- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
BÀI TOÁN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DÀNH CHO HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 12
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (277.03 KB, 2 trang )
GVBD: Hoàng Văn Dinh-THPT Cam Lộ
Tài liệu BDHSG VẬT LÍ 12 20142015
Tr 1
Chuyên đề BDHSG: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – LẦN 5-HS(25/2/2015)
Bài 1: Mạch điện nối tiếp gồm một tụ điện 10F và một ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể được mắc vào
một hiệu điện thế xoay chiều tần số 50Hz. Để tăng số chỉ của ampe kế lên gấp đôi hoặc giảm số chỉ đó xuống còn một
nửa giá trị ban đầu, cần mắc nối tiếp thêm vào mạch trên một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm bằng bao nhiêu?
ĐS: L1 = 0,5H; L2 = 1,5H; L3 = 3 H
Bài 2: Cho đoạn mạch nối tiếp như hình vẽ H.1: Trong mỗi hộp X, Y chứa một
linh kiện thuộc loại điện trở, cuộn cảm hoặc tụ điện. Đặt vào hai đầu đoạn mạch
X
Y
A
M
B
một điện áp xoay chiều u AB 100 2cos(2 f .t )(V ) . Lúc tần số f 50( Hz ) , thì
H.1
U AM 200(V );U MB 100 3(V ) ; I 2( A) . Giữ điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn
mạch và giá trị các linh kiện không đổi, tăng f lên quá 50(Hz) thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch giảm. Hỏi X,
Y chứa linh kiện gì ? Xác định giá trị của các linh kiện đó.
ĐS: X chứa cuộn cảm có r và L, r 50(); L 0,5 3 / ( H ) ; Y chứa tụ điện C, C 103 / 5 3( F )
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ 3 gồm điện trở R, tụ điện C
và
K
cuộn cảm có điện trở thuần mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn
L,r
R
C
mạch một điện áp xoay chiều u AB 120.cos(100 t)V. Bỏ qua
•
•
M
N
A
B
điện trở của dây nối và của khoá K.
Hình 3
1. Ban đầu khoá K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM và
MB
lần lượt là: U1 40V ;U 2 20 10V .
a) Tính hệ số công suất của đoạn mạch.
b) Viết biểu thức của điện áp tức thời hai đầu điện trở R.
103
F . Khoá K mở thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm M, B là U MB 12 10V . Tính giá
2. Điện dung của tụ điện C
trị của điện trở R và độ tự cảm L.
ĐS: 1. a) cos = 2/2 b) u AM 40 2cos(100 t / 4)(V )
2. r = 5 , R 10; Z L 15 L 0,15/ ( H ) và R= 5 ; r = 2,5 ; ZL = 7,5 < ZC
Bài 4: Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ 1. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều
10 3
2
F.
u AB 220 2 cos 100t (V ) , R 50 3 , L H , C
5
a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu thức của các điện áp uAN và uMB.
L
N C B
b) Điều chỉnh C để công suất trên cả đoạn mạch đạt cực đại. Tìm C và giá trị cực A R M
đại của công suất.
2
c) Giữ nguyên L H , thay điện trở R bằng R1 1000,
Hình 1
4
F . Giữ nguyên điện áp hiệu dụng của nguồn, thay đổi tần số f đến giá trị f0 sao cho
9
điện áp hiệu dụng UC1 giữa hai bản cực của tụ điện đạt cực đại. Tìm f0 và giá trị cực đại của UC1.
điều chỉnh tụ điện C bằng C1
ĐS: a) i 1,8 cos(100t
) A ; u AN 392,4 cos(100t 0,11)(V ) ; uMB 270cos(100 t )(V )
3
6
104
F ; Pmax 558,7(W ). c) f0 = 500 Hz ; UC1max = 480,2 V
2
Bài 5: Cho đoạn mạch xoay chiều như hình 3. Đặt vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều
b) C ,
3.104
1
(F) ;
u AB 100 2 cos(100t )(V) . Biết cuộn dây có: L
(H),r 20() ; tụ điện có: C
2
2
3
biến trở R.
1. Điều chỉnh R bằng R1 = 80:
a. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch.
A
C
M
L, r
Hình 3
N
R
B
GVBD: Hoàng Văn Dinh-THPT Cam Lộ
Tài liệu BDHSG VẬT LÍ 12 20142015
b. Viết biểu thức điện áp u MB .
c. hải thay tụ C bằng tụ C1 có điện dung bằng bao nhiêu để điện áp hiệu dụng UAN cực tiểu?
2. Điều chỉnh R bằng R2 để ở thời điểm u AB 100 2(V) thì u MN 0(V) . Tìm R 2 ?
