Gián án Đề tài lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý chương dòng điện xoay chiều” lớp 12 NC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Khóa 31, niên khóa 2005 - 2010) ĐỀ TÀI: LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ (CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” LỚP 12 - CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO) GVHD: ThS Thầy Lê Ngọc Vân SVTH : Tạ Khánh Quỳnh Lớp : Lý Bình Thuận TP Hồ Chí Minh Tháng / 2010 Trang LỜI NÓI ĐẦU Luận văn “Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (Chương “Dịng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)” viết tinh thần nhằm giúp học sinh có hiểu biết đầy đủ phương pháp giải dạng tập vật lý “Dòng điện xoay chiều” lớp 12, sở rèn luyện kĩ giải dạng tập Nội dung luận văn viết theo chủ đề, dạng toán cụ thể, bám sát nội dung sách giáo khoa vật lý lớp 12 nâng cao, gồm mục sau: • Mục “Tóm tắt lý thuyết” tóm tắt kiến thức cần thiết để giải tập dòng điện xoay chiều • Mục “Các dạng tập phương pháp giải” gồm hai phần: - Bài tập định tính: giới thiệu số tập định tính, đưa câu hỏi gợi ý hướng dẫn học sinh giải - Bài tập định lượng: giới thiệu dạng tập định lượng thường gặp, phương pháp giải dạng tập này, kèm theo số tập từ đến nâng cao hướng dẫn học sinh giải • Mục “Một số tập trắc nghiệm rèn luyện” giới thiệu số tập trắc nghiệm bao quát nội dung kiến thức chủ đề, dạng để giúp học sinh rèn luyện thêm, đồng thời có đáp án hướng dẫn lời giải ngắn gọn để học sinh tham khảo Các tập trình bày luận văn có phương pháp giải hướng dẫn giải cụ thể từ giúp học sinh giải tập tương tự, rèn luyện kĩ giải tập, phát triển lực tự làm việc học sinh Để làm khóa luận này, em xin chân thành cám ơn tồn thể quý thầy cô Khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh tận tình dạy dỗ em suốt năm học vừa qua Và để hồn thành luận văn này, em kính gởi lời cám ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Lê Ngọc Vân, người tận tình hướng dẫn, bảo, sửa chữa sai sót mà em mắc phải trình làm luận văn Đồng thời, em xin cám ơn bạn lớp Lý Bình Thuận niên khóa 2005 – 2010, đóng góp ý kiến, giúp đỡ em tài liệu để em hồn thành đề tài thời hạn Mặc dù đầu tư công sức, cố gắng cẩn thận, điều kiện thời gian, hạn chế kiến thức kinh nghiệm phương pháp giảng dạy thực tế chưa nhiều nên chắn luận văn cịn nhiều thiếu sót Em kính mong nhận ý kiến đóng góp chân tình q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn! Trang MỤC LỤC Lời nói đầu Phần mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .6 Nhiệm vụ nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu V Điều kiện thực đề tài I II III Phần lý luận chung I Những sở lý luận hoạt động giải tập vật lý phổ thông Mục đích, ý nghĩa việc giải tập vật lý dạy học vật lý .8 Tác dụng tập dạy học vật lý II.Phân loại tập vật lý 10 Phân loại theo phương thức giải 10 Phân loại theo nội dung 11 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư học sinh q trình dạy học, phân biệt tập luyện tập tập sáng tạo 11 Phân loại theo cách thể tập 12 Phân loại theo hình thức làm 12 III Phương pháp giải tập vật lý .12 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt kiện 13 Phân tích tượng .13 Xây dựng lập luận 13 Lựa chọn cách giải cho phù hợp 14 Kiểm tra, xác nhận kết quả, biện luận 14 IV Xây dựng lập luận giải tập .14 Xây dựng lập luận giải tập định tính .14 Xây dựng lập luận giải tập tính tốn 15 V Hướng dẫn học sinh giải tập vật lý 16 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) .17 Hướng dẫn tìm tịi (Ơrixtic) 17 Định hướng khái qt chương trình hóa .17 VI Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lý 18 Lựa chọn tập 18 Sử dụng hệ thống tập 19 Phần vận dụng 21 Lựa chọn hệ thống tập phương pháp giải tập chương “Dịng điện xoay chiều” lớp 12 – Chương trình nâng cao A Tóm tắt lý thuyết .21 B Hệ thống tập phương pháp giải 28 I Bài tập định tính 28 Trang Đề 28 Hướng dẫn giải giải 28 II Bài tập định lượng .33 Chủ đề 1: Dòng điện xoay chiều – Mạch điện xoay chiều không phân nhánh (Mạch R, L, C mắc nối tiếp) 33 Dạng 1: Cách tạo dòng điện xoay chiều 33 1.1 Phương pháp giải chung 33 1.2 Bài tập cách tạo dòng điện xoay chiều 33 1.3 Hướng dẫn giải giải 34 Dạng 2: Viết biểu thức cường độ dòng điện điện áp 41 2.1 Phương pháp giải chung 41 2.2 Bài tập viết biểu thức cường độ dòng điện điện áp 42 2.3 Hướng dẫn giải giải 43 Dạng 3: Cộng hưởng điện 53 3.1 Phương pháp giải chung 53 3.2 Bài tập cộng hưởng điện .53 3.3 Hướng dẫn giải giải 54 Dạng : Hai đoạn mạch có điện áp pha, vuông pha 62 4.1 Phương pháp giải chung 62 4.2 Bài tập hai đoạn mạch có điện áp pha, vuông pha 62 4.3 Hướng dẫn giải giải 63 Dạng : Công suất đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp .69 5.1 Phương pháp giải chung 69 5.2 Bài tập công suất đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp 70 5.3 Hướng dẫn giải giải 71 Dạng : Xác định giá trị cực đại điện áp hiệu dụng thay đổi L, thay đổi C, thay đổi f 83 6.1 Phương pháp giải chung 83 6.2 Bài tập cách xác định giá trị cực đại điện áp hiệu dụng thay đổi L, thay đổi C, thay đổi f 86 6.3 Hướng dẫn giải giải 86 Dạng : Xác định phần tử điện chứa hộp đen .106 7.1 Phương pháp giải chung 106 7.2 Bài tập xác định phần tử điện chứa hộp đen .107 7.3 Hướng dẫn giải giải 107 Dạng 8: Giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116 8.1 Phương pháp giải chung 116 8.2 Bài tập giải toán nhờ giản đồ vec-tơ 116 8.3 Hướng dẫn giải giải 117 Chủ đề 2: Sản xuất – Truyền tải điện 125 Dạng 1: Máy phát điện động điện 125 Trang 1.1 Phương pháp giải chung .125 1.2 Bài tập máy phát điện động điện 125 1.3 Hướng dẫn giải giải 126 Dạng 2: Máy biến áp truyền tải điện .131 2.1 Phương pháp giải chung .131 2.2 Bài tập máy biến áp truyền tải điện 131 2.3 Hướng dẫn giải giải 132 C Một số tập trắc nghiệm rèn luyện 138 Đề 138 Đáp án 147 Hướng dẫn giải 147 Trang PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài: Dòng điện xoay chiều dao động điện từ cưỡng bức, đổi chiều liên tục trăm lần giây, làm từ trường sinh thay đổi theo Chính điều làm cho dịng điện xoay chiều có số tác dụng to lớn mà dịng điện chiều khơng có Do mà dịng điện xoay chiều ứng dụng rộng rãi thực tế sống Chương “Dòng điện xoay chiều” chương quan chương trình vật lý 12 Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải tập định tính, tập định lượng chương học sinh thật khơng dễ dàng Chính vậy, đề tài “Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình nâng cao) giúp học sinh có hệ thống tập, có phương pháp giải cụ thể dạng với hướng dẫn giải chi tiết bài, từ giúp học sinh hiểu rõ chương dịng điện xoay chiều Đồng thời thông qua việc giải tập, học sinh rèn luyện kĩ giải tập, phát triển tư sáng tạo lực tự làm việc thân II Mục đích nghiên cứu: Xây dựng hệ thống tập, hướng dẫn phương pháp giải dạng tập chương “Dòng điện xoay chiều” Từ vạch tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học (gồm hoạt động giáo viên hoạt động học sinh) nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức chương này, sở học sinh tự lực vận dụng kiến thức để giải tập dạng theo phương pháp đưa III Nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận dạy học tập vật lý để vận dụng vào hoạt động dạy học Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình sách giáo khoa vật lý 12 nâng cao nhằm xác định nội dung kiến thức học sinh cần nắm vững kĩ giải tập học sinh cần rèn luyện Soạn thảo hệ thống tập chương này, đưa phương pháp giải theo dạng, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải tập hệ thống tập IV Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận dạy học tập vật lý Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thông: bao gồm sách giáo khoa vật lý 12, sách tập, số sách tham khảo vật lý 12 phần dòng điện xoay chiều Trang Lựa chọn dạng tập sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức chương V Giới hạn nghiên cứu: Do hạn chế thời gian, kiến thức phương pháp