Tính công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch dao động LC lý tưởng môn Vật lý 12

CÔNG SUẤT CẦN CUNG CẤP ĐỂ DUY TRÌ DAO ĐỘNG CỦA MẠCH DAO ĐỘNG LC LÝ TƯỞNG

Câu 1: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm 27 mH, và tụ điện có điện dung 3000 pF; điện trở thuần của cuộn dây và dây nối là 1 Ω; điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 5 V. Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch trong một thời gian dài.

A. 1,8.10-6W.                  B. 1,75.10-6W.            

C. 1,65.10-6W.                 D. 1,39.10-6W.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

I0 = wq0 = wCU0 = U0 \(\sqrt {\frac{C}{L}} \)= 57,7.10-3 A .

Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch trong một thời gian dài:

P =\(\frac{{I_0^2R}}{2}\) = 1,39.10-6 W.

Chọn đáp án D

Câu 2: Trong một mạch LC, L = 25 mH và C = 1,6 mF ở thời điểm t = 0, cường độ dòng điện trong mạch bằng 6,93 mA, điện tích ở trên tụ điện bằng 0,8 mC. Năng lượng của mạch dao động.

A. 0,8.10-6J.        B. 0,7.10-6J.     

C. 0,9.10-6J.        D. 0,6.10-6J.

Hướng dẫn giải:

Ta có: W = \(\frac{1}{2}\frac{{{q^2}}}{C}\)+\(\frac{1}{2}\) Li2 = 0,8.10-6J.

Chọn đáp án A

Câu 3: Một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung 0,125 mF và một cuộn cảm có độ tự cảm 50 mH. Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 3 V. Tính cường độ dòng điện cực đại, cường độ dòng điện, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường trong mạch lúc điện áp giữa hai bản tụ là 2 V.

Hướng dẫn giải:

Cường độ dòng điện cực đại:

I0 = U0 \(\sqrt {\frac{C}{L}} \)= 0,15 A.

Cường độ dòng điện i:  

\(i = \pm \sqrt {\frac{{2{W_t}}}{L}} = \pm 0,11A\)

Năng lượng của mạch dao động:

W = \(\frac{1}{2}\)CU = 0,5625.10-6 J.

Năng lượng điện trường:

WC = \(\frac{1}{2}\)Cu2 = 0,25.10-6 J.

Năng lượng từ trường:

Wt = W – WC = 0,3125.10-6 J.

Câu 4: Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung C = 5 mF và một cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 50 mH. Biết điện áp cực đại trên tụ là 6 V. Tìm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường trong mạch khi điện áp trên tụ điện là 4 V và cường độ dòng điện i khi đó.

Hướng dẫn giải:

Năng lượng của mạch dao động:

\(W = \frac{1}{2}CU_0^2 = {9.10^{ - 5}}J\)

Năng lượng điện trường:

\({W_C} = \frac{1}{2}C{u^2} = {4.10^{ - 5}}J\)

Năng lượng từ trường:

\({W_t} = W - {W_C} = {5.10^{ - 5}}J\)

Cường độ dòng điện i:

\(i = \pm \sqrt {\frac{{2{W_t}}}{L}} = \pm 0,045A\)

Câu 5: 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:

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

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:  

\({W_0} = \frac{{C{U^2}}}{2} = \frac{{2{C_0}{E^2}}}{2} = 36{C_0}\).

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

W_L = Li² = \(\frac{1}{4}\frac{{LI_0^2}}{2} = \frac{{{W_0}}}{4} = 9{C_0}\)

Khi đó năng lượng điên trường: W_C =\(\frac{{{\rm{3}}{{\rm{W}}_{\rm{0}}}}}{{\rm{4}}} = 27{C_0}\) 

Năng lượng điên trường của mỗi tụ: W_C1 = W_C2 = 13,5C₀

Sau khi ngắt một tụ năng lượng còn lại của mạch là: W = W_L + W_C1 = 22,5C₀

W = \(\frac{{{C_1}U_1^2}}{2} = \frac{{{C_0}U_1^2}}{2} = 22,5{{\rm{C}}_{\rm{0}}}\)   

⇒ U₁² = 45  

⇒ U₁ = 3\(\sqrt 3 V\)

 Chọn đáp án C

...

---Để xem tiếp nội dung các bài tập Tính công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tính công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch dao động LC lý tưởng môn Vật lý 12. Để xem toàn bộ nội dung 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:

• 34 bài tập trắc nghiệm về công suất tiêu thụ và hệ số công suất môn Vật lý 12 có đáp án

• 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 !