Sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) BIẾN THIÊN GIÁ TRỊ các PHẦN tử TRONG MẠCH điện XOAY CHIỀU (1)

PHẦN 1: MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trên tinh thần Nghị 29 - NQ/TƯ đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo Đổi phương pháp dạy học, đổi cách tự học học sinh hai nhiệm vụ trọng tâm định đến thành cơng giáo dục Chính vậy, việc thay đổi hình thức thi mơn vật lý Bộ GD&ĐT từ tự luận sang trắc nghiệm khách quan có ưu điểm mà tơi thấy rât thiết thực là: Nội dung thi bao quát chương trình, tránh tình trạng học tủ trước từ đánh giá trình độ học sinh cách toàn diện Ngoài việc chấm thi trắc nghiệm thực nhanh chóng, khách quan nhờ hỗ trợ máy móc Trong hình thức thi Trung học phổ thông Quốc gia nay,các tốn dịng điện xoay chiều nhận định khó chiếm nhiều điểm Một phần vấn đề khó biến đổi giá trị phần tử mạch điện xoay chiều, vừa dài vừa có cơng thức cồng kềnh, khó nhớ với nhiều hình thức khác Tuy nhiên để làm tốt thi trắc nghiệm đòi hỏi người học phải ghi nhớ đầy đủ kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng linh hoạt, sáng tạo nhanh nhạy phán đốn nhận dạng tính tốn đạt kết cao Với lí trên, chọn nghiên cứu đề tài : “BIẾN THIÊN GIÁ TRỊ CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm trang bị cho em học sinh kiến thức bản, giúp em nhanh chóng định hình kiến thức cần áp dụng để giải tập trắc nghiệm phần điện xoay chiều cách nhanh chóng tránh nhầm lẫn II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Đề tài nêu phương pháp giải dạng tập liên quan đến cực trị phần điện xoay chiều, từ giúp học sinh hình thành phương pháp luận để giải vấn đề gặp phải, đồng thời từ giúp cho em phân biệt được, áp dụng điều kiện cụ thể tập Bên cạnh đó, sở kết nghiên cứu, kiến thức phân loại trường hợp vận dụng giúp học sinh ghi nhớ áp dụng cách nhanh chóng III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu số vấn đề lý luận kỹ thuật dạy học, nghiên cứu sử dụng phương pháp so sánh, tương tự vật lý - Lựa chọn hệ thống tập vận dụng IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Chuyên đề dòng điện xoay chiều ( lí thuyết tập) Học sinh lớp 12, Ơn thi THPT Quốc gia mơn Vật lí V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -Phân tích tổng hợp - Thơng kê -Vận dụng kiến thức tốn học để tìm cực trị, như: +Tính chất phân thức đại số +Tính chất hàm số lượng giác +Bất đẳng thức Cơ-si +Tính chất đạo hàm hàm số -Khái quát hóa, phân loại trường hợp để giải tập điều kiện cụ thể VI NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nghiên cứu vấn đề tương đối khó, đề cập đến dạng tập nâng cao thường gặp đề thi THPT Quốc Gia chủ yếu dành cho học sinh giỏi Với phạm vi sáng kiến, kinh nghiệm trường THPT đề cập đến số vấn đề nhỏ môn vật lý lớp 12 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.Cơ sở lí luận Đối với mơn vật lý trường phổ thơng, tập vật lý đóng vai trò quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm tập Vật lý hoạt động dạy học, cơng việc khó khăn, bộc lộ rõ trình độ người giáo viên vật lý việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ học sinh, địi hỏi người giáo viên học sinh phải học tập lao động không ngừng Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý Thông qua tập dạng khác tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể tập đề học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh phân tích, tổng hợp khái qt hố, để giải vấn đề tốn đặt ra, từ giúp giải giúp phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận qua tập vật lý gây hứng thú học tập cho học sinh Ngoài giải tốn Vật lí cần số kiến thức định toán học mà yêu cầu học sinh phải trang bị tự trang bị Cơ sở thực tiễn dạy học 2.1 Đặc điểm tình hình nhà trường Nhà trường quan tâm phân phân loại học sinh theo lực tạo điều kiện cho em đồng nhận thức hoạt động , góp phần thi đua dạy tốt học tốt cán giáo viên học sinh Đội ngũ giảng dạy mơn Vật lí trường có nhiệt huyết với sức khơng ngừng học hỏi, trau dồi chun mơn thuận lợi lớn cho mơn Vật lí 2.2 Thực trạng việc luyện thi ôn tập Trong hình thức thi THPT Quốc gia học sinh thực tự học với phương pháp hợp lí tài liệu sử dụng thật chuẩn giúp học sinh đạt điểm hoặc cao Vì tơi làm đề tài muốn góp tài liệu để học sinh trường học sinh tỉnh có thêm tài liệu tham khảo, nhằm mục đích thực hóa ước mơ tính động học tập học sinh II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Kiến thức toán học liên quan 1.1 Tam thức bậc y  a.x  b.x  c a  ymin   4a a  ym ax   4a 1.2 Bất đẳng thức Cô-si Với hai số thực dương a,b ta ln có : a + b  ab Điều kiện để đẳng thức xảy là: a = b, ab khơng đổi tổng (a + b) bé 1.3 Tính chất đạo hàm hàm số Xét hàm số y = f(x); (x  R) có đạo hàm x = xo liên tục khoảng chứa xo Nếu hàm số đạt cực trị x = xo f’(xo) = Và : + Nếu f’’(xo) > xo điểm cực tiểu + Nếu f’’(xo) < xo điểm cực đại 2.Sự thay đổi R mạch R-L-C mắc nối tiếp: 2.1 Bài toán Xét mạch điện xoay chiều có hiệu hiệu hai đầu ổn định : u  U cos(t  u ) , cho U  hs R biến trở, giá trị R0 , L C không đổi Gọi Rtd = R + R0 R L,R0 A C B 2.1 Giá trị R làm cơng suất tồn mạch cực đại U2 U2 P  Rtd I  Rtd  (Z  ZC )2 Rtd  ( Z L  ZC ) * Ta có: Rtd  L Rtd Đặt M  Rtd  ( Z L  ZC )2 , áp dụng bất đẳng thức Cauchy(Côsi) cho A Rtd (Z L  ZC )2 (Z L  ZC )2 M  Rtd  �2 Rtd  Z L  ZC  const Rtd Rtd Ta thấy Pmax Mmin => “ =” xảy Vậy: Rtd  Z L  Z C Khi giá trị cực đại công suất là: Pmax  U2 U2 U2   Z L  Z C R1td R2td ( R1  R0 )( R2  R0 ) 2.2 Giá trị R làm cho công suất R cực đại Công suất biến trở R U2 U2 PR  R I  R  ( R  R0 )  ( Z L  Z C ) ( R  R0 )  ( Z L  Z C ) R Đặt mẩu thức biểu thức : ( R  R0 )  ( Z L  Z C ) R  ( Z L  ZC )2 M  R  R0 R R Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho M ta được: R  (Z L  ZC )2 M  R  R0 R M �2 R R02  ( Z L  Z C )  2R0 R M �2 R02  ( Z L  Z C )  R0 Ta thấy PRmax Mmin nghĩa dấu “ =” phải xảy ra, đó: R  R02  ( Z L  Z C ) Công suất cực đại biến trở R là: PR max  U2 R02  ( Z L  Z C )  R0 2.3 Giá trị R làm cho công suất cuộn dây cực đại U2 Pdây  R0 I  R0 ( R  R0 )2  ( Z L  Z C ) Vì R0; ZL; ZC U đại lượng không đổi nên muốn công suất cuộn dây cực đại đạt giá trị cực đại giá trị biến trở R = 2.4.cường độ dòng điện cực đại U I ( R  R0 )  ( Z L  Z C ) Vì R0; ZL; ZC U đại lượng không đổi nên muốn cường độ dòng điện cực đại đạt giá trị cực đại giá trị biến trở R = 2.5 Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây cực đại Ud  U Z L2  R02 ( R  R0 )  ( Z L  Z C ) Vì R0; ZL; ZC U đại lượng không đổi nên muốn điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây cực đại đạt giá trị cực đại giá trị biến trở R = 2 2.6 Điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện cực đại Ta có : Uc  U ZC ( R  R0 )  ( Z L  Z C )2 Vì R0; ZL; ZC U đại lượng không đổi nên muốn điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện cực đại đạt giá trị cực đại giá trị biến trở R = 3.Sự thay đổi L mạch R-L-C mắc nối tiếp với cuộn dây cảm Xét mạch điện xoay chiều có hiệu hiệu hai đầu ổn định : u  U cos(t  u ) L cuộn dây cảm có giá trị thay đổi C R L R C không đổi A B 3.1 Khảo sát biến thiên cơng suất theo cảm kháng ZL U2 Ta có cơng suất toàn mạch là: P  R , với R, C số, nên R  ( Z L  Z C )2 công suất mạch hàm số theo biến số ZL Ta thấy Pmax Mmin => R  ( Z L  Z C ) 2  Z L  Z C tượng cộng hưởng điện 3.2.cường độ dòng điện cực đại I U R  (Z L  ZC )2 Vì R; ZC U đại lượng không đổi nên muốn cường độ dòng điện cực đại đạt giá trị cực đại Z L  Z C tượng cộng hưởng điện 3.3.Giá trị ZL để hiệu điện ULmax Ta có hiệu điện cuộn dây : U U L  IZ L  Z L , R; ZC U R  (Z L  ZC )2 số không đổi Ta dùng phương pháp khảo sát hàm số theo biến số ZL Tuy nhiên với cách khảo sát hàm số phức tạp Với phương pháp dùng giản đồ Vecto tốn giải dể rút nhiều kết luận Theo giản đồ vectơ định lý hàm số sin tam UL U  giác ta có sin(   ) sin  UR R  const , suy Vì sin   cos   U  R  Z C2 RC UL U O   UR i U U  sin(   )  sin(   ) sin  cos  UC URC Do cos U giá trị không đổi nên hiệu điện  ULmax sin(   )  �     2 2 Theo hệ thức tam giác vng ta có: U RC  U CU L , từ suy Z L Z C  R  Z C UL  Tóm lại: R  Z C2 R  Z C2 U L max  U ZC R Khi ULmax hiệu điện tức thời hai đầu mạch nhanh pha uRC góc 900 Khi Z L    3.4 Giá trị ZL để hiệu điện ULRrmax - Khi R L mắc nối tiếp : U LR  I R  Z  2 L U R  Z L2 R  (Z L  ZC ) 2  U R  (Z L  ZC )2 R  Z L2 R  (Z L  ZC )2 , ta thực việc khảo sát hàm số MT theo biến số ZL để R  Z L2 tìm giá trị ZL cho MTmin giá trị ULrmax Đạo hàm MT theo biến số ZL ta thu : 2( Z L  Z C )( R  Z L2 )  2Z L [ R  ( Z L  Z C ) ] ' MT ( Z L )  ( R  Z L2 )2 - Đặt MT  - 2 Cho MT’(ZL) = ta có : Z C Z L  Z C Z L  ZC R  Nghiệm phương trình bậc hai � Z C  R  Z C2 � Z L1  0 � là: Lập bảng biến thiên ta có: � 2 Z  R  Z C � Z  C 0 � L2 ZL Z C  R  Z C2 ZL  + MT’(ZL) - � 4R  Z  Z C C � � 2R � MT (ZL) + � � � � [ - Từ bảng biến thiên ta