(SKKN 2022) phân loại và hướng dẫn học sinh giải bài toán vật lý liên quan đến đồ thị chương dòng điện xoay chiều

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HẬU LỘC I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TOÁN VẬT LÝ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỒ THỊ CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Người thực hiện: Nguyễn Thu Huyền Chức vụ: Tổ phó chuyên mơn SKKN thuộc lĩnh vực : Vật lý THANH HỐ NĂM 2022 Mục lục I MỞ ĐẦU: I.1 Lý chọn đề tài I.2 Mục đích nghiên cứu I.3 Đối tượng nghiên cứu I.4 Phương pháp nghiên cứu .1 II NỘI DUNG II.1 Thực trạng vấn đề trước áp dụng đề tài .1 II.2 Biện pháp sử dụng để giải vấn đề .2 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Một số dạng đồ thị dòng điện xoay chiều II.2.3 Nội dung II.3 Hiệu đề tài yêu cầu nâng cao chất lượng công tác giảng dạy, phù hợp với đối tượng học sinh, thực tiễn nhà trường, địa phương 18 II.4 Các kết quả, minh chứng tiến học sinh áp dụng biện pháp 18 III KẾT LUẬN .19 I MỞ ĐẦU: I.1 Lý chọn đề tài - Trong năm gần đây, đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh đề thi tốt nghiệp, tập Vật lí liên quan đến đồ thị tập trung nhiều chương dao động cơ, sóng dòng điện xoay chiều Riêng chương “Dòng điện xoay chiều” gặp toán đồ thị học sinh thường lúng túng khó định hướng giải Hơn học sinh thường ngại toán liên quan đến đồ thị nên thường hay bỏ (đối với học sinh thi học sinh giỏi) khoanh bừa câu hỏi (đối với học sinh tham gia kỳ thi tốt nghiệp) - Điểm bình quân thi THPT Quốc gia mơn Vật Lý tỉnh Thanh Hóa cịn thấp Vì để góp phần đạt kết tối ưu dạy học Vật lý trường THPT Hậu Lộc I góp phần nhỏ vào việc nâng điểm bình qn mơn Vật lý tỉnh Thanh Hóa kì thi tốt nghiệp THPT tơi lựa chọn thực giải pháp: Phân loại hướng dẫn học sinh giải toán Vật lý liên quan đến đồ thị chương Dòng điện xoay chiều I.2 Mục đích nghiên cứu - Phân dạng tốn liên quan đến đồ thị phương pháp giải toán liên quan đến đồ thị vật lý - Giúp học sinh định hướng vận dụng tốt kiến thức cho toán đồ thị - Nâng cao chất lượng đại trà chất lượng mũi nhọn môn học nhà trường I.3 Đối tượng nghiên cứu Bài toán liên quan đến đồ thị chương dòng điện xoay chiều I.4 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp đối chứng II NỘI DUNG II.1 Thực trạng vấn đề trước áp dụng đề tài - Đối với học sinh đại trà em thường cho toán liên quan đến đồ thị vật lý thường khó hay bỏ qua - Đối với học sinh giỏi thường sợ toán đồ thị Vật lý - Thứ hạng môn Vật lý kỳ thi tốt nghiệp THPT tỉnh Thanh hóa so với tồn quốc thấp - Số liệu khảo sát học sinh lớp 12 năm học 2020 – 2021 trường THPT Hậu Lộc I chưa áp dụng biện pháp Lớp 12A1 12A2 12A3 12A4 12A6 Tổng Sĩ số 44 45 44 38 47 218 Số học sinh làm tập đồ thị theo mức độ Ghi Nhận biết, Vận dụng thấp Vận dụng cao thông hiểu 18 10 20 14 32 28 10 28 22 108 (49,54%) 78 (35,78%) (1.83%) II.2 Biện pháp sử dụng để giải vấn đề 2.1 Cơ sở lý thuyết Dòng điện xoay chiều + Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ biến thiên điều hịa theo thời gian + Biểu thức i u: i = I0cos(t + i); u = U0cos(t + u) Đoạn mạch có điện trở R: Trong mạch điện xoay chiều có điện trở R dịng điện điện áp pha Điện áp: u  uR  U0 cos t     V Dòng điện xoay chiều qua mạch: Đồ thị u, i i uR U  cos t     A R R u,i (u) O Đoạn mạch có tụ điện: Trong mạch điện xoay chiều có tụ điện điện áp đầu đoạn mạch trễ pha dịng điện xoay chiều góc hay dịng điện sớm pha điện áp góc π/2) Điện áp : u  uC  U0 cos t    (i ) t hai π/2 (  V Dòng điện xoay U I  C.U  C = Đồ thị u ,i chiều qua mạch: i  dq   q' t  CU0 cos  t     dt   A  i  ZC i(A) C gọi dung kháng u O Đoạn mạch có cuộn dây cảm: Điện áp hai đầu đoạn mạch có cuộn cảm sớm pha dịng điện xoay chiều góc π/2 ( hay dòng điện x/chiều trễ pha điện áp góc π/2) i (A) A) Điện áp u = U0cos(t +  + π/2) Dòng điện i = I0cos(t + ); Đồ thị u ,i O i Đoạn mạch RLC nối tiếp Biểu thức dòng điện i = I0cos(t + i) Biểu thức điện áp u = U0cos(t + i + ) Độ lệch pha u so với i:   u ·r r  u    U ; I  u   i U  U C ZL  ZC tan   L   UR R u i C R  L- Mối liên hệ điện áp cực đại hiệu dụng: U  (U L  U C )2  U R2 I0  Định luật Ôm : U  (U L  U 0C )2  U 02R U0 U U U U U hay I   R  L  C  r Z Z R Z L ZC r Z  R   ZL  ZC  Tổng trở đoạn mạch: 2    R    LC    Công suất a b Công suất tức thời: pt  ui  UI cos  UI cos 2t    Cơng suất tiêu thụ trung bình mạch : P  UI cos  I R Tróng cos hệ số cơng suất (0  cos  ) cos  P UR R   U I U Z 2.2 Một số dạng đồ thị dòng điện xoay chiều Dạng đồ thị hàm điều hịa ( Dạng hình sin) Đồ thị phụ thuộc vào thời gian điện áp R, L C mạch RLC mắc nối tiếp uL uR uC i  I cost U0R U U 0L 0C  t tt t  uR  U 0R cos 000    U U0R0C U 0L   uL  U 0L cos t   2          U cos  tt   u uCLu RUU cos cos  t  t  0Cu0L 0RU cos  C 0C        Ta có: Đồ thị hàm khơng điều hịa( Dạng khơng phải hình sin) a.Đồ thị cơng suất tiêu thụ phụ thuộc R P  UI cos  I R P Pmax O R =ZL - ZC R b Đồ thị cộng hưởng I - Khi L thay đổi: UR UR  R   ZL  ZC  2 U R   ZL  ZC  UC  U2R P R2   ZL  ZC  , UZC R   ZL  ZC  U RC  2 , U R2  Z2C R2   ZL  ZC  , , Để đại lượng I, P, UR, UC, URC đạt giá trị cực đại L = I - Khi C thay đổi: UR UR  R   ZL  ZC  2 U R   ZL  ZC  UL  P , U2R R   ZL  ZC  UZL R   ZL  ZC  U RL  2 , U R2  Z2L R2   ZL  ZC  , , Để đại lượng I, P, UR, UL, ULC đạt giá trị cực đại C = Khi  (hoặc f) thay đổi: I P U   R2   L  C    U 2R   R   L  C    , UR  UR   R   L  C    Để đại lượng I, P, UR đạt giá trị cực đại Dạng đồ thị cộng hưởng Hàm số c Đồ thị điện áp - Khi L thay đổi: Vị trí cộng hưởng Biến số UL UL max U ZL UL  UZL R2   ZL  ZC  URL URL max U R Z U RL  L R2   ZL  ZC  U UC - Khi C thay đổi: UC  UC max UZC R2   ZL  ZC  ZL U U RC  ZC URC U R Z 2 C R2   ZL  ZC  URC max U - Khi  (hoặc f) thay đổi: UL  UL U RL    R   L  C    Dạng đồ thị U R2   L  2   R2   L   C   UL URL UL max URL max U U UC -Khi  f) thay đổi: UC (hoặc max Dạng đồ thị U ZC UC  U C   R   LURC  C    , URC   U R    C  U RC    R   L  C    max U 0 II.2.3 Nội dung - Phương pháp chung để giải toán đồ thị - Phân loại hướng dẫn học sinh giải toán liên quan đến đồ thị Vật lý mức