6
3.104
cos(100t )(A) ; b) u MB 100 2 cos(100t )(V) ; c) C1
(F)
2
3
6
Bài 6: Trên hình 2 là đồ thị hiệu điện thế hai đầu một đoạn mạch và cường độ
dòng điện chạy qua đoạn mạch đó vẽ trên cùng một hệ tọa độ. Tần số dòng
điện chạy qua đoạn mạch đó vẽ trên cùng một hệ tọa độ. Tần số dòng điện là
50 Hz.
a. Viết biểu thức của HĐT và dòng điện trên.
b. Vẽ đồ thị phụ thuộc của công suất tiêu thụ trên mạch theo thời gian. Hãy
xác định năng lượng tiêu thụ của mạch trong thời gian 1 giờ.
ĐS: a) u 901cos 100 t (V ) b) W = 9892980 J
2
Bài 7: Cho mạch điện như hình 2: u AB 200 2 cos100 t (V ) ; R = 100 ; C =
ĐS: 1. a) i
10
4
1. Điều chỉnh L = L1 =
A
2
H , hãy viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua
2. R 2
440
()
3
V
R
F ; cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được; vôn kế lí tưởng.
Tr 2
C
L
M
N
B
Hình 2
mạch và biểu thức điện áp tức thời giữa hai điểm A, N.
2. Với giá trị nào của L thì uAN và uNB lệch pha nhau một góc 0,75π ?
3. Điều chỉnh L = L2 thì thấy vôn kế chỉ giá trị cực đại. Hãy xác định L2 và số chỉ vôn kế lúc đó.
ĐS: 1. i = 2cos(100 t – /4)(A); uAN = 200 5 cos(100 t + 0,322) (V)
2. L = 1/ (H) 3. L2 = 2/π H ; ULmax =
2002 V
Bài 8: Một mạch điện gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, điện trở thuần R, tụ điện
có điện dung C và các vôn kế mắc như hình vẽ. Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch có biểu
thức u = U 2 cost (V). Các vôn kế nhiệt có điện trở vô cùng lớn. Số chỉ các vôn kế V1 là
70(V), V2 là 80(V). Điện áp tức thời giữa hai đầu các vôn kế lệch pha nhau 120 o. Hãy tính :
1. Điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở thuần R.
2. Hệ số công suất của mạch điện.
ĐS: 1. UR= 37,35(V) 2. cos = 0,995
Bài 9 tr -20112012): Cho mạch điện hình vẽ gồm điện trở thuần R, tụ
R
L, r
C
B
A
M N
điện có điện dung C và cuộn cảm L có điện trở thuần r mắc nối tiếp. Hai
đầu đoạn mạch A, B được đặt vào một hiệu điện thế xoay chiều
u AB 120 6 cos(2 ft )(V ) . Tần số f có thể thay đổi được. Điện trở vôn
V
kế vô cùng lớn, bỏ qua điện trở của dây nối.
a) Khi f = f1 = 50H thì uAN lệch pha /2 so với uMB, uAB lệch pha /3 so với uAN. Biết vôn kế chỉ 120V, công suất tiêu thụ
trên đoạn mạch AB là 3 0 . Tính R, r, L và C.
b) Khi f = f2 thì vôn kế chỉ giá trị cực tiểu Umin. Tìm giá trị f2 và giá trị Umin khi đó.
ĐS: 1. R = 60 ; r = 30 ; L = 3/2 H 0,276 H; C 91,9 F
2. f2 = 31,6 Hz ; UVmin = 403 V
Bài 10 Tr 20122013): Cho đoạn mạch AB gồm một điện trở thuần R; tụ điện có điện dung C; cuộn cảm có độ tự
cảm L và điện trở thuần r, mắc nối tiếp (theo thứ tự như trên t A đến B). Gọi M là điểm giữa điện trở thuần R và tụ điện;
N là điểm giữa tụ điện và cuộn cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều u 120 6 cos 2 ft (V ), với f
thay đổi được.
1. Khi f = f1 = 50Hz thì điện áp uAN lệch pha /2 so với uMB ; điện áp uAB lệch pha /3 so với uAN ; điện áp hiệu dụng U MB
= 120V và công suất tiêu thụ trong mạch là 720 . Tìm R, r, L, C.
2. Khi f = f2 thì UMB đạt cực tiểu. Tìm f2 và giá trị cực tiểu của UMB.
ĐS: 1. R = 30 ; r = 15 ; L = 0,253/π H ; C = 10-3/ π3) F
2. f2 = 31,6 Hz ; UMBmin = 403 V
Còn các bài toán tiếp theo
