Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
BÀI 6.1: ĐẠI CƯƠNG MẠCH DAO ĐỘNG
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng
Các bài tập trong tài liệu này được biên soạn kèm theo bài giảng “Đại cương mạch dao động” Khóa học
Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)” tại website Hocmai.vn
để giúp các Bạn kiểm tra, củng cố lại các kiến thức được giáo viên truyền đạt trong bài giảng tương ứng. Để
sử dụng hiệu quả, Bạn cần học trước bài giảng “Đại cương mạch dao động” sau đó làm đầy đủ các bài tập
trong tài liệu này.
LÍ THUYẾT
1. Cấu tạo mạch dao động
Mạch LC hoạt động
dựa trên hiện tượng
tự cảm
Gồm cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành
mạch điện kín (R = 0)
2. Các biểu thức
— Biểu thức điện tích: q Q0cos(t q )
q Q
— Biểu thức điện áp: u 0 cos(t q ) U0cos(t q )
C C
— Biểu thức dòng điện: i q Q0 cos(t q ) I0 cos(t q )
2
2
Nhận thấy:
Điện tích q và điện áp u luôn cùng pha với nhau
Cường độ dòng điên i luôn sớm pha hơn q hoặc u một góc /2
Các hệ thức đặc biệt:
Q0
C
I0 Q0 U0
L
C
3. Chu kì. Tần số
1
— Tần số góc:
LC
U0
— Chu kì: T
2
2 LC
— Tần số: f
1
2 2 LC
4. Các quy tắc ghép tụ
Cách ghép
Song song
Nối tiếp
Điện dung
Cb C1 C2
1
1
1
Cb C1 C2
Tần số
1 1 1
f||2 f12 f22
fnt2 f12 f22
Hình vẽ
Lưu ý:
— Với cách ghép nối tiếp làm giảm điện dung (C) của tụ điện giảm chu kì (T) và tăng tần số (f)
— Với cách ghép song song làm tăng điện dung (C) của tụ điện tăng chu kì (T) và giảm tần số (f)
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
VẬN DỤNG
(ĐH-2012) Trong một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Điện tích của một bản tụ điện và cường
độ dòng điện qua cuộn cảm thuần biến thiên điều hòa theo thời gian.
A. luôn ngược pha
B. luôn cùng pha
C. với cùng biên độ
D. với cùng tần số
Hướng dẫn
— Trong mạch dao động LC thì cường độ dòng điện luôn sớm pha π/2 so với pha của điện tích và có cùng tần số
— Chọn D
(ĐH-2013) Một mạch dao động LC đang có dao động điện từ tự do với tần số f. Biết giá trị cực đại của cường độ dòng điện
trong mạch là I0 và giá trị cực đại của điện tích trên một bản tụ điện là q0. Giá trị của f được xác định
I
I
q
q
A. 0
B. 0
C. 0
D. 0
I0
2q0
2q0
2I0
Hướng dẫn
I
— Xuất phát: I0 Q0 I0 2f.Q0 f 0
2Q0
— Chọn B
Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại của một bản tụ điện có độ lớn là
10 nC và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm thuần là 62,8 mA. Tần số dao động điện từ tự do của mạch là
A. 2,5.103 kHz.
B. 3.103 kHz.
C. 2.103 kHz.
D. 103 kHz.
Hướng dẫn
I0
62,8.10 3
10 6Hz 10 3kH
— Xuất phát: I0 Q0 I0 2f.Q0 f
2Q0 2.10.10 9
— Chọn D
Một mạch dao động LC có điện trở thuần bằng không, gồm cuộn dây thuần cảm vŕ tụ điện có điện dung C. Trong mạch
dao động LC có tần số f, khi mắc nối tiếp tụ điện trên với một tụ điện có điện dung C/3 thì tần số dao động của mạch lúc
này bằng bao nhiêu ?
