Tài liệu Phân loại các bài toán về công suất của dòng điện xoay chiều nhằm giúp học sinh lớp 12 trường thptquảng xương 4 nâng cao chất lượng học tập

A - PHẦN MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm khách quan được áp dụng trong các kì thi tốt nghiệp và tuyển sinh cao đẳng, đại học thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất cần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kì thi. Đối với Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khá khó mà nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó mà giải nhanh và chính xác. Trong phần “Dòng điện xoay chiều” phần “Công suất của dòng điện xoay chiều” là một phần hay, khó và hầu như không thể thiếu trong các đề thi ĐẠI HỌC- CAO ĐẲNG. Để giúp các em học sinh nhận dạng được các câu trắc nghiệm định lượng từ đó có thể giải nhanh và chính xác từng câu trong phần công suất của dòng điện xoay chiều, trong quá trình giảng dạy tôi đã phân loại chi tiết, đưa ra phương pháp giải nhanh và một số bài vận dụng điển hình. Việc làm này giúp học sinh khắc sâu kiến thức phần công suất, đạt được kết quả cao trong quá trình học tập cũng như các kì thi đại học cao đẳng sắp tới. Vì vậy tôi đã đúc rút kinh nghiệm và xin được trao đổi sáng kiến: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPTQUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 1. Đối tượng sử dụng đề tài: Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 12 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải bài tập. 1 Học sinh học lớp 12 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật Lý. 2. Phạm vi áp dụng: Phần công suất của mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp của chương trình Vật Lý 12. III. PHƯƠNG PHÁP Xác định đối tượng áp dụng đề tài. Tập hợp lý thuyết trong sách giáo khoa, các bài tập điển hình trong sách bài tập, trong các đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh ĐẠI HỌC- CAO ĐẲNG trong những năm qua và phân chúng thành các bài tập minh họa của những dạng bài tập cơ bản. Hệ thống các công thức, kiến thức liên quan và phương pháp giải cho từng dạng. Có lời giải các bài tập minh họa để các em học sinh có thể kiểm tra so sánh với bài giải của mình. Cuối mỗi phần có các câu trắc nghiệm luyện tập là đề thi ĐH – CĐ. IV. ĐIỂM MỚI TRONG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. - Xác định điều kiện công suất tiêu thụ cả đoạn mạch và trên mình điện trở R đạt cực đại khi các phần tử R hoặc L hoặc C hoặc f thay đổi. - Xác định hai giá trị R hoặc L hoặc C hoặc f khi đoạn mạch có hai giá trị công suất P1 = P2. - Tóm tắt kiến thức bằng bảng ghi nhớ chung. B. PHẦN NỘI DUNG I. Cơ sở lý luận: 1. Công suất tiêu thụ trong mạch RLC không phân nhánh. + Công thức tức thời: P UI cos  UI cos 2t    + Công suất trung bình: P UI cos   RI 2 2 + Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều: + Hệ số công suất: cos   R Z P UI cos  ( Cos có giá trị từ 0 đến 1) + Biến đổi ở các dạng khác: U R2 P  RI U R I  R 2 U 2R P ZI 2 . cos  , P  2 Z U cos   R U 2. Ý nghĩa của hệ số công suất cos  + Trường hợp cos  = 1->  0 : Mạch chỉ có R, hoặc mạch RLC có cộng hưởng điện.  