(SKKN 2022) kinh nghiệm giải bài tập đồ thị công suất tiêu thụ trong vật lý lớp 12

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: .1 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm sáng kiến kinh nghiệm 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm “phương pháp giải tốn đồ thị liên quan đến cơng suất” .2 2.1.1 Khái niệm đồ thị vật lí 2.1.2 Phương pháp giải đồ thị hàm khơng điều hịa vật lí 2.2 Thực trạng vấn đề học sinh trường THPT Lê Văn Hưu trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Đặc điểm tình hình nhà trường 2.2.2 Thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập đồ thị liên quan đến công suất lớp 2.3 Giải pháp sử dụng để giải đồ thị liên quan đến công suất mạch điện xoay chiều 2.3.1 Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều chiều không phân nhánh RLC (cuộn cảm) 2.3.2 công suất tiêu thụ mạch RrLC không phân nhánh (cuộn dây có L,r)7 2.4 Bài tập đồ thị liên quan đến công suất vật lý 12 2.4.1 Bài tập liên quan đến R biến thiên (mối quan hệ P φ R thay đổi) .9 2.4.2 Bài tập đồ thị liên quan đến L biến thiên 13 2.4.3 Bài tập đồ thị liên quan đến C biến thiên 14 2.4.4 Bài tập đồ thị liên quan đến f,  biến thiên .15 2.5 Bài tập làm thêm 17 2.6 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm thân nhà trường .18 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Có thể nói phân dạng chương sách Vật lí 12 nhiều tác giả biên soạn thiết thực giúp nhiều cho học sinh dùng làm tài liệu tham khảo ôn thi THPT Quốc gia ôn luyện Học sinh giỏi Trong phân dạng tập, có nhiều phân dạng khó, nhiều tập gặp làm học sinh bối rối, đặc biệt em học sinh yếu suy luận gặp dạng tập em tự giải vấn đề Theo xu hướng thường có nhiều toán yêu cầu học sinh phải sử dụng vận dụng linh hoạt kiến thức liên quan đến đồ thị Gặp toán dạng học sinh thường lúng túng việc tìm cho phương pháp giải tốt Các sách tham khảo lại trọng áp dụng công thức vật lí vào làm tập để kết nhanh mà không trọng nhiều tập đồ thị, tài liệu tham khảo mạng lại trọng nhiều dạng đồ thị hàm điều hịa đề cập đến đồ thị hàm khơng điều hịa, nên tập đồ thị đặc biệt đồ thị hàm không điều hịa (trong có đồ thị liên quan đến cơng suất) thường khó với học sinh THPT Nhằm giúp em học sinh có nhìn khái qt hơn, lựa chọn cho phương pháp tối ưu để đạt hiệu cao làm tập liên quan đến đồ thị công suất môn Vật lý lớp 12 nói riêng đồ thị hàm khơng điều hịa nói chung, tơi chọn đề tài “Giải tập đồ thị công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều” Tuy đề tài nằm phạm vi nhỏ tổng thể Chương hy vọng giúp đỡ học sinh nắm vững dạng tập xuất đề thi THPT Quốc gia, đề Học sinh giỏi gần “đồ thị hàm khơng điều hịa” Tơi mong nhận xét quý lãnh đạo, đồng nghiệp để tơi hồn thiện Sáng kiến kinh nghiệm Tơi xin chân thành cảm ơn! 1.2 Mục đích nghiên cứu - Khai thác hệ thống tập đồ thị cơng suất tiêu thụ vật lí lớp 12 - Đánh giá thực trạng khả giải tập đồ thị công suất học sinh - Học sinh nhìn vào đồ thị để tìm kết mà đề yêu cầu từ dừ kiện đề cho mà vẽ đồ thị công suất - Học sinh tự tìm hướng giải tập đồ thị cơng suất vật lí lớp 12 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: Đề tài đưa vào giảng dạy cho học sinh lớp 12 trường THPT Lê Văn Hưu năm học 2020 - 2021 ôn thi THPT QG năm 2021 phần tập đồ thị công suất vật lý 12 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Học sinh lớp 12C5 trường THPT Lê Văn Hưu, Thiệu Hóa, Thanh Hóa - Đội tuyển học sinh giỏi trường THPT Lê Văn Hưu, Thiệu Hóa, Thanh Hóa 1.4 Phương pháp nghiên cứu -1- Để làm rõ vấn đề mà đề tài nghiên cứu, cần vận dụng tổng hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp điều tra giáo dục - Phương pháp quan sát sư phạm - Phương pháp thống kê thu thập thông tin, tổng hợp, so sánh, xử lý số liệu - Phương pháp mô tả - Nghiên cứu lí luận: + Nghiên cứu lí luận dạy học vật lí, nghiên cứu mục tiêu dạy học, lí luận đồ thị vật lí + Nghiên cứu tài liệu vật lí: Sách giáo viên, sách giáo khoa vật lí lớp 12, tài liệu có liên qua đến đồ thị đại lượng xác định từ đồ thị 1.5 Điểm sáng kiến kinh nghiệm Tôi viết đề tài nhằm xây dựng sở lý thuyết phương pháp đầy đủ, tổng quát để giải tập toán đồ thị liên quan đến cơng suất nói riêng tốn đồ thị hàm khơng điều hịa nói chung Bởi theo tơi biết “bài tốn đồ thị liên quan đến công suất tiêu thụ” dạng tập ngày đưa nhiều kỳ thi THPT Quốc gia, thi học sinh giỏi, nhiên tài liệu tham khảo cịn có lời giải mà chưa có đường lối cụ thể phương pháp giải chung cho tốn Tơi hi vọng tài liệu giúp ích cho học sinh việc giải dạng toán Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm “phương pháp giải toán đồ thị liên quan đến công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều” 2.1.1 Khái niệm đồ thị vật lí - Đồ thị cấu trúc rời rạc bao gồm đỉnh cạnh nối đỉnh - Các loại đồ thị khác phân biệt kiểu số lượng cạnh nối hai đỉnh đồ thị 2.1.2 Phương pháp giải đồ thị hàm khơng điều hịa vật lí - Bước Tìm hiểu đề bài: Dựa vào đồ thị đại lượng biết, đơn vị đại lượng trục, điểm có hồnh độ, tung độ xác định điểm đặc biệt (cực đại, cực tiểu, điểm cắt,…), bước thực tế từ đồ thị ta chuyển tốn thơng thường với thông số đại lượng biết đại lượng cần tìm - Bước Xác lập mối liên hệ đại lượng có từ đồ thị đại lượng cần tìm theo u cầu đề (thơng qua cơng thức liên hệ để lập phương trình), Bước địi hỏi cần nắm vững kiến thức sở đại lượng vật lí tốn - Bước Rút kết luận tính tốn kết quả, bước ngồi kiến thức vật lí cịn địi hỏi thêm kĩ tính tốn tốt 2.2 Thực trạng vấn đề học sinh trường THPT Lê Văn Hưu trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm -2- 2.2.1 Đặc điểm tình hình nhà trường - Trường THPT Lê Văn Hưu trường loại hình Cơng lập, nhiên nhiều học sinh kiến thức bản, học môn Khoa học thực nghiệm mơn Vật lí em thường chán nản học đối phó, tập mang tính suy luận em gặp nhiều khó khăn - Đội ngũ giảng dạy mơn Vật lí trường có giáo viên, phải dạy kiêm nhiệm thêm Công nghệ nên thời gian đầu tư chuyên mơn chưa nhiều Nhiều giáo viên chưa thực thích ứng với đổi dạy học Tuy nhiên với sức trẻ tồn giáo viên mơn Vật lí trường khơng ngừng học hỏi, trau dồi chun mơn thuận lợi lớn cho mơn Vật lí 2.2.2 Thực trạng việc hướng dẫn học sinh làm tập đồ thị liên quan đến công suất lớp - Giáo viên đề cập đến tập đồ thị dao động trọng vào tập áp dụng cơng thức tính toán - Tài liệu, sách tham khảo viết phần đồ thị nói tóm tắt - Rất nhiều học sinh thi THPT QG gặp toán đồ thị thường bỏ qua cuối chọn bừa đáp án nên có