Bài tập tìm Hiệu điện thế cực đại trên tụ của Mạch dao động có đáp án năm 2020

TÌM HIỆU ĐIỆN THẾ CỰC ĐẠI TRÊN TỤ CỦA MẠCH DAO ĐỘNG

Câu 1: Hai tụ C1 = 3C0 và C2 = 6C0 mắc nối tiếp.Nối 2 đầu bộ tụ với pin có suất điện động E = 3V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự do. Khi dòng điện trong mạch dao động đạt cực đại thì người ta nối tắt 2 cực của tụ C1. Hiệu điện thế cực đại trên tụ C2 của mạch dao động sau đó là:

A.1 V                                 B.  \(\sqrt 3 \)V                      

C. 2  V                                D. 3 V

Hướng dẫn giải:

Điện tích của bộ tụ sau khi nối với pin: 

Q = CBE =  \(\frac{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}}{{\rm{C}}_2}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}} + {{\rm{C}}_{\rm{2}}}}}{\rm{E}} = 2{{\rm{C}}_{\rm{0}}}{\rm{E}} = 6{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\) (V)

Năng lượng của mạch dao động:

W =\(\frac{{{{\rm{Q}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{2}}{{\rm{C}}_{\rm{B}}}}} = \frac{{{\rm{36C}}_{\rm{0}}^{\rm{2}}}}{{{\rm{4}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}}} = {\rm{9}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)

Năng lượng của mạch sau khi nối tắt C1: 

\(\begin{array}{l} W = \frac{{{\rm{U}}_{\rm{0}}^{\rm{2}}{{\rm{C}}_{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}}\\ \Rightarrow {\rm{U}}_{\rm{0}}^{\rm{2}} = \frac{{{\rm{2W}}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{2}}}}} = \frac{{{\rm{18}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}}}{{{\rm{6}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}}} = 3\\ \Rightarrow {{\rm{U}}_0} = \sqrt 3 \left( V \right) \end{array}\)

Chọn đáp án B

Câu 2: Hai tụ điện C1 = C2 mắc song song. Nối hai đầu bộ tụ với ắc qui có suất điện động E = 6V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L để tạo thành mạch dao động. Sau khi dao động trong mạch đã ổn định, tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nữa giá trị dòng điện cực đại, người ta ngắt khóa K để cho mạch nhánh chứa tụ C2 hở. Kể từ đó, hiệu điện thế cực đại trên tụ còn lại C1 là:

1. 3\(\sqrt 3 \) . V             B.3. V              C.3\(\sqrt 5\).V                        D. \(\sqrt 2\)V

Hướng dẫn giải:

Gọi C0 là điện dung của mỗi tụ điện.

Năng lượng của mạch dao động khi chưa ngắt tụ C2:

\({{\rm{W}}_{\rm{0}}} = \frac{{{\rm{C}}{{\rm{U}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}} = \frac{{{\rm{2}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}{{\rm{E}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}} = 36{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)

Khi i =\(\frac{{{{\rm{I}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{2}}}\) , năng lượng từ trường:

WL = Li2 =\(\frac{1}{4}\frac{{{\rm{LI}}_{\rm{0}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}} = \frac{{{{\rm{W}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{4}}} = 9{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)

Khi đó năng lượng điện trường:

WC =  \(\frac{{{\rm{3}}{{\rm{W}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{4}}} = 2{\rm{7}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)

Năng lượng điện trường của mỗi tụ:  WC1 = WC2 = 13,5C0

Sau khi ngắt một tụ năng lượng còn lại của mạch là: W = WL + WC1 = 22,5C0

W = \(\frac{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}}{\rm{U}}_{\rm{1}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}} = \frac{{{{\rm{C}}_{\rm{0}}}{\rm{U}}_{\rm{1}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}} = 22,5{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)

⇒ U12 = 45  

⇒ U1 = 3\(\sqrt 5\) (V).

 Chọn đáp án C

Câu 3: Hai tụ điện C1 = 3C0 và C2 = 6C0 mắc nối tiếp. Nối hai đầu bộ tụ với pin có suất điện động E = 3V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự do. Tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nửa giá trị dòng điện đạt cực đại, thì người ta nối tắt hai cực của tụ C1. Điện áp cực đại trên tụ C2 của mạch dao động sau đó:

A. \(\frac{{\sqrt 6 }}{2}\)V                     B. \(\frac{{3\sqrt 3 }}{2}\) V                    

C.  \(\sqrt 6 \)V                     D. \(\sqrt 3\) V

Hướng dẫn giải:

Điện dung của bộ tụ C = 2C0 .

Điện tích của bộ tụ Q0 = EC = 6C0

Năng lượng ban đầu của mạch:

W0 =\(\frac{{{\rm{Q}}_{\rm{0}}^{\rm{2}}}}{{{\rm{2C}}}}\) = 9C0­

Khi i = \(\frac{{{{\rm{I}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{2}}}\), năng lượng từ trường:

WL = \(\frac{{{\rm{L}}{{\rm{i}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{2}}} = \frac{{{\rm{LI}}_{\rm{0}}^{\rm{2}}}}{{\rm{8}}} = \frac{{{{\rm{W}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{4}}}\) = 2,25C0

Năng lượng của hai tụ khi đó:

WC1 + WC2 =\(\frac{{3{{\rm{W}}_0}}}{4}\)  = 6,75C0

Sau khi nối tắt tụ C1 năng lượng của mạch LC2: 

W = WL + WC2 = 4,5C0

  W = \(\frac{{{{\rm{C}}_{\rm{2}}}{\rm{U}}_{{\rm{2max}}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}}\)

⇒   4,5C0 = \(\frac{{{\rm{6}}{{\rm{C}}_{\rm{0}}}{\rm{U}}_{{\rm{2max}}}^{\rm{2}}}}{{\rm{2}}}\)

⇒ U2max = \(\frac{{\sqrt 6 }}{2}\) (V).

 Chọn đáp án A

Trên đây là toàn bộ nội dung Tài liệu Bài tập tìm Hiệu điện thế cực đại trên tụ của Mạch dao động có đáp án năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Bài tập trắc nghiệm ôn tập mạch dao động điện từ có đáp án chi tiết năm 2020

• Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !