Giải SBT lí 12 bài tập cuối chương 3

Bài tập cuối chương 3 Bài III 1 trang 48 SBT Vật Lí 12 Khi đặt một hiệu điện thế không đổi 12 V vào hai đầu một cuộn dây có điện trở thuần R và độ tự cảm L thì dòng điện qua cuộn dây là dòng điện một[.]

Bài tập cuối chương Bài III.1 trang 48 SBT Vật Lí 12: Khi đặt hiệu điện khơng đổi 12 V vào hai đầu cuộn dây có điện trở R độ tự cảm L dòng điện qua cuộn dây dòng điện chiều có cường độ 0,15 A Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V cường độ hiệu dụng qua A Cảm kháng cuộn dây A 60 Ω B 40 Ω C 50 Ω D 30 Ω Lời giải: Dòng điện chiều: R U 12   80 I 0,15 Dòng điện xoay chiều ta có: I U R Z 2 L  100 80  Z 2 L   ZL  60 Chọn đáp án A Bài III.2 trang 48 SBT Vật Lí 12: Một đoạn mạch điện RLC nối tiếp có UR = UC = 0,5UL So với cường độ dịng điện điện áp hai đầu đoạn mạch A trễ pha  B sớm pha  C lệch pha  D sớm pha  Lời giải: Ta có UR = UC = 0,5UL UL = 2UR Độ lệch pha điện áp dòng điện φ U  UC 2U R  U R  tan   L        u  i UR UR So với cường độ dịng điện điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha  Chọn đáp án B Bài III.3 trang 48 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm điện trở 100Ω, tụ điện có điện 104 dung (F) cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi Để điện áp hai đầu   điện trở trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch AB độ tự cảm cuộn cảm A (H) 5 B (H) 2 102 (H) C 2 D (H)  Lời giải: Dung kháng ZC  1  4  100 C 10 100  Vì điện áp hai đầu điện trở trễ pha  so với điện áp hai đầu đoạn mạch AB Nên Theo xem giản đồ Fre – nen (H.III.2G) ULC = UL – UC = UR => ZL – Zc = R => ZL = Zc + R = 200 Ω Ta có: ZL  L.  L  ZL 200   H  100  Bài III.4 trang 49 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm có độ tự cảm 0,2 H tụ điện có điện dung 10μF mắc nối tiếp Độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện mạch A B   C  D  Lời giải: Tần số góc ω = 2πf = 2π.50 = 100π(rad/s) Cảm kháng: ZL = Lω = 0,2.100π = 20π(Ω) Dung kháng: ZC  1 1000    6 C 10.10 100  Do mạch điện có tự cuộn cảm thuần, ZC > ZL => UC > UL Theo giản đồ Fre – nen nên điện áp trễ pha dịng điện góc  Bài III.5 trang 49 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều u = 200 cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Biết cảm kháng dung kháng đoạn mạch 200Ω 100Ω Giá trị R A 50 Ω B 400 Ω C 100 Ω D 100 Ω Lời giải: Ta có: I U R  (ZL  ZC )  2 200 R   200  100  2  R  100 Chọn đáp án C Bài III.6 trang 49 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi vào hai đầu điện trở 100Ω Công suất toả nhiệt điện trở 100W Cường độ hiệu dụng qua điện trở A 2 A B A C A D - 2 A Lời giải: Công suất tỏa nhiệt điện trở P = I2R => 100 = I2.100 => I =1A Chọn đáp án B Bài III.7 trang 49 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung c mắc nối tiếp Hệ số công suất đoạn mạch L  A B C R R L  C R C   R   L   C   2 R D   R   L   C   2 Lời giải: Hệ số công suất cos   R R   2 Z R  (ZL  ZC ) R   R   L   C   2 Chọn đáp án C Bài III.8 trang 50 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = U cos2πft (U không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch R, L, C Khi tần số f1 cảm kháng dung kháng đoạn mạch có giá trị 6Ω 8Ω Khi tần số f2 hệ số cơng suất đoạn mạch R, L, C Hệ thức liên hộ f1 f2 A f  f1 B f  f1 C f  f1 3 D f  f1 Lời giải: - Khi f = f1 ta có: ZL  2f1L  6 (1) Mà ZC   8 2f1C (2) Nhân hai vế (1), (2) ta có: L = 48C - Khi f = f2 công suất đoạn mạch nên ta có cos   R R  (ZL  ZC )  2f L    Z L  ZC   Z L  Z C 2f 2C Thay L = 48C vào ta có  2f 48C  1  48. 