thấy MT đạt giá trị nhỏ nên ULR đạt giá trị lớn Ta thu kết sau: 2UR Z  R  Z C2 Khi Z L  C U RLMax  R  Z C2  Z C Sự thay đổi C mạch R-L-C mắc nối tiếp R L Xét mạch điện xoay chiều có hiệu hiệu hai đầu ổn định : u  U cos(t  u ) R điện trở L cuộn dây cảm không đổi C A B C có giá trị thay đổi 4.1 Khảo sát biến thiên công suất theo cảm kháng ZC U2 Ta có cơng suất tồn mạch là: P  R , với R, L số, nên công R  ( Z L  Z C )2 suất mạch hàm số theo biến số ZC Ta thấy Pmax Mmin => R  ( Z L  Z C ) 2  Z L  Z C tượng cộng hưởng điện 4.2.cường độ dòng điện cực đại I U R  (Z L  ZC )2 Vì R; ZL U đại lượng khơng đổi nên muốn cường độ dòng điện cực đại đạt giá trị cực đại Z L  Z C tượng cộng hưởng điện 4.3.Giá trị ZC để hiệu điện UCmax R  Z L2 Z   Khi C U C max  U ZL  R  Z L2 R Khi UCmax hiệu điện tức thời hai đầu mạch ln nhanh pha uLC góc 900 4.4 Giá trị ZC để hiệu điện URCmax 2UR Z L  R  Z L2 U RCMax  ( Với điện trở R tụ R  Z L2  Z L điện mắc gần nhau) - Khi Z C  2 2 Nhận xét: Vì cơng thức tổng trở Z  R  ( Z L  Z C )  R  ( Z C  Z L ) ta thấy tốn thay đổi giá trị C giống toán thay đổi giá trị L Do thực việc khảo sát ta thực tương tự thu kết tương tự 10  Nhận xét : Khi x � C 2L C 2U L L R U LMax  R LC  R 2C  C R Amin x = A làm hàm số bậc có hệ số  nên hàm số có cực tiểu phần âm, x = làm cho Amin miền C2 xác định x Khi  lớn làm cho ZL lớn làm cho I = Do khơng thể tìm giá trị  làm cho ULmax a 5.4 Giá trị  làm cho hiệu điện Ucmax - Tương tự cách làm ta thu kết tương tự thay đổi giá trị  làm cho UCmax là: - Khi   2U L 2L L R2  R2 U CMax  với  2 C L C R LC  R C 13 III.BÀI TẬP VẬN DỤNG 1.Bài tập liên quan đến điều kiện cộng hưởng điện Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ: L A R M C B V Hiệu điện ln trì hai đầu đoạn mạch là: uAB = 200cos(100t)(V) Cuộn dây cảm, có L = (H); điện trở có  R = 100; tụ điện có điện dung C thay đổi được.Vơn kế có điện trở lớn a.Điều chỉnh C để công suất tiêu thụ mạch đạt cực đại Tính cơng suất cực đại b.Với giá trị C số vơn kế V lớn nhất, tìm số Bài giải Ta có ZL = L = 100; R = 100; U = 200/ = 100 V U2 a.Công suất mạch tính theo cơng thức: P = I R = R Z Ta thấy U R có giá trị khơng thay đổi, P lớn  Z = R  ( Z L  Z C ) nhỏ  ZC = ZL = 100 => C = Z = R => Pmax  10   (F) Z C  U2 = 200W R b.Số vôn kế là: Uv = UAM = I.ZAM = U Z R  Z L2 14 Dễ thấy U R  Z L2 = 100  không đổi, nên UAM lớn  Z nhỏ  ZC = ZL = 100 => C = => Uvmax = 10   (F) Z = R Z C  U 100 Z AM = 100 = 200V R 100 *Nhận xét: Trong tập ta áp dụng tính chất cực đại phân thức đại số mẫu số nhỏ nhất, điều kiện cộng hưởng điện mà ta thường gặp 2.Bài tập liên quan đến giá trị cực đại điện áp L,C giá trị L,C A thay đổi L R M C B V Cho mạch điện hình vẽ: Hiệu điện ln trì hai đầu đoạn mạch uAB = 100 cos(100t)(V) Cuộn dây cảm, có L = (H); điện trở có R = 50 ; tụ điện có 2 điện dung C thay đổi được.Vơn kế có điện trở lớn a.