sẽ bằng Hướng dẫn: - Tần số dao động riêng f2 : Ta có: 1 2 2 2 2 1 2 . 4(MHz) ss f f f f f f - Tần số dao động của mạch khi C2 nối tiếp với C1 2 2 6 2 6 2 1 2 (3.10 ) (4.10 ) 5(MHz) nt f f f BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng tụ C1 thì mạch có tần số dao động riêng là f1. Khi thay tụ C bằng tụ C2 thì mạch có tần số dao động riêng là f2. Khi ghép hai tụ trên song song với nhau thì tần số dao động của mạch khi đó thỏa mãn hệ thức nào sau đây ? A. 2 1 2 1 fff B. 21 2 1 2 1 ff ff f C. f = f1 + f2 D. 2 1 2 1 21 ff ff f Câu 2: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng tụ C1 thì mạch có tần số dao động riêng là f1. Khi thay tụ C bằng tụ C2 thì mạch có tần số dao động riêng là f2. Khi ghép hai tụ trên nối tiếp với nhau thì tần số dao động của mạch khi đó thỏa mãn hệ thức nào sau đây ? A. 2 1 2 1 fff B. 21 2 1 2 1 ff ff f C. f = f1 + f2 D. 2 1 2 1 21 ff ff f Câu 3: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng tụ C1 thì mạch có chu kỳ dao động riêng là f1. Khi thay tụ C bằng tụ C2 thì mạch có chu kỳ dao động riêng là f2. Khi ghép hai tụ trên nối tiếp với nhau thì chu kỳ dao động của mạch khi đó thỏa mãn hệ thức nào sau đây ? A. 2 1 2 1 TTT B. 21 2 1 2 1 TT TT T C. T = T1 + T2 D. 2 1 2 1 21 TT TT T Câu 4: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng tụ C1 thì mạch có chu kỳ dao động riêng là f1. Khi thay tụ C bằng tụ C2 thì mạch có chu kỳ dao động riêng là f2. Khi ghép hai tụ trên song song với nhau thì chu kỳ dao động của mạch khi đó thỏa mãn hệ thức nào sau đây ? 11 A. 2 1 2 1 TTT B. 21 2 1 2 1 TT TT T C. T = T1 + T2 D. 2 1 2 1 21 TT TT T Câu 5: Một mạch dao động khi dùng tụ C1 thì tần số dao động của mạch là f1 = 30 kHz, khi dùng tụ C2 thì tần số dao động riêng của mạch là f2 = 40 kHz. Khi mạch dùng 2 tụ C1 và C2 nối tiếp thì tần số dao động của mạch là A. 35 kHz. B. 24 kHz. C. 50 kHz. D. 48 kHz. Câu 6: Mạch dao động có L = 0,4 (H) và C1 = 6 (pF) mắc song song với C2 = 4 (pF). Tần số góc của mạch dao động là A. ω = 2.105 rad/s. B. ω = 105 rad/s. C. ω = 5.105 rad/s. D. ω = 3.105 rad/s. Câu 7: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng hai tụ C1 và C2 mắc nối tiếp thì chu kỳ dao động riêng của mạch được tính bởi công thức A. T = 2π 21 CCL B. T = 21 C 1 C 1 L 2 1 C. T = 21 C 1 C 1 L2 D. T = 21 C 1 C 1 L 2 Câu 8: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng hai tụ C1 và C2 mắc nối tiếp thì tần số dao động riêng của mạch được tính bởi công thức A. f = )CC(L2 1 21 B. f = 21 C 1 C 1 L 1 2 1 C. f = 21 C 1 C 1 L 2 1 D. f = 21 C 1 C 1 L 2 Câu 9: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng hai tụ C1 và C2 mắc song song thì chu kỳ dao động riêng của mạch được tính bởi công thức A. T = )CC(L2 21 B. T = 21 C 1 C 1 L 2 1 C. T = 21 C 1 C 1 L2 D. T = 21 CC L 2 Câu 10: Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Khi thay tụ C bằng hai tụ C1 và C2 mắc song song thì tần số dao động riêng của mạch được tính bởi công thức A. f = 21 C 1 C 1 L2 1 B. f = 21 C 1 C 1 L 1 2 1 C. f = 21 CCL2 