Đang tải... (xem toàn văn)
CÁC BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU MÔN VẬT LÝ 12 GỒM 2 HỘP ĐEN MẮC NỐI TIẾP Câu 1 (THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội lần 7 – 2015): Đoạn mạch AB gồm hai hộp đen X, Y mắc nối tiếp, trong mỗi hộp chỉ chứa[r]
(1)CÁC BÀI TỐN ĐIỆN XOAY CHIỀU MƠN VẬT LÝ 12 GỒM HỘP ĐEN MẮC NỐI TIẾP Câu (THPT Chuyên ĐHSP Hà Nội lần – 2015):Đoạn mạch AB gồm hai hộp đen X, Y mắc nối tiếp, hộp chứa linh kiện thuộc loại điện trở thuần, cuộn dây tụ điện Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều u = 100 2cos2πft (V) với tần số f thay đổi Khi điều chỉnh tần số đến giá trị f0thì điện áp hai đầu hộp X Y UX= 200 V UY= 100 3V Sau tiếp tục tăng tần số f cơng suất mạch tăng Hệ số cơng suất đoạn mạch AB lúc tần số có giá trị f0là:
A.0,5 B.0,5 C.0,5 D.1
Hướng dẫn:
Nhìn vào số liệu đề bài:
U =100V;UX= 200 V UY= 100 3V
Làm ta nhớ ba số: 1; 3; cạnh tam giác vng
Từ ta vẽ giản đồ vectơ hình bên, ta có:
2 2
R L
2 2 2
R L
R L
R
100 U (U 200) (1) 100 U U (2)
U 50 3V U 150V U 50
cos 0,5
U 100
(2)Chọn đáp án C
Câu 2:Một mạch điện xoay chiều có sơ đồ hình vẽ
Trong hộp X Y có linh kiện điện trở, cuộn cảm, tụ điện Ampe kế nhiệt (a) 1A; UAM= UMB= 10VUAB= 10 3V Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB P = 6W Hãy xác định linh kiện X Y độ lớn đại lượng đặc trưng cho linh kiện đó? Cho biết tần số dòng điện xoay chiều f = 50Hz
Hướng dẫn:
Phân tích tốn: Trong tốn ta biết góc lệch(Biết U, I, P ) đoạn mạch chỉ chứa hai hộp kín Do ta giải theo phương pháp đại số phải xét nhiều trường hợp, một trường hợp phải giải với số lượng nhiều phương trình, nói chung việc giải gặp khó khăn.
Nhưng giải theo phương pháp giản đồ véctơ trượt tránh khó khăn Bài tốn này một lần lại sử dụng tính chất đặc biệt tam giác là: U = UMB; UAB= 10 3V 3UAM tam giác
AMB làcân có góc 300.
Hệ số công suất: cos P cos
UI 1.10
* Trường hợp 1:uABsớm pha
so với i Giản đồ véctơ
Vì:
MB
AM
U U
U U
(3)cos= AB AM
U 10 3 30
2U 2.10
a Vì uABsớm pha uAMmột góc 300suy UAMsớm pha so với i gócX= 450– 300= 150 X phải cuộn cảm có tổng trở ZX gồm điện trở thuận RXvà độ tự cảm LX
Ta có: AM
X U 10
Z 10
I
Xét tam giác AHM:
0 X
X X
R U cos15 R Z cos15
U X RX= 10.cos150= 9,66
X X
0 0
L X L X X
U U sin15 Z Z sin15 10sin15 2,59 2,59
L 8,24mH
100
Xét tam giác vng MKB: MBK= 150(vì đối xứng)UMBsớm pha so với i gócY= 900– 150= 750 Y cuộn cảm có điện trở RYvà độ tự cảm LY
+ RY=
X L
Z (vì UAM= UMB)RY= 2,59 + ZLY RX= 9,66 LY= 30,7mH
b uABtrễ pha uAMmột góc 300
Tương tự ta có: X cuộn cảm có tổng trở: ZX= UAM 10 10
I
(4)* Trường hợp 2:uABtrễ pha
so với i, uAMvà uMBcũng trễ pha i (góc 150và 750) Như mỗi hộp phải chứa tụ điện có tổng trở ZX, ZXgồm điện trở RX, RYvà dung kháng CX, CY Trường hợp khơng thể thoả mãn tụ điện khơng có điện trở
Nhận xét:Đến toán học sinh bắt đầu cảm thấy khó khăn địi hỏi học sinh phải có óc phán đốn tốt, có kiến thức tổng hợp mạch điện xoay chiều sâu sắc Để khắc phục khó khăn, học sinh phải ơn tập lý thuyết thật kĩ có kĩ tốt hình học.
