SBT Vật lí 12 Bài 20: Mạch dao động | Giải SBT Vật Lí lớp 12

71 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 20: Mạch dao động chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Bài giảng Vật Lí 12 Bài 20: Mạch dao động

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 20: Mạch dao động

Bài 20.1 trang 53 SBT Vật Lí 12: Trong mạch dao động có sự biến thiên tương hỗ giữa

A. điện trường và từ trường.

B. điện áp và cường độ điện trường.

C. điện tích và dòng điện.

D. năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về mạch dao động điện từ.

Lời giải:

Trong mạch dao động có sự biến thiên tương hỗ giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.

Chọn D

Bài 20.2 trang 53 SBT Vật Lí 12: Điện tích của một bản tụ điện trong một mạch dao động lí tưởng biến thiên theo thời gian theo hàm số $q = q_{0} c o s ω t .$ Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch sẽ là $i = I_{_{0}} c o s (ω t + φ)$ với:

A. $φ = 0$ B. $φ = \frac{π}{2}$

C. $φ = \frac{- π}{2}$ D. $φ = π$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức $i = q^{'}$

Lời giải:

Ta có

$\begin{array}{l} i = q^{'} = (q_{0} \cos ω t)^{'} \\ = - q_{0} ω \sin ω t = q_{0} ω \cos (ω t + \frac{π}{2}) \\ \Rightarrow φ = \frac{π}{2} r a d \end{array}$

Chọn B

Bài 20.3 trang 53 SBT Vật Lí 12: Tích điện cho tụ điện $C_{0}$ trong mạch điện vẽ sơ đồ Hình $20.1.$ Trong mạch điện sẽ xuất hiện dao động điện từ nếu dùng dây dẫn nối $O$ với chốt nào?

SBT Vật lí 12 Bài 20: Mạch dao động | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

A. Chốt $1$ B. Chốt $2$

C. Chốt $3$ D. Chốt $4$

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa mạch dao động điện từ.

Lời giải:

Mạch dao động điện từ bao gồm một tụ điện có điện có điện dung $C$ và cuộn cảm có độ tự cảm $L$ tạo thành mạch kín.

Chọn C

Bài 20.4 trang 53 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung $10 p F$ và một cuộn cảm có độ tự cảm $1 m H .$ Tần số của dao động điện từ riêng trong mạch xấp xỉ bằng:

A. $19, 8 H z$ B. $6, {3.10}^{7} H z$

C. $0, 05 H z$ D. $1, 6 M H z$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} = \frac{1}{2 π \sqrt{10^{- 3} {.10 .10}^{- 12}}} \approx 1, {6.10}^{6} H z$

Chọn D

Bài 20.5 trang 54 SBT Vật Lí 12: Đồ thị nào trong Hình $20.2$ biểu diễn sự biến thiên cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng theo thời gian, nếu lấy mốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện trong mạch?

SBT Vật lí 12 Bài 20: Mạch dao động | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 2)

A. Đồ thị a. B. Đồ thị b.

C. Đồ thị c. D. Không có đồ thị nào.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức điện tích $q = Q_{0} c o s ω t$ và cường độ dòng điện $i = I_{_{0}} c o s (ω t + \frac{π}{2})$

Lời giải:

Ta có $q = Q_{0} c o s ω t$ ; $i = I_{_{0}} c o s (ω t + \frac{π}{2})$

Khi tụ bắt đầu phóng điện $q = Q_{0} \Rightarrow ω t = 0 \Rightarrow i = I_{0} \cos (0 + \frac{π}{2}) = 0$

Chọn B

Bài 20.6 trang 54 SBT Vật Lí 12: Sự biến thiên theo thời gian của điện tích $q$ của một bản tụ điện và của cường độ dòng điện $i$ trong một mạch dao động lí tưởng được biểu diễn bằng các đồ thị $q (t)$ (nét liền) và $i (t)$ (nét đứt) trên cùng một hệ trục tọa độ $[(q, i), t]$ ở Hình $20.3.$ Đồ thị nào đúng? Lấy mốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện trong mạch.

SBT Vật lí 12 Bài 20: Mạch dao động | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 3)

A. Đồ thị a. B. Đồ thị b.

C. Đồ thị c. D. Không có đồ thị nào.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức điện tích $q = Q_{0} c o s ω t$ và cường độ dòng điện $i = I_{_{0}} c o s (ω t + \frac{π}{2})$

Lời giải:

Ta có $q = Q_{0} c o s ω t$ ; $i = I_{_{0}} c o s (ω t + \frac{π}{2})$

Chỉ có đồ thị c) thỏa mãn

Chọn C

Bài 20.7 trang 54 SBT Vật Lí 12: Tần số dao động riêng $f$ của một mạch dao động lí tưởng phụ thuộc như thế nào vào điện dung $C$ của tụ điện và độ tự cảm $L$ của cuộn cảm trong mạch?

