Đang tải... (xem toàn văn)
Trong Vật lí lớp 12 chương trình cơ bản chương dòng điện xoay chiều chiếm một vị trí rất quan trọng, có 14 tiết trên tổng số 70 tiết. Từ năm 2017 trong đề thi THPT Quốc gia môn vật lí có 40 câu hỏi trắc nghiệm khách quan (có từ 8 đến 10 câu hỏi trong chương dòng điện xoay chiều), thời gian làm bài 50 phút đòi hỏi các học sinh phải có kĩ năng làm bài, sử dụng những thủ thuật, phương pháp tối ưu. Do đó trong quá trình dạy học giáo viên không chỉ dạy kiến thức chuyên môn cho học sinh mà phải hướng dẫn học sinh biết khai thác các kiến thức đã được học từ các môn học khác để các em có thể làm bài thi trắc nghiệm một cách nhanh và chính xác nhất. Với mong muốn tìm được phương pháp giải các bài toán mạch điện xoay chiều một cách nhanh nhất đồng thời có khả năng trực quan hoá tư duy của học sinh và lôi cuốn được nhiều học sinh tham gia vào quá trình giải bài tập cũng như giúp một số học sinh không giỏi môn vật lý cảm thấy đơn giản hơn trong việc giải các bài tập trắc nghiệm, tôi chọn chuyên đề “Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véc tơ và kiến thức hình học cơ bản giải bài toán mạch điện xoay chiều ”
CHUYÊN ĐỀ:HƯỚNG DẪN HỌC SINH SỬ DỤNG GIẢN ĐỒ VÉC TƠ VÀ KIẾN THỨC HÌNH HỌC CƠ BẢN GIẢI BÀI TOÁN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Số tiết bồi dưỡng :03 A MỞ ĐẦU I LÍ DO Đổi giáo dục tồn diện khơng cịn vấn đề lý luận mà trở thành thực tiễn cấp bách đặt cho nghiệp giáo dục Vì thế, giáo viên cần phải nhận thức sâu sắc để có điều chỉnh, thay đổi phương pháp giảng dạy cho phù hợp với xu giáo dục chung, góp phần cải thiện nâng cao chất lượng dạy học Làm cho sản phẩm giáo dục người động, sáng tạo, thích nghi tốt với mơi trường đáp ứng nhu cầu thực tiễn Tr ong Vật lí lớp 12 chương trình chương dịng điện xoay chiều chiếm vị trí quan trọng, có 14 tiết tổng số 70 tiết Từ năm 2017 đề thi THPT Quốc gia mơn vật lí có 40 câu hỏi trắc nghiệm khách quan (có từ đến 10 câu hỏi chương dòng điện xoay chiều), thời gian làm 50 phút đòi hỏi học sinh phải có kĩ làm bài, sử dụng thủ thuật, phương pháp tối ưu Do q trình dạy học giáo viên khơng dạy kiến thức chuyên môn cho học sinh mà phải hướng dẫn học sinh biết khai thác kiến thức học từ mơn học khác để em làm thi trắc nghiệm cách nhanh xác Với mong muốn tìm phương pháp giải toán mạch điện xoay chiều cách nhanh đồng thời có khả trực quan hố tư học sinh lôi nhiều học sinh tham gia vào trình giải tập giúp số học sinh không giỏi môn vật lý cảm thấy đơn giản việc giải tập trắc 1 nghiệm, chọn chuyên đề “Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véc tơ kiến thức hình học giải tốn mạch điện xoay chiều ” II MỤC ĐÍCH Tìm phương pháp giải tốn mạch điên hiệu nhanh chóng, tạo khơng khí hứng thú, lơi sôi tư học sinh tham gia hoạt động giải tập Với việc áp dụng chuyên đề “Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véc tơ kiến thức hình học giải tốn mạch điện xoay chiều ” tơi muốn em