Điều chỉnh C để số vôn kế cực đại Tính số cực đại b.Tìm C để cơng suất P tiêu thụ mạch cực đại Phác vẽ đồ thị P theo ZC Bài giải Ta có ZL = L = 50; R = 50 ; U = 100V a.Số vôn kế UC = I.ZC = U ZC Z 15 => U C2 = U C2 U2 U2 U2 2 Z Z C2 Z = = C 2 2 C R  (Z L  Z C ) R  Z L  2Z L Z C  Z C Z U2 = ( R  Z )  2Z  L L ZC Z C2 Đặt: x = Z ; a = R  Z L2 ; b = -2 Z L ; y = ax2 + bx + C U2 U  => C (1) y Ta có: y’ = 2ax + b y’ =  x = xo =  Do b => xo điểm cực trị 2a y’’ = 2a > nên y đạt cực tiểu x = xo =  b (1) 2a Ta thấy U C lớn y nhỏ Từ điều kiện (1) ta có: R  Z L2 Z L Z C R  Z L2 10  Z  (F ) =>ZC = = 100 => C ZL  U 1 2 Và U C max  y với y = ( R  Z L ) Z  2Z L Z  = C C UCmax = U = 200V U2 U2 R b -Công suất tiêu thụ mạch: P = I R = R = R  (Z L  Z C ) Z Dễ thấy Pmax 2.10   ZL = ZC = 50 => C = (F)  16 - Ta có: P = 3.10 7500  (50  Z C ) -Khi ZC = ZCo = 50 P = Pmax = 1155W -Khi ZC = P = Po = 866W -Khi ZC  + P P(W) Đồ thị: Pmax Po O *Nhận xét: 50 ZC() 1.Với tập giải câu a dựa vào điều kiện cực đại hàm số lượng giác sau: Hiệu điện thếhai đầu mạch biểu diễn véc tơ quay U hình vẽ     U U R  U L  U C    gọi φ, φ’là góc lệch pha U RL U so với I Theo định lí hàm số sin ta có: Uc  sin( '  ) U  sin(   ' ) => U C  sin( '  ) U cos  ' Do L R không đổi nên ’ = const => cos’ = const, U khơng đổi, nên C biến thiên φ thay đổi, UC cực đại sin(φ’- φ) = => φ’- φ = π/2 => tanφ = - cotanφ’  tanφ.tanφ’ = -1  Z L Z L  ZC  => R  Z L2 Z L Z C R R 2.Trong trường hợp L thay đổi, tìm điều kiện để hiệu điện hai đầu cn dây có giá trị cực đại Cách giải tương tự này, ta dễ dàng tìm điều kiện toán là: R  Z C2 Z L Z C 17 3.Bài tập liên quan giá trị công suất cực đại R thay đổi A Một mạch điện xoay chiều gồm: Cuộn cảm có L = L R M C B 2.10  (H); tụ điện có C = (F); R biến trở   Giữa hai đầu AB trì hiệu điện u = 120 cos(100t)(V) Điều chỉnh R để công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại Tìm R cơng suất Bài giải Ta có ZL = L = 200; ZC = = 50; U = 200V C U2 U2 R Công suất tiêu thụ mạch: P = I R = R = R  (Z L  Z C ) Z U2 U2 (Z L  Z C ) 2 Có thể viết: P = với y = R  (Z  Z C ) = y R L R R Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số dương a = R b = (Z L  Z C ) ta ln có: y = R  R (Z L  Z C ) R  Z L  Z C = const => giá trị nhỏ y là: ymin = Z L  Z C (Z L  Z C ) R  R => R = Z L  Z C = 150 18 Và Pmax U2 U2  = = 48W y Z L  Z C 4.Bài tốn cực trị liên quan đến tần số dịng điện biến thiên Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R, cuôn dây cảm L tụ điện C mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch hiệu điện xoay chiều: u = U cos(t),có U = const tần số thay đổi Xác định  để: a.hiệu điện hiệu dụng hai đầu điện trở đạt cực đại b.hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt cực đại c.hiệu điện hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt cực đại Bài giải a.Hiệu điện thê hiệu dụng hai đầu điện trở:UR = I.R = không đổi nên URmax  Zmin  ZC = ZL =>  = b.Điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện: UC = I.ZC = => U C U C U R , dễ dễ thấy U, R Z LC U ZC Z U U U2 2 Z Z C2 = ZC = = C 2 2 R  (Z L  Z C ) R  Z L  2Z L Z C  Z C Z U2 U2 L = 2 = 2  C ( R   L2   2 ) L C   ( R C  LC )  1) C  C Đặt: x = 2 > 0; a = L2C2; b = R2C2 -2LC; y = ax2 + bx + 19 U2 U  => C y Ta có: y’ = 2ax + b y’ =  x = xo =  Do b => xo điểm cực trị 2a y’’ = 2a > nên y đạt cực tiểu x = xo =  b (2) 2a Ta thấy U C lớn y nhỏ 2L R2 với R <  C LC L2 Từ điều kiện (2) ta có:   c Điện áp hiệu dụng hai đầu cuôn cảm: UL = I.ZL = => U L U ZL Z U2 U2 U2 2 ZL = Z L2 = ZL = 2 2 R  Z L  2Z L Z C  Z C R  (Z L  Z C ) Z U2 U L2 = L = 1 R2 2 2 ( R   L   )  (  ) 1 2 2 2 C  C  L LC  LC  L U2 Đặt: x = 1 R2  > 0; a = ; b = ; y = ax2 + bx + 2 2  LC LC L U2 y => U L  Ta có: y’ = 2ax + b 20 y’ =  x = xo =  Do b => xo điểm cực trị 2a y’’ = 2a > nên y đạt cực tiểu x = xo =  b (3) 2a Ta thấy U C lớn y nhỏ Từ điều kiện (3) ta có:   2L 2 với R < C LC  R C IV.BÀI TẬP MỞ RỘNG r, L Bài tập 1.Cho đoạn mạch hình vẽ: r = 10; L = C A B ( H ) ; C biến thiên Hiệu điện hai đầu mạch là: 10 u = 100 cos100t(V) a Tìm C để công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại b.Định giá trị nhỏ công suất đoạn mạch điều kiện ứng với giá trị cơng suất đoạn mạch có hai giá trị khác C Đáp số: a.C = 10-3/(F); b P = 500W Bài tập Cho đoạn mạch xoay chiều hình vẽ: R = 80; L = 0,6 ( H ) ; C biến thiên  A L R C V1 V2 V3 B 21 Hiệu điện hai đầu mạch là: u = 240 cos100t(V) Khi C thay đổi, tính giá trị cực đại vơn kế giá trị điện dung C ứng với số cực đại Đáp số: U1max = 240V; C = C1 = 53F U2max = 180V; C = C2 = 53F U3max = 300V; C = C3 ≈ 19F A L R C Bài tập Cho đoạn mạch xoay chiều: Điện trở R = 100; C = B 10  (F); cuộn dây cảm, có L biến thiên  Hiệu điện hai đầu mạch là: u = 200cos100t(V) a.Tính L để hệ số cơng suất đoạn mạch cực đại Tính cơng suất mạch b.Tính L để điện áp hiệu dụng L đạt cực đại Đáp số: a L = 1/ (H); Pmax = 200W b L = 2/(H) Bài tập A L R B Một mạch điện xoay chiều AB gồm biên trở R cuộn cảm có L =0,09/ (H) ghép nối tiếp hình vẽ Hiệu điện hai đầu mạch AB là: u = cos100t(V) Tính R để cơng suất đoạn mạch cực đại Tính cơng suất cực đại Đáp án: R = 9,0; Pmax ≈ 1,4W 22 V BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1(ĐH – 2007): Đặt hiệu điện u = U 0sinωt (U0 ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh Biết độ tự cảm điện dung giữ không đổi Điều chỉnh trị số điện trở R để công suất tiêu thụ đoạn mạch đạt cực đại Khi hệ số công suất đoạn mạch A 0,85 B 0,5 C D 1/√2 Câu 2(ĐH – 2008): Đoạn mạch điện xoay chiều gồm biến trở R, cuộn dây cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Biết hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U, cảm kháng ZL, dung kháng ZC (với ZC  ZL) tần số dịng điện mạch khơng đổi Thay đổi R đến giá trị R0 cơng suất tiêu thụ đoạn mạch đạt giá trị cực đại Pm, U2 Z2 A R0 = ZL + ZC B Pm  C Pm  L D R  ZL  ZC R0 ZC Câu 3(ĐH – 2009): Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở 30 Ω, cuộn cảm có độ tự cảm 0,4/ π (H) tụ điện có điện dung thay đổi Điều chỉnh điện dung tụ điện điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại A 250 V B 100 V C 160 V D 150 V Câu 4: Cho mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh RLC có tần số thay đổi được.Gọi f0 ;f1 ;f2 giá trị tần số làm cho hiệu điện hiệu dung hai đầu điện trở cực đại, hiệu điện hiệu dung hai đầu cuộn cảm cực đại, hiệu điện hiệu dung hai đầu tụ điện cực đại.Ta có : f1 f2 A.f0= B f1.f2=f02 C f0= D f0 =f1 + f2 f2 f1 Câu 5: Cho đoạn mạch điện không phân nhánh RLC Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức u  200cos100 t (V) Điện trở R = 100, Cuộn dây cảm có L thay đổi 104 được, tụ điện có điện dung C  (F) Xác  A định L cho điện áp hiệu dụng hai đầu vôn kế đạt giá trị cực đại 2 0,5 A L= H B L= H C L= H    R C M L B V D L= 0,1 H  23 Câu 6(CD 2011): Đặt điện áp u = U0cos t ( U0  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm điện trở thuần, cuộn cảm tụ điện có điện dung điều chỉnh Khi dung kháng 100  cơng suất tiêu thụ đoạn mạch đạt cực đại 100W Khi dung kháng 200  điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện 100 V Giá trị điện trở là: A 100  B 150  C 160  D 120  Câu 7(DH 2011) : Đặt điện áp xoay chiều u  U cos100t (U khơng đổi, t tính s) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm H tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh điện dung tụ điện để điện áp 5 hiệu dụng hai tụ điện đạt giá trị cực đại Giá trị cực đại U Điện trở R A 10  B 20  C 10  D 20  Câu Cho đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh AB gồm : Điện trở R, cuộn dây có độ tự cảm L điện trở r, tụ điện có điện dung C Mắc vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có dạng u  U cos(2 ft )V với U0 f không đổi Thay đổi điện dung tụ để điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị lớn Cơng thức tính C đó? L L A C  B C  2 2 ( R  r )  4 f L ( R  r )  4 f L2 L L C C  D C  R  r  2 fL R  r  2 fL Câu Cho đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh AB gồm : Điện trở R, cuộn dây cảm có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C Mắc vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có dạng u  U 0cos(2 ft )V với U0 f không đổi Thay đổi độ tự cảm cuộn dây để điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại Chọn phát biểu sai đó? 2 2 2 A U  U R  U L  U C B U L  U  U LU C  U R  Z C2 R Câu 10 Đặt điện áp u = U0cos2ft vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L thụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Gọi RR; UL ,UC điện áp giũa hai đầu điện trở , hai đầu cuộn cảm hai đầu tụ điện Trường hợp sau đây, điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch pha với điện áp hai đầu điện trở? A Thay đổi C để URmax B Thay đổi R để UCmax C Thay đổi f để UCmax B Thay đổi L để ULmax Câu 11: Cho đoạn mạch điện xoay chiều ANB , tần số dòng điện 50Hz, R=10  C 0, thay đổi , L= H Tìm C để U AN cực đại : C  