kết thi không cao - Bài tập đồ thị liên quan đến cơng suất nói chung có nhiều vấn đề để khai thác vấn đề, khái niệm học sinh tiếp thu được, nhiên toán yêu cầu suy luận biến đổi nhiều bước để làm tập mở rộng đề THPT Quốc gia, đề thi học sinh giỏi học sinh gặp nhiều khó khăn Trước thực trạng tơi nhận thấy phải hướng dẫn em trước hết phải nắm vững tượng sau kiến thức sách giáo khoa cung cấp, sau từ từ đưa dạng tốn ví dụ thực tế đề thi cho em làm quen - Bài tập đồ thị liên quan đến công suất phân dạng lạ khó khơng học sinh trường THPT Lê Văn Hưu mà cịn lạ khó với nhiều học sinh nước, giáo viên cịn khan tài liệu tham khảo dạng tốn Vì để học sinh hiểu rõ tượng chất tốn tơi đưa sở lý thuyết, phân loại đưa phương pháp giải cho loại dạng toán 2.3 Giải pháp sử dụng để giải đồ thị liên quan đến công suất mạch điện xoay chiều Để giải tốt toán đồ thị liên quan đến công suất tối thiểu cần nắm kiến thức trọng tâm Công suất, mối quan hệ công suất đại lượng biến thiên mạch 2.3.1 Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều chiều không phân nhánh RLC (cuộn cảm)  Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + )  Cơng suất trung bình: P = UIcos = RI2  Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều: P  UI cos  (1) (2) -3- R Z ( Cos có giá trị từ đến 1)  Hệ số công suất:  Biến đổi dạng khác: U2 P  RI  U R I  R R cos   P  ZI cos , P U2R Z2 (3) (4) (5) (6) UR cos = U KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN CỦA P THEO CÁC ĐẠI LƯỢNG: R, L, C, φ,  2.3.1.1 Công suất tiêu thụ cực đại mạch RLC có cộng hưởng A R C L M B N Nếu giữ không đổi điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch thay đổi ωL = ωC (hay ZL= ZC) có tần số góc  (hoặc thay đổi f, L, C) cho tượng cộng hưởng điện Điều kiện xảy tượng cộng hưởng mạch RLC nối tiếp: L   C ; LC ZL= ZC;  Lúc mạch có cộng hưởng thì: Tổng trở: Z = Zmin = R; UR = URmax = U Cường độ dòng điện: I  I max  U R (7) (8) (9) Cơng suất mạch có cộng hưởng đạt giá trị cực đại: P  Pmax  U2 R (10) Mạch có cộng hưởng điện áp pha với cường độ dòng điện, nghĩa là:  = 0; u = i ; cos =1 (11) Điện áp hai điểm M, B chứa L C đạt cực tiểu ULCmin = (12)  Lưu ý: L C mắc liên tiếp 2.3.1.2 Khảo sát biến thiên P theo R a R thay đổi để P =Pmax C L R Khi L,C,  khơng đổi mối liên hệ A ZL ZC không thay đổi nên thay đổi -4- B R không gây tượng cộng hưởng  Công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại khi: Khi đó: Z  R , I U R  cos=   R ; Z , => tan  = U2 PMax  2R U2 Pmax  Z L  ZC (13) (14) (15) (16) U I = Imax = Z L  Z C b R thay đổi để có công suất P (P  Với L mạch có cơng suất cực đại theo (18) ZL = ZC suy ra: (25) Đồ thị P – L: 2.3.1.5 Với hai giá trị của tụ điện C1 và C2 mạch có cùng công suất Tìm C để Pmax Với hai giá trị tụ điện C1 C2 mạch có cơng suất P1=P2  Z1=Z2  |ZL1 ZC| = | ZL2  ZC| 1 Z  ZC2 (26) 2L   ZL  C1 C C 2  => Với điện dung tụ điện C mạch có cơng suất cực đại ZL = ZC kết hợp với (26) suy ra: ZC  ZC1  ZC2   C  2C1.C2 C1  C2 , C C1 C2 , (27) Đồ thị P – C: -7- 2.3.2 công suất tiêu thụ mạch RrLC không phân nhánh (cuộn dây có L,r): C L,r R A M N B  Công suất tiêu thụ đoạn mạch xoay chiều: U 2( R  r ) Z2 P = UIcos hay P = I2 (R+r) = Rr  Hệ số công suất đoạn mạch : cos = Z U R  Công suất tiêu thụ điện trở R: PR = I2.R= Z Với Z = (R+r)2  (Z L - Z C )2 U r  Công suất tiêu thụ cuộn dây: Pr = I2 r = Z  Hệ số công suất đoạn mạch chứa cuộn dây : cosd =  Tìm R để cơng suất toàn mạch cực đại Pmax khi: R+r=|ZL ZC|, R=|ZL ZC|  r Pmax r Zd r = U2 U2 P   max Z L  ZC 2(R  r) , r  Z L2 (28)  Tìm R để công suất R cực đại PRmax R2= r2+(ZL ZC)2 (29) (30) U2 2r  r  ( Z  Z )2 L C Lúc đó: PRmax =  Chứng minh: a Công suất tiêu thụ cực đại của cả đoạn mạch R thay đổi : (L,r,C,  không đổi) C L,r R A B R thay đổi để Pmax: Khi L,C,  khơng đổi mối liên hệ ZL ZC không thay đổi nên thay đổi R không gây tượng cộng hưởng Ta có: P U2 (Z L  Z C )2 (R  r)  (R  r ) U2 2 P = (R+r)I2 = (R+r) ( R  r )  ( Z L  Z c ) => ( Z  Z C )2 Rr L Rr Để P=Pmax => ( ) : (R+r) = (31) Z L  ZC -8- Công suất tiêu thụ cực đại (R+r): Pmax = b Công suất tiêu thụ cực đại R: Ta có: U2 Z L  ZC U2 U2 2 PR= RI2 = ( R  r )  ( Z L  Z c ) R = 2r  X (32) 2 ( Z  ZC )  r R L R Để PRmax ta phải có X = ( ) đạt giá trị ( Z L  Z C )2  r R => R= => R= U ( Z L  Z C )2  r 2r  r  ( Z  Z )2 L C Lúc đó: PRmax=  Lưu ý: Có kí hiệu r thay R0 2.4 Bài tập đồ thị liên quan đến công suất mạch điện xoay chiều 2.4.1 Bài tập liên quan đến R biến thiên (mối quan hệ P φ R thay đổi) Bài (Chuyên Lam Sơn - Thanh Hóa L2 - 2021): Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U khơng đổi tần số f = 50Hz vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm biến trở R, cuộn dây không cảm có r = 30 Ω độ 1,2 tự cảm � =  � Tụ có điện dung � = 10 4  � 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 dây mạch gần giá trị sau đây? A 1,22 B 1,15 C 1,26 D 1,19 Hướng giải:  r  30   Z L  120  Bài cho :  Z C  100  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) R(  ), đồng R1  R (R giá trị điện trở P ) thời ta có: max Từ kiện đề cho rút từ đồ thị, ta đưa tốn đồ thị thành tốn thơng thường là: -9-  r  30  R1  Z L  120   Z  100 R C  - Bài cho: (R0 giá trị điện trở Pmax) - Cần tìm: tổng hệ số cơng suất: cosd + cos = ?  Bước 2: Tìm công thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P R) U2 2 - Cơng suất biến trở theo (32) ta có: PR = ( R  r )  ( Z L  Z c ) R U2 2 - Công suất mạch theo (31) ta có: P’ = (R+r) ( R  r )  ( Z L  Z c ) - Tổng công suất biến trở mạch là: U2 2 P = P + P’ = (2R+r) ( R  r )  ( Z L  Z c )  Bước 3: Biến đổi tốn học để tìm tổng hệ số cơng suất (lưu ý R0 giá trị điện trở Pmax) - Thay số vào P ta được: 2U 625 P  Pmax  [( R  15)   30)]min 625 R  15 ( R  15)   30 R  15 Áp dụng bất đẳng thức Cơ - si ta có: P (R + 15)2 = 625 hay R0  10 max R1   R1  14 2 R  Tổng trở: Z  ( R1  r )  ( Z L  Z C )  146 Mà r r 2 r  ZL + Hệ số công suất cuộn dây: cosd = Z d = = 17 44 Rr + Hệ số công suất đoạn mạch : cos = Z = 146 + Vậy tổng hệ số công suất cuộn dây mạch: 44 17 + 146  1,1529  đáp án: B Bài (Vật lí BeeClass) Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây cảm Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u  U 0cos  t    V , U  khơng đổi, R thay đổi Công suất tiêu thụ mạch phụ thuộc R cho đồ thị hình bên Giá trị U0 A.130 V B 60 V C 120 V D 130 V Hướng giải: -10-  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) R(  ), Từ đồ thị ta thấy, với R = R1 = 40Ω R = R2 mạch có cơng suất R = R0 = 60Ω Pmax Tìm U0 ?  