độ kiến thức đối tượng học sinh 2.3.1 Phương pháp chung để giải tập đồ thị Để giải toán trước hết phải định hướng cho học sinh: để ý đến điểm đặc biệt đồ thị ( cực đại, cực tiểu, điểm cắt ) đồng thời phối hợp với mối liên hệ đại lượng đặc trưng để lập phương trình liên hệ giải để tìm kết toán Cụ thể là: Từ đồ thị ta biết yếu tố toán Mối liên hệ đại lượng thể đồ thị gì? - Xây dựng để tìm biểu thức liên hệ đại lượng cho với đại lượng cần tìm Từ vận dụng tốn học biến đổi để tìm u cầu toán 2.3.2 Phân loại hướng dẫn giải tập đồ thị a Dạng toán đồ thị nhận biết, thông hiểu Dựa vào đồ thị để nhận biết đại lượng vật lý, dạng toán tập trung cho tất đối tượng học sinh Đối với toán đồ thị nhận biết giáo viên hướng dẫn học sinh đọc đồ thị hiểu mối quan hệ đại lượng vật lý thể đồ thị đưa kết tốn Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện áp xoay chiều u hai đầu đoạn mạch vào thời gian t Điện áp cực đại hai đầu đoạn mạch A 110 V B 220 V C 220 V D.110 V Giải Theo đồ thị ta có Umax = U0 = 220 (V) Đáp án C Ví dụ 2: Một đoạn mạch điện xoay chiều chứa ba phần tử điện: điện trở thuần, cuộn dây cảm, tụ điện Hình đồ thị biểu diễn biến đổi theo thời gian điện áp hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch điện Đoạn mạch điện chứa A cuộn dây cảm B tụ điện C điện trở D cuộn dây cảm tụ điện Giải: Trên đồ thị ta thấy dòng điện sớm pha điện áp góc nên mạch điện có tụ Đáp án B Ví dụ 3: Sự phụ thuộc cảm kháng Z L cuộn dây vào tần số f dòng điện xoay chiều diễn tả đồ thị hình ? A Hình A B Hình B C Hình C D Hình D f Hình A Hình B Hình C Hình D f f f Giải: ZL=L= 2fL; phương trình giống phương trình y= ax tốn học nên đồ thị đường thẳng gốc tọa độ Đáp án A Ví dụ 4: Hình vẽ bên đồ thị phụ thuộc thời gian điện áp hai đầu đoạn mạch AB cường độ dòng điện chạy mạch Hệ số công suất mạch AB A B C 0,5 D 0,71 Giải Dựa vào đồ thị ta thấy : u(t) cực đại i(t) = giảm   CDDĐ mạch sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc  cos   u U0  120  U  120 2V  U  120V 1202 P  360W 40 Ví dụ Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U tần số f vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp (chỉ chứa phần tử nối tiếp điện trở, tụ điện cuộn cảm thuần) gồm hai đoạn AM MB Hình vẽ đồ thị phụ thuộc thời gian điện áp đoạn AM (đường 1) điện áp đoạn MB (đường 2) Gọi I P cường độ hiệu dụng qua mạch công suất mạch tiêu thụ Hãy chọn phương án A f = 100 Hz B U = V C P = D I = Giải U 0AM  3V U 0MB  6V Từ đồ thị ta có : Chu kỳ T = 0,02s f = 50Hz Hai điện áp ngược pha U0 = 3V I Dựa vào đồ thị ta suy công suất tiêu thụ mạch P = c Dạng toán đồ thị vận dụng cao -Với dạng toán tập trung cho học sinh giỏi -Bài tốn đồ thị vận dụng cao đồ thị khơng đồ thị dạng hình sin mà cịn có đồ thị khơng phải hình sin đồng thời đồ thị khơng đường mà nhiều đường Dẫn đến học sinh cảm thấy vướng , khó tư định hướng để giải, hầu hết em thường ngại sợ đồ thị -Đồ thị mạch điện xoay chiều khơng phải hình sin thường đồ thị đại lượng biến đổi -Đối với tốn đồ thị học sinh ngồi việc hiểu biết phải