31 (DANG MOI HAY KHO) DIEN XOAY CHIEU PHAN 3

KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ MỤC LỤC BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ PHẦN KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHĨ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DẠNG TỐN ĐIỆN XOAY CHIỀU HAY – MỚI - LẠ THỐNG NHẤT CÁC Ý TƯỞNG CHUẨN HÓA TRONG CỰC TRỊ * L THAY ĐỔI: (NICK: LHP RAIN) R JL = = RCω = n L − = p 2L − p L = q L2 − ZC  ZC =  U L max = ⇒ tan ϕ = n L −  ZL = n L −2 1− nL  R = n L − Z = C pL − U   U RL max = Z ⇒ tan ϕ =  L = pL −1 pL − pL  R = p − p  L L  Z =  C q −1 U ⇔ ZRC = Z L  ZL = q L ⇒ tan ϕ = + L ( U RC + U L ) max = −1 qL + 1 − qL  R = q L − U JC = * C THAY ĐỔI: R R = = n C − = pC2 − p C = q 2C − Z L ωL  ZL =  U C max = ⇒ tan ϕ = − n C −  ZC = n C − n C−1   R = n C − Z = L p −1 U  U RC max = ZC = p C ⇒ tan ϕ = − C  −1 pC − pC  R = p C − p C Z =  L q −1 U ⇔ ZRL = ZC  ZC = q C ⇒ tan ϕ = − C ( U RL + U C ) max = −1 qC + 1 − qC  R = q C − 2m ω − R2 R 2C nω −1 Jω = = = = p ω2 − pω = 2ZL ZC 2L nω 2m ω * ω THAY ĐỔI:  ZC = nω −1 U  U L max = ⇒ tan ϕ =  ZL = n ω −2 − nω  R = 2n ω −  ZL = n −1 U  U C max = ⇒ tan ϕ = − ω  ZC = n ω −2 − nω  R = 2n ω −  ZC = pω − U  U RL max = Z P = pω ⇒ tan ϕ =  pω − p ω−2  R = pω 2p ω − U U RC max = U − p ω−2  ZL =  p −1 ⇒ tan ϕ = − ω  ZC = p ω pω  R = p m 2p ω − Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ  ZC =  mω − U L = U  ZL = m ω ⇒ tan ϕ = 2mω −  R = 2m ω −  ZL =  mω − U C = U  ZC = m ω ⇒ tan ϕ = − 2m ω −  R = 2mω − Câu 271 Đăt điện áp xoay chiều u = U cos ωt (V) (ω u không đổi) vào đoạn mạch LRC cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi Điều chỉnh L để tổng điện áp hiệu dụng ( U RC + U L ) cực đại giá trị cực đại 2U cơng suất tiêu thụ tồn mạch 210 W Hỏi cơng suất cực đại mà mạch đạt gần giá trị sau đây? A 235W B 275 W C 250 W D 220 W Hướng dẫn Cách 1: Theo cách chuẩn hóa Ơng Tùng Dương:  U U ( U RC + U L ) max = q +1 − q −L1  1− q L −1  → q L = ⇒ cos ϕ = L =  2q L qL +1  cos ϕ = 2q  L P = Pmax cos ϕ ⇒ Pmax = P = 240 ( V ) ⇒ cos ϕ ChọnA * Từ Cách 2: U  ( U RC + U L ) max = sin ϕ = 2U ⇒ sin ϕ = 2 ⇒ cos ϕ =  ⇒  P = P cos ϕ ⇒ P = P = 240 ( W ) max max  cos ϕ Chọn A Câu 272 Đăt điện áp u = U cos ωt (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn dây tụ điện Biết cuộn dây có hệ số cơng suất 0,8 tụ điện có điện dung C thay đổi Gọi Ud UC điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây hai đầu tụ điện Điều chỉnh C để (Ud + UC) đạt giá trị cực đại, tỉ số cảm kháng với dung kháng đoạn mạch A 0,6 B 0,75 C 0,8 D 0,5 Hướng dẫn Theo cách chuẩn hóa Ông Tùng Dương: Z =  L q2 −1 R ( U RL + U C ) max ⇔ ZRL = ZC ZC = q C ⇒ 0,8 = cos ϕRL = 2 = C qC R + ZL  R = q C − Z ⇒ qC = ⇒ L = = 0, ⇒ ZC q C Chọn A Câu 273 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm cuộn cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C thay đổi được, cố định ω = ω1 thay đổi C đến giá trị C = C tổng điện U RL + U C áp hiệu dụng ( ) cực đại U Cố định C = C1 thay đổi ω đến giá trị ( đại Tỉ số ∆ω / ω1 gần giá trị sau đây? A 0,6 B 0,5 C 0,4 D 0,3 Hướng dẫn Cách 1: Theo cách chuẩn hóa Ơng Tùng Dương:  U Z = = U ⇒ q C = 1,5 ( U RL + U C ) max = L  − q −C1  ZRL = ZC  ZC = q C ⇒ 1   ZL 2  R = q C −  Z = ω1 LC = q ⇒ ω1 = q LC = 1,5LC C C  C Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 ω1 + ∆ω ) điện áp hiệu dụng L cực KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ ⇒ R 2C R2 1,52 − 12 n 12 = = = = − ⇒ n = ⇒ ωL = = 2L 2ZL ZC 2.1.1,5 12 n LC 7LC ω ⇒ L = ω1 12 7LC = 1, ⇒ ∆ω = 0, ω1 1, 5LC ⇒ Chọn A Cách 2:  k − k =6 ω12 LC =  → ω1 = k 3LC   R C R k −1 R 2C 12 k =6 = =1  → = = 2− ⇒ n =  BHD4 L Z Z k − 2k L n L C   ⇒ ωL = n = 12 ⇒ ωL = 1, ⇒ ∆ω = 1,5 ⇒ ∆ω = 0,6 LC 7LC ω1 ω1 ω1  * Từ kết “độc”  ⇒ Chọn A Câu 274 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U khơng đổi cịn ω thay đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Thay đổi C0 để điện áp hiệu dụng C cực đại, lúc điện áp tức thời đoạn RL lệch pha so với điện áp tức thời AB 71,57° (lấy tan 71,57° = 3), đồng thời lúc mạch AB tiêu thụ công suất 200 W Biết hệ số công suất trcn RL lớn hệ số công suất đoạn AB Công suất cực đại mà mạch AB tiêu thụ gần giá trị sau đây? A 450 W B 150 W C 200W D 1000 W Hướng dẫn  ZL =   ZC = n  R = 2n − * Khi UCmax ta chuẩn hóa:   n = tan ϕRL − tan ϕ n 2n − = ⇒ 3 = tan ϕRL = + tan ϕRL tan ϕ 2n − + 1( − n )   n = 1,5 ( loai ) ⇒ R P = Pmax cos2 ϕ 200 cos ϕ = = =  → Pmax = = 400 ( W ) 2  n + cos ϕ R + ( Z L − ZC )  ⇒ Chọn A HAI ĐỘ LỆCH PHA KHI HAI BIẾN SỐ CÙNG ĐIỆN ÁP Công thức độc: Xét mạch RLC cuộn dây cảm U L = U L max cos ( ϕ − ϕmax ) = * Khi L thay đổi từ U cos ( ϕ − ϕmax ) sin ϕmax (Với U C = U C max cos ( ϕ − ϕ max ) = * Khi C thay đổi ϕmax + ϕRC = π 2) U cos ( ϕ − ϕmax ) − sin ϕmax (Với ϕmax + ϕRL = π 2) Chứng minh: * Khi L thay đổi U L max = Cách 1: (Dùng giản đồ véc tơ) Hình a U U U = = π  cos ϕRC sin ϕmax sin  − ϕRC ÷ 2  Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ UL = sin ( ϕ + ϕ RC ) + Hình b: ⇒ UL = U π  sin  − ϕRC ÷   U U sin ( ϕ − ϕRC ) = cos ( ϕ − ϕmax ) cos ϕRC sin ϕmax Cách 2: Dùng biến đổi lượng giác: R U L = IZL = tan ϕmax = =− tan ϕRC > U U ZC cos ϕ ( R tan ϕ + ZC ) = ( R sin ϕ + ZC cos ϕ )  → R R U cos ( ϕ − ϕmax ) sin ϕmax * Khi