2f 2C    2f 2C  (*) 2f 2C 48 Mà theo (2) ta có: 2f1C  (**) Từ (*) (**) suy f  f1 Chọn đáp án A Bài III.9 trang 50 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = U cosωt vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AN NB mắc nối tiếp Đoạn AN gồm biến trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L, đoạn NB có tụ điện với điện dung C Để điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AN không phụ thuộc R tần số góc ω phải A 2LC B 2LC C LC D 2LC Lời giải: Ta có: UAN = URL = I.ZRL I U AN R  Z2L  U AN  U R  (ZL  ZC ) R  ZL2  U R  (ZL  ZC ) Muốn UAN không phụ thuộc R Z2L  (ZL  ZC )  ZC  2ZL  1  L    C 2LC Chọn đáp án D Bài III 10 trang 50 SBT Vật Lí 12: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB A R B R C 2R D 2R Lời giải: + ω = 2πf = 2πpn => ω tỷ lệ thuận n +U = E = NBSω = NBS.2πpn => U tỷ lệ thuận n Ta có rơto máy quay với tốc độ n vịng/phút Khi rơto máy quay với tốc độ n vòng/phút, gọi điện áp máy phát điện xoay chiều U, điện trở R; cảm kháng ZL I U R Z 2 L  (1) Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vòng/phút + ZL2 = Lω2 => ZL2∼ω2 => ZL2∼n Vì 3n2 = n => ZL2 = 3ZL + Vì 3n2 = n => U2 = 3U I2  3U R  9Z 2 L  (2) Chia vế (2) cho (1) ta có: R  ZL2 R  9ZL2   ZL  R Khi rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút ZL3 = 2ZL = 2R Chọn đáp án C Bài III.11 trang 50 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = U cosωt (U0  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm tụ điện, cuộn cảm điện trở mắc nối tiếp Gọi M điểm nối tụ điện cuộn cảm Biết điện áp hiệu dụng hai đầu AM điện áp hiệu dụng hai đầu MB  cường độ dòng điện đoạn mạch lệch pha so với điện áp hai đầu 12 đoạn mạch AB Hệ số công suất đoạn mạch MB A 0,50 B C 2 D 0,26 Lời giải: Vẽ giản đồ Fre – nen (H.III 4bG) UC = ULC => OPQ cân: POQ  PQO Xét OHQ ta có HQO  900  150  750  POQ  750  POH  600 cos   R U  R  cos600 ZLR U LR => cosφ = 0,5 Chọn đáp án A Bài III.12 trang 51 SBT Vật Lí 12: Một máy biến áp có điện trở cuộn dây không đáng kể Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp hai đầu cuộn sơ cấp 55 V 220 V Bỏ qua hao phí máy Tỉ số số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp A B C D Lời giải: Với máy biến áp Lí tưởng ta có: U1 N1 N 220   1 4 U2 N2 N 55 Chọn đáp án B Bài III.13 trang 51 SBT 12: Máy biến áp thiết bị A biến đổi tần số dòng điện xoay chiều B biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều, C có khả biến đổi điện áp dịng điện xoay chiều D làm tăng cơng suất dịng điện xoay chiều Lời giải: Máy biến áp thiết bị có khả biến đổi điện áp dịng điện xoay chiều Chọn đáp án C Bài III.14 trang 51 SBT Vật Lí 12: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rơto gồm cặp cực (4 cực nam cực bắc) Để suất điện động máy sinh có tần số 50 Hz rơto phải quay với tốc độ A 750 vòng/phút B 75 vòng/phút C 480 vòng/phút D 25 vịng/phút Lời giải: Cơng thức tần số máy điện xoay chiều: f = pn n f 50   12,5 (vòng/s) = 750 (vòng/phút) p Đáp án A Bài III.15 trang 51 SBT Vật Lí 12: Trong mạch điện ba pha có tải đối xứng, dịng điện chạy tải thứ có biểu thức i1 = I cosωt, dịng điện chạy tải thứ hai thứ ba có biểu