A. $f$ tỉ lệ thuận với $\sqrt{L}$ và $\sqrt{C}$ .

B. $f$ tỉ lệ nghịch với $\sqrt{L}$ và $\sqrt{C}$ .

C. $f$ tỉ lệ thuận với $\sqrt{L}$ và tỉ lệ nghịch $\sqrt{C}$ .

D. $f$ tỉ lệ nghịch với $\sqrt{L}$ và tỉ lệ thuận $\sqrt{C}$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Ta có tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Suy ra $f$ tỉ lệ nghịch với $\sqrt{L}$ và $\sqrt{C}$ .

Chọn B

Bài 20.8 trang 55 SBT Vật Lí 12: Mạch dao động điện từ $L C$ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm $1 m H$ và tụ điện có điện dung $0, 1 μ F .$ Dao động điện từ riêng của mạch có tần số góc là

A. ${3.10}^{5} r a d / s$ B. $10^{5} r a d / s$

C. ${4.10}^{5} r a d / s$ D. ${2.10}^{5} r a d / s$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số góc $ω = \frac{1}{\sqrt{L C}}$ .

Lời giải:

Tần số góc $ω = \frac{1}{\sqrt{L C}} = \frac{1}{\sqrt{10^{- 3} .0, {1.10}^{- 6}}} = 10^{5} (r a d / s)$

Chọn B

Bài 20.9 trang 55 SBT Vật Lí 12: Một mạch dao động $L C$ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm $\frac{10^{- 2}}{π} (H)$ và một tụ điện có điện dung $\frac{10^{- 10}}{π} (F) .$ Chu kì dao động điện từ riêng của mạch này bằng

A. ${3.10}^{- 6} s$ B. ${4.10}^{- 6} s$

C. ${2.10}^{- 6} s$ D. ${5.10}^{- 6} s$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính chu kì: $T = 2 π \sqrt{L C}$ .

Lời giải:

Ta có chu kì: $T = 2 π \sqrt{L C} = 2 π \sqrt{\frac{10^{- 2}}{π} . \frac{10^{- 10}}{π}} = {2.10}^{- 6} (s)$

Chọn C

Bài 20.10 trang 55 SBT Vật Lí 12: Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm $\frac{1}{π} (m H)$ và tụ điện có điện dung $\frac{4}{π} (n F) .$ Tần số dao động riêng của mạch là

A. $5 π {.10}^{5} (H z)$ B. $2, 5 π {.10}^{5} (H z)$

C. $5 π {.10}^{6} (H z)$ D. $2, 5 π {.10}^{6} (H z)$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Ta có tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} = \frac{1}{2 π \sqrt{\frac{10^{- 3}}{π} . \frac{{4.10}^{- 9}}{π}}} = 250000 H z$

(Không có phương án nào)

Bài 20.11 trang 55 SBT Vật Lí 12: Biểu thức của năng lượng điện trường trong tụ điện là $W = \frac{Q^{2}}{2 C} .$ Năng lượng điện trường trong tụ điện của một mạch dao động biến thiên như thế nào theo thời gian?

A. Biến thiên điều hòa theo thời gian với chu kì $2 T .$

B. Biến thiên điều hòa theo thời gian với chu kì $T .$

C. Biến thiên điều hòa theo thời gian với chu kì $\frac{T}{2} .$

D. Không biến thiên điều hòa theo thời gian.

( $T$ là chu kì biến thiên của điện tích của tụ điện).

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về năng lượng trong mạch dao động

Lời giải:

Năng lượng điện trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì $T^{'} = \frac{T}{2}$

Chọn C

Bài 20.12 trang 55 SBT Vật Lí 12: Tính chu kì dao động riêng của một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung $200 p F$ và một cuộn cảm có độ tự cảm $0, 02 H .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính chu kì: $T = 2 π \sqrt{L C}$

Lời giải:

Ta có chu kì: $T = 2 π \sqrt{L C} = 2 π \sqrt{0, {02.200.10}^{- 12}} = 1, {25.10}^{- 5} s$

Bài 20.14 trang 55 SBT Vật Lí 12: Muốn mạch dao động có tần số dao động riêng là $1 M H z,$ cần phải mắc một tụ điện có điện dung bao nhiêu fara với một cuộn cảm có độ tự cảm $0, 1 H ?$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

Ta có tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} \Rightarrow C = \frac{1}{4 π^{2} f^{2} L} = \frac{1}{4 π^{2} {(10^{6})}^{2} .0, 1} = 0, {25.10}^{- 12} F$

Bài 20.15 trang 56 SBT Vật Lí 12:

Cuộn cảm của một mạch dao động có độ tự cảm $50 μ F;$ tụ điện của mạch có điện dung biến thiên được trong khoảng từ $60 p F$ đến $240 p F .$ Hỏi tần số dao động riêng của mạch có thể biến thiên trong phạm vi nào?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tần số $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$

Lời giải:

+ Khi $C = 60 p F$

$\Rightarrow f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} = \frac{1}{2 π \sqrt{{50.10}^{- 6} {.60 .10}^{- 12}}} = 2, {9.10}^{6} H z$

+ Khi $C = 240 p F$

$\Rightarrow f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}} = \frac{1}{2 π \sqrt{{50.10}^{- 6} {.240 .10}^{- 12}}} = 1, {45.10}^{6} H z$

Vậy tần số dao động của mạch biến thiên từ $1, {45.10}^{6} H z$ đến $2, {9.10}^{6} H z$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12