biết nhận dạng, phân loại biết cách giải nhanh toán mạch điện xoay chiều, làm tốt thi THPT Quốc Gia mơn Vật Lí năm 2020 B NỘI DUNG CHƯƠNG I DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Đại cương dòng điện xoay chiều Dịng điện xoay chiều dịng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm số sin hay cơsin, có dạng: Trong đó: + i cường độ tức thời (A) + cường độ cực đại (A) ( + ) I0 ω +( tần số góc (rad/s) ( 2π ω= = 2πf T ωt + ϕ ω>0 I0 i = I0 cos ( ωt + ϕ ) > 0) với T chu kỳ; f tần số ) pha i ϕ pha ban đầu Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng điện từ Xét khung dây dẫn dẹt hình chữ nhật, hai đầu dây khép kín, quay xung quanh trục cố định đồng phẳng với khung dây, đặt từ trường ur B Φ = NBScos ( ωt + ϕ0 ) ur có phương vng góc với trục quay Từ thông qua cuộn dây B Φ = NBScos ( ωt + ϕ0 ) vũng (m ), Trong N số vịng dây, B cảm ứng từ (T), S diện tích tốc độ góc cuộn dây (rad/s), ω ϕ0 góc hợp ur vectơ B pháp tuyến r mặt phẳng chứa cuộn dây thời điểm ban đầu (rad) từ Φ n thông ( Wb ) Từ thông qua khung dây biến thiên, cuộn dây xuất suất điện động cảm ứng dΦ e=− = ωNBSsin ( ωt + ϕ0 ) dt i = Io cos ( ωt + ϕ0 + ϕ ) nú tạo dịng điện xoay chiều có dạng Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dịng điện khơng đổi, cho qua điện trở R cơng suất tiêu thụ R dịng điện khơng đổi cơng suất trung bình tiêu thụ R dịng điện xoay chiều nói trên: Với cường độ cực đại (A) I= I0 I0 I cường độ hiệu dụng (A) Ngoài điện áp (hiệu điện xoay chiều), suất điện động, cường độ điện trường, điện tích, … có giá trị hiệu dụng tương ứng Giá trị hiệu dụng giá trị cực đại chia cho U= U0 Với U điện áp hiệu dụng (V) U0 điện áp cực đại (V) E E= Với E suất điện động hiệu dụng (V) E0 suất điện động cực đại (V) Các thiết bị đo mạch điện xoay chiều chủ yếu đo giá trị hiệu dụng II Các mạch điện xoay chiều 3 Nếu dòng điện mạch u = U 0cos ( ωt + ϕ ) + Nếu + Nếu + Nếu ϕ ϕ ϕ Trong ϕ i = I0 cosωt điện áp hai đầu mạch có dạng gọi độ lệch pha u i > u sớm pha i góc < u trễ pha i góc ϕ ϕ = u pha với i Các loại đoạn mạch xoay chiều 2.1 Mạch điện có điện trở R, có cuộn cảm L, có tụ điện C Có mạch Đoạn mạch có R Sơ đồ mạch A B Đoạn mạch có L B A - uL sớm pha π so với i ( i trễ pha Đặc điểm A L R - uR pha với i Đoạn mạch có C π B C - uC trễ pha π so với i so với uL ) - Cảm kháng: ( i sớm pha π so với uC ) - Dung kháng: ZL = ωL = 2πfL 1 = ωC 2πfC U U I = 0C , I = C ZC ZC ZC = ĐL Ơm Tín h chất I0 = U 0R U , I= R R R Cản trở dịng điện khơng đổi dòng điện xoay chiều I0 = U 0L U , I= L ZL ZL Cuộn cảm L cho dòng điện khơng đổi qua hồn tồn (khơng cản trở) Tụ điện khơng cho dịng điện khơng đổi qua (cản trở hồn tồn), lại cho dịng điện xoay cho dòng điện xoay chiều qua qua 2.2 Các loại đoạn mạch điện mắc nối tiếp Có mạch Mạch RLC Mạch RL Mạch RC 2 Z = R + ZL 2 Z = R + ZC Mạch LC Dạng mạch Tổng trở 2 Z= R + (Z L − Z C ) tanϕ = ZL - ZC R tanϕ = tanϕ = U 0L - U 0C U 0R tanϕ = tanϕ = Góc lệch pha ZL