1 D. f = 21 C 1 C 1 L 2 1 Câu 11: Một mạch dao động lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ C mắc nối tiếp. Để chu kỳ dao động của mạch tăng 2 lần thì phải ghép tụ C bằng một tụ C’ như thế nào và có giá trị bao nhiêu ? A. Ghép nối tiếp, C’ = 3C. B. Ghép nối tiếp, C’ = 4C. C. Ghép song song, C’ = 3C. D. Ghép song song, C’ = 4C. Câu 12: Mạch dao động (L, C1) có tần số riêng f1 = 7,5 MHz và mạch dao động (L, C2) có tần số 12 riêng f2 = 10 MHz. Tìm tần số riêng của mạch mắc L với C1 ghép nối tiếp với C2 A. 8,5 MHz B. 9,5 MHz C. 12,5 MHz D. 20 MHz Câu 13: Một mạch dao động điện từ, tụ điện có điện dung C = 40 nF, thì mạch có tần số f = 2.104 Hz. Để mạch có tần số f’ = 104 Hz thì phải mắc thêm tụ điện C’ có giá trị A. C’ = 120 (nF) nối tiếp với tụ điện trước. B. C’ = 120 (nF) song song với tụ điện trước. C. C’ = 40 (nF) nối tiếp với tụ điện trước. D. C’ = 40 (nF) song song với tụ điện trước. Câu 14: Một mạch dao động lý tưởng gồm cuộn cảm thuần L và tụ C mắc nối tiếp. Để chu kỳ dao động của mạch tăng 3 lần thì ta có thể thực hiện theo phương án nào sau đây ? A. Thay L bằng L’ với L’ = 3L. B. Thay C bằng C’ với C’ = 3C. C. Ghép song song C và C’ với C’ = 8C. D. Ghép song song C và C’ với C’ = 9C. Câu 15: Khi mắc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f1 = 6 kHz; khi mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn L thì tần số dao động của mạch là f2 = 8 kHz. Khi mắc C1 song song C2 rồi mắc với cuộn L thì tần số dao động của mạch là bao nhiêu? A. f = 4,8 kHz. B. f = 7 kHz. C. f = 10 kHz. D. f = 14 kHz. Câu 16: Một mạch dao động khi dùng tụ C1 thì tần số dao động của mạch là f1 = 30 kHz, khi dùng tụ C2 thì tần số dao động riêng của mạch là f2 = 40 kHz. Khi mạch dùng 2 tụ C1 và C2 mắc song song thì tần số dao động của mạch là A. 35 kHz. B. 24 kHz. C. 50 kHz. D. 48 kHz. Câu 17: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm không đổi, tụ điện có điện dung C thay đổi. Khi C = C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1 = 7,5 MHz và khi C = C2 thì tần số dao động riêng của mạch là f2 = 10 MHz. Nếu C = C1 + C2 thì tần số dao động riêng của mạch là A. f = 12,5 MHz. B. f = 2,5 MHz. C. f = 17,5 MHz. D. f = 6 MHz. Câu 18: Một mạch dao động điện từ khi dùng tụ C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1 = 3 MHz. Khi mắc thêm tụ C2 song song với C1 thì tần số dao động riêng của mạch là fss = 2,4 MHz. Nếu mắc thêm tụ C2 nối tiếp với C1 thì tần số dao động riêng của mạch sẽ bằng A. fnt = 0,6 MHz. B. fnt = 5 MHz. C. fnt = 5,4 MHz. D. fnt = 4 MHz. Câu 19: Một cuộn cảm L mắc với tụ C1 thì tần số riêng của mạch dao động f1 = 7,5 MHz. Khi mắc L với tụ C2 thì tần số riêng của mạch dao động là f2 = 10 MHz. Tìm tần số riêng của mạch dao động khi ghép C1 nối tiếp với C2 rồi mắc vào L. A. f = 2,5 MHz. B. f = 12,5 MHz. C. f = 6 MHz. D. f = 8 MHz. Câu 20: Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện C và một cuộn cảm L. Bỏ qua điện trở thuần của mạch. Nếu thay C bởi các tụ điện C1, C2 (C1 > C2) mắc nối tiếp