thức là:  2    A i  I cos  t   (A) i3  I cos  t   (A) 3    2   B i  I cos  t   (A) i3  I cos  t    (A)       C i  I cos  t   (A) i3  I cos  t   (A) 3 3   2  2    D i  I cos  t   (A) i3  I cos  t   (A)     Lời giải: Trong động điện ba pha, dịng điện đơi lệch pha góc 2 rad nên 2   i  I cos  t   (A)   4  4 2      i3  I cos  t    I cos  t   2   I cos  t   (A)  3      Chọn đáp án D Bài III.16 trang 51 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz 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 104 104 Điều chỉnh điện dung C đến giá trị (F) (F) cơng suất tiêu thụ 4 2 đoạn mạch có giá trị Giá trị L ? Lời giải: Tần số góc ω = 2πf = 100π(rad/s) Theo ta có ZC1 = ZC2 = 1  4  400 C1 10 100 4 1  4  200 C2 10 100 2 RU Ta có: P =R.I = R  (ZL  ZC )2 Mà P1 = P2 nên => (ZL - ZC1)2 = (ZL - ZC2)2 => ZL = ZC1  ZC2  300 => L = ZL  (H)   Bài III.17 trang 52 SBT Vật Lí 12: Một đoạn mạch gồm điện trở R = 150Ω, cuộn cảm L = 0,315 H tụ điện C = 16μF, mắc nối tiếp Đặt điện áp xoay chiều có tần số f = 50 Hz có điện áp hiệu dụng U = 220 V vào hai đầu đoạn mạch Hỏi : a) Công suất tiêu thụ đoạn mạch ? b) Phải thay tụ điện C tụ điện khác có điện dung C' để công suất tiêu thụ điện mạch lớn ? Lời giải: Tần số góc ω = 2πf = 100π(rad/s) Theo ta có ZC = 1   400 6 C 16.10 100 ZL = Lω = 0,315.100π ≈ 100(Ω) a) Tổng trở: Z  R  (ZL  ZC )  1502  (100  200)  180,3 cosφ = I= R = 0,832 Z U 220  = 1,22A Z 180,3 P = U.I.cosφ = 223V b) Pmax ⇔ ZL = ZC = Lω C' =  32,2.106 F  L Bài III.18 trang 52 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp Biết R = 10Ω, cuộn cảm có L = (H), tụ điện có 10 103 C = (F) điện áp hai đầu cuộn cảm uL = 2   20 cos 100t   (V) Tìm biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch 2  Lời giải: Xem giản đồ Fre-nen (H.III.5G) ZC = 1  3  20 C 10 100 2 ZL = Lω = 100  10 10 Tổng trở Z  R  (ZL  ZC )  102  (10  20)  10 2  ZL UL = U 0L 20   20 2 U = UL = 20 => U0 = 40V Độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch dịng điện φφ: Ta có tan   ZL  ZC 10  20     R 10 ⇒ u = 40cos(100πt -  ) (V) Bài III.19* trang 52 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp u = 150 cos100πt vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 60Ω, cuộn dây (có điện trở thuần) tụ điện Công suất tiêu thụ điện đoạn mạch 250 W Nối hai tụ điện dẫn có điện trở khơng đáng kể Khi đó, điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 50 V Hỏi dung kháng tụ điện có giá trị ? Lời giải: Khi tụ điện bị nối tắt (H.III.6.G) UR = ULr ⇔ R = Mà U R  IR= r  Z2L  r  Z2L  602 (a) UR R  r Z  L 150.60  60  r  Kết hợp với (a) : r = 30Ω ZL = 30 Ω Khi tụ điện không bị nối tắt : U (R  r) P  I R  (R  r)  (ZL  ZC ) 2 1502 (60  30)  250  (60  30)2  (ZL  ZC ) ⇒ ZL - ZC = ⇒ ZL = ZC = 30 Ω Z  50 L ...  200)  180 ,3? ?? cosφ = I= R = 0, 832 Z U 220  = 1,22A Z 180 ,3 P = U.I.cosφ = 223V b) Pmax ⇔ ZL = ZC = Lω C'' =  32 ,2.106 F  L Bài III.18 trang 52 SBT Vật Lí 12: Đặt điện áp xoay chiều vào hai... cấp số vòng dây cuộn thứ cấp A B C D Lời giải: Với máy biến áp Lí tưởng ta có: U1 N1 N 220   1 4 U2 N2 N 55 Chọn đáp án B Bài III. 13 trang 51 SBT 12: Máy biến áp thiết bị A biến đổi tần số... vòng/phút D 25 vịng/phút Lời giải: Cơng thức tần số máy điện xoay chiều: f = pn n f 50   12, 5 (vòng/s) = 750 (vòng/phút) p Đáp án A Bài III.15 trang 51 SBT Vật Lí 12: Trong mạch điện ba pha