C thay đổi: UL = U C max = Cách 1: (Dùng giản đồ véc tơ) Hình a: UC = sin ( ϕRL − ϕ ) + Hình b: ⇒ UC = U U U = = π   cos ϕRL − sin ϕmax sin  − ϕRL ÷ 2  U π  sin  − ϕRL ÷ 2  U U sin ( ϕRL − ϕ ) = cos ( ϕ − ϕmax ) cos ϕRL − sin ϕmax Cách 2: (Dùng biến đổi lượng giác) R U C = IZC = tan ϕmax =− = tan ϕRL < U U ZL cos ( −R tan ϕ + Z L ) = ( − R sin ϕ + Z L cos ϕ )  → R R U cos ( ϕ − ϕmax ) − sin ϕmax Chú ý: UC = 1) Khi L ω thay đổi P= U2 P = xP cos ϕ = Pmax cos ϕ  → cos ϕ = x R max 2) Khi L C ω thay đổi mà i1 i2 lệch pha α ϕ2 − ϕ1 = α Thầy cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ u = U cos100πt ( V ) Câu 275 Đặt điện áp (U0 ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm tụ điện có điện dung C thay đổi được, điện trở R cuộn dây cảm có độ tự cảm L Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng C cực đại 150V điện áp hiệu dụng đoạn RL 90V Tính hệ số cơng suất lúc này: A B 0,8 C 0,75 D 0,6 Hướng dẫn ur ur U ⊥ U RL ⇒ U = U C2 − U RL = 1502 − 902 = 120 ( V ) U C max * Khi U UC max =150 U C max =  → sin ϕ max = −0,8 ⇒ cos ϕmax = 0, ⇒ U =120 − sin ϕmax * Mà Chọn D Câu 276 Đặt điện áp u = 200 cos ωt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 điện áp hiệu dụng L cực đại U Lmax u sớm 0,5 3U L max dòng điện mạch ϕmax Khi L = L2 điện áp hiệu dụng L u sớm pha điện mạch 0,25cpmax Hỏi ULmax gần giá trị sau đây? A 320 V B 300 V C 400 V D 350 V Hướng dẫn UL = UL max U L = U L max cos ( ϕ − ϕmax )  → ϕmax = ϕ= 0,25 ϕmax 2π U ⇒ U L max = = 311( V ) sin ϕmax ⇒ Chọn A Câu 277 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 điện áp hiệu dụng L cực đại U Lmax u sớm dòng điện mạch α Khi L = L điện áp hiệu dụng L 0,5U Lmax u sớm pha điện mạch 0,25α Hỏi α gần giá trị sau đây? A 1,2 rad B 0,5 rad C 0,9 rad D 1,4 rad Hướng dẫn U L = 0,5U L max U L = U L max cos ( ϕ − ϕmax )  →α = ϕmax =α ; ϕ= 0,25 α 4π = 1, ( rad ) ⇒ Chọn D u = 220 cos ( ωt + π / ) Câu 278 Đăt điện áp (V) (ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 L = L2 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị U1; độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch AB so với dòng điện mạch 0,52 rad 1,05 rad Khi L thay đổi điện áp hiệu dụng L đạt cực đại ULmax Tìm U1 ULmax A 311 V 81 V B 440 V 300 V C 311 V 300 V D 440 V 424 Hướng dẫn UL = * Từ ⇒ Chọn B U cos ( ϕ − ϕmax ) sin ϕmax  ϕ + ϕ2 ϕmax = = 0, 785   U = 311( V )  U L max = sin ϕmax   U cos ( ϕ1 − ϕmax ) = 300 ( V )  U1 = sin ϕmax  Câu 279 (4340291 BT) Đặt điện áp u = U0cosωt (V) (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị cực đại ULmax điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha dòng điện mạch φ (0 < φ0 < π/2) Khi L = L2 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị 0,5U Lmax điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện 2,25 φ Giá trị φ0 gần giá trị sau đây: A 0,24 rad B 0,49 rad C 0,35 rad D 0,32 rad Hướng dẫn U = U L max cos ( ϕ − ϕ0 ) Từ công thức độc: L 0, 5U L max = U L max cos ( −2, 25ϕ0 − ϕ0 ) ⇒ ϕ0 ≈ 0, 3126 ( rad ) ⇒ Theo Chọn D Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ Câu 280 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U, ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C thay đổi cuộn dây cảm có độ tự cảm L Khi C = C C = C2 điện áp hiệu dụng tụ 60 V dòng điện ứong hai trường hợp lệch pha π/3 Khi C = C điện áp hiệu dụng C cực đại, lúc mạch AB tiêu thụ cơng suất nửa cơng suất cực đại Tính U A 20 V B 60 2V C 30 V D 30V Hướng dẫn * Khi U C max ⇒ cos ϕmax = sin ϕRL = π ⇒ ϕRL = U C = U C max cos ( ϕ − ϕmax ) = * Khi C thay đổi U sin ( ϕRL − ϕ ) cos ϕRL π  π  ⇒ 60 = U C1 = U C2 = U sin  − ϕ1 ÷ = U sin  − ϕ2 ÷ 4  4  π  π ϕ1 = − 12 ⇒ U = 20 ϕ1 −ϕ2 =  π  π  ⇒  − ϕ1 ÷+  − ϕ2 ÷ = π  → 4  4  ϕ = − 5π  12 Câu 281 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm tụ điện có điện dung C thay đổi cuộn dây có điện trở R có độ tự cảm L Khi C = C điện áp tụ có giá trị hiệu dụng 40 V trễ pha hon u góc φ1 (0 < φ1 < π/2 ) Khi C = C1 điện áp tụ có giá trị hiệu dụng 40 V trễ pha hon u góc (φ1 + π/3) Khi C = C3 điện áp hiệu dụng ữên tụ cực đại lúc mạch tiêu thụ công suất 50% cơng suất cực đại mà mạch đạt Tìm U A 80 V B 50 V C 60V D 40 V Hướng dẫn Cách 1: * Khi C thay đổi góc α khơng thay đổi * Khi C = C3 vẽ giản đồ hình 2, lúc tam giác AMB vuông B U2 P= cos ϕ = Pmax cos2 ϕ = 0,5Pmax ⇒ ϕ = −450 ⇒ β = 450 ⇒ α = 450 R Từ Khi C = C1 C = C2 vẽ giản đồ kép hình 1, lúc tam giác AB 1B2 tam giác nên AMB2 = 60° Áp dụng định lý hàm số sin cho tam giác AMB2 UC U U 40 = ⇔ = ⇒ U = 80 ( V ) ⇒ sin α sin AB M sin 45 sin 600 Chọn A Cách 2: * Khi C = C3 từ P= U2 π cos2 ϕ = Pmax cos ϕmax = 0,5Pmax ⇒ ϕmax = − R U Z  U C = U +  C ÷ cos ( ϕ − ϕmax ) = cos ( ϕ − ϕmax ) sin ( −ϕmax )  R  * Công thức “Độc”: π π π π π π   40 sin  ÷ = U cos  ϕ1 − + ÷ = U cos  ϕ1 + − + ÷ 4 4 4   Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ π  ϕ1 = 12   ⇒ ⇒ 40 = 80 ( V ) U = π π π    cos  − + ÷   12   Chọn D u = 200 cos ( 100πt + ϕu ) Câu 282 Đăt điện áp (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm điện trở R = 100Ω, tụ điện có điện dung C = 10 −4/(π /3 ) F cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 dòng điện mạch i = I cos ( 100πt + π / ) i = I02 cos ( 100πt + 2π / ) 01 (A), điện áp hiệu dụng L U Khi L = L2 dịng điện