Z L ZC  thì: U2 P  P max UI  R + Trường hợp cos  = 0 tức là    2 : Mạch chỉ có L, hoặc C, hoặc có cả L và C mà không có R Thì: P Pmin 0 + Công suất hao phí trên đường dây tải là: rP 2 Php rI 2  2 U cos  + Với r    điện trở của đường dây tải điện + Nếu cos  nhỏ thì Php lớn do đó người ta phải tìm cách nâng cao cos  . Quy định cos  0,85. Với cùng một điện áp U và dụng cụ dùng điện tiêu thụ một công suất P, tăng cos  để giảm cường độ hiệu dụng I từ đó giảm được hao phí vì tỏa nhiệt trên dây. + Để nâng cao hệ số công suất cos  của mạch bằng cách thường mắc thêm tụ điện thích hợp vào mạch điện sao cho cảm kháng và dung kháng của mạch xấp xỉ bằng nhau để cos  1 II. Phân loại các dạng bài tập. 1. R thay đổi để P = Pmax 3 + Tìm công suất tiêu thụ cực đại của đoạn mạch Ta có P RI 2 R U2  R2  Z L  ZC   U2 Z R Do U = Const nên để P = Pmax thì Z L L  ZC R  , 2  ZC  R 2 đạt giá trị min Áp dụng bất đẳng thức cosi cho 2 số dương R và  Z L  R Vậy R   Z L  Z C  2 2 R  Z L  Z C  2 2 Z R R  Z L  Z C  2 min là R xảy ra nên ta có Khi đó 2 Z L  ZC L ZC  2 ta được:  ZC lúc đó dấu “=” của bất đẳng thức R  Z L  ZC Z  R 2, I  U ; cos  R  2 ,    tan  1 R 2 Z 2 4 U2 Pmax  2R Pmax  Và U2 2 Z L  ZC I  I max  U Z L  ZC 2 Qua dạng 1 này khi gặp bài toán tìm công suất cực đại khi R thay đổi học sinh có thể đưa ra ngay được đáp án R  Z L  ZC và U2 Pmax  2R hoặc có thể áp thêm cho dòng điện nữa. Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ Biết L = R L C 1 2.10 4 H,C  F , U AB 200 cos 100t (V )   R có giá trị bằng bao nhiêu để công suất tỏa nhiệt trên R là lớn nhất? Tính công suất đó. A. 50 ;200 W B.100 ;200W C. 50 ;100W ;100 W 4 D. B.100 Giải: Ta có: Z L L 100 ; ZC 1 50 ; C U = 100 2V Công suất nhiệt trên R: U 2R I R 2  2 P= R   Z L  ZC  2 U2  Z  ZC  2 R L R Theo bất đẳng thức Cosi: Pmax khiR  hay R  Z L  Z C 50  Pmax  (Z L  Z C ) 2 R U2 200 W. 2R Chọn A. Ví dụ 2: Cho mạch R, L, C. R có thể thay đỏi được, U = URL =100 2 V, UC = 200V. Xác định công suất tiêu thụ trong mạch. Biết tụ điện có điện dung 10  4 C 2 (F) và tần số dòng điện f = 50 Hz. A. 100W B. 100 U C. 200W 2W D. 200 2W 200 C Giải: I  Z  200 1A. Từ dữ liệu đề cho, dễ dàng chứng minh được C cos  = 2 2 Công suất P = UI cos  = 10 2 .1. 2 100W . 2 Chọn A 2. R thay đổi để có công suất P (p < P max): Có hai giá trị R1, R2, đều cho công suất P < Pmax 2.1. Tìm R để mạch có công suất P: P  RI 2  P  R.U 2 U2 2 2  R  R   Z L Z C  0 2 2 P R   Z L Z C  Vậy R là nghiệm của phương trình bậc hai, dễ dàng giải phương trình để được kết quả có 2 nghiệm: R1 và R2. - Theo định lý Viet ta có: U2 R1  R2  P 2 Và R1.R2  Z L Z C  5 Đây là bài toán đọc thì có vẻ rất trìu tượng nhưng thực tế áp dụng định U2 R1  R2  P lí Viet của hàm bậc hai lại rất đơn giản và dễ nhớ: R1 .R2  Z L Z C  ; 2 Ví dụ 1: (Biện luận theo R). Cho mạch điện RLC nối tiếp có L, C không đổi mắc vào nguồn điện xoay chiều có U và  không đổi, R biến thiên, khi điện trở nhận các giá trị R1 và R2 thì góc lệch giữa điện áp toàn mạch và dòng điện trong mạch là  1 , 2 đồng thời công