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P R) biến đổi toán học - Từ (15), (18) (19) ta có: R0  R1.R2  R2  90 U2 P  130W R1  R2 - Khi đó: U Pmax  2R 845 Pmax  W U  130V Vậy: U  130 2V  Mối quan hệ P φ R thay đổi Bài Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm biến trở R cuộn cảm L Gọi φ độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch cường độ dịng điện đoạn mạch Hình vẽ đồ thị công suất mà mạch tiêu thụ theo giá trị φ Giá trị φ1 gần giá trị sau đây? A 0,42 rad B 0,48 rad C 0,52 rad D 0,32 rad Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) φ(rad), Từ đồ thị ta thấy: P  Pmax - Tại φ1 Tìm φ1?  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hồnh (P φ) biến đổi tốn học - Theo (21) ta có: P  Pmax 2sin  cos  Pmax sin 2 3 P  Pmax  sin 21   1  0,424rad  đáp án A 4 - Mà φ1 Bài (L1 - Thăng Long - Hà Nội- 21) Đặt điện áp xoay chiều � = �0 ���(�� ) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R thay đổi, cuộn dây cảm tụ điện mắc nối tiếp Gọi φ -11A 0,79 rad C 1,57 rad B 0,365 rad D 1,205 rad độ lệch pha điện áp hai đầu cường độ dòng điện mạch Khi thay đổi R, đồ thị công suất tiêu thụ đoạn mạch phụ thuộc vào φ hình vẽ Giá trị φ1 Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) φ(rad) - Khi R biến thiên Pmax( P0 )thì φ = π/4 (rad)  P  P0 1  - Từ đồ thị ta thấy:  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P φ) biến đổi tốn học - Theo (21) ta có: P  P0 2sin  cos   P0 sin 2 2 P  P0  sin 21     1,205rad 3  đáp án D - Mà φ1  Đồ thị đường P - R Bài Lần lượt đặt vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm biến trở R, cuộn cảm L tụ điện C hai điện áp xoay chiều: u1 = U10cos(ω1t + φ1)V u2 = U20cos(ω2t + φ2)V người ta nhận đồ thị cơng suất mạch tiêu thụ theo R hình vẽ (lần lượt đường đường 2) Gọi x công suất mạch tiêu thụ cực đại đặt điện áp u Giá trị x gần giá trị sau đây? A 112 W B 106 W C 101 W D 108 W Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) R(  ), Từ đồ thị ta thấy: - Với đường 1: có giá trị R1 = 20 R2 = y cho giá trị công suất; đồng thời P1max = 125 - Với đường 2: có giá trị R1 = y R2 = 145 cho giá trị công suất; đồng thời P2max = x = ?  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P R) biến đổi toán học - Theo (13); (15); (18); (19) ta có: -12- U2 U2 U2   Pmax  R  2Z Z  R R L c  2  R1 R2  Z LC  R0  R  R  U  P U12  125    y   20 20 y     y  80  20  y  U1  100 - Với đường 1:  U 22  x  P  2max  80.145  x  104,45  U  80  145  100 - Với đường 2:  => đáp án B Bài Lần lượt đặt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều RLC không phân nhánh (R biến trở, L cảm) hai điện áp xoay chiều u1 = U0cos(ω1t + φ1) u2 = U0cos(ω2t + φ2) Thay đổi giá trị R người ta nhận đồ thị công suất mạch theo R hình vẽ Giá trị x gần giá trị sau đây? A 67 W B 90 W C 76 W D 84 W Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) R(  ), Từ đồ thị ta thấy: - Với đường ta có: x  P2max = ? - Khi R1 = 100 R2 = 400 P1max = P2 = 50W  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P R) biến đổi toán học - Từ (13); (15); (17) ta có:  U2  50  U  40000  P2max  2.400   U 2R 40000.100 R 100; P  50   50   Z LC  100  P1  2 2 R  