linh hoạt kết nối nhiều đại lượng, hiểu sâu, rõ kiến thức tìm kết tốn Bài tập ví dụ Ví dụ Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt + φ) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R = 24 Ω, tụ điện cuộn cảm mắc nối tiếp Ban đầu khóa K đóng, sau khóa K mở Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện i đoạn mạch vào thời gian t hình vẽ Giá trị U0 gần với giá trị sau đây? 11 A 170 V B 212 V C 127 V D 255 V Hướng dẫn -Từ đồ thị ta tìm đại lượng nào? ( I trường hợp đóng mở K) -Vận dụng mối liên hệ đại lượng biết đại lượng cần tìm biến đổi, tính tốn để tìm kết Giải Khi k đóng I0 = 3A, mạch có R L U 02 U 02 2  R  ZL  ZL   5, 76 32 Khi K mở I0= 4A, mạch có RLC nối tiếp U 02 U 02 2  R  Z  Z  Z  Z   5, 76     L C L C 42 42 U 02  5, 76  R ZL  ZC R  R  Z L  Z L  ZC       U0 Z0 ZL Z  5, 76  L  2 U  U  U   U2  U    20  5, 76  20  5, 76  R  20  5, 76   20  5, 76  20  5, 76  R 4   3  4     U 02 U 02  U 04 2  5, 76      U  R   120V 32.42   Ví dụ Xét đoạn mạch xoay chiều mắc nối tiếp gồm cuộn dây D tụ điện C Điện áp tức thời hai đầu cuộn dây D điện áp tức thời hai đầu tụ điện C biểu diễn đồ thị uD , uC hình vẽ Trên trục thời gian t, khoảng cách điểm a - b, b c, c - d, d - e Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch gần với giá trị sau đây? A 200 V B 80 V C 140 V - D 40 V 12 Phương pháp: Vận dụng kĩ đọc đồ thị Điện áp hai đầu đoạn mạch: u  u C  u D 2 Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch: U  UC  UD  2UC UD cosCD Giải: Từ đồ thị ta thấy khoảng thời gian từ a đến e T t ae T    ab  bc  cd  de   rad  d, u C   U 0C  120  V   t ab  t bc  t cd  t de  Tại thời điểm Ta có vòng tròn lượng giác: Từ vòng tròn lượng giác, ta thấy thời điểm e, u D  U 0D  160  V  CD  3 rad độ lệch pha u D u C là: Điện áp cực đại hai đầu đoạn mạch là:  2 U  U 0C  U 0D  2U 0C U 0D cosCD 3  U 02  1202  1602  2.120.160.cos  U  113,3  V   U  113,3  80,1  V  Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều u  U cos(100 t ) (U không đổi) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có điện trở r = 10 2Ω , hệ số tự cảm L biến thiên Đồ thị biểu diễn biến thiên công suất tiêu thụ trên toàn mạch theo cảm kháng cho hình vẽ Biết P 3/P1 = 3, giá trị điện trở R A 40 Ω B 50 Ω C 100 Ω D 100 Ω Phương pháp: - Vận dụng kĩ đọc đồ thị, quan tâm đến điểm cực đại điểm cho đồ thị - Mối liên hệ P1, P2 P3 13 Giải + Từ đồ thị ta thấy có hai giá trị ZL 60Ω 140Ω cho giá trị P + Vị trí P3 đạt cực đại ứng với trường hợp cộng hưởng điện ZL = ZC Z L3  Z L1  Z L 60  140   100Ω 2 + Mối quan hệ ZL3 với ZL1 ZL2 là: + Khi ZL =0 mạch có cơng suất P1 thỏa mãn P3 /P1 = Ta có: P3 I 32 R I  3   P1 I R I U Rr U  ( R  r )  Z C2  ( R  r )  Z C2 Rr  3 ( R  r )2  Z C2 3 ( R  r )2  Z C  2.