suất tiêu thụ trong mạch lần lượt là P1, P2 . Bài giải: U2 U2 P I R  2 cos   2 R 2 Z a. Ta có R   Z L  ZC  2 U2 (*) 2  Z L  ZC  R R U2 U2  2 2 khi P1 = P2 ta có R   Z L  Z C  R   Z L  Z C  1 2 R1 R2  R1  Z L  ZC  2 R1 R2  Z L  ZC  2  R2 R1  R 2   Z L  ZC  2   Z L  ZC  2 R2 R1 1  2 1   R1.R2  Z L  Z C  2  R1  R2  Z L  Z C     R2 R1   Z L  Z C / R1  R2 / Z L  Z C  tan  1 1 tan  2   1   2  / 2 (2) Z  b. Từ (*) ta có P max khi R  L ZC  min R Theo BĐT Cosi ta có: R  ZL  ZC  2 Z L  Z C R 2 2  Z L  ZC  Dấu bằng xảy ra khi: R  R khi đó: Và 2  R Z L  ZC U2 U2 Pmax   2R 2 Z L  Z C Cos  R AB 1  , Z AB 2 U U U I   Z R 2 Z L  ZC Ví dụ 2: 6 2 Cho mạch điện như hình vẽ: Biết 1 L  H,  C= 10  3 F, 6 U AB 200Cos100t (V) R phải có giá trị bằng bao nhiêu để công suất tỏa nhiệt trên R là 240W? RU 2 2 2 2 Ta có: P' I R  R 2  ( Z  Z )  P' R  U R  P' (Z L  Z C ) 0(*) L C Ta có PT bậc 2: Giải PT bậc 2:   2 240 R 2  100 2 .R  240.1600 0. R1 30 hay R2 160 / 3 2.2. Biết hai giá trị của điện trở à R1 và R2 mạch có cùng công suất P, tìm công suất Pmax. Biết hai giá trị của điện trở à R1 và R2 mạch có cùng công suất P Ta có: R2  U2 R  ( Z L  Z C ) 2 0 p R1 và R2 là hai là hai nghiệm của phương trình trên. Theo định lý Viet đối với phương trình bậc hai ta có: U2 R1  R2  , P R1 R2  Z L  Z C  2 Với 2 giá trị của điện trở là R1 và R2 mạch có cùng công suất P Tính R0 để mạch có công suất cực đại Pmax theo R1 và R2. Với giá trị của điện trở là R0 để mạch có công suất cực thì R0  Z L  Z C Với 2 giá trị của điện trở là R1và R2 mạch có cùng công suất P, R1 R2  Z L  Z C 2 suy ra R0  R1 R2 R1  R2  2 Pmax R0 P Đây là bài toán mang nhiều tính chất toán học nếu không có phương pháp tổng quát thì biến đổi rất dài, với mức độ tư duy thông thường thì làm bài này rất là khó. Nhưng sau khi đưa ra phương pháp cụ thể thì việc làm bài này nhẹ nhàng đi rất nhiều. Ví dụ 1. 7 1 L  ( H ),  Cho mạch điện xoay chiều: R, cuộn dây thuần cảm 10  3 C (F ) 4 Điện áp hai đầu đoạn mạch u 120 2 cos 100t (V ) , R thay đổi được. a. Khi R = R0 thì Pmax. Tính R0, Pmax? b. Chứng minh có hai giá trị của R1 và R2 ứng với cùng một giá trị của P (P < Pmax). Và thỏa mãn hệ thức    2 R1 . R2 R0 2 Pmax R1  R2  . R0 P Giải: a. Xác định R để Imax? Tính giá trị này? Cảm kháng Z L .L 100   . Dung kháng: ZC  1 40   C U 2 .R0 U U U2 I   P I 2 .R0  2  2 2 2 Z  R0   Z L  Z C  ZL  Z C  R02   Z L  Z C  R0  R0 Pmax khi R0   ZL  Z C 2 R0 R0  mà theo bất đẳng thức Cosi ta có ZL  Z C 2 R0 2 Z L  Z C Nên Pmax khi R0  Z L  Z C  100  40 60   . Khi đó 120 120( W) U2  2 R0 2.60 2 Pmax  b. Chứng minh có hai giá trị của R1 và R2 ứng với cùng một giá trị của P (P < Pmax). và thỏa mãn hệ thức:    2 R1 . R 2 R0 2 Pmax R1  R 2  . R0 P U 2 .R1 - Từ công thức tính công suất ta có: P1 I .R1  2 2 R1   Z L  Z C  2 1 - Khi R R2  P2 I 22 .R2  U 2 .R2 2 R22   Z L  Z C  U2 U 2 .R2 P1 P2  2  2  R1.R22  R1.R12 ( R2  R1 ).(Z L  Z C ) 2 2 2 R1   Z L  Z C  R2   Z L  Z C  8  R1.R2  R2  R1 ( R2  R1 ).(Z L  Z C ) 2  R1.R2  Z L  Z C  2 R02 (1) c. Chứng minh hệ thức: R1  R2  2 Ta có: P P1I1 .R1  Pmax  U2 (3) . 