Z 100  Z LC LC   U2 40000   75,59W  x  P1max  Z 2.100  LC => Đáp án C -13- 2.4.2 Bài tập đồ thị liên quan đến L biến thiên Bài Đặt điện áp u = U0cosωt (U0, ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Cho biết R = 100Ω, cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc công suất tiêu thụ điện đoạn mạch theo độ tự cảm L Dung kháng tụ điện là: A 100 Ω B 100 Ω C 200 Ω D 150 Ω Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) L(H), Từ đồ thị ta thấy: - Khi L = P = 100W - Khi L = L0 P = Pmax = 300W - Bài cho: R = 100 Ω Tính ZC = ?  Bước + 3: Tìm công thức liên hệ đại lượng trục tung hồnh (P L) biến đổi tốn học R.U RU P  R  ( Z L  Z C ) R  ( L.  )2 C - Ta có: R.U 100U   L  : P  R  Z  100  1002  Z C C   L  L ; P  300  U  U  30000 max   Z C  100 2 => Đáp án B R 2.4.3 Bài tập đồ thị liên quan đến C biến thiên Bài Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C, thu đồ thị công suất tiêu thụ mạch hình vẽ Giá trị L bằng? A / (2 )  H  B 2/  H C /  3  ( H ) D /  ( H ) -14- Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) C(F), Từ đồ thị ta thấy: 104 104 C  C1  (F ) C  C2  (F ) 4 2 - Khi cơng suất tiêu thụ mạch có giá trị - Bài cho f = 50Hz, tìm L?  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P C) biến đổi toán học - Theo (26) kiện cho ta có: 1 Z  ZC P  P Z Z ZC1   400; Z C   200   Z L  C1 C1  C2  100 L  300  L   H    Chọn D 2 2.4.4 Bài tập đồ thị liên quan đến f,  biến thiên Bài (SGD Bình Dương L1 - 19) Đặt điện áp xoay chiều u  U cos(2 ft )(V ) (U khơng đổi cịn f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm có hệ số tự cảm L ghép nối tiếp Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc công suất tiêu thụ mạch tần số f thay đổi Giá trị công suất P gần với giá trị sau nhất? A 60 W B 63 W C 61 W D 62 W Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) f(Hz), Từ đồ thị ta thấy: - Khi f1  50 Hz  P  160W - Khi f  f1  100 Hz  P  100W - Khi f  f1  150 Hz  P  ? -15-  Bước + 3: Tìm công thức liên hệ đại lượng trục tung hồnh (P f) biến đổi tốn học - Công suất tiêu thụ mạch:  RU  f1  50  160  R  Z (1) L   RU RU P   f  100  100  (2) R  Z L2 R  Z L   RU (3)  f  150  P  2 R  Z  L Giải hệ phương trình ta được: P = 61,5W  Chọn C Bài 10 (QG - 2015) Lần lượt đặt điện áp u = U cosωt (U không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch X vào hai đầu đoạn mạch Y; với X Y đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Trên hình vẽ, P X PY biểu diễn quan hệ công suất tiêu thụ X với ω Y với ω Sau đó, đặt điện áp u lên hai đầu đoạn mạch AB gồm X Y mắc nối tiếp Biết cảm kháng hai cuộn cảm mắc nối tiếp (có cảm kháng ZL1 ZL2) ZL = ZL1 + ZL2 dung kháng hai tự điện mắc nối tiếp (có dung kháng Z C1 ZC2) ZC = ZC1 + ZC2 Khi ω = ω2, công suất tiêu thụ đoạn mạch AB có giá trị gần giá trị sau A 14 W B 10 W C 22 W D 18 W Hướng giải:  Bước 1: Các đại lượng trục tung trục hoành là: P(W) (rad/s), Từ đồ thị ta thấy:  Khi   1  PX max  40   Khi       P  20  PX max X   Khi   3  PY max  60    Khi   2  3  PY  20  PY max Khi X nối tiếp Y ω = ω2 tìm cơng suất tiêu thụ?  