A. 0,5f
B. f
C. f/3
D. 2f
Hướng dẫn
1 1
1
C
— Điện dung của bộ tụ:
C
C C C/3
4
— Tần số dao động của mạch:
f
C
f
C
C
2 f 2f
C
4
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 7,5 MHz và khi C = C2 thì tần số dao động riêng của mạch là 10 MHz. Nếu C = C1
+ C2 thì tần số dao động riêng của mạch là
A. 12,5 MHz.
B. 2,5 MHz.
C. 17,5 MHz.
D. 6,0 MHz.
Hướng dẫn
1 1 1
1
1
1
f 6 MHz
— Theo quy tắc cho tương ứng: C C1 C2 2 2 2 2
f
f 1 f2
f
7,5 2 10 2
— Chọn D
(ĐH-2012) Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định và một tụ điện là tụ xoay, có điện dung
thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc xoay α của bản linh động. Khi α = 00, tần số dao động riêng của
mạch là 3 MHz. Khi α=1200, tần số dao động riêng của mạch là 1MHz. Để mạch này có tần số dao động riêng bằng 1,5
MHz thì α bằng
A. 300
B. 450
C. 600
D.900
Hướng dẫn
— Mối liên hệ giữa C với góc quay α: C = α.C0 + b
C2
120C0 b
3 f
— Lập tỉ số: 1
b 15C0
1 f2
C1
b
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
— Lập tỉ số:
.C0 15C0
3 f1
45 o
1,5 f3
15C0
Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng
Nguồn:
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
Hocmai.vn
- Trang | 3 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1: (ĐH-2009): Trong mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do, điện tích của một bản tụ điện và cường độ
dòng điện qua cuộn cảm biến thiên điều hòa theo thời gian
A. luôn ngược pha nhau.
B. với cùng biên độ.
C. luôn cùng pha nhau.
D. với cùng tần số.
Câu 2: 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 3: 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 4: Độ lệch pha giữa dòng điện xoay chiều trong mạch dao động LC và điện tích biến thiên trên bản tụ điện là:
A. - π/4
B. π/3
C. π/2
D. - π/2
Câu 5: Cho mạch dao động điện từ tự do LC. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu bản tụ và điện tích trên bản tụ là:
A. π/2
B. π/3
C. π/4
D. 0
Câu 6: Cho mạch dao động điện từ tự do LC. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu bản tụ tụ điện và cường độ dòng điện trong
mạch là:
A. π/2
B. - π/2
C. π/4
D. 0
Câu 7: Tần số dao động của mạch LC tăng gấp đôi khi:
A. Điện dung tụ tăng gấp đôi
B. Độ tự cảm của cuộn dây tăng gấp đôi
C. Điên dung giảm còn 1 nửa
D. Chu kì giảm một nửa
Câu 8: Trong mạch thu sóng vô tuyến người ta điều chỉnh điện dung của tụ C = 1/4000(F) và độ tự cảm của cuộn dây L = 1,6/
(H). Khi đó sóng thu được có tần số bao nhiêu ? Lấy 2 = 10.
A. 100Hz.
B. 25Hz.
C. 50Hz.
D. 200Hz.
Câu 9: Muốn tăng tần số dao động riêng mạch LC lên gấp 4 lần thì:
L
A. Ta tăng điện dung C lên gấp 4 lần
B. Ta giảm độ tự cảm L còn
16
L
L
C. Ta giảm độ tự cảm L còn
D. Ta giảm độ tự cảm L còn
4
2
Câu 10: Một tụ điện C 0,2mF . Để mạch có tần số dao động riêng 500Hz thì hệ số tự cảm L phải có giá trị bằng bao nhiêu ?
Lấy 2 10 .
A. 1mH.
B. 0,5mH.
C. 0,4mH.
D. 0,3mH
Câu 11: Mạch dao động LC gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 2H và tụ điện có điện dung 8F. Tần số dao động riêng của