giảng dạy thực tế nên hệ thống tập lựa chọn cịn mang tính chủ quan chưa thật phong phú, phần tập định tính Do chưa có kinh nghiệm phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn học sinh giải chưa hay Vật lý học khoa học thực nghiệm, nhiên đề tài chưa thể đưa tập thực nghiệm, chưa thực phần thực nghiệm sư phạm Trang PHẦN LÝ LUẬN CHUNG LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chúng ta sống sống thời đại bùng nổ tri thức khoa học công nghệ Xã hội phồn vinh kỉ 21 phải xã hội dựa vào tri thức, vào tư sáng tạo, vào tài sáng chế người Trong xã hội biến đổi nhanh chóng nay, người lao động phải biết ln tìm tịi kiến thức trau dồi lực cho phù hợp với phát triển khoa học kĩ thuật Lúc người lao động phải có khả tự định hướng tự học để thích ứng với địi hỏi xã hội Chính vậy, mục đích giáo dục nước ta giới không dừng lại việc truyền thụ cho học sinh kiến thức, kĩ lồi người tích lũy trước đây, mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ lực sáng tạo tri thức mới, phương pháp mới, cách giải vấn đề cho phù hợp Rèn luyện lực tự suy nghĩ truyền thụ kiến thức cho học sinh vấn đề quan trọng dạy học nói chung dạy học mơn Vật lý nói riêng Để việc dạy học đạt kết cao người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực học sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp học sinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức Việc giải tập Vật lý khơng nhằm mục đích giải tốn, mà cịn có ý nghĩa to lớn việc rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức, kĩ tính tốn, suy luận logic để giải vấn đề thực tế sống Trong trình dạy học tập vật lý, vai trị tự học học sinh cần thiết Để giúp học sinh khả tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn tập cho phù hợp, xếp chúng cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp hướng dẫn cho học sinh cách giải để tìm chất vật lý toán vật lý I Những sở lý luận hoạt động giải tập vật lý phổ thơng Mục đích, ý nghĩa việc giải tập: - Quá trình giải tập vật lý trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, học sinh khơng củng cố lý thuyết tìm lời giải cách xác, mà cịn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập vật lý làm cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính tốn kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tư giải vấn đề - Muốn giải tập vật lý, học sinh phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa…để xác định chất vật lý Vận dụng kiến thức vật lý để giải nhiệm vụ học tập vấn đề Trang thực tế đời sống thước đo mức độ hiểu biết học sinh Vì vậy, việc giải tập vật lý phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh Tác dụng tập vật lý dạy học vật lý: 2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh nắm chung, khái quát khái niệm, định luật trừu tượng Trong tập, học sinh phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào trường hợp cụ thể đa dạng, nhờ mà học sinh nắm biểu cụ thể chúng thực tế Ngoài ứng dụng quan trọng kĩ thuật, tập vật lý giúp học sinh thấy ứng dụng mn hình, mn vẻ thực tiễn kiến thức học Các khái niệm, định luật vật lý đơn giản, cịn biểu chúng tự nhiên phức tạp, vật, tượng bị chi phối nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên Bài tập giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết trường hợp phức tạp Bài tập vật lý phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập, học sinh phải nhớ lại kiến thức học, có phải sử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần chương trình 2.2 Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức Các tập sử dụng khéo léo dẫn học sinh đến suy nghĩ tượng xây dựng khái niệm để giải thích tượng tập phát 2.3 Giải tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát Bài tập vật lý phương tiện quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng nhiều tập có nội dung thực tiễn, học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích dự đốn tượng xảy thực tiễn điều kiện cho trước 2.4 Giải tập hình