Tài liệu Chuyên đề dòng điện xoay chiều luyện thi đại học môn vật lý

WWW.VINAMATH.COM Biên soạn: VŨ ðÌNH HOÀNG http://lophocthem.net - [email protected] ðT: 01689.996.187 BỒI DƯỠNG, ÔN LUYỆN THI VÀO ðẠI HỌC. Thái Nguyên,24/4/ 2012 WWW.VINAMATH.COM LỜI NÓI ðẦU! Thưa thầy cô cùng toàn thể các bạn học sinh! SAU THỜI GIAN DÀI BIÊN TẬP CHỈNH SỬA LẠI, HÔM NAY XIN GỬI TỚI THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINH TRỌN BỘ TÀI LIỆU CỦA MÌNH. LẦN TÁI BẢN NÀY CẬP NHẬT PHÂN DẠNG TỪNG DẠNG BÀI TOÁN VỚI VÍ DỤ MINH HỌA CỤ THÊ CHO TỪNG DẠNG, CẬP NHẬT THÊM CÁC CHỦ ðỀ MỚI. Tài liệu ñược dày công biên soạn và ñã ñược thử nghiệm kiểm tra, tuyển chọn, chỉnh sửa qua nhiều thế hệ học sinh. VỚI TẤT CẢ TÂM HUYẾT VÀ SỨC LỰC CỦA MÌNH. Mong rằng quí thầy cô, các bạn học sinh ñón nhận trân trọng nó. Hy vọng ñây thực sự là 1 bộ tài liệu ñầy ñủ, chi tiết, công phu cho quí thầy cô cùng các bạn học sinh tham khảo. Bộ tài liệu sẽ giúp ích rất nhiều cho việc ôn tập, rèn luyện cho các em học sinh 12 trước kì thi ðại Học ñang tới gần . Cấu trúc gồm: 9 chương với 41 chuyên ñề Chuong 1. co hoc vat ran (ñề số 0) PHÂN DẠNG BÀI TẬP CƠ HỌC VẬT RẮN ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 1 ðỀ KIỂM TRA CƠ HỌC VẬT RẮN SỐ 2 Chuong 2. Dao dong co ( ñề số 1- 12) Chu de 1. Dai cuong ve dao dong dieu hoa Chu de 2. Con lac lo xo Chu de 3. Con lac don Chu de 4. Cac loai dao dong. Cong huong co Chu de 5. Do lech pha. Tong hop dao dong Chu de 6. CHUONG DAO DONG de thi ñh cac nam Chuong 3. Song co ( ñề số 13- 16) Chu de 1. Dai cuong ve song co Chu de 2. Giao thoa song co Chu de 3. Su phan xa song. Song dung Chu de 4. Song am. Hieu ung Doppler. chu de 5. SÓNG CƠ HỌC – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 4. Dong dien xoay chieu ( ñề số 17- 24) Chu de 1. Dai cuong ve dong dien xoay chieu. Chu de 2. Hien tuong cong huong. Viet bieu thuc Chu de 3. Cong suat cua dong dien xoay chieu Chu de 4. Mach co R, L , C hoac f bien doi. Chu de 5. Do lech pha. BT hop den. Chu de 6. Phuong phap gian do vecto. WWW.VINAMATH.COM Chu de 7. Cac loai may dien. Chu de 8. DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU– ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 5. Mach dao dong. Dao dong va song dien tu (ñề số 25-27) Chu de 1. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 1 Chu de 2. MẠCH DAO ðỘNG. DAO ðỘNG ðIỆN TỪ -số 2 Chu de 3. ðIỆN TỪ TRƯỜNG. SÓNG ðIỆN TỪ. TRUYỀN THÔNG Chu de 4. SÓNG ðIỆN TỪ – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 6. Song anh sang ( ñề số 28-31). CHỦ ðỀ 1.TÁN SẮC ÁNH SÁNG. CHỦ ðỀ 2.GIAO THOA ÁNH SÁNG – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 3. QUANG PHỔ VÀ CÁC LOẠI TIA. CHỦ ðỀ 4.SÓNG ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 7. Luong tu anh sang (ñề số 32- 35) CHỦ ðỀ 1.HIỆN TƯỢNG QUANG ðIỆN – SỐ 1, SỐ 2 CHỦ ðỀ 2. MẪU NGUYÊN TỬ BO. QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HYDRO. CHỦ ðỀ 3. HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ LỌC LỰA – MÀU SẮC ÁNH SÁNG – LAZE. CHỦ ðỀ 4. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 8. Hat nhan nguyen tu ( ñề số 36-39) CHỦ ðỀ 1. ðẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ. CHỦ ðỀ 2. PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN. CHỦ ðỀ 3. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. CHỦ ðỀ 4. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH & PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH. CHỦ ðỀ 5. HẠT NHÂN – ðỀ THI ðAI HỌC + CAO ðẲNG CÁC NĂM Chuong 9. Tu vi mo den vi mo ( ñề số 40) De so 40 ðỀ KIỂM TRA Tu vi mo den vi mo VI VĨ MÔ + PHẦN RIÊNG – ðỀ THI ðAI HỌC, CAO ðẲNG CÁC NĂM Ước muốn thì nhiều mà sức người thì có hạn, trong quá trình biên soạn tài liệu, với suy nghĩ chủ quan theo cách hiểu bản thân nên chắc chắn không tránh khỏi ñiều sai sót. ðặc biệt trong quá trình chọn lọc và phân dạng bài tập. Mọi ý kiến ñóng góp và chia sẻ bản quyền file Word, ñể tài liệu thêm hoàn thiện hãy liên hệ trực tiếp cho thầy Vũ ðình Hoàng. Mail:[email protected] forum: lophocthem.net ðT: 01689.996.187 Vuhoangbg Chúc quí thầy cô và các bạn mạnh khỏe, hạnh phúc bình an, chúc các em học sinh một mùa thi thành công, ñỗ ñạt! Xin chân thành cảm ơn! WWW.VINAMATH.COM TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.CHUYÊN ðỀ BÀI TẬP LTðH - THẦY ðỖ MINH TUỆ - BẮC GIANG 2. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM- Phương pháp giải các dạng bài tập Vật lý 12 - Dương Văn ðổng – Trường THPT Nguyễn Văn Linh, Bình Thuận 3. Vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 4. Bài tập vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011. 9. Các ñề thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh ðH - Cð các năm 2009, 2010 và 2011. 