L,r R N A B A 106 F B.200 F C.300 F D.250 F 2 C Z L Z C  R  Z C D U L  Cho mạch RLC có R=100  ; C  Câu 12: 10 4 F 2 cuộn dây cảm có L thay đổi đặt vào Hai đầu mạch điện áp u  100 2cos100 t(V) Tính L để ULC cực tiểu  A L  H  B L  H C L  1,5 H  D L  102 H  24 Câu 13: Một đoạn mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn cảm L tụ xoay C R=100 , L=0,318H Đặt vào đầu đoạn mạch điện áp u=2002 cos 100t (V).Tìm điện dung C để điện áp tụ điện đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại 10  104 A C  F UC max = 2002 (V) B C  F UC max = 2002 (V) 2  10  104 C C  D C  F UC max = 200(V) F UC max = 200 (V) 2  PHẦN KẾT LUẬN Chuyên mục áp dụng lớp chọn khối A 12A10 , thu kết quả: Thời Tổng số điểm học sinh Trước học 30 phương pháp Sau học 30 phương pháp Giỏi 10% 10 33.3% Khá Trung Bình Yếu 17 56.7% 10 33.3% 0 18 6.7% 0 60% Xuất phát từ kinh nghiệm thân, từ thực tế nhiều năm giảng dạy, thân đúc rút thành kinh nghiệm mong đem lại cho em học sinh nhìn tổng quát biến đổi giá trị phần tử điện xoay chiều Việc giải tập loại địi hỏi học sinh khơng có kiến thức vững vàng nắm chất vật lý mà phải có kiến thức tốn học tối thiểu tơi đề cập: Tính chất phân thức đại số; Tính chất hàm số lượng giác ; Bất đẳng thức Cô-si đặc biệt công cụ đạo hàm hàm số… 25 Chúng phân loại trường hợp thường gặp điều kiện vận dụng để học sinh tham khảo qua nhanh chóng kiểm tra, đối chiếu làm tập trắc nghiệm Do thời gian có hạn nên đề tài chưa áp dụng rộng rãi chắn không tránh hết thiếu sót Vì mong góp ý quý thầy cô giáo bạn động nghiệp để đề tài hoàn thiện áp dụng thực năm học tới Xin chân thành cảm ơn! PHẦN 4.TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quang Hân – Giải toán Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2004 Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết – Sách giáo khoa Vật lý 12 – NXB Giáo dục, 2008 Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi – Bài tập Vật lý 12 Nâng cao – NXB Giáo dục, 2007 Mạng giáo dục 26 MỤC LỤC STT NỘI DUNG Mở đầu Phương pháp giải- công thức Bài tập có lời giải TRANG Từ trang 1-trang Từ trang 3-trang 13 Từ trang 14-trang 22 4 Bài tập trắc nghiệm Kết luận Từ trang 23-trang 24 Trang 25 Tài liệu tham khảo Trang 26 XÁC NHẬN TỔ CHUYÊN MÔN Đỗ Văn Vững NGƯỜI VIẾT Nguyễn văn Hinh NHẬN XÉT HỘI ĐỒNG NHÀ TRƯỜNG 27 ... điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh điện dung tụ điện để điện áp 5 hiệu dụng hai tụ điện đạt giá trị cực đại Giá trị cực đại U Điện trở R A 10  B 20  C 10  D 20  Câu Cho đoạn mạch điện. .. đoạn mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn cảm L tụ xoay C R=100 , L=0,318H Đặt vào đầu đoạn mạch điện áp u=2002 cos 100t (V).Tìm điện dung C để điện áp tụ điện đạt giá trị cực đại Tính giá trị. .. 60% Xuất phát từ kinh nghiệm thân, từ thực tế nhiều năm giảng dạy, thân đúc rút thành kinh nghiệm mong đem lại cho em học sinh nhìn tổng quát biến đổi giá trị phần tử điện xoay chiều Việc giải