mạch bằng
A. 106/8π Hz.
B. 106/4π Hz
C. 108/8π Hz
D. 108/4π Hz
Câu 12: Dao động điện từ trong mạch dao động LC có tần số f = 5000Hz. Khi đó điện trường trong tụ điện C biến thiên điều hòa
với:
A. Chu kì 2.10-4 s
B. Tần số 104Hz
C. Chu kì 4.10-4 s
D. Giá trị khác
Câu 13: (CĐ-2007): Một mạch dao động LC có điện trở thuần không đáng kể, gồm một cuộn dây có hệ số tự cảm L và một tụ
điện có điện dung C. Trong mạch có dao động điện từ riêng (tự do) với giá trị cực đại của hiệu điện thế ở hai bản tụ điện bằng
Umax. Giá trị cực đại Imax của cường độ dòng điện trong mạch được tính bằng biểu thức
A. Imax Umax
C
L
B. Imax Umax LC .
C. Imax Umax LC
D. Imax Umax
L
C
Câu 14: (CĐ-2009): Một mạch dao động LC lí tưởng, gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Trong
mạch có dao động điện từ tự do. Gọi U0, I0 lần lượt là hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu tụ điện và cường độ dòng điện cực đại
trong mạch thì
I
L
C
A. U0 0 .
B. U0 I0
.
C. U0 I0
.
D. U0 I0 LC .
C
L
LC
Câu 15: (ĐH-2012): Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Trong mạch
đang có dao động điện từ tự do. Gọi U0 là hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ và I0 là cường độ dòng điện cực đại trong mạch.
Hệ thức đúng là
A. I0 U0
C
2L
B. I0 U0
C
L
C. U0 I0
C
L
D. U0 I0
2C
L
Câu 16: (ĐH-2012): Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Trong mạch
đang có dao động điện từ tự do. Gọi q0 là điện tích cực đại trên tụ và I0 là cường độ dòng điện cực đại trong mạch. Hệ thức đúng
là
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 4 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
A. I0
q0
LC
.
B. I0 q0 LC .
C. I0 2q0 LC .
D. I0
q0
2 LC
.
Câu 17: (ĐH-2012): Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Trong
mạch đang có dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại trên một bản tụ điện là Q0 và cường độ dòng điện cực đại trong
mạch là I0. Tần số dao động được tính theo công thức
Q
I
1
A. f =
.
B. f = 2LC.
C. f = 0 .
D. f= 0 .
2Q0
2I0
2LC
Câu 18: (ĐH-2014): Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do với điện tích cực đại của tụ điện là Q0 và
cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0. Dao động điện từ tự do trong mạch có chu kì là
2Q0
Q0
3Q0
4Q0
A. T
.
B. T
.
C. T
.
D. T
.
2I0
I0
I0
I0
Câu 19: Một mạch dao động điện từ lí tưởng, đang có dao động điện từ tự do. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là i =
0,04cos(2.107t) (A). Điện tích cực đại của tụ điện là
A. 4.10-9 C.
B. 2.10-9 C..
C. 8.10-9 C.
D. 10-9 C..
Câu 20: (ĐH-2007): Một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung 0,125 μF và một cuộn cảm có độ tự cảm 50 μH.
Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là 3 V. Cường độ dòng điện cực đại trong
mạch là
A. 7,5 2 A.
B. 7,5 2 mA.
C. 15 mA.
D. 0,15 A.
Câu 21: (CĐ-2009): Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại của một bản tụ điện
có độ lớn là 10-8 C và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm thuần là 62,8 mA. Tần số dao động điện từ tự do của mạch là
A. 2,5.103 kHz.
B. 3.103 kHz.
C. 2.103 kHz.
D. 103 kHz.
Câu 22: (CĐ-2013): Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do với chu kì T. Biết điện tích cực đại của một
bản tụ điện có độ lớn là 10–8 C và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm là 62,8 mA. Giá trị của T là
A. 2 μs.
B. 1 μs.
C. 3 μs.
D. 4 μs.
Câu 23: (CĐ-2010): 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 0,1A. Chu kì dao động điện từ tự do trong mạch bằng
106
103
A.
B.
C. 4.107 s .
D. 4.105 s.
s.
s.