R tanϕ = - U 0L U L = U 0R U R tanϕ = - Z = ZL − ZC ZC R U 0C U =- C U 0R UR U L - UC UR + ZL >ZC Tính cảm kháng + ZL< ZC *Mạch có tính cảm kháng: ϕ > tan ϕ = ± ∞ *Mạch có tính dung kháng ϕ Tính dung kháng U= UR (hoặc U0 = U0R ) + P = Pmax ; cos ϕ = LCω = ⇒ ω = ⇒ f= LC 2π LC + III Công suất hệ số công suất mạch điện xoay chiều Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp : P = UIcosϕ = U ÷ R Z = RI2 cosϕ gọi hệ số cơng suất Cơng thức tính hệ số công suất: R U cosϕ = R , Z hay U Cơng suất tiêu thụ mạch điện có R, L, C mắc nối tiếp công suất toả nhiệt R cosϕ = Lí cần phải tăng hệ số công suất nơi tiêu thụ điện P hp = rI = r P 2 U cos ϕ Trong - Cơng suất hao phí đường dây tải điện P công suất tiêu thụ, U điện áp hiệu dụng từ nhà máy, r điện trở dây tải điện - Với công suất tiêu thụ, hệ số cơng suất nhỏ cơng suất hao phí đường dây lớn Vì để khắc phục điều này, nơi tiêu thụ điện năng, phải bố trí mạch điện cho hệ số công suất lớn Hệ số nhà nước quy định tối thiểu phải 0,85 Điện tiêu thụ W = P t = ( UIcosϕ ) t Đơn vị điện Jun (J) Ngoài điện thường dùng đơn vị kW.h (1 kW.h = 600 000 (J) = ) 3, 6.106 J 7 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ GIẢI BÀI TOÁN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I Tổng hợp véc tơ điện áp theo quy tắc hình bình hành Cách thực - Chọn trục nằm ngang trục dòng điện Điểm O gốc -Vẽ véc tơ biểu diễn điện áp chung gốc O theo nguyên tắc: + hướng lên UL + hướng xuống UC + nằm ngang UR Chú ý: Độ dài véc tơ tỉ lệ với giá trị hiệu dụng điện áp tương ứng - Chỉ tổng hợp véc tơ điện áp có liên quan - Biểu diễn số liệu ý đề hỏi lên giản đồ véc tơ - Dựa vào hệ thức tam giác để tìm điện áp góc chưa biết Tam giác thường A c B b a C b c a = = sin A sin B sin C a = b + c − 2bc cos A b = c + a − 2ca cos B 2 c = a + b − 2ab cos C Tam giác vuông 8 a = b + c = + h2 b2 c2 h = b '.c ' b = a.b ' c = a.c ' Một số tốn vận dụng Ví dụ Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có điểm theo thứ tự A, M, N B Giữa hai điểm A M có cuộn cảm thuần, hai điểm M N có điện trở R, hai điểm N B có tụ điện Điện áp hiệu dụng hai điểm A N 400 (V) Điện áp hiệu dụng hai điểm M B 300 (V) Điện áp tức thời đoạn mạch AN lệch pha π so với điện áp tức thời đoạn mạch MB Điện áp hiệu dụng điện trở A 240 V B 120 V C 500 V Bài giải D 180 V B H 400V C’ B’ A ? 300V 1 = + h b2 c2 ⇒ 1 = + 2 U R U AN U MB ⇒ U AN U MB UR = U AN + U MB UR = (V) 400.300 4002 + 3002 = 240 Chọn đáp án A Ví dụ Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có điểm theo thứ tự A, M, N B Giữa hai điểm A M có cuộn cảm thuần, hai điểm M N có điện trở R, hai điểm N B có tụ điện Điện áp hiệu dụng hai điểm A M 150 (V) Điện áp hiệu dụng hai điểm N B áp tức thời đoạn mạch AN lệch pha π C R A M c b b’ UL c’ A h = b c ' (V) Điện so với điện áp tức thời đoạn mạch MB Điện áp hiệu dụng điện trở A 200 V B 120 V C 100 V Bài giải L 200 D 150 V B N A UAN UL 150V B C 150V ' UR I ? UR 200/3V UR ⇒ U = U U ⇒ R L C h UC 200/3V UMB (V) U R = U L U C = 150 200 = 100 Chọn đáp án C 10 10 Vậy, biểu thức dòng điện: π i = 2cos 100π t + ÷( A ) 6 Ví dụ Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có điểm theo thứ tự A, M, N B Giữa hai điểm A M có điện trở R, hai điểm M N có cuộn dây L có điện trở r = , hai điểm N B có tụ điện C Điện áp hiệu R dụng hai điểm A N UAN = 300 (V) Điện áp hiệu dụng hai điểm M B UMB = (V) Điện áp tức thời đoạn mạch AN lệch pha 60 π so với điện áp tức thời đoạn mạch MB Góc lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch AN cường độ dòng điện là: A.600 B 450 C 300 D 150 Bài giải 13 13 r= R ⇒ Ur = ∆OU R + r U AN UR vuông: U R + r 5U r = 300 300 Chọn đáp án C II Tổng hợp véc tơ điện áp theo quy tắc hình tam giác Cách thực - Chọn trục nằm ngang trục dòng điện Điểm đầu mạch A làm gốc -Vẽ véc tơ biểu diễn điện áp từ A sang B (từ đầu mạch đến cuối mạch) theo nguyên tắc: + hướng lên cosα = UL + hướng xuống UC + nằm ngang UR Chú ý: Độ dài véc tơ tỉ lệ với giá trị hiệu dụng điện áp tương ứng - Nối điểm giản đồ liên quan đến dự kiện toán cho - Biểu diễn số liệu ý đề hỏi lên giản đồ véc tơ - Dựa vào hệ thức tam giác để tìm điện áp góc chưa biết Tam giác thường A c B 14 b a C b c a sin A = sin B = sin C a = b + c − 2bc cos A b = c + a − 2ca cos B 2 c = a + b − 2ab cos C 14 Tam giác vuông a = b + c = + h2 b2 c2 h = b '.c ' b = a.b ' c = a.c' Một số tập ví dụ Ví dụ Giản đồ mạch điện LRC (UC nhỏ) Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn cảm có độ tự cảm L, điện trở R tụ điện có điện dung C mắc nối thứ tự Gọi UL, UR UC điện áp hiệu dụng hai đầu phần tử Biết điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha π so với điện áp hai đầu đoạn mạch NB (đoạn mạch NB gồm R C ) Hệ thức đúng? A B 2 2 2 2 U = U R + UC + U L UC = U R + U L + U C U =U +U +U L R C D Bài giải L N R A UR U 2R = U C2 + U 2L + U N C B N UR UC UC UL UL B B 15 A I A U I 15 Xét tam giác vng ABN ta có: AN = AB2 + BN ⇒ U L = U + U NB ⇒ U = U2 + U + U L R C Chọn đáp án C Ví dụ Giản đồ mạch điện LRC (UC lớn) Đặt điện áp (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn u = 220 cos100π t mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm L, đoạn MB có tụ điện C Biết điện áp hai đầu đoạn mạch AM điện áp hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng lệch pha 2π Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AM A V B 220 220 V C 110 V D 220 V Bài giải L R C A UR UAM 2π M B M UL UL UC I A A UAB B Ta có UAM = UMB ⇒∆ ∠ AMB tam giác AMB = 600 ⇒ Chọn đáp án D UAM = UMB = U = 200V Ví dụ Giản đồ mạch điện Lr - C 16 16 Cho đoạn mạch AM mắc nối tiếp với đoạn mạch MB Trên đoạn mạch AM có cuộn dây hệ số tự cảm L, điện trở r Trên đoạn mạch MB có tụ điện C Hiệu điện hai đầu đoạn mạch AB trễ pha mạch, biết UMB = π cường độ dòng điện UAM Độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch AM với cường độ dòng điện qua mạch A B π π C D π π Bài giải L,r C