2R0 2 Pmax .P0 . P U 2 .R1 U 2. .R1 U2   (2) 2 R12  R1  R2 R1  R2 R12   Z L  Z C  Từ (2) và (3) suy ra: U2 2P 2R Vế phải = max .R0  U 2 0 .R0 R1  R2  vế trái (ĐPCM) P R1  R2 2. 3. Công suất tiêu thụ cực đại khi mạch RLC có cộng hưởng Nếu giữ không đổi điện áp hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và 1 thay đổi tần số góc  (hoặc thay đổi f, L, C) sao cho L  C (hay ZL = ZC) thì có hiện cộng hưởng điện. Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC nối tiếp: Z L  Z C ; L  1 1 ;  C LC * Lúc mạch có cộng hưởng thì: Tổng trở: Z Z min R; U R U R max U Cường độ dòng điện: U I I Max  R Công suất của mạch khi có cộng hưởng đạt giá trị cực đại: U2 P Pmax  R Mạch có cộng hưởng thì điện áp cùng pha với cường độ dòng điện, nghĩa là:  0 ;  u  i ; cos  1 Điện áp giữa hai điểm M, B chứa L và C đạt cực tiểu U LC min 0 Với hai giá trị của cuộn cảm L1 và L2 mạch có cùng công suất 9 P1  P2  Z1 Z 2 Z L1  Z C  Z L 2  Z C  Z C  Z L1  Z L 2 2 Với L mạch có công suất cực đại theo (18) ZL  Z L1  Z L 2 2  L Z L Z C suy ra L  L2 2 Vì đây là dạng quen thuộc và cũng đơn giản một hiện tượng có thể khảo sát được cả ba đại lượng: L, C, f[  ] nên tôi không chia nhỏ. Việc làm này giúp học sinh không phải nhớ nhiều dạng và có cách nhìn tổng quát về “Hiện tượng cộng hưởng” đơn giản hóa vấn đề. 4. Với hai giá trị của tụ điện C 1 và C2 mạch có cùng công suất. tìm C để Pmax Với hai giá trị của tụ điện C1 và C2 mạch có cùng công suất. P1 P2  Z1  Z 2  Z L1  Z C  Z L 2  Z C  Z L  Z C1  Z C 2 2 Với điện dung của tụ điện C mạch có công suất cực đại Theo (18) ZL = ZC kết hợp với (31) suy ra: ZC  2C .C 1 1 Z C1  Z C 2 2   , C  1 2 , C C1 C 2 C1  C 2 2 Dạng toán này có nhiều trong đề thi thông qua dạng này ta có thể áp dụng luôn cho khảo sát L, từ đó giúp học sinh có thể tự khảo sát sự thay đổi công suất theo L, làm nâng cao khả năng tư duy kích thích sự sáng tạo của các em. Các đồ thị công suất của dòng điện xoay chiều 10 Đồ thị này giúp các em có cách nhìn rõ nét hơn về sự phụ thuộc của công suất vào các phần tử dòng điện. 11 Ví dụ 1: Cho mạch RLC, thay đổi, U = 10  4 C C1  (F ) 4 và 10  4 C C 2  (F ) 2 200 2 cos100t (V). Khi thì mạch có cùng công suất P = 200W. Tính R và L; Tính hệ số công suất của mạch ứng với C1, C2. + Khi 10  4 C C1  F 4 Tổng trở: 2 P1 I 12 .R  10  4 C C 2  F 4 Tổng trở: ta có: Z c2  . 1 200   C 2 2 P2 I 22 .R  2 U 2R (1) 2 R 2   Z L  400 Z 2  R 2   Z L  Z C 2   R 2   Z L  200 - Công suất: p1 P2  1 400   . C1 Z1  R 2   Z L  Z C1   R 2   Z L  400 - Công suất: + Khi Z c1  ta có: 2 . U 2R (2) 2 R 2   Z L  200 U 2 .R U 2 .R   Z L 300   R 2  ( Z L  400) 2 R 2  ( Z L  200) 2 Từ (1) và (2) ta có: P1 = P2  L ZL 3  (H )   Thay ZL = 300 (  ) U 2R  200 R P1 I .R  2  200  2  R 100   2 2 R   Z L  400 R   300  400 2 - Tìm R 2 1 - Hệ số công suất khi 10  4 R 100 1 C C1  : cos  1    4 Z1 100 2 2 - Hệ số công suất khi 10  4 R 100 1 C C 2  : cos  2    2 Z 2 100 2 2 Ví dụ 2: 12 Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp theo thứ tự R, L, C, trong đó cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được, điện trở thuần R = 100  . Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều có tần số f = 50Hz. Thay đổi L người ta thấy khi L = L1 và khi L L2  L1 thì công suất tiêu thụ trên đoạn 2 mạch như nhau nhưng cường độ dòng điện tức thời vuông pha nhau. Giá trị L1 và điện dung C lần lượt là: A. L1  C. L1  4 3.10  4 ( H ); C  (F )  2 B. L1  2 10  4 ( H ); C  (F )  3 4 10  4 ( H ); C  (F )  3 D. L1  4 3.10  4 ( H ); C  (F ) 4  Giải: Do công suất P1 P2  I1 I 2  Z1 Z 2 2 2 Do đó  Z L1  Z C   Z L 2  Z C  . Do Z L1  Z C Z C  Z L 2 Z C  tan  1  Z L1 Z L 2 nên Z L1  1,5Z L1 2 Z C (1) 2 Z L1 Z L1  Z C Z L1  ZC Z  Z Z  và tan   L 2 C  2  L1 R 4R 2 R R 4R Z  4  1   2   tan  1. tan  2  1  Z L21 16 R 2     Z L1 4 R 400  L1  L1  ( H ) 2   Z c 0,75Z L1 300  C  1 10  4  (F ) .Z C 3 Chọn B 5. Công suất tiêu thụ cực đại trên R: Ta có PR RI 2  U2 R  R  r2   Z L  ZC 2 Để PR:Pmax ta phải có  R U2 U2   Z L  Z C  r 2  2r  X 2r   R   R      Z L  Z C  2  r 2    R  X    R   đạt giá  Z L  ZC  2  r 2  R   Z  Z  2  r 2 L C R 13  trị min Lúc đó Pmax  U2 2r  e r 2   Z L  Z C  Lưu ý: Có khi ký hiệu r thay bằng R0 2 Ví dụ 1: Một biến trở R mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở thuần R0 = 15  1 H 5 như hình vẽ. Biết điện áp hai đầu đoạn mạch là U AB 40 2 cos100t (V ) . Công suất tỏa nhiệt trên biến trở có thể đạt giá trị cực và độ tự cảm L đại là bao nhiêu khi ta dịch chuyển con chạy của biến trở? Tính giá trị của biến trở lúc đó và Công suất cực đại đó? Giải: Cảm kháng: ZL= L 20;U 40V Công suất tỏa nhiệt trên R: P I 2 R  U2R U2R    R  R 0  2  Z L2 R 2  2 RR 0  R02  Z L2 - Để Pmax thì R  Hay U2 R 2  Z L2 R 0  2 R0 R R02  Z L2 R 2  Z L2 min . Vì 2R0 là một số không đổi  R  0 R R và R  R02  Z L2 25 Pmax  U2 20W 2( R  R0 ) Ví dụ 2: Mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Cuộn dây có điện trở r = 30  , độ tự cảm L 0,4 H  , tụ điện có điện dung C thì công suất tiêu thụ của mạch có giá trị cực đại và giá trị công suất cực đại bằng bao nhiêu? A. 10  4 C F 2 và Pmax=120W. B. 10  4 C F  và Pmax= 120 C. 10  3 C F 4 và Pmax=240W. D. 10  3 C F  và Pmax= Giải: Công suất: U 2 .r P I r  2 r  (Z L  Z C ) 2 2 14 2W 240 2 W Pmax  Z C Z L  1 1 1 10  3 U 2 1202 L  C  2   F .Pmax   240W C 4 r 2.30  L 100  2 . 0,4  Chọn C III. Tóm tắt các công thức về công suất. 15 Dạng toán Bài toán cơ bản: Bài toán thuận: Cho Kết quả P UI cos  Bổ sung cos   P=RI2 các đại lượng tìm P Cho P tìm L hoặc tìm C RU 2  R2 P U2 R  Z L  Z C ; Pmax  2R 2 U 2 R2  R   Z L  Z C  0 P U2 R1  R2  P R Z Z L  ZC  Tìm R để Pmax Cho P tìm R Biết hai giá trị của điện trở là R1 và R2 mạch có cùng công suất P. Biết hai giá trị của điện trở là R1 và R2 P U2 R1  R2 U2 Pmax  2R R0  R1 R2 mạch có cùng công suất P. Với giá trị của điện trở là R0 thì mạch có công suất cực đại Pmax Mạch có RLC cuộn dây có điện trở R  r  Z L  ZC trong r (R, L, r, C) Pmax  U2 2 R  r  Tìm R để công suất trên R cực đại Prmax 2 Mạch có RLC cuộn dây có điện trở R 2 r 2   Z L  Z C  trong r (R, L, r, C) Tìm R để công suất toàn mạch cực đại Prmax Thay đổi f (hay  ) hoặc L hoặc C để Khi mạch có cộng hưởng Pmax Z L Z