10. Các tài liệu truy cập trên các trang web thuvienvatly.com và violet.vn. onthi.vn hocmai.vn tailieu.vn.....và các trang mạng học tập khác 11. Ôn tập LT+BT Sóng ánh sáng - Giáo viên: Trần Thanh Vân - Trường THPT Phú ðiền 12. SÁCH 200 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU 13. SÁCH 206 BÀI TOÁN ðIỆN XOAY CHIỀU, DAO ðỘNG VÀ SÓNG ðIỆN TỪ -TS PHẠM THẾ DÂN. 14. SÁCH MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN LỌC GIẢI CÁC BÀI TOÁN VẬT LÝ SƠ CẤP – GS: VŨ THANH KHIẾT 15. ðề cương ôn tập Vật lí 12- Học kì II- Năm học 2010-2011- Tổ Vật lí - Trường THPT Trần Quốc Tuấn 16. SÓNG CƠ - Trần Quang Thanh - ðH Vinh -Nghệ An - 2011 17. Sáng kiến kinh nghiệm – NGUYỄ THANH VÂN 18. CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬT LÝ 12 – THẦY Nghĩa 19. PHÂN DẠNG VÀ HƯỚNG DẪ GIẢI TOÁN CƠ HỌC – ðIỆN XOAY CHIỀU. 20. GIẢI TOÁN ðƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC - GV Trần Huy Dũng Trường THPT Thống Nhất 21. TÍNH CHẤT SÓNG ÁNH SÁNG - ThS. Liên Quang Thịnh 22. SÁCH PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUANG LÍ-VẬT LÝ HẠT NHÂN – TRẦN TRỌNG HƯNG Và nhiều nguồn tài liệu khác không rõ tác giả . Nếu có sự vi phạm bản quyền tác giả xin lượng thứ và thông báo lại với Hoàng theo ñịa chỉ mail ở trên. WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] ðẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU 17 Họ và tên học sinh :……………………Trường:……………………… I. kiến thức chung: 1. Biểu thức ñiện áp tức thời và dòng ñiện tức thời: u = U0cos(wt + ϕ u) và i = I0cos(wt + ϕ i) π π Với ϕ = ϕ u – ϕ i là ñộ lệch pha của u so với i, có − 2 ≤ ϕ ≤ 2 2. Dòng ñiện xoay chiều i = I0cos(2 π ft + ϕ i) * Mỗi giây ñổi chiều 2f lần * Nếu pha ban ñầu ϕ i = − π 2 hoặc ϕ i = π 2 4 ∆ϕ ω M1 Tắt thì chỉ giây ñầu tiên ñổi chiều 2f-1 lần. -U0 3. Công thức tính thời gian ñèn huỳnh quang sáng trong một chu kỳ Khi ñặt ñiện áp u = U0cos( ω t + ϕ u) vào hai ñầu bóng ñèn, biết ñèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1. ∆t = M2 -U1 Sáng Sáng U 1 U0 u O Tắt M'1 M'2 U 1 Với cos∆ϕ = U , (0 < ∆ϕ < π /2) 0 4. Dòng ñiện xoay chiều trong ñoạn mạch R,L,C * ðoạn mạch chỉ có ñiện trở thuần R: uR cùng pha với i, ( ϕ = ϕ u – ϕ i = 0) I= U U I0 = 0 và R R U Lưu ý: ðiện trở R cho dòng ñiện không ñổi ñi qua và có I = R * ðoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là I= π π , (ϕ = ϕ u – ϕ i = 2 ) 2 U U I 0 = 0 với Z = ω L là cảm kháng và L ZL ZL Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng ñiện không ñổi ñi qua hoàn toàn (không cản trở). * ðoạn mạch chỉ có tụ ñiện C: uC chậm pha hơn i là I= π π , ( ϕ = ϕ u – ϕ i =- 2 ) 2 U U I 0 = 0 với Z C = 1 là dung kháng và ZC ZC ωC Lưu ý: Tụ ñiện C không cho dòng ñiện không ñổi ñi qua (cản trở hoàn toàn). * ðoạn mạch RLC không phân nhánh Z = R 2 + ( Z L − Z C ) 2 ⇒ U = U R2 + (U L − U C ) 2 ⇒ U 0 = U 02R + (U 0 L − U 0C ) 2 tan ϕ = Z L − ZC Z − ZC R π π ;sin ϕ = L ; cosϕ = − ≤ϕ ≤ với R Z Z 2 2 247 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] 1 + Khi ZL > ZC hay ω > LC ∆ϕ > 0 thì u nhanh pha hơn i 1 + Khi ZL < ZC hay ω < LC ∆ϕ < 0 thì u chậm pha hơn i 1 + Khi ZL = ZC hay ω = LC ∆ϕ = 0 thì u cùng pha với i. U Lúc ñó I Max = R gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng ñiện 5. Công suất toả nhiệt trên ñoạn mạch RLC: * Công suất tức thời: P = UIcos ϕ + UIcos(2wt + ϕ u + ϕ i) * Công suất trung bình: P = UIcos ϕ = I2R. 6. ðiện áp u = U1 + U0cos( ω t + ϕ ) ñược coi gồm một ñiện áp không ñổi U1 và một ñiện áp xoay chiều u=U0cos( ω t + ϕ ) ñồng thời ñặt vào ñoạn mạch. 7. Tần số dòng ñiện do máy phát ñiện xoay chiều một pha có P cặp cực, rôto quay với vận tốc n vòng/giây phát ra: f = pn Hz Từ thông gửi qua khung dây của máy phát ñiện Φ = NBScos( ω t + ϕ ) = Φ 0cos( ω t + ϕ ) Với Ε 0 = NBS là từ thông cực ñại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ trường, S là diện tích của vòng dây, ω = 2 π f π π Suất ñiện ñộng trong khung dây: e = ω NSBcos( ω t + ϕ - 2 ) = E0cos( ω t + ϕ - 2 ) Với E0 = ω NSB là suất ñiện ñộng cực ñại. I. CÁC DẠNG BÀI TẬP: DẠNG BÀI TẬP ðẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU ( Tính toán các ñại lượng thường gặp trong công thức) * Phương pháp giải: ðể tìm các ñại lượng trên ñoạn mạch xoay chiều ta tìm công thức liên quan ñến các ñại lượng ñã biết với nó => ñại lượng cần tìm. Trong một số trường hợp ta có thể dùng giãn ñồ véc tơ ñể giải bài toán. Trên ñoạn mạch khuyết thành phần nào thì ta cho thành phần ñó bằng 0. * Các công thức: Biểu thức của i và u: I0cos(ωt + ϕi); u = U0cos(ωt + ϕu). ðộ lệch pha giữa u và i: ϕ = ϕu - ϕi. Các giá trị hiệu dụng: I = I0 U E ω 2π ; U = 0 ; E = 0 . Chu kì; tần số: T = ;f= . 