thức làm việc tự lực cao học sinh Trong làm tập, phải tự phân tích điều kiện đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận mà học sinh rút nên tư học sinh phát triển, lực làm việc tự lực họ nâng cao, tính kiên trì phát triển 2.5 Giải tập vật lý góp phần làm phát triển tư sáng tạo học sinh Việc giải tập vật lý địi hỏi phải phân tích tốn để tìm chất vật lý với mức độ khó nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư Trang Có nhiều tập vật lý khơng dừng lại phạm vi vận dụng kiến thức học mà giúp bồi dưỡng cho học sinh tư sáng tạo Đặc biệt tập giải thích tượng, tập thí nghiệm, tập thiết kế dụng cụ có ích mặt 2.6 Giải tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Bài tập vật lý phương tiện có hiệu để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta phân loại mức độ nắm vững kiến thức học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức học sinh xác II Phân loại tập vật lý: Phân loại theo phương thức giải 1.1 Bài tập định tính - Bài tập định tính tập mà giải học sinh không cần thực phép tính phức tạp hay làm phép tính đơn giản, tính nhẩm Muốn giải tập định tính, học sinh phải thực phép suy luận logic, phải hiểu rõ chất khái niệm, định luật vật lý, nhận biết biểu chúng trường hợp cụ thể Đa số tập định tính u cầu học sinh giải thích dự đốn tượng xảy điều kiện cụ thể - Bài tập định tính làm tăng hứng thú học sinh môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát học sinh, phương tiện tốt để phát triển tư học sinh, dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn 1.2 Bài tập định lượng Bài tập định lượng loại tập mà giải học sinh phải thực loạt phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc lượng đại lượng kết thu đáp định lượng Có thể chia tập định lượng làm hai loại: tập tính tốn tập dợt tập tính tốn tổng hợp - Bài tập tính tốn tập dợt: loại tập tính tốn đơn giản, đề cập đến tượng, định luật sử dụng vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa định luật công thức biểu diễn chúng - Bài tập tính tốn tổng hợp: loại tập mà giải phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức Loại tập có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ mối liên hệ khác phần chương trình vật lý Ngồi tập tính tốn tổng hợp nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lý định luật, quy tắc biểu công thức Vì vậy, giáo viên cần lưu ý học sinh ý đến ý nghĩa vật lý chúng trước vào lựa chọn công thức thực phép tính tốn 1.3 Bài tập thí nghiệm - Bài tập thí nghiệm tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết để tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập Những thí Trang 10 Bài 40 Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 100Ω, cuộn dây cảm H, tụ điện xoay C, tần số dòng điện f = 50Hz Điều chỉnh C để U Cmax Xác π định giá trị C 10−4 10−4 A C = F B C = F π 2π 10−4 2.10−4 C C = F D C = F 4π π Bài 41 Cho mạch điện có X, Y hai hộp kín Hộp X gồm hai phần tử điện mắc nối tiếp nhau, hộp Y có phần tử điện Các phần tử điện R, L, π π C Biết uX nhanh pha so với i, dòng điện i nhanh pha so với uY Xác định 2 phần tử mạch A X chứa cuộn cảm L điện trở R, Y chứa tụ điện C B Y chứa tụ điện C, X chứa cuộn cảm L tụ điện C C Y chứa cuộn cảm L, X chứa điện trở R cuộn cảm L D Y chứa điện trở R, X chứa tụ điện C cuộn cảm L Bài 42 Cho đoạn mạch hình vẽ, L π  u AB = 200cos 100π t + ÷(V) cảm, 2  π  i = I o cos 100π t + ÷(A) Tìm số vơn kế V1 V2 4  A 200V B 100V C 200V 100V D 100V 200V Bài 43 Cho mạch điện xoay chiều gồm phần tử điện R, L, C mắc nối tiếp Điện áp hai đầu mạch u AB = 100 cos100π t (V), điện trở R thay đổi ; 1,4 cuộn dây có Ro = 30Ω, L = H ; C = 31,8µ F Điều chỉnh R để cơng suất tiêu π thụ điện trở R đạt giá trị lớn R PR có giá trị : A R = 30Ω ; PR = 125W B R = 50Ω ; PR = 250W C R = 30Ω ; PR = 250W D R = 50Ω ; PR = 62,5W Bài 44 Cho mạch điện xoay chiều AB hình vẽ, u AB = 150 cos100π t (V), R = 30Ω , L = H Điều chỉnh tụ điện C để điện áp π A F có giá trị lớn C UAF có giá trị bao nhiêu? 