Bước + 3: Tìm cơng thức liên hệ đại lượng trục tung hoành (P ) biến đổi toán học U2 PX  cos  X RX - Công suất tiêu thụ đoạn mạch X: -16- U2  Khi     P  X max  RX   RX2  Khi       P  P  cos     Z L  Z C  RX X X max X  2 RX2   Z L1  Z C1  U2 PY  cos Y RY - Công suất tiêu thụ đoạn mạch Y: U2   Khi   3  PY max  R Y   1 RY2   Khi   2  3  PY  PY max  cos Y   2 3 R  Z  Z   Y L C    Z L  Z C   RY  - Khi X nối tiếp Y ω = ω2 cơng suất tiêu thụ: U  RX  RY  U  RX  RY  P 2  R  R  Z  Z  Z  Z  X Y   L1 L C1 C   RX  RY   RX  RY 40 PX max RY    RX 1,5 RY 60 PY max RX P  U2 2,5 P RY 2,52  1,5   U  1,5 RY  RY   1,5R Y    60   RY   1,5 RY  RY 2  2,5 2,5  1,5  2    2  24  W   Chọn C 2.5 Bài tập làm thêm Câu 11 (Chuyên Nguyễn Quang Diêu – Đồng Tháp - 19) Một mạch điện gồm biến trở R, tụ điện C cuộn cảm mắc nối tiếp Thay đổi giá trị R người ta vẽ đồ thị thể mối liên hệ công suất mạch độ lệch pha φ điện áp hai đầu mạch so với dịng điện hình vẽ Hiệu số φ2 – φ1 có giá trị gần với giá trị A 2,41 (rad) B 3,14 (rad) C 1,68 (rad) Câu 12 Đặt điện áp u = 200 cos(100πt + π/4) (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm: biến trở R, cuộn cảm L tụ điện C người ta thu đồ thị biểu diễn quan hệ công suất mạch điện với điện trở R hình vẽ Giá trị x, y, z là: A 400, 500, 40 D 1,834 (rad) B 400, 400, 50 -17- C 500, 40, 50 D 50, 400, 400 Câu 13 Lần lượt đặt vào đầu đoạn mạch xoay chiều RLC (R biến trở, L cảm) điện áp xoay chiều: u1=3acos(ω1t + π) (V) u2=2a cos(ω2t - π/2) (V) đồ thị cơng suất tồn mạch theo biến trở R hình vẽ (đường u1 đường u2) Giá trị x bao nhiêu? A 37,5 B 80 C 80 D 55 Câu 14 Lần lượt đặt điện áp u = U cosωt (V) (U không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch X vào hai đầu đoạn mạch Y; với X Y đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Trên hình vẽ, PX PY biểu diễn quan hệ công suất tiêu thụ X với ω Y với ω Sau đó, đặt điện áp u lên hai đầu đoạn mạch AB gồm X Y mắc nối tiếp Biết cảm kháng hai cuộn cảm mắc nối tiếp (có cảm kháng ZL1 ZL2) ZL = ZL1 + ZL2 dung kháng hai tụ điện mắc nối tiếp (có dung kháng ZC1 ZC2) ZC = ZC1 + ZC2 Khi ω = ω2, công suất tiêu thụ đoạn mạch AB có giá trị gần giá trị sau đây? A 540 W B 306 W Câu 15 Hình C 301 W D 188 W bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc công suất tiêu thụ P đoạn mạch điện RLC không phân nhánh theo điện dung C tụ điện Biết điện áp hai đầu đoạn mạch u  220 sin(120 t )(V ) ln ổn định C0 có giá trị 10 2 103 10 2 F F F 12  36  72  A B C u  U cos(2  ft )( V ) Câu 16 Đặt điện áp (U0 không đổi, f thay đổi được) vào đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Điều chỉnh để f = 25 Hz u sớm pha điện áp đầu tụ điện góc 600 Hình bên đồ thị mơ tả phụ thuộc vào công suất tiêu thụ P đoạn mạch vào f Giá trị P3 gần với giá trị sau đây? A 6,5W B 10W C 9,2W 103 F  D D 18W -18- 2.6 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm thân nhà trường Qua thực tế dạy lớp 12C5 ; 12C10 ; 12C11 thu kết sau : Trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm đa số học sinh khơng hiểu cách giải toán, cho làm kiểm tra cụ thể kết thu : Tổng số học sinh Từ – 4,9 Từ – 7,9 123(hs) 100(hs) 13(hs) 10(hs) 0(hs) Sau tơi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm đa số học sinh hiểu cách giải toán, cho làm kiểm tra cụ thể kết thu : Tổng số học sinh Từ – 4,9 Từ – 7,9 123(hs) 28(hs) 24(hs) 60(hs) 11(hs) Lớp 12C5, 