2π ω 2 2 2 Trong 1 giây dòng ñiện xoay chiều có tần số f (tính ra Hz) ñổi chiều 2f lần. Từ thông qua khung dây của máy phát ñiện: → → φ = NBScos( n, B ) = NBScos(ωt + ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ); với Φ0 = NBS. Suất ñộng trong khung dây của máy phát ñiện: e=- dφ π = - φ’ = ωNBSsin(ωt + ϕ) = E0cos(ωt + ϕ - ); với E0 = ωΦ0 = ωNBS. dt 2 248 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VÍ DỤ MINH HỌA VD1. ðặt vào hai ñầu cuộn cảm L = 1/π(H) một hiệu ñiện thế xoay chiều 220V – 50Hz. Cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng qua cuộn cảm là A. I = 2,2A. B. I = 2,0A. C. I = 1,6A. D. I = 1,1A. Hướng dẫn: Cảm kháng của cuộn cảm ñược tính theo công thức Z L = ωL = 2πfL . Cường ñộ dòng ñiện trong mạch I = U/ZL = 2,2A. => Chọn A. VD2: ðặt vào hai ñầu tụ ñiện C = 10 −4 π ( F ) một hiệu ñiện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Dung kháng của tụ ñiện là A. ZC = 50Ω. B. ZC = 0,01Ω. C. ZC = 1A. D. ZC = 100Ω. Hướng dẫn: Từ biểu thức u = 141cos(100πt)V, suy ra ω = 100π (rad/s). Dung kháng của tụ ñiện ñược tính theo công thức Z C = 1 = 1 . => Chọn D. ωC 2πfC 1 VD3: ðặt vào hai ñầu cuộn cảm L = ( H ) một hiệu ñiện thế xoay chiều u = π 141cos(100πt)V. Cảm kháng của cuộn cảm là A. ZL = 200Ω. B. ZL = 100Ω. C. ZL = 50Ω. D. ZL = 25Ω. Hướng dẫn: Từ biểu thức u = 141cos(100πt)V, suy ra ω = 100π (rad/s). Cảm kháng của cuộn cảm ñược tính theo công thức Z L = ωL = 2πfL . =>Chọn B. VD4: ðặt vào hai ñầu tụ ñiện C = 10 −4 π ( F ) một hiệu ñiện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cường ñộ dòng ñiện qua tụ ñiện là A. I = 1,41A. B. I = 1,00A. C. I = 2,00A. D. I = 100Ω. Hướng dẫn: Từ biểu thức u = 141cos(100πt)V => U = 100V và tần số góc ω = 100π (rad/s). Dung kháng của tụ ñiện ñược tính theo công thức Z C = 1 = 1 . Cường ñộ dòng ñiện ωC 2πfC trong mạch I = U/Zc. => Chọn B. 1 VD5. ðặt vào hai ñầu cuộn cảm L = ( H ) một hiệu ñiện thế xoay chiều u = π 141cos(100πt)V. Cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng qua cuộn cảm là A. I = 1,41A. B. I = 1,00A. C. I = 2,00A. D. I = 100Ω. Hướng dẫn: u = 141cos(100πt)V, => U = 100V , ω = 100π (rad/s). Z L = ωL = 2πfL . => I = U/ZL = 1 A => Chọn B. VD6. Dòng ñiện xoay chiều có cường ñộ i = 4cos120πt (A). Xác ñịnh cường ñộ hiệu dụng của dòng ñiện và cho biết trong thời gian 2 s dòng ñiện ñổi chiều bao nhiêu lần? 249 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 HD: Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] I0 ω = 60 Hz. = 2 2 A; f = 2π 2 Ta có: I = Trong 2 giây dòng ñiện ñổi chiều 4f = 240 lần. VD7. Dòng ñiện chạy qua một ñoạn mạch có biểu thức i = I0cos100πt. Trong khoảng thời gian từ 0 ñến 0,02 s, xác ñịnh các thời ñiểm cường ñộ dòng ñiện có giá trị tức thời có giá trị bằng: a) 0,5 I b) 2 I. 2 0 HD: a) Ta có: 0,5I0 = I0cos100πt
cos100πt = cos(± π )
100πt = ± π + 2kπ 3 3 1 + 0,02k; với k ∈ Z. Các nghiệm dương nhỏ hơn hoặc bằng 0,02 s trong 2 họ 300 1 1 nghiệm này là t = s và t = s. 300 60 2 π π b) Ta có: I0 = I0cos100πt
cos100πt = cos(± )
100πt = ± + 2kπ 2 4 4 1
t=± + 0,02k; với k ∈ Z. Các nghiệm dương nhỏ hơn hoặc bằng 0,02 s trong 2 họ 400 1 7 s và t = s. nghiệm này là t = 400 400
t=± VD8 Tại thời ñiểm t, ñiện áp u = 200 2 cos(100πt - π ) ( u tính bằng V, t tính bằng s) có giá trị là 2 100 2 V và ñang giảm. Xác ñịnh ñiện áp này sau thời ñiểm ñó HD: Tại thời ñiểm t: u = 100 2 = 200 2 cos(100πt - 1 s. 300 π) 2 π 1 π
cos(100πt - ) = = cos(± ). Vì u ñang giảm nên ta nhận nghiệm (+) 2 2 3 π π 1
100πt - =
t = (s). 120 1 s, ta có: Sau thời ñiểm ñó 300 1 1 π 2π + ) - ) = 200 2 cos = - 100 2 (V). u = 200 2 cos(100π( 120 300 2 3 2 3 250 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD9. ðiện áp xoay chiều giữa hai ñiểm A và B biến thiên ñiều hòa với biểu thức u = 220 2 cos(100πt + π ) (trong ñó u tính bằng V, t tính bằng s). Tại thời ñiểm t nó có giá trị 1 6 tức thời u1 = 220 V và ñang có xu hướng tăng. Hỏi tại thời ñiểm t2 ngay sau t1 5 ms thì nó có giá trị tức thời u2 bằng bao nhiêu? HD: Ta có: u1 = 220 = 220 2 cos(100πt1 + π )
cos(100πt + π ) = 2 = cos(± π ) . 1 6 Vì u ñang tăng nên ta nhận nghiệm (-)
100πt1 +
t2 = t1 + 0,005 = 6 2 π =- π
t =- 1 s 1 6 4 240 4 0,2 π s
u2 = 220 2 cos(100πt2 + ) = 220 V. 240 6 VD10 Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 54 cm2. Khung dây quay ñều quanh một trục ñối xứng (thuộc mặt phẳng của khung), trong từ trường ñều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có ñộ lớn B = 0,2 T. Tính từ thông cực ñại qua khung dây. ðể suất ñiện ñộng cảm ứng xuất hiện trong khung dây có tần số 50 Hz thì khung dây phải quay với tốc ñộ bao nhiêu vòng/phút? HD: Ta có: Φ0 = NBS = 0,54 Wb; n = 60 f = 3000 vòng/phút. p VD11;. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 220 cm2. Khung dây quay ñều với tốc ñộ 50 vòng/s quanh trục ñối xứng nằm trong mặt → phẳng khung dây, trong một từ trường ñều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay và có ñộ lớn 2 5π T. Tính suất ñiện ñộng cực ñại xuất hiện trong khung dây. HD: Ta có: f = n = 50 Hz; ω = 2πf = 100π rad/s; E0 = ωNBS = 220 2 V. VD12: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 1500 vòng, diện tích mỗi vòng 100 cm2, quay ñều quanh trục ñối xứng của khung với tốc ñộ góc 120 vòng/phút trong một từ trường ñều có cảm ứng từ bằng 0,4 T. Trục quay vuông góc với các ñường sức từ. Chọn gốc thời gian là lúc véc tơ pháp tuyến của mặt phẵng khung dây cùng hướng với véc tơ cảm ứng từ. Viết biểu thức suất ñiện ñộng cảm ứng tức thời trong khung. HD: Ta có: Φ0 = NBS = 6 Wb; ω = → → n 2π = 4π rad/s; 60 → → φ = Φ0cos( B, n ) = Φ0cos(ωt + ϕ); khi t = 0 thì ( B, n ) = 0