( R  r )  100Ω  R  100 10  50 10  40 Ω Ví dụ 4: Lần lượt đặt vào đầu đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp (R P(W) biến trở, L cảm) điện áp xoay chiều có biểu thức   u2  U 2cos 2t   P1  ma  lần lượt: u1  U 2cos(1t  ) (V) (V), người ta thu đồ thị cơng suất mạch điện xoay chiều tồn mạch theo biến trở R hình Biết A đỉnh đồ thị P(1) B đỉnh đồ thị P(2) Giá trị R P1max gần là: A 100Ω;160W B 200Ω; 250W C 100Ω; 100W D 200Ω; 125W Hướng dẫn: Theo đồ thị: Khi đó: P2 max  P(1) x 100 B P(2) 100 250 R(Ω) U2  U  2RP2 max  2.250.100  100 5V 2R   U2R U2R P   Z  Z   R2  L C  R  (Z  Z ) P1  L C   100 U2 P    125W 1max  ZL  ZC 2.200 R  ZL  ZC  200  A  100  100  100 100  200  Lúc đó: 14 Ví dụ 5: Cho mạch điện RLC khơng phân nhánh, cuộn dây có điện trở r Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz Cho C thay đổi người ta thu đồ thị liên hệ điện áp hai đầu phần mạch chứa cuộn dây tụ điện hình vẽ Điện trở cuộn dây bao nhiêu? A 50  B 180  C 90  D 56  Hướng dẫn: C   Z C    U rLC  U  87  V  U rLC  I Z rLC  U U rLC  U r   Z L  ZC   R  r 2   Z L  ZC    Z L  Z C   100    2 fC r 87 r   87  R  r  5r rR rR C    ZC   U rLC  U r  Z L2  R  r  Z L2 r  1002  145  87  r  50    25r  1002 Ví dụ 6: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U khơng đổi tần số f  50 Hz vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm biến trở R, cuộn dây không cảm có r  30 độ tự cảm 104 1, C F L H  Tụ có điện dung  Gọi P tổng công suất biến trở mạch Hình bên phần đồ thị P theo R Khi biến trở có giá trị R1 tổng hệ số cơng suất cuộn O dây mạch gần giá trị sau đây: A 1,22 B 1,15 C 1,26 Hướng dẫn: Ta có, tổng cơng suất mạch biến trở: P P U2  R  r   R  r   Z L  ZC  U2  R  30   400 2R  30   U2R  R  r   Z L  ZC   D 1,19 U  2R  r   R  r   Z L  ZC  U2 y Pmax ymin 15 y'  2R  60R  800  2R  30  2R  30 y '   R  40; R  10 Bảng biến thiên R 10  y’ y - + ymin Từ bảng biến thiên ta có R0 = 10Ω Từ đồ thị R  14 Tổng hệ số công suất cuộn dây mạch đó: r R1  r   1,15 2 r  Z2L  R  r    Z L  ZC  R1  Ví dụ 7: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V tần số khơng thay đổi vào hai đầu đoạn mạch AB (hình vẽ) Cuộn cảm có độ tự cảm L xác định; R = 200 Ω ; tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh điện dung C để điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch MB đạt giá trị cực tiểu U1 giá trị cực đại U = 400 V Giá trị U1 A 173 V B 80 V C 111 V D 200 V Hướng dẫn: 16 U RC  IZ RC  U R  Z C2 R   Z L  ZC   Z L  Z L2  R 2UR  ZC   U  U RC max    Z L  Z L2  R   Z C    U RC     U   R2 R2 Z   U  U  U  U  U RC    C R  Z L2 R  Z L2  200.200.2  400   Z L  300  2  Z  Z  4.200 L L   2002 2002  U  200  200  110,9  V  2 2  200  Z 200  300 L  Theo ra: Ví dụ Cho đoạn mạch AB gồm: biến trở R, cuộn dây không cảm với độ tự cảm L = 0,6/π H, tụ có điện dung C = 10–3/(3π) F mắc nối tiếp Đặt điện áp xoay chiều u = U cos100πt (U không thay đổi) vào đầu A, B Thay đổi giá trị biến trở R ta thu đồ thị phụ thuộc công suất tiêu thụ mạch vào giá trị R theo đường (1) Nối tắt cuộn dây tiếp tục thu đồ thị (2) biểu diễn phụ thuộc công suất mạch vào giá trị R Điện trở cuộn dây A 90 Ω B 30 Ω C 10 Ω D 50 Ω Hướng dẫn: ZL  60; ZC  30 Đồ thị (1) : Mạch RLrC có đồ thị cơng suất tồn mạch P1 theo R đường nghịch biến  r  Z L  ZC  r  30 (*) Đồ thị (2): Mạch RC có đồ thị cơng suất tồn mạch