C ; L  Với hai giá trị tần số  1 thì công 0  12 suất P có cùng một giá trị. Với  1 f  f1 f 2 thì Pmax Với hai giá trị của cuộn cảm L1 và L2 ZC  mạch có cùng công suất 1 C hay Z L1  Z L 2 , 2 Z L1  Z L 2 L  L2 ,L  1 2 2 Z  ZC2 Z L  C1 2 U2 P Pmax  R U2 P Pmax  R U2 P Pmax  R ZL  Với L mạch có công suất cực đại Với hai giá trị của tụ điện C1 và C2 mạch có cùng công suất. ZL  Với điện dung của tụ điện C mạch có công suất cực đại. 16 Z C1  Z C 2 2C .C ,C  1 2 2 C1  C 2 U2 P Pmax  R Thông qua bảng tóm tắt trên đây giáo viên, học sinh có cách nhìn tổng quát cụ thể về dạng toán phương pháp giải và kết quả từ đó giúp học sinh hiểu một cách logic nên có thể nhớ nhanh từ đó áp dụng làm bài tập hiệu quả IV Áp dụng đề đại học chính thức các năm. Tôi xin thống kê các bài toán về công suất trong các đề thi đại học chính thức gần đây của bộ Giáo Dục và Đào Tạo để chúng ta có thể vận dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” để thử nghiêm. 1. Đề năm 2009 Câu 1. Đặt một điện áp xoay chiều tần số f = 50 Hz và giá trị hiệu dụng U = 80 V vào hai đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết cuộn cảm thuần có L = H, tụ điện có điện dung C = 0,6  104 F và công suất tỏa nhiệt trên điện trở R là 80 W.  Giá trị của điện trở thuần R là A. 80 . B. 30 . C. 20 . D. 40 . Câu 2. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện. Dung kháng của tụ điện là 100 . Khi điều chỉnh R thì tại hai giá trị R 1 và R2 công suất tiêu thụ của đoạn mạch như nhau. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện khi R = R 1 bằng hai lần điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện khi R = R2. Các giá trị của R1 và R2 là A. R1 = 50 , R2 = 100 . B. R1 = 40 , R2 = 250 . C. R1 = 50 , R2 = 200 . D. R1 = 25 , R2 = 100 . Câu 3. Đặt điện áp u  100 2 cos t (V), có  thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 200 , cuộn cảm thuần L = 17 25 H và tụ điện có 36 điện dung 104 F mắc nối tiếp. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 50 W. Giá trị  của  là A. 150 rad/s. B. 50 rad/s. C. 100 rad/s. D. 120 rad/s. Câu 4. Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cost có U0 không đổi và  thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Thay đổi  thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi  = 1 bằng cường độ dòng điện hiệu dụng khi  = 2. Hệ thức đúng là A. 1 + 2 = 2 1 . B. 1.2 = . C. 1 + 2 = LC LC 2 . D. 1.2 = LC 2 . LC Câu 5. Khi truyền đi một công suất 20 MW trên đường dây tải điện 500 kV mà đường dây tải điện có điện trở 20  thì công suất hao phí là A. 320 W. B. 500 W. C. 50 kW. Câu 6. Đặt điện áp u = 100cos(t + điện qua mạch là i = 2cos(t + A. 100 3 W. D. 32 kW.  ) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC thì dòng 6  ) (A). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 3 B. 50 W. C. 50 3 W. D. 100 W. Câu 7. Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cos2ft, có U0 không đổi và f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Khi f = f 0 thì trong đoạn mạch có cộng hưởng điện. Giá trị của f0 là A. 2 . LC B. 2 . LC C. 1 . LC D. 1 . 