ϕ = 0. Vậy φ = 6cos4πt (Wb); e = - φ’= 24πsin4πt = 24πcos(4πt - 251 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - π ) (V). 2 CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] −2 VD13. Từ thông qua 1 vòng dây dẫn là φ = 2.10 π cos(100πt - π ) (Wb). Tìm biểu thức của 4 suất ñiện ñộng cảm ứng giữa hai ñầu cuộn dây gồm 150 vòng dây này. HD : Ta có: e = - Nφ’= 150.100π 2.10−2 π π ) = 300cos(100πt - 3π ) (V). 4 4 sin(100πt - VD 14: Chọn câu ñúng. Cho mạch ñiện xoay chiều như hình vẽ (Hình 49). Người ta ño ñược các hiệu ñiện thế UAM = 16V, UMN = 20V, UNB = 8V. Hiệu ñiện thế giữa hai ñầu ñoạn mạch AB là: A. 44V B. 20V C. 28V Hướng dẫn :Chọn B. D. 16V R 2 R 2 Dùng các công thức: U= U +(UL-UC) = 20V A L M C N B Hình 49 VD15: Một ấm ñiện hoạt ñộng bình thường khi nối với mạng ñiện xoay chiều có ñiện áp hiệu dụng là 220 V, ñiện trở của ấm khi ñó là 48,4 Ω. Tính nhiệt lượng do ấm tỏa ra trong thời gian một phút. HD: Ta có: I = U U2 = 4,55 A; P = I2R = = 1000 W; Q = Pt = 60000 J = 60 kJ. R R VD16. Nếu ñặt vào hai ñầu cuộn dây ñiện áp 1 chiều 9 V thì cường ñộ dòng ñiện trong cuộn dây là 0,5 A. Nếu ñặt vào hai ñầu cuộn dây ñiện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 9 V thì cường ñộ hiệu dụng của dòng ñiện qua cuộn dây là 0,3 A. Xác ñịnh ñiện trở thuần và cảm kháng của cuộn dây. HD: Ta có: R = U1C U = 18 Ω; Zd = XC = 30 Ω; ZL = I I Z d2 − R 2 = 24 Ω. VD17: Cho ñoạn mạch gồm ñiện trở thuần R = 100Ω và tụ ñiện có ñiện dung C mắc nối tiếp. Biết biểu thức hiệu ñiện thế giữa 2 ñầu ñoạn mạch u = 100 cos 100πt V và cường ñộ hiệu dụng trong mạch I= 0,5 A. Tính tổng trở của ñoạn mạch và ñiện dung của tụ ñiện? 1 1 = 10 − 4 F ω Zc π 1 1 C. Z=50 2 Ω ; C= = 10 − 4 F ω Zc π 1 1 = 10 − 4 F ω Zc π 1 10−3 D. . Z=100 2 Ω ; C= = F ω Zc π A. Z=100 2 Ω ; C= B. . Z=200 2 Ω ; C= HD: ðL ôm Z= U/I =100 2 Ω ;dùng công thức Z = R 2 + ZC 2 = 1002 + ZC 2 Suy ra ZC= Z 2 − R 2 = 2.1002 − 1002 = 100Ω ;C= 1 1 = 10 − 4 F => Chọn A. ω Zc π VD18. Một ñoạn mạch gồm ñiện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ ñiện C mắc nối tiếp. Cường ñộ dòng ñiện tức thời ñi qua mạch có biểu thức i = 0,284cos120πt (A). Khi ñó ñiện áp hiệu dụng giữa hai ñầu ñiện trở, cuộn dây và tụ ñiện có giá trị tương ứng là UR = 20 V; UL 252 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] = 40 V; UC = 25 V. Tính R, L, C, tổng trở Z của ñoạn mạch và ñiện áp hiệu dụng giữa hai ñầu ñoạn mạch. I0 U U Z = 0,2 A; R = R = 100 Ω; ZL = L = 200 Ω; L = L = 0,53 H; I I ω 2 U 1 = 21,2.10-6 F; Z = R 2 + (Z - Z ) 2 = 125 Ω; ZC = C = 125 Ω; C = L C I ω ZC HD: Ta có: I = U = IZ = 25 V. VD19. ðặt một ñiện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không ñổi lần lượt vào hai ñầu ñiện trở thuần R, cuộn cảm thuần có ñộ tự cảm L, tụ ñiện có ñiện dung C thì cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng qua mạch tương ứng là 0,25 A; 0,5 A; 0,2 A. Tính cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng qua mạch nếu ñặt ñiện áp xoay chiều này vào hai ñầu ñoạn mạch gồm ba phần tử trên mắc nối tiếp. HD: Ta có: R = U U U U = 5U; I = U = = 4U; ZL = = 2U; ZC = = 0,2 A. IR IL Z U 42 + (2 − 5)2 IC DẠNG BÀI TOÁN: TÌM THỜI GIAN ðÈN SÁNG TỐI TRONG MỖI CHU KÌ VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Một bóng ñèn ống ñược nối vào nguồn ñiện xoay chiều u = 120 2 cos100 π t(V). Biết rằng ñèn chỉ sáng nếu hiệu ñiện thế hai cực U ≥ 60 2 V. Thời gian ñèn sáng trong 1s là: a) 1/3s b) 1s c) 2/3s d) 3/4s Bài giải Hình vẽ dưới ñây mô tà những vùng (tô ñậm) mà ở ñó U ≥ 60 2 V khi ñó ñèn sáng. Vùng còn lại do U < U ≥ 60 2 V nên ñèn tắt. Mỗi vùng sáng ứng với một góc quay 1200. Hai vùng sáng có tổng góc quay là 2400. Chu kỳ của dòng ñiện : T = 1/60 s 253 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Thời gian sáng của ñèn trong 1 chu kỳ là: T Nhận thấy: Vật quay một vòng 3600 hết một chu kỳ 0 t Vậy khi vật quay 240 hết khỏng thời gian Dùng quy tắc tam suất ta tính ñược s Thời gian sáng của ñèn trong 1s là: Ta lý luận như sau, 1 chu kỳ có thời gian 1/60s Dùng quy tắc tam suất ta thấy như vậy trong 1s sẽ có 60 chu kỳ Một chu kỳ ñèn sáng 1/90s. Vậy 60 chu kỳ thì ñèn sáng 60/90 = 2/3 s VD2. Một ñèn ống làm việc với ñiện áp xoay chiều u = 220 2 cos100πt (V). Tuy nhiên ñèn chỉ sáng khi ñiệu áp ñặt vào ñèn có |u| = 155 V. Hỏi trung bình trong 1 s có bao nhiêu lần ñèn sáng? HD: ðèn chỉ sáng khi ñiện áp ñặt vào ñèn có |u| ≥ 155 V, do ñó trong một chu kì sẽ có 2 lần ñèn sáng. Trong 1 giây có 1 = 50 chu kì nên sẽ có 100 lần ñèn sáng. 2π ω VD3. Một chiếc ñèn nêôn ñặt dưới một hiệu ñiện thế xoay chiều 119V – 50Hz. Nó chỉ sáng lên khi hiệu ñiện thế tức thời giữa hai ñầu bóng ñèn lớn hơn 84V. Thời gian bóng ñèn sáng trong một chu kỳ là bao nhiêu? A. ∆t = 0,0100s. B. ∆t = 0,0133s. C. ∆t = 0,0200s. D. ∆t = 0,0233s. u(V) Hướng dẫn: 168 Hiệu ñiện thế 119V – 50Hz => U0 = 119 2 V = 168V 84 π/6 hiệu ñiện thế cần thiết ñể ñèn sáng là 84V = 168/2(V). ∆ Dựa vào ñường tròn => Thời gian bóng ñèn sáng trong một chu kỳ - 168 là ∆t = 2. 2π / 3 s = 0,0133s. => Chọn B. 100 π III. ðỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP. Câu 1: Cho mạch ñiện gồm hai phần tử gồm ñiện trở thuần và tụ ñiện mắc nối tiếp. Dùng một vôn kế có ñiện trở rất lớn mắc vào hai ñầu ñiện trở thì vôn kế chỉ 80V, ñặt vôn kế vào hai ñầu tụ ñiện chỉ 60V. Khi ñặt vôn kế vào hai ñầu ñoạn mạch vôn kế chỉ A. 140V. B. 20V. C. 70V. D. 100V. Câu 2: Cho mạch ñiện gồm hai phần tử gồm cuộn thuần cảm và tụ ñiện mắc nối tiếp. Dùng một vôn kế có ñiện trở rất lớn mắc vào hai ñầu cuộn cảm thì vôn kế chỉ 80V, ñặt vôn kế vào hai ñầu tụ ñiện chỉ 60V. Khi ñặt vôn kế vào hai ñầu ñoạn mạch vôn kế chỉ A. 140V. B. 20V. C. 70V. D. 100V. Câu 3: Nhiệt lượng Q do dòng ñiện có biểu thức i = 2cos120 π t(A) toả ra khi ñi qua ñiện trở R = 10 Ω trong thời gian t = 0,5 phút là A. 1000J. B. 600J. C. 400J. D. 200J. Câu 4: Chọn câu trả lời ñúng. Một khung dây dẫn có diện tích S = 50cm2 gồm 250 vòng dây quay ñều với vận tốc 3000 vòng/min trong một từ trường ñều B ⊥ trục quay ∆ và có ñộ lớn B = 0,02T. Từ thông cực ñại gửi qua khung là A. 0,025Wb. B. 0,15Wb. C. 1,5Wb. D. 15Wb. 254 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 5: Cường ñộ của một dòng ñiện xoay chiều có biểu thức i = 4cos2100 π t(A). Cường ñộ dòng ñiện này có giá trị trung bình trong một chu kì bằng bao nhiêu ? A. 0A. B. 2A. C. 2 2 A. D. 4A. Câu 6: Một dòng ñiện xoay chiều có cường ñộ hiệu dụng 2A, tần số 50Hz chạy trên một dây dẫn. Trong thời gian 1s, số lần cường ñộ dòng ñiện có giá trị tuyệt ñối bằng 1A là bao nhiêu ? C. 200. D. 400. A. 50. B. 100. Câu 7: Cường ñộ dòng ñiện tức thời chạy qua một ñoạn mạch ñiện xoay chiều là i = 4cos(20 πt - π /2)(A), t ño bằng giây. Tại thời ñiểm t1(s) nào ñó dòng ñiện ñang giảm và có cường ñộ bằng i1 = -2A. Hỏi ñến thời ñiểm t2 = (t1 + 0,025)(s) cường ñộ dòng ñiện bằng bao nhiêu ? B. -2 3 A. C. - 3 A. D. -2A. A. 2 3 A. Câu 8: ðặt vào hai ñầu một tụ ñiện một ñiện áp xoay chiều có biểu thức u = U0cos ωt . ðiện áp và cường ñộ dòng ñiện qua tụ ở các thời ñiểm t1, t2 tương ứng lần lượt là: u1 = 60V; i1 = 3 A; u2 = 60 2 V; i2 = 2 A. Biên ñộ của ñiện áp giữa hai bản tụ và của cường ñộ dòng ñiện qua tụ lần lượt là A. 120V; 2A. B. 120V; 3 A. C. 120 2 ; 2A. D. 120 2 V; 3A. Câu 9: ðặt vào hai ñầu một tụ ñiện hiệu ñiện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không ñổi và tần số 50Hz thì cường ñộ hiệu dụng qua tụ là 1A. ðể cường ñộ hiệu dụng qua tụ là 4A thì tần số dòng ñiện là A. 400Hz. B. 200Hz. C. 100Hz. D. 50Hz. Câu 10: Giá trị hiệu dụng của dòng ñiện xoay chiều có biểu thức i = 2 3 cos200 π t(A) là A. 2A. B. 2 3 A. C. 6 A. D. 3 2 A. Câu 11: Giá trị hiệu dụng của hiệu ñiện thế xoay chiều có biểu thức u = 220 5 cos100 π t(V) là A. 220 5 V. B. 220V. C. 110 10 V. D. 110 5 V. Câu 12: Một dòng ñiện xoay chiều ñi qua ñiện trở R = 25 Ω trong thời gian 2 phút thì nhiệt lượng toả ra là Q = 6000J. Cường ñộ hiệu dụng của dòng ñiện xoay chiều là A. 3A. B. 2A. C. 3 A. D. 2 A. Câu 13: Dòng ñiện xoay chiều có tần số f = 60Hz, trong một giây dòng ñiện ñổi chiều A. 30 lần. B. 60 lần. C. 100 lần. D. 120 lần. Câu 14: Một khung dây quay ñều quanh trục ∆ trong một từ trường ñều B ⊥ trục quay ∆ với vận tốc góc ω = 150 vòng/min. Từ thông cực ñại gửi qua khung là 10/ π (Wb). Suất ñiện ñộng hiệu dụng trong khung là A. 25V. B. 25 2 V. C. 50V. D. 50 2 V. Câu 15: Biểu thức của cường ñộ dòng ñiện xoay chiều trong một ñoạn mạch là i = 5 2 cos(100 π t + π /6)(A). Ở thời ñiểm t = 1/300s cường ñộ trong mạch ñạt giá trị A. cực ñại. B. cực tiểu. C. bằng không. D. một giá trị khác. Câu 16: Một tụ ñiện có ñiện dung C = 31,8 µ F. Hiệu ñiện thế hiệu dụng hai ñầu bản tụ khi có dòng ñiện xoay chiều có tần số 50Hz và cường ñộ dòng ñiện cực ñại 2 2 A chạy qua nó là A. 200 2 V. B. 200V. C. 20V. D. 20 2 V. 255 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 17: Một cuộn dây có ñộ tự cảm L và ñiện trở thuần không ñáng kể, mắc vào mạng ñiện xoay chiều tần số 60Hz thì cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây là 12A. Nếu mắc cuộn dây trên vào mạng ñiện xoay chiều có tần số 1000Hz thì cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây là A. 0,72A. B. 200A. C. 1,4A. D. 0,005A. Câu 18: Một cuộn dây có lõi thép, ñộ tự cảm L = 318mH và ñiện trở thuần 100 Ω . Người ta mắc cuộn dây vào mạng ñiện không ñổi có hiệu ñiện thế 20V thì cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây là A. 0,2A. B. 0,14A. C. 0,1A. D. 1,4A. Câu 19: Một cuộn dây có lõi thép, ñộ tự cảm L = 318mH và ñiện trở thuần 100 Ω . Người ta mắc cuộn dây vào mạng ñiện xoay chiều 20V, 50Hz thì cường ñộ dòng ñiện qua cuộn dây là A. 0,2A. B. 0,14A. C. 0,1A. D. 1,4A. Câu 20: Giữa hai bản tụ ñiện có hiệu ñiện thế xoay chiều 220V – 60Hz. Dòng ñiện qua tụ ñiện có cường ñộ 0,5A. ðể dòng ñiện qua tụ ñiện có cường ñộ bằng 8A thì tần số của dòng ñiện là A. 15Hz. B. 240Hz. C. 480Hz. D. 960Hz. Câu 21: Một cuộn dây dẫn ñiện trở không ñáng kể ñược cuộn dại và nối vào mạng ñiện xoay chiều 127V – 50Hz. Dòng ñiện cực ñại qua nó bằng 10A. ðộ tự cảm của cuộn dây là A. 0,04H. B. 0,08H. C. 0,057H. D. 0,114H. Câu 22: Dòng ñiện xoay chiều có tần số f = 50Hz, trong một chu kì dòng ñiện ñổi chiều A. 50 lần. B. 100 lần. C. 2 lần. D. 25 lần. Câu 23: Nguyên tắc tạo dòng ñiện xoay chiều dựa trên A. hiện tượng tự cảm. B. hiện tượng cảm ứng ñiện từ. C. từ trường quay. D. hiện tượng quang ñiện. Câu 24: Chọn kết luận ñúng. Trong mạch ñiện xoay chiều RLC mắc nối tiếp. Nếu tăng tần số của hiệu ñiện thế xoay chiều ñặt vào hai ñầu mạch thì A. ñiện trở tăng. B. dung kháng tăng. C. cảm kháng giảm. D. dung kháng giảm và cảm kháng tăng. Câu 25: Một cuộn dây có ñộ tự cảm L = 2/15 π (H) và ñiện trở thuần R = 12 Ω ñược ñặt vào một hiệu ñiện thế xoay chiều 100V và tần số 60Hz. Cường ñộ dòng ñiện chạy trong cuộn dây và nhiệt lượng toả ra trong một phút là A. 3A và 15kJ. B. 4A và 12kJ. C. 5A và 18kJ. D. 6A và 24kJ. Câu 26: Một dòng ñiện xoay chiều chạy qua ñiện trở R = 10 Ω . Biết nhiệt lượng toả ra trong 30phút là 9.105(J). Biên ñộ của cường ñộ dòng ñiện là A. 5 2 A. B. 5A. C. 10A. D. 20A. Câu 27: ðối với dòng ñiện xoay chiều, cuộn cảm có tác dụng gì? A. cản trở dòng ñiện, dòng ñiện có tần số càng nhỏ càng bị cản trở nhiều. B. cản trở dòng ñiện, dòng ñiện có tần số càng lớn càng bị cản trở nhiều. C. ngăn cản hoàn toàn dòng ñiện. D. không cản trở dòng ñiện. Câu 28: Ở hai ñầu một ñiện trở R có ñặt một hiệu ñiện thế xoay chiều UAC và một hiệu ñiện thế không ñổi UDC. ðể dòng ñiện xoay chiều có thể qua ñiện trở và chặn không cho dòng ñiện không ñổi qua nó ta phải A. mắc song song với ñiện trở một tụ ñiện C. B. mắc nối tiếp với ñiện trở một tụ ñiện C. C. mắc song song với ñiện trở một cuộn dây thuần cảm L. 256 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] D. mắc nối tiếp với ñiện trở một cuộn dây thuần cảm L. Câu 29: Một ñoạn mạch ñiện gồm một ñiện trở thuần mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần. Biết ñiện áp cực ñại giữa hai ñầu mạch là 150 2 V, ñiện áp hiệu dụng giữa hai ñầu ñiện trở là 90V. ðiện áp hiệu dụng ở hai ñầu cuộn dây là: D. 120V. A. 60V. B. 240V. C. 80V. Câu 30: Tại thời ñiểm t = 0,5s, cường ñộ dòng ñiện xoay chiều qua mạch bằng 4A, ñó là A. cường ñộ hiệu dụng. B. cường ñộ cực ñại. C. cường ñộ tức thời. D. cường ñộ trung bình. Câu 31: Khi mắc một tụ ñiện vào mạng ñiện xoay chiều, nó có khả năng gì ? A. Cho dòng xoay chiều ñi qua một cách dễ dàng. B. Cản trở dòng ñiện xoay chiều. C. Ngăn hoàn toàn dòng ñiện xoay chiều. D. Cho dòng ñiện xoay chiều ñi qua, ñồng thời có tác dụng cản trở dòng ñiện xoay chiều. Câu 32: Trong mạch ñiện xoay chiều gồm R, L,C mắc nối tiếp thì A. ñộ lệch pha của uR và u là π /2. B. pha của uL nhanh pha hơn của i một góc π /2. C. pha của uC nhanh pha hơn của i một góc π /2. D. pha của uR nhanh pha hơn của i một góc π /2. Câu 33: Trong ñoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp thì A. ñiện áp giữa hai ñầu tụ ñiện luôn cùng pha với ñiện áp giữa hai ñầu cuộn cảm. B. ñiện áp giữa hai ñầu tụ ñiện luôn cùng pha với ñiện áp giữa hai ñầu ñiện trở. C. ñiện áp giữa hai ñầu tụ ñiện luôn ngược pha với ñiện áp giữa hai ñầu cuộn cảm. D. ñiện áp giữa hai ñiện trở luôn cùng pha với ñiện áp giữa hai ñầu cuộn cảm. Câu 34: Câu nào sau ñây ñúng khi nói về dòng ñiện xoay chiều ? A. Có thể dùng dòng ñiện xoay chiều ñể mà ñiện, ñúc ñiện. B. ðiện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong một chu kì dòng ñiện bằng 0. C. ðiện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong mọi khoảng thời gian bất kì bằng 0. D. Công suất toả nhiệt tức thời trên một ñoạn mạch có giá trị cực ñại bằng công suất toả nhiệt trung bình nhân với 2 . Câu 35: ðể tăng ñiện dung của một tụ ñiện phẳng có ñiện môi là không khí, ta cần A. tăng tần số ñiện áp ñặt vào hai bản tụ ñiện. B. tăng khoảng cách giữa hai bản tụ ñiện. C. giảm ñiện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ ñiện. D. ñưa bản ñiện môi vào trong lòng tụ ñiện. Câu 36: ðiện áp giữa hai bản tụ ñiện có biểu thức u = U 0 cos(100πt − π / 3) (V). Xác ñịnh thời ñiểm mà cường ñộ dòng ñiện qua tụ bằng 0 lần thứ nhất là A. 1/600s. B. 1/300s. C. 1/150s. D. 5/600s. Câu 37: Cường ñộ dòng ñiện xoay chiều qua ñoạn mạch chỉ có tụ ñiện hoặc chỉ có cuộn thuần cảm giống nhau ở chỗ: A. ðều biến thiên trễ pha π / 2 so với ñiện áp ở hai ñầu ñoạn mạch. B. ðều có giá trị hiệu dụng tỉ lệ với ñiện áp hiệu dụng giữa hai ñầu ñoạn mạch. C. ðều có giá trị hiệu dụng tăng khi tần số dòng ñiện tăng. D. ðều có giá trị hiệu dụng giảm khi tần số dòng ñiện tăng. 257 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Câu 38: Một ñèn có ghi 110V – 100W mắc nối tiếp với ñiện trở R vào một mạch ñiện xoay chiều có u = 200 2 cos(100πt ) (V). ðể ñèn sáng bình thường , R phải có giá trị bằng B. 10/11 Ω . C. 121 Ω . D. 99 Ω . A. 1210 Ω . Câu 39: ðiện áp u = 200 2 cos(100πt ) (V) ñặt vào hai ñầu một cuộn thuần cảm thì tạo ra dòng ñiện có cường ñộ hiệu dụng I = 2A. Cảm kháng có giá trị là A. 100 Ω . B. 200 Ω . C. 100 2 Ω . D. 200 2 Ω . Câu 40: Trong mạch ñiện xoay chiều, mức ñộ cản trở dòng ñiện của tụ ñiện trong mạch phụ thuộc vào A. chỉ ñiện dung C của tụ ñiện. B. ñiện dung C và ñiện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ. C. ñiện dung C và cường ñộ dòng ñiện hiệu dụng qua tụ. D. ñiện dung C và tần số góc của dòng ñiện. Câu 41: ðể làm tăng cảm kháng của một cuộn dây thuần cảm có lõi không khí, ta có thể thực hiện bằng cách: A. tăng tần số góc của ñiện áp ñặt vào hai ñầu cuộn cảm. B. tăng chu kì của ñiện áp ñặt vào hai ñầu cuộn cảm. C. tăng cường ñộ dòng ñiện qua cuộn cảm. D. tăng biên ñộ của ñiện áp ñặt ở hai ñầu cuộn cảm. Câu 42: ðối với suất ñiện ñộng xoay chiều hình sin, ñại lượng nào sau ñây luôn thay ñổi theo thời gian? A. Giá trị tức thời. B. Biên ñộ. C. Tần số góc. D. Pha ban ñầu. Câu 43: ðiện áp giữa hai ñầu ñoạn mạch RLC nối tiếp sớm pha π / 4 so với cường ñộ dòng ñiện. Phát biểu nào sau ñây ñúng với ñoạn mạch này ? A. Tần số dòng ñiện trong ñoạn mạch nhỏ hơn giá trị cần ñể xảy ra cộng hưởng. B. Tổng trở của mạch bằng hai lần ñiện trở thuần của mạch. C. Hiệu số giữa cảm kháng và dung kháng bằng ñiện trở thuần của mạch. D. ðiện áp giữa hai ñầu ñiện trở thuần sớm pha π / 4 so với ñiện áp giữa hai bản tụ ñiện. Câu 44: Mắc vào ñèn neon một nguồn ñiện xoay chiều có biểu thức u = 220 2 cos(100 π t π / 2 )(V). ðèn chỉ sáng khi ñiện áp ñặt vào ñèn thoả mãn u ≥ 110 2 (V). Tỉ số thời gian ñèn sáng và tắt trong một chu kì của dòng ñiện bằng A. 2 . 1 B. 1 . 2 C. 2 . 3 D. 3 . 2 Câu 45: Một ñèn ống ñược mắc vào mạng ñiện xoay chiều 220V – 50Hz, ñiện áp mồi của ñèn là 110 2 V. Biết trong một chu kì của dòng ñiện ñèn sáng hai lần và tắt hai lần. Khoảng thời gian một lần ñèn tắt là 1 2 s. D. s. 300 150 2π Câu 46: Cho dòng ñiện xoay chiều i = I0sin t (A) chạy qua một dây dẫn. ðiện lượng T A. 1 s. 150 B. 1 s. 50 C. chuyển qua tiết diện của dây theo một chiều trong một nửa chu kì là A. I 0T . π B. I 0T . 2π C. I0 . πT 258 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ D. - I0 . 2πT CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] “ðừng bao giờ mất kiên nhẫn, ñó là chiếc chìa khoá cuối cùng ñể mở ñược cửa” ðÁP ÁN ðỀ 17 1D 2B 3B 4A 5B 6C 7B 8A 9B 10C 11 C 12D 13D 14B 15C 16B 17A 18A 19B 20D 21 C 22C 23B 24D 25C 26C 27B 28B 29D 30C 31D 32B 33C 34B 35D 36B 37B 38D 39A 40D 41A 42 A 43C 44A 45C 46A 18 CỘNG HƯỞNG ðIỆN. VIẾT BIỂU THỨC A L,r R M Họ và tên học sinh :.....................................................Trường:THPT.......................................... I. CÁC DẠNG BÀI TẬP: DẠNG BÀI TẬP HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG ðIỆN VÍ DỤ MINH HỌA 259 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN C N B WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] VD1. Một ñoạn mạch gồm R = 50 Ω, cuộn thuần cảm có ñộ tự cảm L và tụ ñiện có ñiện dung C = 2.10 −4 F mắc nối tiếp. ðặt vào hai ñầu ñoạn mạch một ñiện áp xoay chiều có ñiện π áp hiệu dụng 110 V, tần số 50 Hz. Thì thấy u và i cùng pha với nhau. Tính ñộ tự cảm của cuộn cảm và công suất tiêu thụ của ñoạn mạch. HD: Ta có: ZC = 1 Z 1 = 50 Ω. ðể u và i cùng pha thì ZL = ZC = 50 Ω
L = L = H. 2π fC 2π f 2π Khi ñó: P = Pmax = U2 = 242 W. R VD2: Cho mạch RLC có R=100 Ω ; C = 10 −4 2π vào Hai ñầu mạch ñiện áp A. L= HD: 1 π B. H U LC = L= U Z LC = Z 2 π u = 100 2cos100π t(V) C. H L= U 2 R +1 (ZL − Z C ) 2 1,5 π H D. L= F cuộn dây thuần cảm có L thay ñổi ñược. ñặt Tính L ñể ULC cực tiểu 10−2 π H ⇒ U LC min ⇔ ZL = Z C ⇒ L = 2 π (CỘNG HƯỞNG ðÓ EM) VD3: ðặt ñiện áp u = 100 2 cos ωt (V), có ω thay ñổi ñược vào hai ñầu ñoạn mạch gồm ñiện 25 10−4 trở thuần 200 Ω, cuộn cảm thuần có ñộ tự cảm H và tụ ñiện có ñiện dung F mắc 36π π nối tiếp. Công suất tiêu thụ của ñoạn mạch là 50 W. Xác ñịnh tần số của dòng ñiện. HD: P U = 0,5 A = = Imax do ñó có cộng hưởng ñiện. R R 1 1 Khi có cộng hưởng ñiện thì ω = 2πf =