P2 theo R Nhìn vào đồ thị ta thấy : P1  R    P2  R  10   U2 r   Z L  ZC  r  U2 r 10 10   2 2 10  ZC r  30 10  30  10r  1000r  9000   r  10 (loại) r  90 Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp, R L khơng đổi, cịn C thay đổi Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 150 V tần số không đổi Điều chỉnh giá trị C dung kháng ZC tụ điện tổng trở Z mạch biến đổi theo C hình vẽ bên Khi dung kháng tụ 17 điện ZC = ZC1 (xem hình vẽ) điện áp hiệu dụng hai tụ điện A 224,5 V B 300,0 V C 112,5 V D 200,0 V II.3 Hiệu đề tài yêu cầu nâng cao chất lượng công tác giảng dạy, phù hợp với đối tượng học sinh, thực tiễn nhà trường, địa phương Biện pháp áp dụng góp phần nâng cao chất lượng dạy học giáo viên học sinh mơn Vật lí trường THPT Hậu Lộc I Cụ thể: Với đối tượng học sinh có khả tiếp thu kiến thức chậm hầu hết em biết, hiểu giải tập đồ thị mức độ nhận biết, thông hiểu vận dụng thấp.( Khơng cịn tình trạng ngại đánh bừa đáp án) Đối với em học sinh khá, giỏi em tự tin giải tốn đồ thị Vật lí mức độ vận dụng cao.(Hạn chế tình trạng đánh bừa đáp án bỏ không làm) Chất lượng dạy học môn Vật lý trường THPT Hậu Lộc I ngày nâng cao II.4 Các kết quả, minh chứng tiến học sinh áp dụng biện pháp Số liệu khảo sát học sinh lớp 12 năm học 2020 – 2021 trường THPT Hậu Lộc I áp dụng biện pháp Số học sinh làm tập đồ thị theo mức độ Ghi Lớp Sĩ số Nhận biết, Vận dụng thấp Vận dụng cao thông hiểu 12A1 44 44 28 12A2 45 45 32 12 12A3 44 44 43 24 12A4 38 32 24 12A6 47 47 40 20 Tổng 218 212 (97,24%) 167 (76.6%) 67 (30,73%) Đội tuyển HSG cấp tỉnh xếp thứ toàn tỉnh ( Với giải nhất, giải nhì giải 3) - Kết thi THPT năm 2021 xếp thứ toàn tỉnh với điểm trung bình tồn trường mơn Vật lý 7,49 (năm 2020 xếp thứ tồn tỉnh với điểm bình quân 7,26) sau trường THPT Hàm Rồng trường THPT Bắc Sơn - Góp phần nhỏ nâng điểm trung bình thứ hạng mơn vật lý tỉnh Thanh Hóa kỳ thi tốt nghiệp THPT năm 2021 18 III KẾT LUẬN Trên kinh nghiệm mà thân triển khai áp dụng cho học sinh khối 12 trường THPT Hâu Lộc I năm học 2020 – 2021 đạt kết khả quan Góp phần vào kết chung nhà trường kết chung tỉnh nhà Tuy nhiên đề tài chắn cịn nhiều chỗ chưa hồn thiện, Vì vậy, mong đồng nghiệp, tổ chun mơn, hội đồng khoa học cấp đóng góp ý kến để viết hồn thiện Tơi xin trân thành cảm ơn Thanh Hóa ngày 25 tháng năm 2022 CAM KẾT KHÔNG COPY Xác nhận Hiệu trưởng Người thực Phạm Hùng Bích Nguyễn Thu Huyền Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa vật lý 12 – Lương Dun Bình ( Tổng chủ biên) Bí luyện thi đại học - Chu Văn Biên Đề thi THPT QG năm 2019, 2020, 2021 Đề thi thử trường THPT toàn quốc Danh mục đề tài SKKN mà tác giả Hội đồng Cấp phòng GD&ĐT, Cấp Sở GD&ĐT cấp cao đánh giá đạt từ loại C trở lên 19 Tên đề tài Sáng kiến Hướng dẫn học sinh giải nhanh toán điện xoay chiều liên quan đến giá trị tức thời Nâng cao hiệu bồi dưỡng học sinh giỏi phần tĩnh học vật rắn vật lí 10 Năm cấp Xếp loại Số, ngày, tháng, năm định công nhận, quan ban hành QĐ 2013 C Số 743/QĐ-SGD&ĐT ngày 04/11/2013 2019 C Số 2007/QĐ-SGD&ĐT ngày 