12C10 12C11 Năm học 2019-2020 Các kĩ học sinh nắm Tổng sĩ số học sinh 123 SL % Biết vận dụng đọc đồ thị công suất viết lại thành tốn thơng thường 90/123 73,17% Biết vận dụng để giải trọn vẹn số tốn đồ thị cơng suất 63/123 51,2% Tơi có theo dõi giải thắc mắc có liên quan đến sáng kiến diễn đàn thuvienvatly.com vatlyphothong.com, trao đổi với đồng nghiệp trường THPT sau tiếp nhận sáng kiến thu phản hồi tích cực từ đồng nghiệp, đa số học sinh sau tiếp thu sáng kiến giải tốn liên quan đến đồ thị công suất cách vững vàng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Học lực học sinh trung bình, khả tư cịn hạn chế, mong muốn em tiếp thu lúc toàn kiến thức mà giáo viên phải phân tích, tổng hợp để đưa dạng tốn, ví dụ cụ thể, cách nhận dạng tốn sau đưa cách giải thơng qua kiểm tra, đánh giá, để học sinh củng cố kiến thức cịn giáo viên có tổng hợp, sửa đổi để phương pháp giảng dạy hoàn thiện “Bài tập đồ thị liên quan đến cơng suất vật lí 12” dạng tập mới, lạ khó với nhiều học sinh, đặc biệt học sinh -19- trường có đầu vào thấp Tơi hi vọng sáng kiến nhiều học sinh, giáo viên biết đến, nhằm góp phần giảm bớt khó khăn ơn luyện tốt nghiệp THPT Quốc gia ôn luyện học sinh khá, giỏi 3.2 Kiến nghị Trên sáng kiến kinh nghiệm năm học 2021 - 2022 tôi, mong Ban giám hiệu phổ biến rộng tới giáo viên trường, tới học sinh trường qua tiết tự chọn, qua buổi học bồi dưỡng, sáng kiến cịn có thiếu sót, mong đồng nghiệp em học sinh góp ý thêm, để sáng kiến hồn thiện hữu ích Đồng thời tơi mong Ban giám hiệu tạo điều kiện cho học sinh khối cuối cấp học phụ đạo sớm hơn, để có thời gian củng cố lại kiến thức cho học sinh sau lớp Trong kì kiểm tra dù kiểm tra tiết hay kiểm tra cuối kì, mong Ban giám hiệu tổ chức kì thi Tốt nghiệp để em có tính độc lập, không trao đổi làm bài, nhà trường nên tổ chức thêm kỳ thi thử, cọ xát với kì thi thử thi thật giúp em củng cố kiến thức làm quen với cách làm thi Tốt nghiệp XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thiệu Hóa, ngày 06 tháng 03 năm 2022 Tôi xin cam đoan sáng kiến kinh nghiệm viết, khơng chép nội dung người khác! Người viết sang kiến Nguyễn Đăng Nguyên -20- TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tài liệu [1] Sách giáo khoa sách tập Vật lí 12 - NXB Giáo dục [2] Đề thi đại học, cao đẳng Đề thi Học sinh giỏi, đề thi khảo sát [3] [4] [5] [6] trường THPT năm Website : thuvienvatly.com, vatlyphothong.com… Tài liệu tham khảo từ đồng nghiệp Phân loại phương pháp giải tập vật lí 12 – NXB ĐH Quốc Gia Hà Nội Phương Pháp Mới Giải Nhanh Trắc Nghiệm Vật Lí – NXB ĐH Quốc Gia Hà Nội ... thống tập đồ thị công suất tiêu thụ vật lí lớp 12 - Đánh giá thực trạng khả giải tập đồ thị công suất học sinh - Học sinh nhìn vào đồ thị để tìm kết mà đề yêu cầu từ dừ kiện đề cho mà vẽ đồ thị công. .. kinh nghiệm “phương pháp giải toán đồ thị liên quan đến công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều” 2.1.1 Khái niệm đồ thị vật lí - Đồ thị cấu trúc rời rạc bao gồm đỉnh cạnh nối đỉnh - Các loại đồ thị. .. quát để giải tập toán đồ thị liên quan đến cơng suất nói riêng tốn đồ thị hàm khơng điều hịa nói chung Bởi theo tơi biết ? ?bài tốn đồ thị liên quan đến công suất tiêu thụ? ?? dạng tập ngày đưa nhiều