f= = 60 Hz. LC 2π LC Ta có: P = I2R
I = VD4. Cho mạch ñiện như hình vẽ. Trong ñó ñiện trở thuần R = 50 Ω, cuộn dây thuần cảm có ñộ tự cảm L = 159 mH, tụ ñiện có ñiện dung C = 31,8 µF, ñiện trở của ampe kế và dây nối không ñáng kể. ðặt vào giữa hai ñầu ñoạn mạch một ñiện áp xoay chiều uAB = 200cosωt (V). Xác ñịnh tần số của ñiện áp ñể ampe kế chỉ giá trị cực ñại và số chỉ của ampe kế lúc ñó. HD. Ta có: I = Imax khi ZL = ZC hay 2πfL = 1 1
f= = 70,7 Hz. Khi ñó I = Imax = 2πfC 2π LC U = 2 2 A. R DẠNG BÀI TẬP : VIẾT BIỂU THỨC DÒNG ðIỆN, HIỆU ðIỆN THẾ ( i, u, uR, uL, uc, uRC, uRL....) • Phương pháp giải: ðể viết biểu cần xác ñịnh: - Biên ñộ, tần số, pha ban ñầu - Viết , uR, uL, uc, uRC, uRL.. ta tìm pha của i hoặc viết biểu thức i trước rồi sử dụng ñộ lệch pha giữ , uR, uL, uc, uRC, uRL.. => biểu thức * Các công thức: 260 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Biểu thức của u và i: Nếu i = I0cos(ωt + ϕi) thì u = (ωt + ϕi + ϕ). Nếu u = U0cos(ωt + ϕu) thì i = I0cos(ωt + ϕu - ϕ). Với: I = Z −Z U U ; I0 = 0 ; I0 = I 2 ; U0 = U 2 ; tanϕ = L C ; ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i; Z Z R ZL < ZC thì u chậm pha hơn i. ðoạn mạch chỉ có ñiện trở thuần R: u cùng pha với i; ñoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: u π sớm pha hơn i góc ; ñoạn mạch chỉ có tụ ñiện u trể pha hơn i góc 2 π 2 . Trường hợp ñiện áp giữa hai ñầu ñoạn mạch là u = U0cos(ωt + ϕ). Nếu ñoạn mạch chỉ có tụ i = I0cos(ωt + ϕ + ñiện thì: I0cos(ωt + ϕ - π 2 π 2 ) = - I0sin(ωt + ϕ) hay mạch chỉ có cuộn cảm thì: i = ) = I0sin(ωt + ϕ) hoặc mạch có cả cuộn cảm thuần và tụ ñiện mà không có ñiện trở thuần R thì: i = ± I0sin(ωt + ϕ). Khi ñó ta có: i2 u2 + = 1. I 02 U 02 VÍ DỤ MINH HỌA VD1: Một mạch ñiện xoay chiều RLC không phân nhánh có R = 100 Ω ; C= 1 .10 − 4 F ; 2π 3 L= H. cường ñộ dòng ñiện qua mạch có dạng: i = 2cos100 π t (A). Viết biểu thức tức thời π ñiện áp hai ñầu mạch ñiện. π π A. u = 200 2 cos(100π t + ) V B. u = 200 2 cos(100π t − ) V 4 π 4 π C. u = 200 cos(100π t + ) V D. u = 200 2 cos(100π t − ) . 4 4 Hướng dẫn : Chọn A 3 Cảm kháng : Z L = L.ω = 100π = 300Ω ; Dung kháng : Z C = π 1 = ω.C 1 = 200 Ω 10 − 4 100π . 2π Tổng trở : Z = R 2 + ( Z L − Z C ) 2 = 100 2 + (300 − 200) 2 = 100 2Ω HðT cực ñại : U0 = I0.Z = 2. 100 2 V =200 2 V ðộ lệch pha : tgϕ = Z L − Z C 300 − 200 π = = 1 ⇒ ϕ = 45 0 = rad R 100 4 Pha ban ñầu của HðT : ϕ u = ϕ i + ϕ = 0 + π 4 = π 4 rad π => Biểu thức HðT : u = U 0 cos(ωt + ϕ u ) = 200 2 cos(100πt + ) V=> ðÁP ÁN A 4 VD2: Cho mạch ñiện gồm RLC nối tiếp.ðiện áp hai ñầu mạch u = 120 2 cos100 π t (V). 10 −3 ðiện trở R = 50 3 Ω , L là cuộn dây thuần cảm có L = H , ñiện dung C = F , viết π 5π 1 biểu thức cường ñộ dòng ñiện và tính công suất tiêu thụ của mạch ñiện trên. π A. i = 1, 2 2 cos(100π t − ) A ; P= 124,7W π 6 C. i = 1, 2 cos(100π t − ) A ; P= 247W 6 261 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ π B. i = 1, 2 cos(100π t − ) A ; P= 124,7W 6 π D. i = 1, 2 2 cos(100π t − ) A ; P= 247W 6 - CƠ HỌC VẬT RẮN WWW.VINAMATH.COM - ðT: 01689.996.187 Diễn ñàn: http://lophocthem.net - [email protected] Hướng dẫn : Chọn A 1 1 = ω.C a) Cảm kháng : Z L = L.ω = 100π = 100Ω Dung kháng : Z C = π 1 = 50 Ω 10 −3 100π . 5π Tổng trở : Z = R 2 + ( Z L − Z C ) 2 = (50 3 ) 2 + (100 − 50) 2 = 100Ω U0 = 1.2 2 A Z Z −Z π 100 − 50 3 ðộ lệch pha : tgϕ = L C = = ⇒ ϕ = 30 0 = rad 3 6 R 50 3 CðDð cực ñại : I0 = Pha ban ñầu của HðT : ϕ i = ϕ u − ϕ = 0 − π 6 = - π 6 rad π => Biểu thức CðDð :i = I 0 cos(ωt + φi ) = 1, 2 2 cos(100π t − ) A 6 Công suất tiêu thụ của mạch ñiện : P = I .R = 1.2 .50 3 = 124,7 W 2 2 VD3. Cho ñoạn mạch xoay chiều RLC có R = 50 3 Ω; L = 1 π 10 −3 F . ðiện áp giữa 5π H; C = hai ñầu ñoạn mạch có biểu thức uAB = 120cos100πt (V). Viết biểu thức cường ñộ dòng ñiện trong mạch và tính công suất tiêu thụ của mạch. HD: Ta có: ZL = ωL = 100 Ω; ZC = tan300 => ϕ = π 6 rad; I0 = Z −Z 1 = 50 Ω; Z = R 2 + ( Z L − ZC ) 2 = 100 Ω; tanϕ = L C = ωC R U0 π = 1,2 A; i = 1,2cos(100πt - ) (A); P = I2R = 62,4 W. Z 6 VD4. Một mạch ñiện AB gồm ñiện trở thuần R = 50 Ω, mắc nối tiếp với cuộn dây có ñộ tự cảm L = 1 π H và ñiện trở R0 = 50 Ω. ðặt vào hai ñầu ñoạn mạch ñiện áp xoay chiều uAB = 100 2 cos100πt (V). Viết biểu thức ñiện áp tức thời ở hai ñầu cuộn dây. HD: Ta có: ZL = ωL = 100 Ω; Z = tan ( R + R0 ) 2 + Z L2 = 100 2 Ω; I = U = Z π 4
ϕ= π 4 ; Zd = R02 + Z L2 = 112 Ω; Ud = IZd = 56 2 V; tanϕd = Vậy: ud = 112cos(100πt - π 4 + 1 ZL A; tanϕ = = R + R0 2 63π ZL = tan630
ϕd = . R0 180 63π π ) = 112cos(100πt + ) (V). 180 10 262 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – ÔN, LUYỆN THI ðẠI HỌC VẬT LÝ - CƠ HỌC VẬT RẮN