mạch i = I0 cos ( 100πt + 5π / 12 ) (A), điện áp hiệu dụng L U2 Khi L = L3 dịng điện mạch (A) Nếu U2 = U1 I0 A 3A B 2A C A D 2A Hướng dẫn U L = IZ L = U * Từ R ZL U = cos ϕ ( tan ϕ − tan ϕRC ) = sin ( ϕ − ϕRC ) Z R sin ϕRC UL = U U L1 = U L sin ( ϕu − ϕi − ϕRC )  → ( ϕu − ϕi1 − ϕRC ) + ( ϕu − ϕi2 − ϕRC ) = π sin ϕRC UL = U U L1 = U L sin ( ϕu − ϕi − ϕRC )  → ( ϕu − ϕi1 − ϕRC ) + ( ϕu − ϕi − ϕRC ) sin ϕRC π + 2ϕRC + ϕi1 + ϕi ⇒ ϕu = = * Khi L = L0 ϕ = ϕ u − ϕi = π+2 −π π 2π + + = 7π 12 U U π 200 π ⇒ I = = cos ϕ = cos = ( A ) Z R 100 Câu 283 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm tụ điện có điện dung C thay đổi cuộn dây có điện trở R có độ tự cảm L Khi C = C điện áp hiệu dụng tụ có giá trị hiệu dụng 80 V trễ pha u góc φ1 (0 < φ1 < π/2 ) Khi C = C điện áp hiệu dụng tụ 40 V, dịng điện trễ pha u góc φ mạch tiêu thụ công suất 75% công suất cực đại mà mạch đạt Tìm U A 80 V B 70 V C 60 V D 40 V Hướng dẫn * Khi C = C2 , từ P= U2 π cos ϕ = Pmax = Pmax cos ϕ = 0, 75Pmax ⇒ ϕ1 = R U Z  U C = U +  C ÷ cos ( ϕ − ϕmax ) = cos ( ϕ − ϕmax ) sin ( −ϕmax )  R  * Công thức “Độc”  U  −π  cos  − ϕmax ÷ ϕmax = −0,58355 80 = sin −ϕ ( max )    − sin ϕmax  ⇒  U = 40 ≈ 69, 69 ( V )  U  π   π  40 =  cos  + − ϕmax ÷ cos  + − ϕmax ÷  sin ( ϕmax )       u = U cos ( 100πt + π / 12 ) Câu 284 Đặt điện áp (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối thứ tự gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = L1 dịng điện mạch i1 = I01 cos ( 100πt + π / ) i = I02 cos ( 100πt + 2π / 3) (A), điện áp hiệu dụng L U Khi L = L2 dịng điện mạch (A), điện áp hiệu dụng L U2 Nếu U2 = U1 khoảng thời gian chu kì để điện áp tức thời đoạn RC dòng điện tức thời trái dấu bao nhiêu? A 1/150 s B 1/300 s C 1/75 s D 1/100 s Hướng dẫn U L = IZ L = U * Từ R ZL U = cos ϕ ( tan ϕ − tan ϕRC ) = sin ( ϕ − ϕRC ) Z R sin ϕRC Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ UL = U U L1 = UL sin ( ϕu − ϕi − ϕRC )  → ( ϕu − ϕi1 − ϕRC ) + ( ϕu − ϕi2 − ϕRC ) = π sin ϕRC UL = U U L1 = U L sin ( ϕu − ϕi − ϕRC )  → ( ϕu − ϕi1 − ϕ RC ) + ( ϕu − ϕi − ϕ RC ) sin ϕRC ⇒ ϕRC −π + 2ωu + ϕi1 + ϕi2 = = −π + * Khoảng thời gian chu kì để ⇒ Chọn A π π 2π − − 12 = − π u RCi < ϕRC ω = 2π = ( s) 3.100π 150 Câu 285 Đăt điện áp u = 200 cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm đoạn AM chứa điện trở R nối tiếp tụ điện có điện dung C đoạn MB chứa cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Vơn kế lý tưởng mắc vào hai điểm AM Khi L = L L = L2 điện áp hiệu dụng L dòng điện hai trường hợp lệch pha π/3 Số vôn kế hai trường họp chênh lệch A 200 V B 100 V C 300V.D 400 V Hướng dẫn Cách 1: * Giả sử ϕ1 − ϕ2 = ω / * Từ U L1 = U L U L = U L max cos ( ϕ − ϕmax )  → U RC = IZRC = * Từ ⇒ ∆U = U 2sin ϕ1 + ϕ2 π = ϕmax = − ϕRC 2 cos ϕ2 cos ϕ1 U cos ϕ ZRC = U = ∆U = U −U Z cos ϕRC cϕRC cos ϕRC ϕ1 − ϕ2 ϕ + ϕ2 sin 2 = U = 200 ( V ) cos ϕRC Cách 2: ’“Vẽ giản đồ véc tơ kép => Tam giác cân B1AB2 có góc 60° nên tam giác ∆U = U = 200(K) BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 286 Đăt điện áp u = U cos ωt (V) (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm tụ điện có điện dung C thay đổi cuộn dây có điện trở R có độ tự cảm L Khi C = C điện áp hiệu dụng tụ có giá trị hiệu dụng 80 V trễ pha u góc φ1 (0 < φ1 < π/2 ) Khi C = C điện áp hiệu dụng tụ 40 V, dòng điện trễ pha u góc φ mạch tiêu thụ công suất 50% công suất cực đại mà mạch đạt Tìm A 80 V B 50 V C 60V D 40 V Hướng dẫn * Khi C = C2 ; Từ Cách 1: P= U2 π cos ϕ = Pmax cos ϕ = 0,5Pmax ⇒ ϕ1 = R Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 10 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ R + ZL1 = I ZL max − ZL1 P = = I1 ZL2 − ZL max P1 R +Z * Sử dụng kết Hoàng Văn Giang:  ZL max = 160 ( Ω ) R + 1002 ZL max − 100 ⇒ = = 0, ⇒  R + 3102 310 − Z L max R = 80 ( Ω ) UZL max U U RL max = = R Z 1− C ZL max * Theo định lý thống 2:  Z = 120 U U160 ⇒ 600 = = ⇒ C 80 Z  U = 300 1− C 1600 Khi ZL = 200Ω ⇒ Chọn B 2 L2 PHÁT HIỆN MỚI CỦA VÕ QUANG PHÚC – HAI GIÁ TRỊ ω1 VÀ ω2 ĐỂ URL1 = URL2 (URC1 = URC2) Đặt vấn đề: U   U L max ( ∪U RL max ) =  ZC   −  ÷   ZL    U U ( ∪U RC max ) =  C max Z   1−  L ÷   ZC  * Định lý thống (mới) Khi ω thay đổi:  Khi chưa cực đại sao? * Phát Võ Quang Phúc: Hai ω1, ω2 UL(URL) UC(URC) thì: U   U RL1 = URL2 =  ZCi   −  ÷   ZLi    U U = U = RC2  RC1  ZLi   1−  ÷   ZCi   Chứng minh: U RL = U.ZRL R + ZL2 =U = 2 Z R + ZL − 2Z L ZC + Z C2 U 1− * U RC = UZRC R + ZC2 =U =U 2 Z R + ZL − 2ZL ZC + ZC2 y=u= − Z + 2L / C R + Z2L C = U 1− y 1 =U − ZL2 + 2L / C 1− y 1− R + ZC2 2 − Z2L1 + 2L / C − Z 2L2 + 2L / C − ZL1 + Z L2 = = = ( LCω1ω2 ) 2 2 R + ZC1 R + ZC2 ZC1 − ZC2 ⇒ U RC1 = U RC2 = U − ( LCω1ω2 ) U ⇒ U RL1 = U RL2 = 1− = ( LCω1ω2 ) = U Z  −  Li ÷  ZCi  U Z  −  Ci ÷  ZLi  Câu 318 Đăt điện áp xoay chiều u = 120 cos ωt (V) (ω thay đổi được) vào đoạn mạch AB nối thứ tự gồm cuộn cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C Khi ω = ω1 dung kháng tụ 20 10Ω điện áp hiệu dụng Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 27 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ đoạn RL U1 Khi ω = ω2 cảm kháng cuộn cảm 50 6Ω điện áp hiệu dụng đoạn RL U Giá trị U1 gần giá trị sau đây? A 100 V B 75 V C 136V D 125 V Hướng dẫn * Sử dụng kết Võ Quang Phúc: Hai ω1, ω2 URL thì: U RL1 = U RL2 = U Z  −  Ci ÷  ZLi  ⇒ U1 = ⇒ Chọn C 120  20 10  −  ÷ ÷   = 40 105 = 136, ( V ) Câu 319 Đặt điện áp xoay chiều u = 120 cos ωt (V) (ω thay đổi được)vào đoạn mạch AB nối thứ tự gồm cuộn cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C Khi ω = ωRC điện áp hiệu dụng ưên đoạn RC cực đại 80 V, lúc cảm kháng cuộn cảm dung kháng tụ Z L ZC Khi ω = ω1 ω = ω2 điện áp hiệu dụng đoạn RL có giá trị 720 59 / 43V Biết ω = ω1 cảm kháng Z + 10 Ω ω = ω2 dung kháng ZC − 78, 41Ω Giá trị R gần L giá trị sau đây? A 135 Ω B 175 Ω C 105 Ω Hướng dẫn U RC max = * Định lý thống (mới): Khi ω thay đổi D 225 Ω U Z  1−  L ÷  ZC   ZL = ZL  80 = ⇒ =  ZC = p = ⇒ R = 3ZL ZC   ZL  1−  R = p 2p − = ÷  ZC  * Sử dụng kết Võ Quang Phúc: Hai ω1, ω2 URL thì: 120 U RL1 = U RL2 = U Z  −  Ci ÷  ZLi  ⇒ 720 59 = 43 120  Z − 78, 41  1−  C ÷  ZL + 10   Z = 50 275 ZC = 2ZL  → L ⇒ R = 3ZL = 100 ( Ω ) ⇒ 2124  ZC = 100 Chọn B Câu 320 Đặt điện áp u = U0cos2πt (V) (U0 không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB nối thứ tự gồm cuộn cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C Khi f = f0 f = f0 + 30 Hz điện áp hiệu dụng L U0 Khi f = f0 − 20 Hz điện áp hiệu dụng R cực đại Giá trị f0 gần giá trị sau đây? A 200 Hz B 100 Hz C 150 Hz D 250 Hz (Nick: Chun Thái Bình 2016) * Theo cơng thức độc Võ Quang Phúc: Hai ω1, ω2 UL thì: U U f1 = f0 ;f1 = f0 + 30;f R = f0 − 20 U L1 = U L2 = =  → f = 202 ( Hz ) U L1 = U L = U 2  ZCi   fR  1−  1−  ÷ ÷  ZLi   f1f  ⇒ ZC − 78, 41 = ZL + 10 ⇒ Chọn A u = U cos ( ωt + ϕu ) Câu 321 Đăt điện áp (V) (U không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C cho 2L > R 2C Khi ω = 80π rad/s ω = 160π rad/s điện áp hiệu dụng R Khi ω = ω0 ω = ω0 + 7,59π rad/s điện áp hiệu dụng L 2U / Để điện áp hiệu dụng L cực đại ω gần giá trị sau đây?  A 160π rad/s B 140πrad/s C 150π rad/s Hướng dẫn ω = 80π / 160π * Tần số cộng hưởng: R * Theo công thức độc Võ Quang Phúc: Hai ω1, ω2 UL thì: Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 D 120π rad/s 28 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ U L1 = U L2 = U Z  −  Ci ÷  ZLi  U =  ω  1−  ÷  ω1ω2  R ω1 =ω0 ; ω2 =ω0 + 7,59 π  → ω0 = 156, 25π 2U U L1 = U L = 1 1  =  + ÷ ⇒ ωL = 160π ⇒ ω2L  ω12 ω22  * Để ULmax Chọn A PHÁT HIỆN MỚI CỦA NGUYỄN QUỲNH NGA – HỆ SỐ SUY GIẢM (Nguyễn Quỳnh Nga) Đặt vấn đề: * Định lý thống 2: U L( RL ) max = U ZC ZL 1− + Khi L thay đổi: U C( RC) max = U 1− ZL ZC + Khi C thay đổi: Khi chưa cực đại sao? * Phát Lhp Rain (Ông Tùng Dương) − Lương Tuấn Anh (gọi tắt công thức DA): * Khi L thay đổi, hai giá trị L1, L2 có UL (hoặc URL) U U L1 ( ∪U RL1 ) = U L2 ( ∪U RL2 ) = − ZC ZL1 + ZL2 * Khi C thay đổi, hai giá trị C1, C2 có UC (hoặc URC) thì: U U C1 ( ∪U RC1 ) = U C2 ( ∪U RC2 ) = − ZL ZC1 + ZC2 U U L max = U C max = − n −2 Định lý BHD4: Khi ω thay đổi Khi chưa cực đại có cơng thức tương tự cơng thức DA không? * Phát Nguyễn Quỳnh Nga * Khi ω thay đổi, hai giá trị ω1, ω2 có UL (UC) U L1 ( U C1 ) = U L2 ( U C2 ) = U − ( nµ ) µ= −2 với  ω1 ω2  +  ÷  ω2 ω1  gọi hệ số suy giảm CHỨNG MINH U C = IZC = U ωC   R +  ωL − ÷ ωC   * Khi ω thay đổi: = U  R 2C  L C ω − 1 − ÷LCω + 2L E555555 F −1 2 = kU n  n ( ω1 + ω2 ) =   LC 2 −1 ⇒ L C ω − 2n LC ω + 1 − ÷ = ⇒  −2 k   ω2 ω2 = − k  L2 C −1 ⇒k= −2  ω / ω + ω2 / ω1  − n −2  ÷   * Khi ω thay đổi: = 1 − ( nµ ) −2 ⇒ U C1 = U C2 = U − ( nµ ) Thầy cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 −2 29 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ U L = IZ L = UωL   R +  ωL − ÷ ω C  = U  R 2C  1 1 − 1 − +1 ÷ 2 2L  LC ω2 LC ω E555555 F −1 = kU n 1 2 −2  ω2 ω2 = L C ( − k ) 1 1    ⇒ 2 − 2n −1 + 1 − ÷ =  LC ω LC ω2  k   + = 2n −1LC  ω12 ω22 1 U ⇒k= = ⇒ U L1 = U L2 = −2 −2 −2 − ( nµ ) − ( nµ )  ω / ω + ω2 / ω1  − n −2  ÷   Câu 322 Đăt điện áp xoay chiều u = 100 cos ( ωt + ϕ ) (V) (ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn dây cảm có độ tự cảm L cho 2L > R2C Lần luợt cho ω = ω0 ω = 1,52ω0 điện áp hiệu dụng C cực đại điện áp hiệu dụng L cực đại Khi ω = ω1 ω = ω2 điện áp hiệu dụng tụ U Nếu ω1 / ω2 + ω2 / ω1 = 2,66 U1 gần giá trị sau đây? A 100 V B 112 V C 120 V D 130 V Hướng dẫn ωL  n = ω = 1,52 C U  ⇒ U C1 = U C2 = = 115 ( V ) ⇒  −2 µ =  ω1 + ω2  = 1,33 − ( nà ) ữ  * Tính  Chọn B Thầy cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 30 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ CỰC TRỊ MÁY ĐIỆN NỐI VỚI MẠCH RLC Khi máy phát điện xoay chiều pha mắc với mạch RLC cường độ hiệu dụng:  f = np ⇒ ω = 2πf ⇒ Z L = ωL; ZC = ωC E  I= E = ω NΦ 2 R + ( Z L − ZC )  với  Chú ý: E đóng vai trị U giống toán RLC nối tiếp, nhiên U khơng đổi E tỉ lệ với ω Đây khác biệt quan trọng làm đảo lộn cách nghĩ thông thường với mạch RLC mà U khơng đổi “Khi cộng hưởng dịng điện cực đại” mạch RLC nối tiếp máy xoay chiều pha “Khi cộng hưởng dịng hiệu dụng khơng cực đại * Khảo sát I, P, UR theo n: ω I= NΦ  ω0 = LC   Φ = BS  L R  1  n −1 = − R C − 2 − ÷ +L C ω  2L C ω với  NΦ 2   R +  ωL − ÷ ωC   =  NΦ  R÷    P = I2 R = ; U R = IR =  L R2  1 − 2 − ÷ +L C2 ω4 C ω ⇒  1 R C2 + = =  LC − ω1 ω2 ωmax  * Khảo sát UC theo n: NΦ C U = IZ = C C   R +  ωL − ÷ ωC    2n −1 ÷=  ω0 NΦ R  L R2 1 − 2 − C ω C với ωmax tần số góc để Imax, Pmax, URmax ⇒ ω1ω2 = ω2max = LC với ωmax tần số góc để UCmax NΦ U L = IZL = * Khảo sát UL theo n:  ÷ +L