2  LC 2 Đề năm 2010 Câu 8. Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 104 F hoặc 104 F 4 2 thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đều có giá trị bằng nhau. Giá trị của L bằng 18 A. 1 H. 3 B. 1 H. 2 C. 3 H.  D. 2 H.  Câu 9. Đặt điện áp u = 200cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm một biến trở R mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1 H. Điều chỉnh biến trở để  công suất tỏa nhiệt trên biến trở đạt cực đại, khi đó cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch bằng A. 1 A. B. 2 A. C. 2 A. D. 2 A. 2 Câu 10. Đặt điện áp u = U 2 cost (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp với một biến trở R. Ứng với hai giá trị R 1 = 20 và R2 = 80  của biến trở thì công suất tiêu thụ trong đoạn mạch đều bằng 400 W. Giá trị của U là A. 400 V. B. 200 V. C. 100 V. D. 100 2 V. 7.3 Đề 2011 Câu 11. Đặt điện áp xoay chiều u = 200 2 cos100 t (V ) vào hai đầu một đoạn mạch AB gồm điện trở thuần 100 , cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Khi  2 đó, điện áp hai đầu tụ điện là uc  100 2 cos(100 t  ) (V). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB bằng A. 200 W. B. 100 W. C. 400 W. D. 300 W. Câu 12. Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R1 = 40  mắc nối tiếp với tụ điện có diện dụng 103 , đoạn mạch MB gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm C F 2 4 thuần. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AM và MB lần lượt là: u AM  50 2 cos(100t  7 )(V) và u MB  150cos100t (V) . Hệ số công 12 suất của đoạn mạch AB là 19 A. 0,86. B. 0,95. C. 0,84. D. 0,71. Câu 13. Đặt điện áp u = U0cost ( U0 và  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện có điện dung điều chỉnh được. Khi dung kháng là 100  thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt cực đại là 100 W. Khi dung kháng là 200  thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện là 100 2 V. Giá trị của điện trở thuần là A. 100 . B. 150 . C. 160 . D. 120 . Câu 14. Đặt điện áp u  150 2cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần là 150 V. Hệ số công suất của mạch là A. 3. 2 B. 1. C. 1 . 2 D. 3. 3 3. Đề 2012 Câu 15: Đặt điện áp u = 400cos100t (u tính bằng V, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở thuần 50  mắc nối tiếp với đoạn mạch X. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch là 2 A. Biết ở thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu AB có giá trị 400 V; ở thời điểm t  1 (s), cường độ dòng điện tức thời 400 qua đoạn mạch bằng không và đang giảm. Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch X là A. 400 W. B. 200 W. C. 160 W. D. 100 W. Câu 16. Đặt điện áp u = U0cos  t (U0 và  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm một tụ điện, một cuộn cảm thuần và một điện trở thuần mắc nối tiếp. Gọi M là điểm nối giữa tụ điện và cuộn cảm. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu MB và cường độ dòng điện trong đoạn mạch lệch pha  so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Hệ số công suất của 12 đoạn mạch MB là A. 3 2 B. 0,26 C. 0,50 20 D. 2 2