3
3
Câu 24: Mạch dao động gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 20mH và tụ điện phẳng có điện dung C = 2,0μF, đang có
dao động điện từ tự do với cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây là Io = 5,0mA. Biết khoảng cách giữa hai bản tụ điện là
0,10mm. Cường độ điện trường giữa hai bản tụ có giá trị cực đại bằng
A. 0,10MV/m.
B. 1,0μV/m.
C. 5,0kV/m.
D. 0,50V/m.
Câu 25: (CĐ-2008): Một mạch dao động LC có điện trở thuần bằng không gồm cuộn dây thuần cảm (cảm thuần)và tụ điện có
điện dung C. Trong mạch có dao động điện từ tự do (riêng) với tần số f. Khi mắc nối tiếp với tụ điện trong mạch trên một tụ điện
có điện dung
C
thì tần số dao động điện từ tự do (riêng) của mạch lúc này bằng
3
A. f/4.
B. 4f.
C. 2f.
D. f/2.
Câu 26: (ĐH-2010): Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L không đổi và tụ điện có điện dung C thay
đổi đượC. Điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1. Để tần số dao động riêng của
mạch là
A. 5C1.
5 f1 thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị
B.
C1
.
5
C.
5 C1.
D.
C1
5
.
Câu 27: (CĐ-2012): Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần và tụ điện có điện dung thay đổi đượC. Trong
mạch đang có dao động điện từ tự do. Khi điện dung của tụ điện có giá trị 20 pF thì chu kì dao động riêng của mạch dao động là
3 s. Khi điện dung của tụ điện có giá trị 180 pF thì chu kì dao động riêng của mạch dao động là
1
1
A. 9 s.
B. 27 s.
C. s.
D.
s.
9
27
Câu 28: 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 5: Một mạch dao động điện từ LC có chu kỳ dao động riêng là T. Nếu mắc thêm một tụ C’= 440 pF , song song với tụ C thì
chu kỳ dao động tăng thêm 20%. Hỏi C có giá trị bằng bao nhiêu?
A. 20 F
B. 1000 pF
C. 1200 pF
D. 10 F
Câu 29: 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?
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 5 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
A. f = 4,8 kHz.
B. f = 7 kHz.
C. f = 10 kHz.
D. f = 14 kHz.
Câu 30: (CĐ-2009): 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 7,5 MHz và khi C = C2 thì tần số dao động riêng của mạch là 10 MHz.
Nếu C = C1 + C2 thì tần số dao động riêng của mạch là
A. 12,5 MHz.
B. 2,5 MHz.
C. 17,5 MHz.
D. 6,0 MHz.
Câu 31: (ĐH-2010): 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 C 2 thì tần số dao động riêng của mạch bằng
C1C2
thì tần số dao động riêng của mạch bằng
C1 C2
A. 50 kHz.
B. 24 kHz.
C. 70 kHz.
D. 10 kHz.
Câu 32: Tần số dao động riêng của mạch LC là f. Muốn tần số dao động riêng là 3f thì mắc thêm một tụ C ' bằng bao nhiêu và
mắc như thế nào với C?
C
C
C
C
A. Song song và C'
B. Nối tiếp và C'
C. Nối tiếp và C'
D. Nối tiếp và C'
3
3
2
8
40 kHz. Nếu C
Câu 33: (ĐH-2012): Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định và một tụ điện là tụ xoay, có điện
dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc xoay của bản linh động. Khi = 00, tần số dao động riêng của
mạch là 3 MHz. Khi =1200, tần số dao động riêng của mạch là 1MHz. Để mạch này có tần số dao động riêng bằng 1,5 MHz
thì bằng
A. 300
B. 450
C. 600
D.900
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 6 -
Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam
Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)
ĐÁP ÁN
Câu 1
D
Câu 11
A
Câu 21
D
Câu 31
B
Câu 2
A
Câu 12
A
Câu 22
B
Câu 32
D
Câu 3
D
Câu 13
A
Câu 23
D
Câu 33
B
Câu 4
C
Câu 14
B
Câu 24
C
Câu 5
D
Câu 15
B
Câu 25
C
Câu 6
B
Câu 16
A
Câu 26
B
Câu 7
D
Câu 17
D
Câu 27
A
Câu 8
B
Câu 18
A
Câu 28
C
Câu 9
B
Câu 19
B
Câu 29
A
Câu 10
B
Câu 20
D
Câu 30
D
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 7 -