ω  L  L R2  1 −  − ÷ +L 2 C ω ω C ω 1  1 R C  2n −1  + + =  LC − ÷=  ω02  ω ω2 ω3  ⇒   1 + 1 + 1 = L2 C =  ω2 ω2 ω2 ω2 ω2 ω2 ω04  2 3 Câu 323 Môt máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể, nối vào hai đầu hộp kín X (hộp kín X chứa ba linh kiện: điện trở thuần, cuộn dây, tụ điện) Khi tốc độ quay roto thay đổi cường độ hiệu dụng dịng điện chạy qua hộp kín khơng thay đổi Trong hộp kín A tụ điện B điện trở thuần, C cuộn cảm D cuộn cảm có điện trở Hướng dẫn ωNBS E = NBS ∉ ω ⇒ I= = ZL ωL L * Hộp kín cn cảm vì: Chọn C Câu 324 Mơt máy phát điện xoay chiều pha có rơto nam châm điện có cặp cực, quay với tốc độ n (vòng/phút) Một đoạn mạch RLC nối tiếp mắc vào hai cực máy Khi rotoquay với n = 60 (vịng/phút) dung kháng R Khi n = 80 Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 31 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ (vịng/phút) điện áp hiệu dụng tụ cực đại Bỏ qua điện trở dây phần ứng máy phát Để cường độ dịng điện mạch cực đại roto quay với tốc độ bao nhiêu? A 48 vòng/phút B 68 vòng/phút C 240 vòng/phút D 120 vòng/phút Hướng dẫn Cách 1: np 1 ZC1 = R f1 = = 1( Hz )  → = R ⇒ R C2 = 60 2πC ( 2π ) * Lần 1: ωNBS ωC U C = IZC =   = max R +  ωL − ÷ n p   ωC   f = = ( Hz )  → LC =  ÷ 60  8π  * Lần 2: I= E = Z * Lần 3: ⇔   R +  ωL − ÷ ωC    R C2 = 1 − ω02  LC ⇒ n = 240 ⇒ ωNBS 2 =  NBS   ÷ R   1  R 2C  L −2− + L2 ÷ L  C ω2 C ω  = max R C =  ( π) LC  →ω0 = 8π ( rad / s ) ⇒ f = ( Hz ) ÷   LC =  ÷   8π  Chọn C Cách 2: n 80 E ZL ZC 60 80x 0,75 x 0,75 x 4/3 =R 1/x ⇒I= x 16  1 +x− ÷  x = 1 − +1 x4 x2 = max ⇔ I= x 16  1 +x− ÷  x 1 = ⇒x=3 x2 Câu 325 Cho đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C cho CR < 2L Nối hai đầu AB với máy phát điện xoay chiều pha có hai cặp cực Khitốc độ quay roto 30 vịng/s 45 vịng/s mạch AB tiêu thụ công suất Khi tốc độ quay roto 15 vịng/s 60 vịng/s điện áp hiệu dụng tụ có giá trị Đê hệ sô công suât đoạn mạch RC 1/ tốc độ quay roto A 30 vòng/s.  B 18 vòng/s C 50 vòng/s Hướng dẫn D 60 vòng/s  ωNBS   ωNBS   ÷ R  ÷ R 2     P=I R= = 1  R2C  L 1   −2− + L2 R +  ωL − ÷ ÷ C ω L C ω ω C     1 ⇒ + = 2KC − R C ( 1) ω1 ω2 U C = IZC = * Từ ωNBS ωC   R +  ωL − ÷ ωC   U C3 = U C  → ω3ω4 = ( 2) LC 1 1 + = − R C ⇒ R C2 = 2 2 120 π 180 π 60.240 π 25920 π2 * Từ (1) (2) suy ra: Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 32 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ R2 1 = cos ϕRC = = = 1 π2 R + 2 + 2 + 25920 ωC ωR C ω2 * Từ ⇒ ω = 72π ( rad / s ) ⇒ n = 18 ( vong / s ) ⇒ Chọn B Câu 326 Cho đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Nối hai đầu AB với máy phát điện xoay chiều pha Khi tốc độ quay roto n vịng/s cơng suất mạch AB tiêu thụ 90 W dòng điện mạch AB sớm pha điện áp hai đầu AB π/6 Khi tốc độ quay roto 4n vòng/s cơng suất mạch AB tiêu thụ 1440 W Khi tốc độ quay roto 2n vịng/s công suất mạch AB tiêu thụ A 360 W B 480 W C 540 W D 720 W Hướng dẫn Z L − ZC −π R  = tan ⇒ = ( ZC − Z L )  tan ϕ = R   E2R E2 E2 90 = P1 = = 0, 75 ⇒ = 120  R R R + ( Z L − ZC )  * Lần 1: 4R  ZC =  Z  R 3   1440 = P2 = ⇒  4ZL − C ÷ = ⇒   Z   Z = R R +  2ZL − C ÷  L 3   * Lần 2: Chọn B ( 4E ) R ( 2E ) P3 = R Z   R +  2Z L − C ÷   2 = 480 ( W ) ⇒ * Lần 3: Chọn B Câu 327 Nếu đặt điện áp u = U cos ωt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C Khi ω = ω0 mạch tiêu thụ cơng suất cực đại Khi ω = ω L = 48π rad/s ULmax Nếu nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha mà nam châm có cặp cực, có điện trở không đáng kể vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp hiệu dụng L tốc độ quay roto 20 vòng/s đến 50 vịng/s Tính ω0 A 129,37 rad/s B 172,32 rad/s C 62,57 rad/s D 156,12 rad/s Hướng dẫn ω02 = * Khi Pmax * Khi ULmax 1 ⇒ LC = LC ω0 ZC = L R2 R C2 = Zτ = − ⇒ = LC − ωL C C 2 ωL ωNBS ωL U L = IZ L = * Khi mắc vào máy điện: NBS ω2 LC U = L ( R C − 2LC ) + ω L C + ω12 2 2 2   R +  ωL − ÷ ω C  = NBS LC 2 1 − 4+ ω ωL ω ω0 ω 1 1  ω1 + ω2 + ω3 = ω2 1  1  1   L ⇒ ⇒ = 2 +  + ÷ − − ÷ 1 1 1 ω ω ω ω ω ω ω ω   L   + + =  ω12 ω22 ω22 ω32 ω32 ω12 ω40 ω0 = 62,57 ( rad / s ) ⇒ Chọn C Câu 328 Mỗi máy phát điện xoay chiều có roto phần cảm, điện trở máy không đáng kể, quay với tốc độ E vòng/phút nối vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi được) Khi L = L cảm kháng dung kháng R điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm U Nếu roto quay với tốc độ 2n vòng/phút để điện áp hiệu dụng hên cuộn cảm U độ tự cảm L A 0,75L1 B 0,375L1 C 0,25L1 D l,25L1 Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 33 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ Hướng dẫn Cách 1:  ZL1 = ZC1 = R ⇒ Z1 = R  E1   U L1 = Z ZL1 = E1 * Lúc dầu:  ZC1 R  2  ZL2 = 2xZL1 = 2xR; ZC2 = = ⇒ Z2 = R + ( 2xR − 0,5R )   E 2E1 2R  U L2 = ZL2 = 2 Z2  R + 2xR − 0,5R ( ) * Lúc sau:  2E1 L U L = U L1  → 2xR = E1 ⇒ x = ⇒ L = ⇒ 4 R + ( 2xR − 0,5R ) Chọn C Cách 2: L n E L1 2n R xL1 ZL ZC 1 2x 0,5 UL = U L1 = U L2 = EZL R + ( Z L − ZC ) 2 1.1 + ( − 1) 2 2.2x + ( 2x − 0,5 ) 2 Câu 329 Cho đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C cho CR < 2L Nối hai đầu AB với máy phát điện xoay chiều pha Khi tốc độ quay roto n vịng/s mạch AB tiêu thụ cơng suất P hệ số công suất mạch AB Khi tốc độ quay roto 2n vịng/s mạch AB tiêu thụ cơng suất 16P 1/13 Cơng suất cực đại mạch AB đạt A 4P1/3 