thì tần số dao động riêng của mạch là fnt = 12,5 Hz, còn nếu thay bởi hai tụ mắc song song thì tần số dao động riêng của mạch là fss = 6 Hz. Xác định tần số dao động riêng của mạch khi thay C bởi C1 ? A. f = 10 MHz. B. f = 9 MHz. C. f = 8 MHz. D. f = 7,5 MHz. Câu 21: Mạch dao động gồm cuộn cảm và hai tụ điện C1 và C2. Nếu mắc hai tụ C1 và C2 song song với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là fss = 24 kHz. Nếu dùng hai tụ C1 và C2 mắc nối tiếp thì tần số riêng của mạch là fnt = 50 kHz. Nếu mắc riêng lẽ từng tụ C1, C2 với cuộn cảm L thì tần số dao động riêng của mạch là A. f1 = 40 kHz và f2 = 50 kHz. B. f1 = 50 kHz và f2 = 60 kHz. C. f1 = 30 kHz và f2 = 40 kHz. D. f1 = 20 kHz và f2 = 30 kHz. Câu 22: Mạch dao động lý tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L không đổi và có tụ điện có điện dung C thay đổi được. Khi C = C1 thì tần số dao động riêng của mạch bằng 30 kHz và khi C = C2 thì tần số dao động riêng của mạch bằng 40 kHz. Nếu C = 21 21 CC CC thì tần số dao động riêng của mạch bằng A. 50 kHz. B. 24 kHz. C. 70 kHz. D. 10 kHz. Câu 23: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và hai tụ điện C1 và C2. Khi mắc cuộn dây riêng với từng tụ C1 và C2 thì chu kì dao động của mạch tương ứng là T1 = 3 (ms) và T2 = 4 (ms). Chu kỳ dao động của mạch khi mắc đồng thời cuộn dây với C1 13 song song C2 là A. Tss = 11 (ms) . B. Tss = 5 (ms). C. Tss = 7 (ms). D. Tss = 10 (ms). Câu 24: Một mạch dao động điện từ có cuộn cảm không đổi L. Nếu thay tụ điện C bởi các tụ điện C1, C2, C1 nối tiếp C2, C1 song song C2 thì chu kỳ dao động riêng của mạch lần lượt là T1, T2, Tnt = 4,8 (μs), Tss = 10 (μs). Hãy xác định T1, biết T1 > T2 ? A. T1 = 9 (μs). B. T1 = 8 (μs). C. T1 = 10 (μs). D. T1 = 6 (μs). Câu 25: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm L và C mắc nối tiếp có dung kháng 50 Ω và cuộn cảm thuần có cảm kháng 80 Ω. Ngắt mạch, đồng thời giảm C đi 0,125 mF rồi nối LC tạo thành mạch dao động thì tần số góc dao động riêng của mạch là 80 rad/s. Tính ω? A. 100 rad/s. B. 74 rad/s. C. 60 rad/s. D. 50 rad/s. BẢNG ĐÁP ÁN 1D 2A 3D 4A 5C 6C 7D 8B 9A 10C 11C 12D 13B 14C 15A 16B 17D 18B 19B 20D 21C 22A 23B 24B 25B 26 27 28 29 30 + Dạng 3: Viết phƣơng trình dao động của điện tích, điện áp và cƣờng độ dòng điện. Phương pháp: - Điện áp cùng pha với điện tích và trễ pha 2 so với cường độ dòng điện. 0 cos( ) q q Q t 0 cos( ) q u U t 0 cos( ) 2 q i I t - Khi tụ phóng điện thì q và u giảm ( 0 q ); khi tụ nạp điện thì q và u tăng ( 0 q ). - 0q ứng với bản tụ đang xét là dương; 0i ứng với dòng điện tới bản tụ mà ta đang xét. - Thời gian tụ phóng hết điện (hoặc nạp hết điện) là T/4. - Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp điện tích trên tụ có độ lớn cực đại là T/2. - Khoảng thời gian ngắn nhất để điện tích trên tụ từ giá trị cực đại giảm xuống còn 1 nửa là T/6. VÍ DỤ Ví dụ 1: Cho mạch dao động điện từ lí tưởng. Biểu thức điện tích giữa hai bản tụ
Tài liệu đính kèm:
- de_on_tap_mon_vat_li_lop_12_chuyen_de_dao_dong_va_song_dien.pdf