08/11/2019 PHỤ LỤC MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Đặt điện áp xoay chiều vào đầu đoạn mạch AB hình vẽ, cuộn cảm có độ tự cảm L Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện áp tức thời hai đầu mạch AB (u) hai đầu đoạn mạch AM  u AM  theo thời gian t Dòng điện đoạn mạch có cường độ hiệu dụng A Giá trị L 20 0, H A  15 H B  1,5 H C  H D  Câu 2: Đoạn mạch gồm hai hộp kín X Y mắc nối tiếp, hộp chứa hai ba phần tử mắc nối tiếp: điện trở thuần, cuộn cảm thuần, tụ điện Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u=Uocos(2πft) , không đổi, f thay đổi Cho f thay đổi thu đồ thị phụ thuộc công suất tỏa nhiệt hộp hộp theo f hình vẽ Biết chậm pha Khi góc lệch pha hiệu điện hai đầu hộp gần với giá trị sau đây? A 100 B 120 C 130 D.1100 Câu 3: Đặt điện áp u = U0cosωt (U0 ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm biến trở R, cuộn cảm có cảm kháng ZL tụ điện có dung kháng ZC Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện áp hiệu dụng đoạn RL theo R Hãy chọn phương án xảy A ZC = 3ZL B ZC = 2ZL C ZC = 2,5ZL D ZC = 1,5ZL Câu 4: Lần lượt đặt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều gồm biến trở R, cuộn cảm L tụ điện C nối tiếp hai điện áp xoay chiều u1  U1 2cos(1t  1 ) V u2  U 2cos(2t   ) V người ta thu đồ thị cơng suất tồn mạch theo biến trở R hình vẽ Biết P2max  x Giá trị x gần giá trị sau A 112,5 Ω B 106 Ω C 101 Ω D 108 Ω URL, UL,UC Câu 5: Đặt điện áp xoay chiều u  U cos t có giá trị hiệu dụng U tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm cuộn cảm L, biến trở R tụ điện C Gọi URL điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây biến trở R, UC điện áp hiệu dụng hai đầu tụ C, UL điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm O R0 2R0 3R0 R() 21 L Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc URL, UL UC theo giá trị biến trở R Khi R = 2R0, điện áp hiệu dụng UL bằng: U U 2U U A 13 B 2 C 13 D Câu 6: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi có tần số thay đổi vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện áp hiệu dụng L theo tần số góc ω Lần lượt cho ω = ω1 ω = ω2 điện áp hiệu dụng UL1= UL2 = UL12 công suất tiêu thụ P1 P2 Khi ω thay đổi cơng suất tiêu thụ mạch đạt cực đại 287 W Tổng P1+ P2 có giá trị gần với giá trị sau đây? A 200W B 190W C 180 W D 160 W Câu 7: Đặt điện áp u = U cos2πft (U không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C mắc nối tiếp Khi f = 25 Hz điện áp hai đầu mạch u sớm pha  rad so với điện áp hai tụ uC Hình vẽ bên đồ thị phụ thuộc công suất mạch tiêu thụ vào tần số f Giá trị P3 gần giá trị sau ? A 18 W B 9,2 W C 6,5 W D 30 W Câu Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở, cuộn dây tụ điện mắc nối tiếp Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc công suất tỏa nhiệt P biến trở hệ số công suất cosφ đoạn mạch theo giá trị R biến trở Điện trở cuộn dây có giá trị gần với giá trị sau đây? A 10,1 Ω B 9,1 Ω C 7,9 Ω D 11,2 Ω     vào hai đầu Câu 9: Đặt điện áp đoạn mạch AB hình vẽ Hình bên sơ đồ mạch