B l,75P1 C 2,5P1.D 7P1/3 Hướng dẫn 2  ωNBS   ωNBS  R  ÷ R  ÷ 2  L   P = I2 R =  = 1  R 2C  1   −2− +1 R +  ωL − ÷ 2 ÷ LC ω  L  LC ω2 ωC   * Từ 2 R C   ω0   A  R 2C A ω   ω=ω0 ;P = P1 ⇒  ÷ −2− → = =1 ÷ ÷ + 1 − ÷ =  ω=ω0 ;P =13P1 /16 L  ω   P  L P1  ω  4P A  ω0   ω0  = −  ÷ + = = 0, 75 ⇒ Pmax = ⇒ P  ω ÷ ω    Chọn A Câu 330 (340163BT) Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L = H tụ điện có điện dung 180 µF Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rôto máy phát có ba cặp cực Khi rơto quay với tốc độ đoạn mạch AB có cộng hưởng điện? A 2,7 vịng/s B vịng/s C vòng/s D l,8vòng/s Hướng dẫn ⇒ ωL = ⇒ω= ωC ⇒f = ω = 2π 2π LC LC Mạch cộng hưởng khi: f 1 ⇒n= = = ≈ 1,8 p 2πp LC 2π.3 5.180.10 −6 (vòng/s) ⇒ Chọn D Câu 331 (340164BT)Đoan mạch nối tiếp AB gồm điện trở R = 100 Ω, cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 2/π H tụ điện có điện dung C = 0,1/π mF Nối AB với máy phát điện xoay chiều pha gồm 10 cặp cực (điện trở không đáng kể) Khi roto máy phát điện quay với tốc độ 2,5 vịng/s cường độ dịng điện hiệu dụng mạch A Thay đổi tốc độ quay roto mạch có cộng hưởng Tốc độ quay roto cường độ dòng điện hiệu dụng A 2,5 vịng/s A B 25 vòng/s A Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 34 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHĨ C 25 vịng/s A vòng/s 2 A Hướng dẫn D 2,5 f = np = 25 ( Hz ) ⇒ ω = 2πf ( rad / s ) ; Z L = ωL = 100 ( Ω ) ; ZC = = 200 ( Ω ) ωC ⇒ E = I R + ( ZL − ZC ) = 200 ( V ) Khi cộng hưởng: 2πf ' L = ⇒ f ' = 25 ( Hz ) = f 2πf 'L ⇒ n ' = n = 2,5 (vòng/s) E' = 2 ( A) ⇒ R Chọn D Câu 332 (340165BT) Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở R = 180 Ω, cuộn cảm có độ tự cảm L = H tụ điện có điện dung 180 pF Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rơto máy phát có ba cặp cực Khi rơto quay với tốc độ dịng hiệu dụng đoạn mạch AB đạt cực đại? A 2,7 vòng/s B vòng/s C 4vòng/s D l,8vòng/s Hướng dẫn E ' = E = 200 ( V ) ⇒ I ' = Ta tính Zτ = L R2 180 − = − ≈ 107, ( Ω ) −6 C 180.10 ω0 = Zτ C Dòng hiệu dụng mạch AB đạt cực đại ω f ⇒f = = ⇒n= = ≈ 2, 2π 2πZ τ C p 2π.3.107, 6.180.10−6 (vòng/s) ⇒ Chọn A Câu 333 (1340166BT1) Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở 69 Ω, cuộn cảm có độ tụ cảm L tụ điện có điện dung 177 µF Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rơto máy phát có hai cặp cực Khi rôto quay với tốc độ n = 1350 vòng/phút n2 = 1800 vòng/phút cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AB Độ tự cảm L A 0,72 H B 0,58 H C 0,48 H D 0,25H Hướng dẫn n1 p 1350.2  ω1 = 2πf1 = 2π 60 = 2π 60 = 90π ( rad / s )  ω = 2πf = 2π n p = 2π 1800.2 = 120π ( rad / s )  60 60 1 1   L R2 + = −  ÷=  ω12 ω22  ω20  C Thao số vào công thức:  ÷C  ta được: L 692    −6 = − ÷( 177.10 ) ⇒ L ≈ 0, 48 ( H ) ⇒ ÷  −6    177.10 Chọn C Câu 334 (340167BT) Đoạn mạch nối tiếp AB gồm điện trở R = 100 Ω, cuộn dây cảm có L = 2/71H nối tiếp tụ điện có điện dung C = 0,1/71 mF Nối AB với máy phát điện xoay chiều pha gồm 10 cặp cực (điện trở không đáng kể) Khi roto máy 1 1  2+  90 π 1202 ω2 phát điện quay với tốc độ 2,5 vịng/s cường độ dòng điện hiệu dụng mạch A Thay đổi tốc độ quay roto cường độ dòng điện hiệu dụng mạch đạt cực đại Tốc độ quay roto cường độ dòng điện hiệu dụng A 2,5 vịng/s A B 10/ vòng/s 8/ A C 25 vòng/s A D 2,5 vòng/s 2 A Hướng dẫn f = np = 25Hz ⇒ ω = 2πf = 80π E1  ⇒ I1 = ⇒ E1 = 200 ( V )   ZL = ωL = 100 ( Ω ) ; ZC = ωC = 200 ( Ω ) R + ( Z L − ZC ) xE 2x n = xn1 ⇒ I = = = = max 2 1 ZC  2   4 − +1 1+  x − ÷ R +  xZ L − x x x x ÷    Đặt Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 35 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ = ⇒x= ⇒ I max = A; x = xn1 = ( v / s) ⇒ x Chọn B Câu 335.(340168BT)Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha với đoạn mạch AB gồm R, cuộn cảm L C mắc nối tiếp Khi rôto máy quay với tốc độ n vòng/phút n2 vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng tổng trở mạch đoạn mạch AB I1, Z1 I2, Z2 Biết I2 = 4I1 Z2 = Z1 Để tổng trở đoạn mạch AB có giá trị nhỏ rơto máy phải quay với tốc độ 480 vòng/phút Giá trị n1 n2 A 300 vòng/phút 768 vòng/phút B 120 vòng/phút 1920 vòng/phút C 360 vòng/ phút 640 vòng/phút D 240 vòng/phút 960 vòng/phút Hướng dẫn ⇔  np    f = ⇒ ω = π f  Z = R + ω L −  60  ÷  ωC   ⇒  NΦ E = ωNΦ  E I = Z = ω  Z  ω2 = 4ω1 ⇒ n = 4n1  →  1 ω2 L − ω C = ω C − ω1 L ⇒ ω1 = 0, 25 LC  Z = Z2 I = 4I1 ⇒ ω20 = Z ⇒ ⇒ ω1 = 0,5ω0 LC Cộng hưởng ⇒ n1 = 0, 5n = 240 ( vong / phut ) ⇒ n = 4n1 = 960 (vòng/phút) ⇒ Chọn D Câu 336 (1340169B1) Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở không đáng kể, mắc vào đoạn mạch nối tiếp RLC Khi tốc độ quay rôto n1 n2 cường độ hiệu dụng mạch có giá trị Khi tốc độ quay rơto no cường độ hiệu dụng mạch cực đại Chọn hệ thức A C n = ( n1 n ) n −2 0,5 = 0, ( n + n −2 −2 ) B n 02 = 0m5 ( n12 + n 22 ) D n = 0,5 ( n1 + n ) Hướng dẫn f = np ⇒ ω = 2πf = 2πpn E NΦ ω  ⇒I= = = E NΦ  Z E = = ω    R +  ωL − ÷ ωC   I= NΦ L =  L R2 1 − 2 − LC ω C 2  1 ÷ 2 +1 L ω ⇒ = 1 + ⇒ = 1 + ⇒  ÷  ÷ : ω02  ω12 ω22  n 02  n12 n 22  Đây hàm kiểu tam thức đổi với biến số ω Chọn C Câu 337 Nối hai cực máy mát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch A, B mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rơto máy phát có cặp cực Khi rơto quay với tốc độ n = 1125 vịng/phút dung kháng tụ R Khi rôto quay với tốc độ n = 1500 vịng/phút điện áp hiệu dụng tụ cực đại Để cường độ hiệu dụng qua mạch cực đại roto quay với tốc độ bao nhiêu? A 1500 vòng/phút B 4500 vòng/phút C 3000 vòng/phút D 750 vòng/phút Hướng dẫn Cường độ hiệu dụng điện áp hiệu dụng tụ là: ωNBS NBS E 2 I= = = R + ( Z L − ZC ) 2   R +  ωL − ÷ ω C   L R2  1 1 − x + 1|  − ÷ L2 CF2 EF ω4 C  L2 ω2 c  E55 E555555555F a x2 b Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 36 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ ωNBS ωC U C = IZC =   R +  ωL − ÷ ωC   = NBS C   R +  ωL − ÷ ωC     LC = ω2 1 3  ω2 L = = = = R⇒ ω2 C  RC = ω1C ω1C  ω2 * UCmax * Dòng hiệu dụng mạch AB đạt cực đại khi: b  L R2  2 x=− ⇔ = − ÷C = LC − R C 2a ω C 2   ⇒ 1 16 = − ⇒ ω = 3ω2 ⇒ n = 3n = 4500 ω2 ω22 ω22 (vòng/phút) ⇒ Chọn B Câu 338 (340171BT)Mắc đoạn mạch RLC nối tiếp với máy phát điện xoay chiều pha, thay đổi tốc độ quay phần ứng Khi tăng dần tốc độ quay phần ứng từ giá trị nhỏ cường độ hiệu dụng đoạn mạch A tăng từ đến giá trị cực đại Imax giảm giá trị L1 xác định B tăng từ giá trị L1 xác định đến giá trị cực đại Imax giảm C giảm từ giá trị L1 xác định đến giá trị cực tiểu Imin tăng đến giá trị I2 xác định D luôn tăng Hướng dẫn f = np ⇒ ω = 2πf = 2πpn E NΦ ω  ⇒I= = = E NΦ  Z E = = ω    R +  ωL − ωC ÷    Khi ω = ⇒ I =  −1/   L R   NΦ N= = I ⇔ ω = ω = − C  max  ÷  L  L R2  1 1  C    − − +  ÷ 2  NΦ L2 C ω4 C L ω Khi ω = ∞ ⇒ I = I1 =  Đồ thị có dạng sau: Khi n tăng từ đến ∞ dòng hiệu dụng tăng từ đến giá trị cực đại Imax giảm giá trị L1 xác định => Chọn A Câu 339 (340155BT) Rôto máy phát điện xoay chiều pha có 100 vịng dây, điện trở khơng đáng kể, diện tích vịng 60 cm Stato tạo từ trường có cảm ứng từ 0,20 T Nối hai cực máy vào hai đầu đoạn mạch gồm: điện trở R = 10 Ω, cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 0,2/π H tụ điện có điện dung C = 0,3/π mF Khi rôto máy quay với tốc độ n = 1500 vịng/phút cường độ hiệu dụng qua R A 0,3276 A B 0,7997 A C 0,2316 A D 1,5994 A Hướng dẫn f= E= np 200 = 25 ( Hz ) ⇒ ω = 2πf = 50π ⇒ ZL = ωL = 10 ( m ) ; ZC = = ( m) 60 ωC NωBS ⇒I= = 100.50π.0, 2.60.10 −4 E R + ( Z L − ZC ) ≈ 13,33 ( V ) ≈ 0, 2316 ( A ) ⇒ Chọn C Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 37 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ Câu 340 Một máy phát điện xoay chiều pha, roto nam châm có cặp cực Một mạch điện nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây cảm tụ điện nối vào hai cực máy phát Khi roto quay với tốc độ n1 (vịng/s) n2 (vịng/s) đồ thị phụ thuộc thời gian suất điện động máy đường đường hình vẽ Biết cường độ hiệu dụng chạy qua mạch hai trường hợp Muốn cường độ hiệu dụng mạch cực đại roto quay với tốc độ gần giá trị sau đây? A 50 vòng/s B 80 vòng/s C 70 vòng/s D 60 vòng/s Hướng dẫn f1 = ( Hz ) 1 = 1,5 = 20.10−3 ⇒  f f2 f = 75 ( Hz ) * Tính: NΦ NΦ ω E 2 I= = = Z  L R2  1 1   − R +  ωL −  − ÷ +L ÷ C  ω2 C ω2 ωC    * Từ 1 1  ⇒ =  + ÷ ⇒ f = 58,53 ( Hz ) f  f1 f  Câu 341 Môt máy phát điện xoay chiều pha, roto nam châm có cặp cực Một mạch điện nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây cảm tụ điện nối vào hai cực máy phát Khi roto quay với tốc độ m (vịng/s) n2 (vịng/s) đồ thị phụ thuộc thời gian suất điện động máy đường đường hình vẽ Biêt cường I (với I∞ cường độ hiệu dụng chạy qua mạch hai trường hợp ∞ độ hiệu dụng chạy quamạch tốc độ quay roto lớn) Muốn điện áp hiệu dụng tụ cực đại roto quay với tốc độ gần giá trị sau đây? A 52 vòng/s B 85 vòng/s C 76 vòng/s D 49 vòng/s Hướng dẫn f1 = 50 ( Hz ) 1 = 1,5 = 20.10−3 ⇒  f f2 f = 75 ( Hz ) * Tính NΦ ω I∞ E I= = = = 2I∞ 2 Z   1 R C 1   − 1 − +1 R +  ωL − ÷ ÷ 2L  LC ω2 L2 C ω4 ωC    * Từ  R 2C  ω1ω2 2 2 ⇒ 0,5L2 C2 ω4 − 1 − ÷LCω + = ⇒ ω1 ω2 = 2 = 2ω0 ⇒ ω0 = 2L L C '   ⇒ f0 = f1f2 = 51,5 ( Hz ) ⇒ Chọn A Câu 342 Trong thực hành học sinh muốn quạt điện loại 180 V − 120 W hoạt động bình thuờng điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt biến trở Ban đầu học sinh để biến trở có giá trị 80 Ω đo thấy cường độ hiệu dụng mạch 0,7 A công suất quạt điện đạt 90% Muốn quạt hoạt động bình thường phải điều chỉnh biến trở nào? A Giảm 21 Ω B Tăng thêm 12Ω C Giảm 12 Ω D Tăng thêm 21 Ω (Nick: Hồi Nhi) Hướng dẫn Thầy cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 38 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ * Động hoạt động định mức 90 P '= 120  1080 100 → U1 = P ' = U1I1 cos ϕ  I2 = 0,7 7coisϕ   U = I R = 56 ( V )  R1 1 ur ur ur U = U R + U ⇒ U 2AB = U 2R1 + 2U R1 U1 cos ϕ ⇒ cos ϕ = 0,9223 Từ AB P = UI cos ϕ ⇒ I = 0, 7228  U = IR = 0,7228R * Khi động hoạt động bình thường:  R ur ur ur U AB = U R + U ⇒ U 2AB = U 2R + U + 2U R U cos ϕ ⇒ R = 59 ( Ω ) Từ Để quạt hoạt động bình thường R giảm 80 − 59 = 21Ω ⇒ Chọn A Câu 343 Mơt động điện xoay chiều có điện trở dây 22 Ω , mạch điện có điện áp hiệu dụng 220 V sản công suất học 82,5 W Biết hệ số công suât động 0,9 công suất hao phí nhỏ 50% Cường độ dịng hiệu dụng chạy qua động A 9,6 A B 7,5 A C 0,5 A D 0,4 A Hướng dẫn UI cos ϕ = P + I R ⇒ 220.I.0,9 = 82.5 + I 2  I1 = 8,56A  I = 0, 44A Phương trình có hai nghiệm  ta chọn nghiệm I2 = 0,44A với nghiệm thứ cơng suất hao phí lớn 50% ⇒ Chọn D Câu 344 Để xác định số vòng dây cuộn dây máy biến áp, học sinh làm sau: Để hở mạch thứ cấp, mắc cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp U điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp U Dùng dây nhỏ quấn quanh mạch từ máy 10 vòng, đo điện áp hiệu dụng U hai đầu dây Từ tính số vòng dây cuộn dây Cho biết U1 = 200 V, U2 = 12 V U3 = V Số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp là  A 1000 60 B 1000 120 C 60 1000 D 120 1000 Hướng dẫn 200 N1  U1 N1  U = N ⇔ = 10 ⇒ N1 = 100  3 ⇒   U1 = N1 ⇒ 200 = 1000 ⇒ N = 60 U N2 12 N2 * Áp dụng  Chọn B Câu 345 Mộtt người định quấn biến từ hiệu điện 100 V lên 200 V với lõi không phân nhánh, không mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ, ứng với điện áp V cần quấn vòng dày Do sơ suất nên cuộn sơ cấp bị quấn ngược số vòng dây nên nối cuộn sơ cấp với điện áp 100 V điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp 240 V Tính số vịng dày quấn ngược A 20 vòng B 10 vòng C 11 vòng D 22 vòng Hướng dẫn Mật độ quấn: vòng/5 V = 1,2 vòng/V Số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp quấn là: N1 = 100.1,2 = 120 N2 = 200.1,2 = 240 Gọi n số vòng dây quấn ngược: N2 240 240 240 = ⇒ = ⇒ n = 10 ⇒ N1 − 2n 100 120 − 2n 100 Chọn B Câu 346 Mẳc cuộn sơ cấp máy tăng áp lí tưởng vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi U Nếu đồng thời giảm số vịng dây cuộn sơ cấp 2n vòng thứ cấp 5n vịng điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp để hở không đổi so với ban đầu Nếu đồng thời tăng 30 vịng hai cuộn điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp để hở thay đổi lượng 0,05U so với ban đầu Số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp tương ứng A 480 1200 B 770 1925 C 560 1400 D 870 2175 Hướng dẫn  U N N − 5n  N = 2,5N1 = = ⇒  U N N − 2n   U = 2,5U   U − 0, 05U = N + 30 ⇒ 2,5U − 0, 05U = 2,5N1 + 30 ⇒ N = 870 ⇒ N = 2175  U N1 + 30 U N1 + 30 Theo ra:  ⇒ Chọn D Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 39 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHĨ CÁC BÀI TỐN CƠ BẢN TRONG TRUYỀN TẢI ĐIỆN Bài toán 1: Điện từ nhà máy điện pha đưa tới nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, mà công suất nhà máy không đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải H1 cường độ hiệu dụng chạy đường dây L Sau đó, suất truyền tải I2 cường độ dòng điện hiệu dụng dây tải điện I2 Tìm tỉ số I2/I1 Hướng dẫn * Lúc đầu: ∆P = I12 R = ( − H1 ) P ∆P ' = I 22 R = ( − H ) P ⇒ I2 − H U1 = = I1 − H1 U * Lúc sau: Bài toán 2: Điện từ nhà máy điện pha đưa tới nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, nơi tiêu thụ cần công suất không đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải H cường độ hiệu dụng chạy đường dây L Sau đó, suất truyền tải H cường độ dịng điện hiệu dụng dây tải điện I2 Tìm tỉ số I2/I1 Hướng dẫn P = HP = H U I cos ϕ  H1 H1  tt 1 ⇒ Ptt = ∆P = I1 R  ∆ P = − H P − H − H1 ( 1) * Lúc đầu:  ' H2 H2 Ptt = H P ' = H U I cos ϕ ⇒ Ptt' = ∆P ' = I2 R  − H2 − H2 ∆P ' = ( − H ) P '   * Lúc sau: I − H H1 H U P =P  → = = 1 I1 − H1 H H U ' tt tt Bài toán 3: Điện từ nhà máy điện pha đưa tới nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, công suất truyền đì cơng suất tiêu thụ thay đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải H cường độ hiệu dụng chạy đường dây L Sau đó, suất truyền tải H cường độ dịng điện hiệu dụng dây tải điện I2 Tìm tỉ số I2/I1 Hướng dẫn P = HP = H U I cos ϕ  H1 H1  tt 1 ⇒ Ptt = ∆P = I1 R  ∆ P = − H P − H − H1 (  1)  * Lúc đầu: ' H2 H2 Ptt = H P ' = H U I cos ϕ ⇒ Ptt' = ∆P ' = I2 R  − H2 − H2 ∆P ' = ( − H ) P '   * Lúc sau: P ' H ( − H1 ) I 22 ⇒ tt = Ptt H1 ( − H ) I12 Bài toán 4: Điện từ nhà máy điện pha đưa tới nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, cơng suất truyền thay đổi Ban đầu hiệu suất truyền tai H điện áp hiệu dụng đưa lên đường dãy U Sau đó, suất truyền tải H điện áp hiệu dụng dây tai điện U2 Tìm tỉ số U2/U1 Hướng dẫn P = UI cos ϕ ⇒ I = * Từ P P 2R ⇒ ∆P = I R = U cos ϕ ( U cos ϕ) 1− H = h = − H P2  U1  ∆P PR = ⇒ =  ÷ P − H1 P1  U  U cos ϕ * Từ Bài toán 5: Điện từ nhà máy điện pha đưaa tới nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, công suất truyền công suất tiêu thụ thay đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải H điện áp hiệu dụng đua lên đường dây U Sau đó, suất truyền tải H điện áp hiệu dụng dây tải điện U2 Tìm tỉ số U2/U1 Hướng dẫn P = UI cos ϕ ⇒ I = * Từ P P 2R ∆P R ⇒ ∆P = I R = ⇒ = 2 U cos ϕ P ( U cos ϕ) ( U cos ϕ ) H ( − H2 ) Ptt  U1  Ptt R ∆P Ptt R ⇒ =  ÷ hH = = P ⇒ − H H = ( ) tt 2 H1 ( − H1 ) Ptt1  U  P P U cos ϕ U cos ϕ * Từ Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 40 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHĨ Thầy cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125.23.23.888 41 ...  tan ϕ2 = − 3? ??  R  * Từ 3  ZL3  ZL1 ω1  R =  R = ω= R2 108 3   ⇒  → ⇒ cos ? ?3 = = Z Z 637 16 R + ( ZL3 − ZC3 )  C1 =  C3 =   3 3  R  R ⇒ P3 cos ? ?3 = = 0,174 ⇒ P3 = 94,94 ( W... ZC ) ≈ 13, 33 ( V ) ≈ 0, 231 6 ( A ) ⇒ Chọn C Thầy cô cần file WORD liên hệ số ĐT: 0125. 23. 23. 888 37 KINH NGHIỆM LUYỆN THI VẬT LÝ 12 – ĐIỆN XOAY CHIỀU MỚI LẠ KHÓ Câu 34 0 Một máy phát điện xoay chiều... Z R 3 R  * Từ  R  ZL3 =   Z = R ω = ω1  C3 * Nếu 7π 2∠ R u i Z2 11π 12 ⇒ i3 = = = = 1∠ ⇒ Z3 Z3 12   R + i  R− R÷ ÷   Chọn C u = U cos ( ωt + ϕu ) Câu 30 2 Đăt điện áp (V) (ω thay