10−4 A C = (F) ; UAF = 210V 2π L= Trang 145 10−4 (F) ; UAF = 250V 4π 10−4 C C = (F) ; UAF = 250V 2π 10−4 C= D (F) ; UAF = 210V 4π Bài 45 Một mạch điện AB gồm bóng đèn Đ nối tiếp với tụ điện C U AB = 240V, f = 50Hz, đèn Đ ghi 120V – 60W Tìm giá trị điện dung C tụ điện để đèn Đ sáng bình thường A 7,7µF B 28µF C 8,2µF D 12,5µF Bài 46 Mạch điện xoay chiều AB gồm R, L, C mắc nối tiếp Điện áp 10−2 u AB = 120 cos120π t (V) Biết L = H, C = F, R biến trở Khi R = R 4π 48π R = R2 cơng suất mạch điện có giá trị P = 576W Khi R R2 có giá trị là: A R1 = 20Ω ; R2 = 25Ω B R1 = 10Ω ; R2 = 20Ω C R1 = 5Ω ; R2 = 25Ω D R1 = 20Ω ; R2 = 5Ω Bài 47 Đặt vào hai đầu tụ điện C điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi U tần số 60Hz cường độ hiệu dụng 1A Để cường độ hiệu dụng 2A tần số dịng điện là: A 30Hz B 60Hz C 120Hz D 100Hz Bài 48 Hai máy phát điện xoay chiều pha: máy thứ có cặp cực, rơto quay với tốc độ 1600 vịng/phút Máy thứ hai có cặp cực Để tần số hai máy phát rơto máy thứ hai quay với tốc độ A 800 vòng/phút B 400 vòng/phút C 3200 vòng/phút D 1600 vòng/phút Bài 49 Cho đoạn mạch hình vẽ Điện áp hiệu dụng R, cuộn dây (L, r) đoạn mạch AB 110V ; 130V ; 200V Tìm Ur UL A 50V ; 120V B 25V ; 60V C 120V ; 50V D 50V ; 80V Bài 50 Đặt điện áp xoay chiều u = U o cos ωt (V) có Uo khơng đổi ω thay đổi vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C nối tiếp Khi ω = ω1 ω = ω2 cường độ dịng điện hiệu dụng mạch có giá trị Hệ thức là: A ω1 + ω2 = B ω1.ω2 = LC LC C ω1 + ω2 = D ω1.ω2 = LC LC B C = Trang 146 ĐÁP ÁN 1C 11D 21C 31D 41B 2C 12A 22A 32C 42B 3A 13B 23C 33B 43D 4C 14A 24C 34A 44B 5D 15B 25B 35A 45A 6B 16B 26B 36C 46D 7B 17D 27B 37C 47C 8D 18A 28C 38A 48A 9D 19C 29B 39C 49A 10C 20B 30D 40B 50B HƯỚNG DẪN GIẢI Bài Điện áp hai đầu đoạn mạch: U = U R + (U L − U C ) = 802 + (120 − 60) = 100 (V) Vậy chọn đáp án C Bài Cảm kháng: Z L = ω L = 100π = 100Ω π 1 = = 200Ω Dung kháng: Z C = ωC 100π 15,9.10−6 Tổng trở: Z = R + ( Z L − Z C ) = 1002 + ( 100 − 200 ) = 100 2Ω 2 Uo Z − ZC π = (A) ; tan ϕ = L = −1 ⇒ ϕ = − rad Z R  π π ϕi = ϕu − ϕ = −  − ÷ = rad Vậy chọn đáp án C  4 1 ZC = = = 100Ω Bài Dung kháng: 10−4 ωC 100π π ZL = ZC nên xảy cộng hưởng điện U 2002 = = 200 (W) Vậy chọn đáp án A Công suất mạch P = R 2.100  0.2  −4 −4 Bài Φ o = NBS = 50.4.10 π  ÷ = 6,28.10 (Wb) Vậy chọn đáp án C   Bài Để dòng điện đạt cực đại mạch xảy cộng hưởng điện U 200 = (A) Vậy chọn đáp án D Lúc đó: I max = = r 2.100 Bài Cảm kháng cuộn dây: Z L = ω L = 2π 50.51.10−3 = 16Ω Io = Trang 147 Tổng trở pha: Z = r + Z L = 122 + 162 = 20Ω Điện áp hai đầu tải: U d = 3U p = 3.127 = 220 (V) U 220 = 11 (A) Vậy chọn đáp án B Cường độ dòng điện qua tải: I = = Z 20 Bài Điều chỉnh C để UC đạt giá trị cực đại thì: R2 + Z L ZC = ⇒ R2 = Z L ( ZC − Z L ) ZL Z Z − ZC ⇒ L L = −1 ⇔ tan ϕ RL tan ϕ = −1 hay uRL vuông pha u R R u r Vậy chọn đáp án B ur u U U1 Bài Giản đồ Fre-nen hình vẽ ϕ ur u1 nhanh pha π /u so với i; u2 trùng pha i r u r O I U2 Vì U1 = U2 nên U đường chéo hình thoi có π cạnh U1 = U = 80 V Suy góc lệch pha u so với i ϕ = Vậy chọn đáp án D Bài 2π f LC = ⇒ mạch có cộng hưởng điện nên hệ số cơng suất mạch Do đó, tăng R lên lần hệ số cơng suất không đổi Vậy chọn đáp án D = 50Ω Bài 10 Z L = ω L = 100π , U o = I o Z = 2.50 = 150 V 2π π Trong mạch có cuộn cảm L nên i chậm pha so với u π π 2π    Biểu thức: u = 150 sin 100π t + + ÷ = 150 sin 100π t + ÷(V) 2    Vậy chọn đáp án C 1 ZC = = = 50Ω Bài 11 Ta có: Z L = ω L = 100π = 100Ω ; 2.10−4 ωC 100π π π 2 U R U Z L − ZC   P= = nhỏ Z L − ZC P lớn  R + Z R+ R    R Z − ZC   Theo bất đẳng thức Cơ-si  R + L nhỏ khi: R    Z − ZC R= L ⇒ R = Z L − Z C = 100 − 50 = 50Ω R Trang 148 Cơng suất cực đại lúc có giá trị: P = U 1002 = = 100 W R 2.50 Vậy chọn đáp án D U1.N 120.100 = = V N1 2000 Bỏ qua mát điện P2 = P1 = U1.I1 = 120.0,8 = 96W Vậy chọn đáp án A ω 100π = = 50 Hz Bài 13 Ta có: ω = 2π f ⇒ f = 2π 2π Eo ω NBS 100π 200.0,4.125.10−4 E= = = = 222 (V) 2 Vậy chọn đáp