Chú ý:
a Nếu 2
AB X r
U U U thì UXUr
.
b Nếu 2
r X AB
U U U thì UXUAB
.
c Nếu 2
X AB r
U U U thì UAB Ur
. d Nếu
AB X r
U U U thì UX
ngược pha Ur
.
Câu 3:Một mạch điện xoay chiều gồm phần tử X nối tiếp phần tử Y Biết X Y phần tử điện trở thuần, tụ điện cuộn dây Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch điện áp hiệu dụng X U Y 2U Hai phần tử X Y tương ứng
A X cuộn dây cảm Y tụ điện B X cuộn dây không cảm Y tụ điện C X tụ điện Y cuộn dây khơng cảm
(5)Ta có:
AB X r
AB X
2 2
r X AB
U U U
U U
U U U
X cuộn dây không cảm Y tụ điện
Chọn B
Câu 4:Cho hai hộp kín X, Y chứa ba phần tử: R, L (thuần), C mắc nối tiếp Khi mắc hai điểm A, M vào hai cực nguồn điện chiều Ia= 2A, UV1= 60V Khi mắc hai điểm A, B vào hai cực nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz Ia= 1A, Uv1= 60V; UV2= 80V, UAMlệch pha so với UMBmột góc 1200 Xác định X, Y giá trị chúng?
Hướng dẫn:
Phân tích tốn:Đây tốn có sử dụng đến tính chất dòng điện chiều cuộn cảm và tụ điện Khi giải phải lưu ý đến với dịng điện chiều thì= 0ZL= và
C
ZC Cũng giống như phân tích tốn trên, tốn phải giải theo phương pháp giản đồ véctơ (trượt).
Vì X cho dịng điện chiều qua nên X khơng chứa tụ điện Theo đề X chứa ba phần tử nên X phải chứa điện trở (RX) cuộn dây cảm (LX) Cuộn dây cảm khơng có tác dụng với dòng điện chiều nên: RX= UV1 60 30
I
Khi mắc A, B vào nguồn điện xoay chiều: ZAM= X
V 2
X L
U 60
60 R Z
(6)X X X
2 2
L L
L
AM AM
X
Z 60 30 3.30 Z 30 Z
tan 60
R
Vẽ giản đồ véctơ cho đoạn AM Đoạn mạch MB chưa biết chắn giản đồ véc tơ tiến theo chiều dịng điện, có độ dài = UV2= 80V hợp với véctơ AB góc 1200ta vẽ giản đồ
véctơ cho toàn mạch
Từ giản đồ véctơ ta thấy MB buộc phải chéo xuống tiến theo chiều dịng điện, Y phải chứa điện trở (RY) tụ điện CY
Xét tam giác vuông MDB:
Y Y
Y Y
R
R MB Y
L
L MB
Y
U
1 40
U U sin 30 80 40V R 40
2 I
Z 40 3
U U cos30 80 40 3V 40 0,4 3
2 L H.
100
Câu 5:Một đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai phần tử X, Y mắc Cường độ dao động mạch nhanh pha
6 so với hiệu điện hai đầu đoạn mạch
(7)b Biết biên độ hiệu điện cường độ dòng điện U0= 40V I0= 8A, tần số dao động f = 50Hz Tính giá trị phần tử
Hướng dẫn:
Giả sử đoạn mạch khơng có R Như X, Y hai phần từ L, C Gọi U,I (R = 0): tan=
R Z
ZL c = = tan
vô lí.
Theo đầu Utrễ pha với i góc
vậy mạch điện chắn có R (giả sử X R) Y L C.
Do i sớm pha u Y C
Tần số góc:= 2f = 2.50 = 100rad/s Độ lệch pha: tan= –
3 ) ( tg R ZC
3ZC= R (1)
Mặt khác: Z =
8 40 I U Z R
0 C
2 R2+ Z2C= 25 (2)
Thay (1) vào (2) ta được: 3ZC2+ Z2C= 25ZC= 2,5 R = 2,5 3
Vậy: R = 2,5 3; C =
3 C
10 100 ,
1 Z
(8)WebsiteHOC247cung cấp môi trườnghọc trực tuyếnsinh động, nhiềutiện ích thơng minh, nội
dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,
giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạmđến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng
I. Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũGV Giỏi, Kinh nghiệmtừ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóaluyện thi THPTQGcác mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn:Ơn thiHSG lớp 9và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toáncác trường
PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác
TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.
II Khoá Học Nâng Cao HSG
- Toán Nâng Cao THCS:Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Toán:Bồi dưỡng phân mơnĐại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học vàTổ Hợpdành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm:TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam
Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩncùng đơi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia
III. Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET:Website hoc miễn phí học theochương trình SGKtừ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động
- HOC247 TV:KênhYoutubecung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh
Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia
Khoá Học Nâng Cao HSG