A M UR UL A B Ta có: M U MB U AM = sin(60 + ϕ) sin 300 UAM ϕ I 600 sin(600 + ϕ) = UMB 600 + ϕ = 1200 ⇒ U 300 U MB sin 300 = U AM ϕ = 600 = π Chon đáp án A B Ví dụ Giản đồ mạch điện C- L,r Một tụ điện có điện dung ghép nối tiếp với cuộn dây độ tự ZC = 200Ω cảm L, điện trở r Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều π u = 120 2cos(100πt + ) điện áp hai đầu cuộn dây sớm pha A π so với điện I áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng Ucd = 120V Công suất tiêu thụ 450 120V cuộn dây là: U A 72W B 240W C 120 W D 144W UC B 900 Bài giải 17 L,r C A 120V B 450 450 M M Ucd UR 450 UL N 17 Từ giản đồ véc tơ ta có: vng cân B ∆AMB ⇒ AM = MB2 + AB2 ⇒ U C = U + U cd = 1202 + 1202 = 120 ⇒ ∆MNB U I = C = 0,6 ZC vuông cân N Công suất tiêu thụ (A) U U r = cd = 60 2(V) (W) Chọn đáp án A P = I r = 72 Ví dụ Giản đồ mạch điện R- C- L Cho đoạn mạch AM mắc nối tiếp với đoạn mạch MB Trên đoạn mạch AM có cuộn dây cảm hệ số tự cảm L mắc nối tiếp điện trở R Trên đoạn mạch MB có tụ điện C Biết , R = 100 3Ω C = 0,05 mF π hai đầu đoạn mạch AB sớm pha π , tần số f = 50 Hz, hiệu điện so với hiệu điện hai đầu đoạn mạch MB Độ tự cảm L có giá trị là: A B 2π H H 5π C D H π H π Bài giải M •A L,r B C Ta có giản đồ véc tơ hình vẽ ZC = = 200Ω ωC 18 M UAM UL A 100 3I E UR UMB UAB B 600 18 Xét ⇔ vuông E: ∆AEB BE U C − U L = = tan 300 = AE UR ZC − Z L 3ZC − R = ⇔ ZL = = 100Ω R 3 Z ⇒L= L = 2πf π Chọn đáp án C Ví dụ Giản đồ mạch điện R- C- L,r Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có điểm theo thứ tự A, M, N B Giữa hai điểm A M có điện trở R, hai điểm M N có tụ điện C, hai điểm N B có cuộn dây độ tự cảm L điện trở r Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều 240V – 50Hz Điện áp hai đầu đoạn mạch AM trễ pha π so với điện áp hai đầu đoạn mạch MB, Điện áp hai đầu đoạn mạch AM AB lệch pha A.100 V B 60 V π Điện áp hiệu dụng R C 80 V D 80 Bài giải A L,r C R M B N Ta có giản đồ véc tơ hình vẽ: AM AB UR U AB = ⇔ = 0 sin 30 sin120 sin 30 sin1200 B 240V UR = U AB sin 300 = 80 sin120 Chọn đáp án D 19 UMB (V) A 300 M 600 UR UL I UC N Ur 19 III Sử dụng giản đồ véc tơ khảo sát biến thiên UL, UC Biện luận điện áp UL theo L: - Vẽ giản đồ véc tơ, lấy trục dòng điện làm gốc, UL véc tơ giá trị hiệu dụng ur ur ur ur ur ur U = U + U + U = U + U R L C RC L Ta có: A - Áp dụng định lí hàm sin tam giác ABO U U AB UL U OA OB = = RC = sin β = sin B sin A ⇔ sin β sin B sin A (1 ) + Tìm UL max: (1 ) ⇒ U L = sin β UR O URC U sin B Ta có: U = const, sinB = I UR = U RC UC R B R +Z 2 C = const Vậy ⇒ sin β = 1( β = UL max sin β đạt giá trị max π ) ⇒ (1) U R +Z R U L ( max ) = C + Tìm L: (1 ) U L = sin β UL = U RC ZC U RC sin A Vì tam giác ABO vng O nên sinA = cosB = R + Z C2 ⇔ Z L = R +Z ZC L= C ⇒ R + Z C2 = C ( R + Z C2 ) ω ωC ZC R + Z C2 ⇒ (2) Biện luận điện áp UC theo C: - Vẽ giản đồ véc tơ, lấy trục dòng điện làm gốc, véc tơ giá trị hiệu dụng ur ur ur ur ur ur U = U + U + U = U R L C C + U