án B −ZC  π = tan  − ÷ = −1 ⇒ R = Z C Bài 14 Khi R nối tiếp C thì: (1) R  4 Z − ZC π = tan = ⇒ Z L = R + Z C (2) Khi R, L, C nối tiếp thì: L R Từ (1) (2) ⇒ ZL = 2ZC Vậy chọn đáp án A Z L1 =1 Bài 15 Vì ZL1 = R1 =100Ω ⇒ tan ϕ1 = R1 π ⇒ góc lệch pha điện áp hai đầu cuộn dây so với i ϕ1 = π Mà uAB nhanh pha i góc ϕ = > ϕ1 nên X phải chứa L Z L + Z L1 tan ϕ = = ⇒ Z L = 3R1 − Z L1 = 3.100 − 100 = 73,2Ω R1 Vậy chọn đáp án B Bài 16 Z L = 2π f L = 2π 50.0,318 = 100Ω 1 ZC = = = 200Ω 2π f C 2π 50.0,159.10−4 Để điện áp uRL vuông pha uRC thì: π π ϕ RL − ϕ RC = ⇒ ϕ RL = ϕ RC + ⇒ tan ϕ RL = − cot ϕ RC 2 Z Z ⇒ tan ϕ RL tan ϕ RC = −1 ⇔ L C = ⇒ R = Z L Z C = 100.200 = 141Ω R R Vậy chọn đáp án B Bài 17 Ta có: Z L = 2π f L = 2π 50.0,0636 = 20Ω Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây: Ud = I.Zd Vì Zd khơng phụ thuộc Bài 12 Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp: U = Trang 149 vào thay đổi C nên Ud đạt giá trị cực đại I = Imax Suy mạch phải có cộng hưởng điện Lúc đó: U 120 I max = = = (A) ; Z d = r + Z L = 202 + 202 = 20 2Ω R + r 40 + 20 ⇒ U d max = 2.20 = 56,57 (V) Vậy chọn đáp án D U d 380 = = 220 (V) Bài 18 Điện áp pha: U p = 3 Cường độ dòng điện qua cuộn dây là: P 10000 I= = = 18,94 (A) Vậy chọn đáp án A 3U p cos ϕ 3.220.0,8 Bài 19 Suất điện động cực đại cuộn thứ cấp: Eo = 2π f N Φ o = 2π 50.1500.0,6 = 200 (V) Vì chọn ϕ = nên e = 200 cos100π t (V) Vậy chọn đáp án C Bài 20 Ta có: Z L = 2π f L = 2π 50.0,318 = 100Ω Z = R + ( Z L − ZC ) ⇒ Z L − ZC = Z − R 2 ⇒ Z L − ZC = ( 100 ) − 1002 = 100Ω  Z C = Z L − 100 = 100 − 100 = 0(loai) ⇒  Z C = Z L + 100 = 100 + 100 = 200Ω 1 10−4 ⇒C = = = (F) hay C = 15,9 µF 2π f Z C 2π 50.200 2π Vậy chọn đáp án B  π  −ZC = −1 ⇒ R = Z C Bài 21 Khi R nối tiếp C thì: tan  − ÷ = R  4 π Z Khi R nối tiếp L thì: tan = L = ⇒ R = Z L R Khi R, L, C nối tiếp xảy cộng hưởng điện (vì ZL = ZC) π U 200 ⇒ Io = o = = (A) ; u i pha nên ϕi = ϕu = rad R 100 Vậy chọn đáp án C R + ZC ⇔ ZL = Bài 22 ULmax (1) ; Z C = R (2) ZC 4R Từ (1) (2) ⇒ Z L = Trang 150 4R −R Ta có: tan ϕ = Z L − Z C = = ⇒ ϕ = 30o R R ⇒ Dòng điện lệch pha 30o so với điện áp hai đầu đoạn mạch Vì điện áp hai đầu điện trở đồng pha với dòng điện ⇒ điện áp hai đầu điện trở lệch pha 30o so với điện áp hai đầu đoạn mạch Vậy chọn đáp án A Bài 23 Vì ZL = ZC nên hai trường hợp xảy tượng cộng hưởng điện, công suất đạt cực đại U2 + Z1 = R , P = (1) = 200 W R U2 + Z2 = 2R , P2 = (2) 2R P 200 = 100 W Vậy chọn đáp án C Từ (1) (2) ⇒ P2 = = 2 375.8 = 50 Hz Bài 24 Tần số dòng điện: f = np = 60 Suất điện động cực đại máy: 0,1 Eo = ω N Φ o = 2π f N Φ o = 2π 50.22 = 220 (V) π Vậy chọn đáp án C Z L 20 π = ⇒ ϕ AM = Bài 25 tan ϕ AM = = R1 20 π uAM vuông pha uMB nên ⇒ uMB chậm pha so với i Dó đó, X phải chứa R nối tiếp C −Z ⇒ tan ϕ MB = C = −1 ⇒ R = Z C Vậy chọn đáp án B R 1 ZC = = = 100Ω Bài 26 Ta có: 10−4 2π f C 2π 50 π Do dòng điện chậm pha điện áp hai đầu đoạn mạch nên mạch có tính cảm kháng: ZL > ZC π Z − ZC π tan = L ⇒ Z L = ZC + R.tan = 100 + 30 = 117,3Ω R Vậy chọn đáp án B Trang 151 = ωC = 100Ω 10−4 100π π Z L = ω L = 100π = 50Ω 2π Z π Z 50 tan ϕ MB = L = tan = ⇒ r = L = Ω r 3 −Z  π tan ϕ AM = C = tan  − ÷ = − ⇒ R = Z C = 100 3Ω R  6 Vậy chọn đáp án B Bài 28 Ta có: Z L = ω L = 100π = 100 3Ω π Bài 27 ZC = U C max ⇔ Z C = ⇒C = r +Z = ZL 2 L ( 1002 + 100 ) 100 = 400 Ω 1 −4 = = 10 F ω Z C 100π 400 4π ( 100 1002 + 100 ) U r +Z V = = 200 R 100 Vậy chọn đáp án C Bài 29 Cường độ dịng điện chạy qua động cường độ dòng điện cuộn thứ cấp: I2 = kI1 = 4.1,25 = 5A P 200 = = 0,8 Hệ số công suất động cơ: cos ϕ = UI 50.5 Vậy chọn đáp án B 1 ZC = = = 40Ω Bài 30 Z L = ω L = 100π = 100Ω ; 10−3 ωC 100π π 4π Công suất tiêu thụ: U R U2 P = I 2R = ⇔ R2 − R + ( Z L − ZC ) = P R + ( Z L − ZC ) U C max = L  R = 80Ω 752 ⇔R − R + ( 100 − 40 ) = ⇔  45  R = 45Ω Vậy chọn đáp án D Trang 152 Bài 31 Z C1 = = 2π f C1 10−2 2π 50 8π = 8Ω ϕ AE = ϕ EB ⇒ tan ϕ AE = tan ϕ EB ⇒ ⇒ Z C2 = ; Z L = 2π f L = 2π 50 − Z C1 R1 = = 100Ω π