điện phần đồ thị biểu diễn phụ thuộc theo thời gian cường độ dòng điện mạch K đóng (đường nét đứt) K mở (đường nét liền) Điện trở R mạch có giá trị gần với kết sau đây? u  200 cos t   V 22 A 65  B 45  C 95  D 125  Câu 10: Đặt điện áp u = Ucosωt (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm: đoạn AM chứa điện trở R đoạn MB chứa tụ điện có điện dung C thay đổi nối tiếp với cuộn dây không cảm Gọi φ độ lệch pha u so với dịng điện mạch Hình vẽ phần đồ thị phụ thuộc φ điện áp hiệu dụng đoạn AM điện áp hiệu dụng đoạn MB Khi φ = φ0 độ lớn độ lệch pha điện áp đoạn AM điện áp đoạn MB gần giá trị sau A 0,91 rad B 0,42 rad C 0,85 rad D 0,56 rad Câu 11: Cho đồ thị điện áp uR uC đoạn mạch điện gồm R nối tiếp với tụ C Biết R = 50 Ω Biểu thức dòng điện A i = 4cos(100πt - ) (A) B i = 4cos(100πt) (A) C i = 4cos(100πt + ) (A) D i = 4cos(100πt) (A) Câu 12 Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L, tụ điện có u, i u điện dung C mắc nối tiếp Đồ thị điện áp dòng điện đoạn mạch xoay chiều hình bên Hệ thức sau đúng? A C L  R C L  R B C L  R  C R  L  D C i 23 Câu 13: Mạch điện xoay chiều không phân nhánh gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C; C R thay đổi Mạch mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng U (V) tần số không đổi, thay đổi C R giữ cường độ hiệu dụng không đổi I (A), đồ thị dung kháng Z� theo điện trở R biểu diễn hình Tổng (a + b) có giá trị gần với giá trị sau đây? A 275 B 173 C 140 D 282 Câu 14: Cho mạch điện xoay chiều hai đầu AB, gồm hai đoạn AM MB mắc nối tiếp Điện áp tức thời hai đầu AB, AM, MB tương ứng uAB, uAM, uMB, biểu diễn đồ thị hình bên theo thời gian t Biết cường độ dịng điện mạch có biểu thức i = cos(ωt)A Cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AM MB A 98,62 W 56,94 W B 90,18 W 53,33 W C 139,47 W 80,52 W D 82,06 W 40,25 W Câu 15: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh điện áp xoaychiều u  U cos  t  với U không đổi  thay đổi Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tổng trở cảm kháng cuộn dây theo tần số góc cho Z ( ) 20 hình vẽ Tổng trở mạch   40 gần giá trị sau đây? A 80 Ω B 77 Ω C 76 Ω D 82 Ω O 0 40 Câu 16: Đặt điện áp u  U0 cost (U0,  không đổi) vào đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện áp hiệu dụng UL hai đầu cuộn cảm hệ số công suất cos đoạn mạch theo giá trị độ tự cảm L Giá trị U0 gần với giá trị sau ? A 240 V B 165 V C 220 V D 185 V 24  25 ... giải pháp: Phân loại hướng dẫn học sinh giải toán Vật lý liên quan đến đồ thị chương Dịng điện xoay chiều I.2 Mục đích nghiên cứu - Phân dạng toán liên quan đến đồ thị phương pháp giải toán liên. .. chung để giải toán đồ thị - Phân loại hướng dẫn học sinh giải toán liên quan đến đồ thị Vật lý mức độ kiến thức đối tượng học sinh 2.3.1 Phương pháp chung để giải tập đồ thị Để giải toán trước... thi học sinh giỏi cấp tỉnh đề thi tốt nghiệp, tập Vật lí liên quan đến đồ thị tập trung nhiều chương dao động cơ, sóng dịng điện xoay chiều Riêng chương ? ?Dòng điện xoay chiều? ?? gặp toán đồ thị học