BÀI TOÁN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DÀNH CHO HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 12

GVBD: Hoàng Văn Dinh-THPT Cam Lộ Tài liệu BDHSG VẬT LÍ 12 20142015 Tr Chun đề BDHSG: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – LẦN 5-HS(25/2/2015)  Bài 1: Mạch điện nối tiếp gồm tụ điện 10F ampe kế xoay chiều có điện trở khơng đáng kể mắc vào hiệu điện xoay chiều tần số 50Hz Để tăng số ampe kế lên gấp đơi giảm số xuống nửa giá trị ban đầu, cần mắc nối tiếp thêm vào mạch cuộn dây cảm có độ tự cảm bao nhiêu? ĐS: L1 = 0,5H; L2 = 1,5H; L3 = H Bài 2: Cho đoạn mạch nối tiếp hình vẽ H.1: Trong hộp X, Y chứa linh kiện thuộc loại điện trở, cuộn cảm tụ điện Đặt vào hai đầu đoạn mạch X Y  A M B điện áp xoay chiều u AB  100 2cos(2 f t )(V ) Lúc tần số f  50( Hz ) , H.1 U AM  200(V );U MB  100 3(V ) ; I  2( A) Giữ điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch giá trị linh kiện không đổi, tăng f lên 50(Hz) cường độ dòng điện hiệu dụng mạch giảm Hỏi X, Y chứa linh kiện ? Xác định giá trị linh kiện ĐS: X chứa cuộn cảm có r L, r  50(); L  0,5 /  ( H ) ; Y chứa tụ điện C, C  103 / 3( F ) Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ gồm điện trở R, tụ điện C K cuộn cảm có điện trở mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn L,r R C mạch điện áp xoay chiều u AB  120.cos(100 t)V Bỏ qua • • M N A B điện trở dây nối khố K Hình Ban đầu khố K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM MB là: U1  40V ;U  20 10V a) Tính hệ số cơng suất đoạn mạch b) Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu điện trở R 103 F Khố K mở điện áp hiệu dụng hai điểm M, B U MB  12 10V Tính giá Điện dung tụ điện C   trị điện trở R độ tự cảm L ĐS: a) cos = 2/2 b) u AM  40 2cos(100 t   / 4)(V ) r = , R  10; Z L  15  L  0,15/  ( H ) R= ; r = 2,5 ; ZL = 7,5  < ZC Bài 4: Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp hình vẽ Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều 10 3 F u AB  220 cos 100t (V ) , R  50 3 , L  H , C  5  a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu thức điện áp uAN uMB L N C B b) Điều chỉnh C để công suất đoạn mạch đạt cực đại Tìm C giá trị cực A R M đại công suất c) Giữ nguyên L  H , thay điện trở R R1  1000, Hình  F Giữ nguyên điện áp hiệu dụng nguồn, thay đổi tần số f đến giá trị f0 cho 9 điện áp hiệu dụng UC1 hai cực tụ điện đạt cực đại Tìm f0 giá trị cực đại UC1 điều chỉnh tụ điện C C1  ĐS: a) i  1,8 cos(100t    ) A ; u AN  392,4 cos(100t  0,11)(V ) ; uMB  270cos(100 t  )(V ) 104 F ; Pmax  558,7(W ) c) f0 = 500 Hz ; UC1max = 480,2 V 2 Bài 5: Cho đoạn mạch xoay chiều hình Đặt vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều b) C ,  3.104  (F) ; u AB  100 cos(100t  )(V) Biết cuộn dây có: L  (H),r  20() ; tụ điện có: C  2  biến trở R Điều chỉnh R R1 = 80: a Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch A C M L, r Hình N R B GVBD: Hồng Văn Dinh-THPT Cam Lộ Tài liệu BDHSG VẬT LÍ 12 20142015 b Viết biểu thức điện áp u MB c hải thay tụ C tụ C1 có điện dung để điện áp hiệu dụng UAN cực tiểu? Điều chỉnh R R2 để thời điểm u AB  100 2(V) u MN  0(V) Tìm R ?  3.104  cos(100t  )(A) ; b) u MB  100 cos(100t  )(V) ; c) C1  (F)  Bài 6: Trên hình đồ thị hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẽ hệ tọa độ Tần số dòng điện chạy qua đoạn mạch vẽ hệ tọa độ Tần số dòng điện 50 Hz a Viết biểu thức HĐT dòng điện b Vẽ đồ thị phụ thuộc công suất tiêu thụ mạch theo thời gian Hãy xác định lượng tiêu thụ mạch thời gian   ĐS: a) u  901cos 100 t   (V ) b) W = 9892980 J 2  Bài 7: Cho mạch điện hình 2: u AB  200 cos100 t (V ) ; R = 100  ; C = ĐS: a) i  10 4  Điều chỉnh L = L1 = A  H , viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua R  440 () V R F ; cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi được; vơn kế lí tưởng Tr C L M N B Hình mạch biểu thức điện áp tức thời hai điểm A, N Với giá trị L uAN uNB lệch pha góc 0,75π ? Điều chỉnh L = L2 thấy vơn kế giá trị cực đại Hãy xác định L2 số vơn kế lúc ĐS: i = 2cos(100  t –  /4)(A); uAN = 200 cos(100  t + 0,322) (V) L = 1/  (H) L2 = 2/π H ; ULmax = 2002 V Bài 8: Một mạch điện gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L, điện trở R, tụ điện có điện dung C vơn kế mắc hình vẽ Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch có biểu thức u = U cost (V) Các vơn kế nhiệt có điện trở vô lớn Số vôn kế V1 70(V), V2 80(V) Điện áp tức thời hai đầu vôn kế lệch pha 120 o Hãy tính : Điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở R Hệ số công suất mạch điện ĐS: UR= 37,35(V) cos = 0,995 Bài tr -20112012): Cho mạch điện hình vẽ gồm điện trở R, tụ R L, r C B A M N điện có điện dung C cuộn cảm L có điện trở r mắc nối tiếp Hai   đầu đoạn mạch A, B đặt vào hiệu điện xoay chiều u AB  120 cos(2 ft )(V ) Tần số f thay đổi Điện trở vôn V kế vô lớn, bỏ qua điện trở dây nối a) Khi f = f1 = 50H uAN lệch pha /2 so với uMB, uAB lệch pha /3 so với uAN Biết vôn kế 120V, công suất tiêu thụ đoạn mạch AB Tính R, r, L C b) Khi f = f2 vơn kế giá trị cực tiểu Umin Tìm giá trị f2 giá trị Umin ĐS: R = 60  ; r = 30  ; L = 3/2 H 0,276 H; C 91,9 F f2 = 31,6 Hz ; UVmin = 403 V Bài 10 Tr 20122013): Cho đoạn mạch AB gồm điện trở R; tụ điện có điện dung C; cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r, mắc nối tiếp (theo thứ tự t A đến B) Gọi M điểm điện trở R tụ điện; N điểm tụ điện cuộn cảm Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều u  120 cos 2 ft (V ), với f thay đổi Khi f = f1 = 50Hz điện áp uAN lệch pha /2 so với uMB ; điện áp uAB lệch pha /3 so với uAN ; điện áp hiệu dụng U MB = 120V công suất tiêu thụ mạch 720 Tìm R, r, L, C Khi f = f2 UMB đạt cực tiểu Tìm f2 giá trị cực tiểu UMB ĐS: R = 30  ; r = 15  ; L = 0,253/π H ; C = 10-3/ π3) F f2 = 31,6 Hz ; UMBmin = 403 V Còn tốn  ... 0,995 Bài tr -20112 012) : Cho mạch điện hình vẽ gồm điện trở R, tụ R L, r C B A M N điện có điện dung C cuộn cảm L có điện trở r mắc nối tiếp Hai   đầu đoạn mạch A, B đặt vào hiệu điện xoay chiều. .. 403 V Bài 10 Tr 2 012 2013): Cho đoạn mạch AB gồm điện trở R; tụ điện có điện dung C; cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r, mắc nối tiếp (theo thứ tự t A đến B) Gọi M điểm điện trở R tụ điện; N... c) C1  (F)  Bài 6: Trên hình đồ thị hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẽ hệ tọa độ Tần số dòng điện chạy qua đoạn mạch vẽ hệ tọa độ Tần số dòng điện 50 Hz a Viết