Z L − Z C2 R2 R2 Z C1 100.8 + ZL = + 100 = 300Ω R1 1 10−4 ⇒ C2 = = = F Vậy chọn đáp án D 2π f Z C2 2π 50.300 3π = 20Ω 5π Z 20 π π π tan ϕ = L = =1⇒ ϕ = ⇒ ϕu = ϕi + ϕ = + = rad R 20 4 Z = R + Z L = 202 + 202 = 20 2Ω ⇒ U o = I o Z = 2.20 = 80 (V) Vậy chọn đáp án C Bài 33 Tổng trở cuộn sơ cấp: Z = r + Z L = 12 + 32 = 2Ω Suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây điện áp hai đầu cuộn dây: E1 = U L = IZ L E1 U1 U Z 110.3 = ⇒ E1 = L = = 104,4 (V) Ta có: ZL Z Z 3,16 E1.N 104,4.500 = = 208,8 (V) Khi cuộn dây sơ cấp để hở U = E2 = N1 250 Vậy chọn đáp án B uu ur u ur uu Bài 34 Vẽ giản đồ Fre-nen: U AB U MB 2 ur u Ta có: U MB = U AB + U R − 2U ABU R cos ϕ UL 2 ⇔ 25 = 20 + − 2.20 2.5.cos ϕ Bài 32 Ta có: Z L = ω L = 100π ( ) Vậy chọn đáp án A Bài 35 Cảm kháng: Z L = 2π f L = 2π 50.0,318 = 100Ω Mạch có cộng hưởng điện ZC = ZL = 100Ω 1 10−4 ⇒C = = = F = 31,8 µF 2π f Z C 2π 50.100 π ⇒ cos ϕ = I max = O ϕ ur u Ur ur u UR U 100 = = A Vậy chọn đáp án A R 100 Trang 153 r I Bài 36 Để U = U1 + U2 u1 u2 phải đồng pha ⇒ ϕ1 = ϕ ⇒ tan ϕ1 = tan ϕ2 ⇒ Z L1 Z L = ⇒ Z L1.R2 = Z L R1 ⇒ L1.R2 = L2 R1 R1 R2 Vậy chọn đáp án C Bài 37 Công suất: P = I r = U r r + ( Z L − ZC ) 1 10−3 Z = ZL ⇔ = ωL ⇒ C = = = Pmax ⇔ C ωC ω L 100π 0,4 4π F ( ) π 2 U 120 Pmax = = = 240 W Vậy chọn đáp án C r 2.30 π Bài 38 Dòng điện i chậm pha so với u nên X phải chứa cuộn cảm L π ZL = ⇒ Z L = RC = 40Ω Ta có: tan ϕ = tan = RC Z 40 ⇒L= L = = 0,127 H Vậy chọn đáp án A ω 100π 1 ZC = = = 100Ω P 100 = A Bài 39 ; I2 = = 10−4 ωC 100π R 100 π U R 200 100 P = I 2R = R ⇒ Z = U = = 100 2Ω Z P 100 Mà Z = R + ( Z L − Z C ) ⇔ 100 = 1002 + ( Z L − 100 ) 2  Z L = 0(loai) ⇒  Z L = 200Ω ⇒ L = Z L = 200 = ( H ) ω 100π π  Vậy chọn đáp án C = 100Ω π R + Z L 1002 + 1002 ⇔ ZC = = = 200Ω ZL 100 Bài 40 Cảm kháng: Z L = 2π f L = 2π 50 UCmax ⇒C = 1 10−4 = = F Vậy chọn đáp án B 2π f Z C 2π 50.200 2π Trang 154 π so với uY, Y chứa phần tử điện ⇒ Y chứa tụ điện π uX nhanh pha so với i, X chứa hai phần tử điện ⇒ X chứa cuộn dây cảm tụ điện Vậy chọn đáp án B π π π Bài 42 Độ lệch pha uAB so với i: ϕ = ϕu − ϕi = − = rad 4 Z U π U tan ϕ = L = L ⇔ tan = L ⇒ U L = U R R UR UR Bài 41 Vì i nhanh pha 2 U AB  200  =  Ta có: U = U + U = 2U ⇒ U = 2 2÷  ⇒ U L = U R = 100 (V) Vậy chọn đáp án B 1 1,4 = = 100Ω = 140Ω ; Z C = Bài 43 Z L = ω L = 100π ωC 100π 31,8.10−6 π U2 U R U R PR = I R = R = = 2 Z ( R + Ro ) + ( Z L − ZC ) R + Ro2 + ( Z L − ZC ) + R o R 2    Ro2 + ( Z L − Z C ) Ro2 + ( Z L − Z C )  + Ro  ⇔  R +  PRmax ⇔  R + R R         AB R L R R (Vì 2Ro số) Theo bất đẳng thức Cô-si: 2  Ro2 + ( Z L − Z C )  Ro2 + ( Z L − Z C ) R +  ⇔ R = R   R   ⇒ R = 302 + ( 140 − 100 ) = 50Ω U2 1002 PR = = = 62,5 Vậy chọn đáp án D ( R + Ro ) ( 50 + 30 ) Bài 44 Cảm kháng: Z L = ω L = 100π = 400Ω π U Z AF U AF = I Z AF = R + ( Z L − ZC ) UAFmax ZC = ZL = 400Ω (cộng hưởng điện) 1 10−4 ⇒C = = = (F) ω Z C 100π 400 4π Trang 155 I max = U AB 150 = = 0,5 (A) R 300 U AF = I max R + Z L = 0,5 300 + 4002 = 250 (V) Vậy chọn đáp án B Bài 45 Đèn Đ sáng bình thường : - Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch cường độ dòng điện Pdm 60 = = 0,5 A định mức đèn: I = I dm = U dm 120 - Điện áp hai đầu bóng đèn điện áp định mức bóng đèn ⇒ U C = U − U dm = 2402 − 1202 = 120 V U C 120 = = 240 3Ω I 0,5 1 = ≈ 7,7 µ F Điện dung tụ điện: C = 2π f Z C 2π 50.240 Vậy chọn đáp án A 1 ZC = = = 40Ω = 30Ω ; Bài 46 Z L = ω L = 120π 10−2 ωC 120π 4π 48π 2 U U AB R P = I R = AB R = 2 Z R + ( Z L − ZC ) ⇒ ZC = ⇔ 576 = 1202.R ⇔ 576 R − 1202 R + 57600 = R + ( 30 − 40 ) ⇒ R1 = 20Ω ; R2 = 5Ω Vậy chọn đáp án D U = U C.2π f1 Bài 47 Ta có: I1 = (1) Z C1 U I2 = = U C.2π f (2) ZC (2) I f I ⇒ = ⇔ f = f1 = 60 = 120 Hz Lập tỉ số (1) I1 f1 I1 Vậy chọn đáp án C n1 p1 1600.2 = = 800 vòng/phút Bài 48 Khi f1 = f2 n1 p1 = n2 p2 ⇒ n2 = p2 Vậy chọn đáp án A 2 2 2 Bài 49 Ta có: U AB = ( U R + U r ) + U L ⇔ ( 110 + U r ) + U L = 200 (1) 2 Trang 156 2 U d = U r2 + U L = 1302 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ⇒ Ur = 50V ; UL = 120V Vậy chọn đáp án A Bài 50 Khi ω = ω1 ω = ω2 cường độ dòng điện hiệu dụng nhau: I1 = I2 ⇒ Z12 = Z (vì U khơng đổi) ⇒ R + ( Z L1 − ZC1 ) = R + ( Z L − Z C ) ⇔ Z L1 − ZC1 = Z L − ZC  Z L1 − Z L = Z C1 − Z C ⇔  Z L1 + Z L = Z C1 + Z C 2  Z L1 − Z C1 = Z L − Z C ⇔  Z L1 − Z C1 = − Z L + Z C  1 1   L ( ω1 − ω2 ) =  − ÷ C  ω1 ω2  ⇔     L ( ω1 + ω2 ) =  + ÷ C  ω1 ω2     (loại) ω1ω2 = − LC < ⇔ ω ω = >  LC  Vậy chọn đáp án B Trang 157 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quang Hân, Giải Tốn Vật Lý 12 Dịng Điện Và Sóng Điện Từ, NXB Giáo Dục, năm 1997 Hà Văn Chính – Trần Nguyên Tường, Các Dạng Bài Tập Mạch Điện Xoay Chiều Không Phân Nhánh, NXB Đại Học Sư Phạm, năm 2007 Lê Thị Quỳnh Anh, Đề Thi Tuyển Sinh Vào Đại Học Cao Đẳng Môn Vật Lý, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 1999 Lê Gia Thuận – Hồng Liên, Trắc Nghiệm Vật Lý Điện Xoay Chiều, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2007 Lê Văn Thơng, Giải Tốn Vật Lý Điện Xoay Chiều, NXB Trẻ, năm 2000 Lê Văn Thông, Phân Loại Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý 12, NXB Trẻ, năm 1997 Lê Văn Thông – Nguyễn Văn Thoại, Giải Bộ Đề Thi Tuyển Sinh Đại Học Theo Phương Pháp Chủ Đề Môn Vật Lý Cơ Học Điện Xoay Chiều, NXB Trẻ, năm 1994 Nguyễn Anh Thi, Phương Pháp Giải Toán Mạch Điện Xoay Chiều, NXB Giáo Dục, năm 2005 Nguyễn Cảnh Hòe – Nguyễn Mạnh Tuấn, Phương Pháp Giải Toán Vật Lý 12 Theo Chủ Đề, NXB Giáo Dục Việt Nam, năm 2009 10 Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng, Tổ Chức Hoạt Động Nhận Thức Cho Học Sinh Trong Dạy Học Vật Lý Trường Phổ Thông, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 1999 11 Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế, Phương Pháp Dạy Học Vật Lý Ở Trường Phổ Thông, NXB Đại Học Sư Phạm 12 Nguyễn Quang Lạc, Rèn Luyện Kĩ Năng Giải Bài Tập Vật Lý THPT Dao Động Sóng Điện Từ - Điện Xoay Chiều, NXB Giáo Dục Việt Nam, năm 2009 13 Nguyễn Thế Khôi, Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, năm 2008 14 Nguyễn Thế Khôi, Sách Giáo Viên Vật Lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, năm 2008 15 Nguyễn Tiến Bình, Hỏi Đáp Vật Lý 12, NXB Giáo Dục, năm 2008 16 Mai Lễ, Chun Đề Phân Tích Chương Trình Bài Tập Vật Lý Ở Trường PTTH, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, năm 2000 17 Phạm Hữu Tòng, Vận Dụng Các Phương Pháp Nhận Thức Khoa Học Trong Dạy Học Vật Lý, NXB Giáo Dục, năm 1999 18 Phạm Thế Dân, 206 Bài Toán Điện Xoay Chiều, Dao Động Sóng Điện Từ, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, năm 2003 19 Trần Ngọc – Trần Hoài Giang, Phương Pháp Giải Nhanh Các Dạng Bài Tập Vật Lý Trọng Tâm, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2008 20 Trần Nguyên Tường, Phương Pháp Giải Các Dạng Bài Tập Trắc Nghiệm Vật Lý Điện Xoay Chiều – Sóng Điện Từ, NXB Hải Phòng, năm 2007 Trang 158 21 Trần Quang Phú – Huỳnh Thị Sang, Tuyển Tập 351 Bài Toán Vật Lý 12, NXB Trẻ, năm 1993 22 Trần Văn Dũng, Câu Hỏi Lý Thuyết Vật Lý Những Suy Luận Có Lí, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2003 23 Vũ Thanh Khiết, Giải Các Bài Toán Vật Lý Sơ Cấp Tập 1, NXB Hà Nội, năm 2002 24 Ban Giảng Viên Nguồn Sáng, Lý Thyết – Bài Tập – Trắc Nghiệm Vật Lý 12 Tập Cơ - Điện, NXB Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh 25 Một số luận văn khác Trang 159 ... để giải tập định tính, tập định lượng chương học sinh thật khơng dễ dàng Chính vậy, đề tài ? ?Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (chương ? ?Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình... văn ? ?Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (Chương “Dịng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)” viết tinh thần nhằm giúp học sinh có hiểu biết đầy đủ phương pháp giải. .. VI Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lý 18 Lựa chọn tập 18 Sử dụng hệ thống tập 19 Phần vận dụng 21 Lựa chọn hệ thống tập phương pháp giải tập chương “Dịng điện