Giáo án Bài tập phần điện xoay chiều - Môn vật lý 12

BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 1: Một cuộn dây có điện trở thuần và độ tự cảm mắc nối tiếp với đoạn mạch X 100 3 r   3/ L H   rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số 50 Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua 120 , V mạch là 0,3 A và dòng điện chậm pha 300 so với điện áp hai đầu mạch. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là

A. B. C. D. 20 3 W. 5,4 3W. 9 3W. 18 3W.

Giải: Gọi điện trở của đoạn mạch X là R: cos  = = cos300 = U

U U R r 

2

3

UR + Ur = U = 60 V --- UR = 60 -Ir = 30 2

3 3 3 3

UR = Ur ---- R = r = 100  3

Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là PX = PR = I2R = 9 W. Đáp án C 3

Câu 2. Đặt điện áp u = 120 cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp theo thứ tự RLC, cuộn dây 2

không thuần cảm. Biết điện áp hiệu dụng trên R là 40 (V). Điện áp đoạn mạch chứa đoạn dây và tụ điện 3 sớm pha hơn điện áp toàn mạch là π/6. Tính độ lệch pha của điện áp toàn mạch và dòng điện?

A. B. C. D. /6.  /3.  / 4.  / 2. 

Giải: Vẽ giãn đồ véc tơ như hình vẽ, U’ là điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch chưa cuộn dây và tụ Ta có ’ -  = /6 ------  = /6 ( do ’ =  + ) U2R = U2 + U’2 – 2UU’cos .-- Ta có phương trình; U’2 – 2UU’cos + U2 - U2R = 0

U’2 – 120 U’+ 9600 = 0 (*) pt có 2 nghiệm 3

U’1 = 80 (V) và U’2 = 40 (V) 3 3

Khi U’1 = 80 (V) thì  = /2. loại ’ =  + /6 > /2 3

Khi U’1 = 40 (V) thì  = /6. Chọn đáp án A 3

Câu 3: Cho mạch điện gồm điện trở gồm R=50Ω, cuộn thuần cảm L=(1/π) H và tụ điện C=(50/π) μF . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u = 50 + 100 cos100t + 50 cos200t (V) . Công suất tiêu thụ của 2 2 mạch điện là A. 40W. B. 50W. C. 100W. D. 200W. Giải: Đặt vào mạch 3 điện áp: Điện áp môt chiều U0 và hai điện áp xoay chiều u1 và u2 Điện áp một chiều U0 = 50V, điện áp này không gây ra dòng điện qua mạch vì tụ điện không cho dòng điện một chiều qua mạch. Như vậy có 2 dòng điện qua mạch. Hai dòng điện này khác biên độ và khác tần số i1 = I1 cos(100t + 1) và i2 = I2 cos(200t + 2) 2 2

I1 = = và I2 = =

1

1 Z U

2 1 1 2

1

) ( C L Z Z R

U

  2

2 Z U

2 2 2 2

2

) ( C L Z Z R

U

 

ZL1 = 1L = 100; ZC1 = 200; và ZL1 = 2L = 200; ZC1 = 100; -- (ZL1 – ZC1)2 =(ZL2 – ZC2)2 = 1002

---- I1 = = (A); I2 = = (A); 2 2 100 50

100

 5 2

2 2 100 50

50

 5 1

Công suất tiêu thụ của mạch điện là P = (I21 + I22)R = 50 W. Đáp án B

Câu 4: Đặt điện áp vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, tụ điện C = 1/(4) mF. Và ) 100 cos( .2 120 t u   cuộn cảm L= 1/ H mắc nối tiếp. Khi thay đổi R ứng với R1 và R2 thì mạch tiêu thụ cùng một công suất P và

U U’ 

UR ’ 

ThuVienDeThi.com

độ lệch pha của điện áp hai đầu đoạn mạch so với dòng điện trong mạch tương ứng là 1 và 2 với 1 =2.2. Giá trị công suất P bằng

A. B. C. D. 120 W. 240 W. 60 3 W. 120 3 W.

Giải: ZL = 100; ZC = 40 --- ZL – ZC = 60; P1 = P2

---- = ----- R1R2 = 602 (*) 2 2 1

1

60  R

R

2 2 2

2

60  R

R

tan1 = , tan2 = ,

1 R

Z Z C L 

2 R

Z Z C L 

1 =2.2. --- tan1 = tan22 = --- =

2 2

2 tan 1

tan 2

   1 R

Z Z C L 

2

2

2

) ( 1

2

R

Z Z

R

Z Z

C L

C L

 



----- 2R1R2 = R22 – (ZL – ZC)2 = R22 – 602 (**)

Từ (*) và (**) ---- R2 = 60  ---- Z2 = 120 3

P = P2 = = = 60 W. Đáp án C 2 2

2 2

Z

R U

2

2

120

3 60 . 120 3

Câu 5: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn dây thuần cảm, ) một điện áp với ω có 2 2L CR  45 26 cos ( ) u t V  

thể thay đổi. Điều chỉnh đến giá trị sao cho thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại. Giá trị cực đại đó  / 2/11 L C Z Z  là

A. 180 V. B. 205 V. C. 165 V. D. 200 V.

Giải: UC = UCmax khi khi  = và UCmax = L 1

2

2 R C

L 

2 2 4

2

C R LC R

UL



Khi đó ZL= ; ZC = --- = ( - ) = 1- = 2

2 R C

L 

2

2 R C

L C

L



C

L Z Z

L C

C

L

2

2 R

L CR

2

2

11

2

--- = --- = (*) L CR

2

2

11

9

L CR 2

11 18

UCmax = = = = 2 2 4

2

C R LC R

UL

 ) 4 (

2

2 2 2

2

C R LC L R

U

 2 2 2

) ( 4

2

L

C R L

C R

U



2) 11 18 ( 11 18 4

13 45 .2



= = 165V. Đáp số UCmax = 165 V. Đáp án C 13 . 36

11 . …