RL Ta có: - Áp dụng định lí hàm sin tam giác ABO URL + Tìm UC max: (2 ) ⇒ U C = sin β U sin A Ta có: U = const, sinA = A UL UC U AB U = = RL sin β = ⇔ sin β sin A sin B (2 ) UR O UR = U RL R R + Z L2 I U = const B 20 20 UC Vậy UC max sin β đạt giá trị max ⇒ sin β = 1( β = π ) ⇒ (3) U R +Z R U C ( max ) = + Tìm C: (1 ) U C = sin β L U RL sin B ZL Vì tam giác ABO vuông O nên sinB = cosA = ⇒ UC = U RL ZL R + Z L2 ⇔ Z C = R + Z L2 L = ⇒C = ωL R + Z L2 ⇒ ωC R + Z L2 R + Z L2 ZL (4) Ví dụ 1: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, với L thay đổi Hiệu điện hai đầu mạch đại tính u = 120 cos(100π t ) (V), R = 30Ω , C= −4 10 (F ) π Hãy tính L để: UL cực U L ( max ) Bài giải R + Z C 302 + 1002 L= = = 0, 347 H ω ZC 100π 100 U R + Z 2C 120 302 + 1002 U L ( max ) = = = 417,6V R 30 Ví dụ 2: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp với C thay đổi Hiệu điện hai đầu đoạn mạch đại tính , , u = 120 cos(100π t ) R = 30Ω L = ( H ) π Hãy tính C để UC cực U C ( max ) Bài giải: 21 21 L π C= = = 29, µ F R + Z L 30 + (100π ) π U C ( max ) U R + Z L 120 302 + 1002 = = = 417, 6V R 30 Ví dụ : : Mạch điện AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp MB Đặt vào hai đầu mạch u = 150 2cos100πt (V) Điện áp hai đầu đoạn AM sớm pha cường độ dịng điện π góc Đoạn MB có tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để U + U MB ] max tổng điện áp hiệu dụng [ AM Khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện A 150 V B 75 V C 200 V D 75 V Giải: - Vẽ giản đồ vectơ M ur - Áp dụng định lí hàm số sin: U AM 60o U AM U MB U AM + U MB U = = = sin α sin β sin α + sin β sin 60o 2U 2U α+β α −β U AM + U MB = (sin α + sin β) = 2sin( ).cos( ) 2 3 ⇒ 4U 120o α −β α −β U AM + U MB = sin cos( ) = 2U.cos( ) 2 ⇒ α −β = = cos0 [ U AM + U MB ] max ⇔ cos o ⇒ α = β = 60 Vậy tam giác AMB ⇒ UC = U = 150 V ur U MB 30o A β ur U I α B Chú ý: Nếu đề cho điện áp hai đầu đoạn mạch AM lệch pha với dịng điện π mạch góc khác tam giác AMB cân M ⇒ UAM = UMB Ta áp dụng U + U L ] max tương tự toán L thay đổi tính [ RC IV Một số tập vận dung Bài Đặt vào hai đầu đoạn mạch hình 5.6 hiệu điện u = Uocos(100πt + ϕu), có hiệu điện uAM = 160 cos(100πt) V uMB = 100 cos(100πt + π/2) V Biết Ro = 80Ω, Co = 125µF Cường độ dịng điện chạy qua hộp X có biểu thức là: A i = 2cos(100πt + π/4)A B i = 22 cos(100πt + π/2)A Ro A Co M X B 22 C i = 2cos(100πt - π/4)A D i = 2cos(100πt)A Bài Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có điểm theo thứ tự A, B, C D Giữa hai điểm A B có tụ điện C, hai điểm B C có điện trở R, hai điểm C D có cuộn dây cảm L Đặt vào hai đầu đoạn mạch AD điện áp xoay chiều Điện áp hai đầu đoạn mạch AC lệch pha π so với điện áp hai đầu đoạn mạch BD có giá trị hiệu dụng nhau, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch CD : A.220 V B 220 V C 110 V D 100 V Bài 3: Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn mạch u(V) AM (chứa tụ điện có điện dung C = 0,4/pmF 100 nối tiếp với điện trở R) đoạn mạch MB O chứa cuộn dây không cảm Đồ thị phụ thuộc thời gian điện áp tức thời -100 đoạn mạch AM đoạn mạch MB hình vẽ đường (1) đường (2) Lúc t = dịng điện có giá trị giá trị hiệu dụng giảm Công suất tiêu thụ mạch A 400W B 500W C 100W t(ms) 10 (2) (1) D.200W Bài 4: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V vào hai đầu hộp đen X cường độ dịng điện hiệu dụng mạch 0,25 A sớm pha π/3 so với điện áp hai đầu đoạn mạch Cũng đặt điện áp vào hai đầu hộp đen Y thấy cường độ dòng điện hiệu dụng 0,25 A dòng điện chậm pha π/6 so với điện áp hai đầu đoạn mạch Nếu đặt điện áp vào đoạn mạch gồm X, Y mắc nối tiếp cường độ dịng điện hiệu dụng có giá trị A / A B / A C / A D A Bài 5: Đặt điện áp u = 150 cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở 60 Ω , cuộn dây (có điện trở thuần) tụ điện Công suất tiêu thụ điện 23 23 đoạn mạch 250 W Nối hai tụ điện dây 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 Dung kháng tụ điện có giá trị A 60 Ω B 30 Ω C 15 Ω D 45 Ω Bài 6: Mạch điện AB gồm đoạn AM đoạn MB nối tiếp, đoạn AM gồm điện trở R tụ điện mắc nối tiếp, đoạn MB có cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch AB ổn định u = 220 6cos(100πt)(V) , biết điện áp hai đầu đoạn mạch AM trễ pha dịng điện π mạch góc Điều chỉnh L để tổng điện áp hiệu dụng (U AM + UMB) có giá trị lớn Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị A 440 V B 220 V C 220 V D 220 V Bài 7: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồm điện trở R1 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C, đoạn mạch MB gồm điện trở R2 mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L Đặt điện áp xoay chiều có tần số giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB Khi đoạn mạch AB tiêu thụ cơng suất 160 W có hệ số cơng suất Nếu nối tắt hai đầu tụ điện điện áp hai đầu đoạn mạch AM MB có giá trị hiệu π dụng lệch pha , công suất tiêu thụ đoạn mạch AB trường hợp A 60 W B 120 W C 160 W D 180 W Bài 8: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp,trong L cuộn dây cảm thay đổi Đặt vào hai đầu mạch điện áp có giá trị hiệu dụng U tần số f không đổi Điều chỉnh giá trị L để tổng điện áp hiệu dụng U RC+UL lớn tổng 2U cơng suất tiêu thụ mạch 210W Hỏi điều chỉnh L để công suất tiêu thụ mạch lớn cơng suất lớn A 215W B 240W C 250W D 220W Bài 9: Đặt điện áp xoay chiều AB gồm đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định có biểu thức u =220 cos100πt (V) Điện áp hai 24 24 π đầu đoạn mạch AM sớm pha cương độ dịng điện góc Đoạn mạch MB có tụ điện có điện dung C thay đổi được.Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng UAM + UMB có giá trị lớn Khi độ điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện có giá trị A 220V B 220 V C 220 V D 440V Bài 10: Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM nt với MB Biết đoạn AM gồm R nt với C MB có cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r Đặt vào AB điện áp L C , điện áp hiệu dụng hai đầu MB xoay chiều u = U cosωt (v) Biết R = r = lớn gấp n = điện áp hai đầu AM Hệ số công suất đoạn mạch có giá trị A 0,866 B 0,975 C 0,755 D.0,887 L= ,5 (H ) π mắc nối tiếp với điện trở Bài 11: Một cuộn cảm có độ tự cảm R Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều tần số f = 50Hz có giá trị hiệu dụng U = 100V điện áp hai đầu R U1 = 25 2(V) , hai đầu cuộn dây U2 = 25 10(V) Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: 125 ( W ) 50 2( W ) A B C 25 ( W ) D 50 ( W ) Bài 12: Một mạch điện xoay chiều gồm hai ba phần tử R, L, C nối tiếp π Nếu hiệu điện hai đầu đoạn mạch u =U ocos(πt + ) cường độ dịng π điện mạch i = Iocos(πt - ) Mạch điện gồm có A R L R C B L C C R C D R L Bài 13: Đặt vào hai đầu đoạn mạch hình hiệu điện u = Uocos ω t hiệu điện uAN uMB lệch pha 90o, đồng thời đo UAN = 60V, UMB = R L A C N M B 80V I = 2A Giá trị R bao nhiêu? A 30Ω B 24Ω 20 C Ω D R L Bài 14: Đặt vào hai đầu đoạn mạch hình hiệu điện 25 30 Ω A M C N B 25 u = Uocos(100πt) hiệu điện uAM lệch pha π/6 so với uNB Độ lệch hiệu điện uAM so với uMN góc: A ∆ϕ = 90o B ∆ϕ = 180o C ∆ϕ = 150o D ∆ϕ = 120o Bài 15: Cho mạch điện AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C cuộn dây theo thứ tự Gọi M điểm nối điện trở tụ điện, N điểm nối tụ điện cuộn dây Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V khơng đổi, tần số f = 50Hz đo đươc điện áp hiệu dụng hai điểm M B 120V, điện áp UAN lệch pha π/2 so với điện áp UMB đồng thời UAB lệch pha π/3 so với UAN Biết công suất tiêu thụ mạch 360W Nếu nối tắt hai đầu cuộn dây cơng suất tiêu thụ mạch : A 810W B 240W C 540W D 180W TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] SGK Vật lí 12 - NXBGD - 2008 - Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) [2] SBT Vật lí 12 - NXBGD - 2008 - Vũ Quang (Chủ biên) [3] SGK Vật lí 12 nâng cao - NXBGD - 2008 - Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) [4] SBT Vật lí 12 nâng cao - NXBGD - 2008 - Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên) [5] SGV Vật lí 12 nâng cao - NXBGD - 2008 - Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên) [6] Bộ đề ôn luyện thi trắc nhiệm mơn vật lí - NXB ĐHSP - Nguyễn Anh Vinh, Dương Văn Cẩn (chủ biên) 26 26 27 27 ... hứng thú, lơi sơi tư học sinh tham gia hoạt động giải tập Với việc áp dụng chuyên đề ? ?Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véc tơ kiến thức hình học giải tốn mạch điện xoay chiều ” muốn em biết... nghiệm, chọn chuyên đề ? ?Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véc tơ kiến thức hình học giải toán mạch điện xoay chiều ” II MỤC ĐÍCH Tìm phương pháp giải tốn mạch điên hiệu nhanh chóng, tạo... PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ GIẢI BÀI TOÁN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I Tổng hợp véc tơ điện áp theo quy tắc hình bình hành Cách thực - Chọn trục nằm ngang trục dòng điện Điểm O gốc -Vẽ véc tơ biểu diễn điện