skkn TRẮC NGHIỆM với bài TOÁN cực TRỊ TRONG MẠCH điện XOAY CHIỀU

Đề tài: “ TRẮC NGHIỆM VỚI BÀI TOÁN CỰC TRỊ TRONG MẠCH ĐIỆNXOAY CHIỀU” sẽ giúp học sinh nhận dạng được câu hỏi trắc nghiệm, từ đó cóthể sử dụng công thức đã sắp xếp theo dạng để giải nhan

TRƯỜNG THPT NGÔ QUYỀN



Mã số:………

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Ng ư ời thực hiện : HOÀNG THỊ TUYẾT MAI Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: 

Phương pháp dạy học bộ môn: Vật lý 

Phương pháp giáo dục: 

Lĩnh vực khác: 

Có đính kèm:

 Mô hình

 Phần mềm

 Phim ảnh

 Hiện vật khác

TRẮC NGHIỆM VỚI BÀI TOÁN CỰC TRỊ TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Bài toán về mạch điện xoay chiều là một trong những bài toán trọng tâm, cơbản trong chương trình Vật lý lớp 12, nó chiếm một phần lớn trong các đề thi tốtnghiệp THPT cũng như các đề thi Đại học và Cao đẳng

Hiện nay, hình thức trắc nghiệm khách quan lại được áp dụng đối với bộ mônvật lý Vì vậy, việc giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm định lượng là rất cần thiếtđối với học sinh Trong đó bài toán tính giá trị cực đại trong mạch điện xoaychiều là một vấn đề cần quan tâm

Đề tài: “ TRẮC NGHIỆM VỚI BÀI TOÁN CỰC TRỊ TRONG MẠCH ĐIỆNXOAY CHIỀU” sẽ giúp học sinh nhận dạng được câu hỏi trắc nghiệm, từ đó cóthể sử dụng công thức đã sắp xếp theo dạng để giải nhanh và cho kết quả chínhxác

II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:

1 C ơ sở lý luận:

 Chuyên đề này được biên soạn theo hướng tích cực hóa tư duy của học sinhtrong bộ môn Vật lý, dưới sự gợi ý của giáo viên học sinh tự xây dựng bàigiải mẫu rồi rút ra công thức cho từng dạng

 Chuyên đề được biên soạn trên cơ sở sử dụng các công cụ toán học: bấtđẳng thức Cô-si, đạo hàm hoặc lượng giác để khảo sát công suất của mạchđiện xoay chiều và hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn cảm thuần, tụđiện…

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài:

* Phương pháp chung:

 Viết biểu thức đại lượng cần xét cực trị P, UR, UL, UC theo các đại lượngcần tìm R, L, C, ω

 Nếu trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì lập luận theo điều kiện

để có cộng hưởng rồi suy ra đại lượng cần tìm

 Nếu trong mạch không xảy ra cộng hưởng thì biến đổi biểu thức đưa vềdạng phân số có tử số là hằng số, mẫu số chứa biến số dưới dạng tổng hai

số hạng dương hoặc dạng của tam thức bậc hai, sau đó áp dụng bất đẳngthức Cô-si hoặc lấy đạo hàm tam thức bậc hai theo biến số rồi cho đạohàm triệt tiêu để xác định biến số đó

 Rút ra công thức cho từng dạng bài tập

Vấn đề 1: Công suất cực đại

* Dạng 1.1: Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch một

điện áp xoay chiều ổn định u U 2 cos t V    R, U không đổi, thay đổi Lhoặc thay đổi C hoặc thay đổi ω để công suất mạch đạt cực đại Xác định độ tựcảm L của cuộn dây, hoặc điện dung C của tụ điện hoặc tần số góc ω của dòngđiện và công suất cực đại

* Bài giải mẫu:

Ta có công suất mạch:

2

2 2

P RI

y1

* Dạng 1.2: Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch một

điện áp xoay chiều ổn địnhu U 2 cos t V   , R là biến trở, L, C, ω khôngđổi Xác định R để công suất mạch cực đại và biểu thức công suất mạch cựcđại

* Bài giải mẫu:

Do U2 không đổi  Pmax  ymin

Theo bất đẳng thức Cô-si, ymin ZL ZC2

Khi đó công suất mạch cực đai:

* Dạng 1.3: Cho mạch điện như hình vẽ:

Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay

chiều ổn định u U 2 cos t V   

R là biến trở, r, L, C, ω không đổi

a) Xác định R để công suất mạch cực đại và biểu thức công suất mạch cựcđại

b) Xác định R để công suất trên R cực đại và biểu thức công suất trên R cựcđại

* Bài giải mẫu:

Do U2 không đổi  Pmax  ymin

Theo bất đẳng thức Cô-si: ymin  L C2

UP

2 R r



 (1.3 2)b) Ta có công suất trên R:

, r

Khi đó công suất trên R cực đại:

max

2 R

UP

với U, ω không đổi, L thay đổi được

a) Điều chỉnh L để URmax Lập biểu thức tính giá trị L và

max

R

Ub) Điều chỉnh L để ULmax Lập biểu thức tính giá trị ZL, L và

max

L

Uc) Điều chỉnh L để UCmax Lập biểu thức tính giá trị L và

C C

UZ

2 C

UZ

* Dạng 2.2: Cho mạch điện như hình vẽ:

R, L xác định, u U 2 cos t V   

với U, ω không đổi, C thay đổi được

a) Điều chỉnh C để URmax Lập biểu thức tính giá trị C và

max

R

Ub) Điều chỉnh C đểULmax Lập biểu thức tính giá trị C và

max

L

Uc) Điều chỉnh C để UCmax Lập biểu thức tính giá trị ZC, C và

2 L

UZ

R, L, C, U xác định; ω có thể thay đổi được.

a) Điều chỉnh ω để URmax Lập biểu thức tính giá trị ω và

max

R

Ub) Điều chỉnh ω để ULmax Lập biểu thức tính giá trị ω và

max

L

Uc) Điều chỉnh ω để UCmax Lập biểu thức tính giá trị ω và



Khi đó: C max 2 2

2LUU

Người soạn: HOÀNG THỊ TUYẾT MAI Trang

BÀI TẬP Bài 1: Cho mạch điện RLC, điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu mạch:

 

u U 2 cos t V  ; ω thay đổi được, R = 76,8(Ω), L , C xác định Điều chỉnh), L , C xác định Điều chỉnhtần số góc ω để công suất mạch có giá trị cực đại và Pmax 120 W  Xác địnhđiện áp hiệu dụng hai đầu mạch?

UP

C B

r, L

2) Nhận dạng: Mạch R, r-L, C: R thay đổi Công suất trên R cực đại.

Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ:

R = 100(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) ; cuộn dây thuần cảm

L = 0,318(H); tụ điện có điện dung C thay

đổi được Đặt vào hai đầu A, B một hiệu điện thế uAB 100 2 cos100 t V  .1) Điều chỉnh C đến giá trị nào thì công suất mạch lớn nhất Tính giá trị lớnnhất của công suất

2) Điều chỉnh C đến giá trị nào thì ULmax Tính

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ:

R = 120(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) ; cuộn dây thuần cảm

có độ tự cảm L thay đổi được; tụ điện có điện

C B L

3) Điều chỉnh L đến giá trị nào thì UCmax Tính

Bài 8: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Điện trở R và tần

số f có thể thay đổi được Ban đầu thay đổi R R 0 để công suất tiêu thụ trênmạch cực đại là P1 Cố định R R 0, và thay đổi f đến giá trị f0 để công suấtmạch cực đại P2 So sánh P1 và P2

14

- R thay đổi  Pmax  R R 0 ZL  ZC

2 1

0

UP2R

- R = R0, thay đổi f  Pmaxdo cộng hưởng

2 2 0

UPR

   P2 2P1

Bài 9: Một mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở r và tụ

điện C mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch một điện áp u 30 2 cos100 t V   .Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại và bằng

 2

được Dùng ba vôn kế xoay chiều có điện trở rất lớn để đo điện áp hiệu dụng trên mỗiphần tử Điều chỉnh giá trị của L thì nhận thấy điện áp hiệu dụng cực đại trên cuộn cảmlớn gấp 2 lần điện áp hiệu dụng cực đại trên điện trở Hỏi điện áp hiệu dụng cực đại trêncuộn cảm gấp bao nhiêu lần điện áp hiệu dụng cực đại trên tụ điện?

Câu 2: Đoạn mạch gồm một cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L nối tiếp với tụ điện

có điện dung C thay đổi được Hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu mạch là

Câu 3: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm biến trở R và cuộn dây không thuần cảm có

điện trở r mắc nối tiếp Khi điều chỉnh giá trị của R thì nhận thấy với R = 20Ω, côngsuất tiêu thụ trên R là lớn nhất và khi đó điện áp ở hai đầu cuộn dây sớm pha

3



so vớiđiện áp ở hai đầu điện trở R Hỏi khi điều chỉnh R bằng bao nhiêu thì công suất tiêu thụtrên mạch là lớn nhất?

A ≈ 14,1(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) B ≈ 17,3(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) C ≈ 7,3(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) D 10(Ω), L , C xác định Điều chỉnh) Câu 4: Đoạn mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C mắc

nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch đó một điện áp u U 2 cos t V    và làm thayđổi điện dung của tụ điện thì thấy điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây đạt cực đạibằng 3U Quan hệ giữa cảm kháng ZL và điện trở thuần R là:

16

A L

RZ

3

 B ZL 2 2R C ZL R D ZL 3R

Câu 5: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R là biến trở Điện áp hiệu dụng

hai đầu đoạn mạch bằng U không đổi Khi điện trở của biến trở bằng R1 và R2 , người tathấy công suất tiêu thụ trong đoạn mạch trong hai trường hợp bằng nhau Tìm công suấtcực đại khi điện trở của biến trở thay đổi

A 192(W) B 100(W) C 144(W) D 150(W) Câu 7: Một đoạn mạch không phân nhánh gồm một điện trở thuần R = 80() một cuộndây có điện trở thuần r = 20(Ω), độ tự cảm L = 0,318(H) và một tụ điện có điện dung

C = 15,9(µF) Điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng

U = 200(V), có tần số f thay đổi được và pha ban đầu bằng không Với giá trị nào của fthì điện áp hiệu dụng giữa hai bản cực tụ điện có giá trị cực đại?

A f ≈ 71(Hz) B f ≈ 55(Hz) C f ≈ 51(Hz) D f ≈ 61(Hz) Câu 8: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 30(V) đặt vào 2 đầu mạch

RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, tụ điện C thay đổi được Khi điều chỉnh cho C

= C’ ta thấy UC đạt cực đại và UL = 24(V) Tìm UCmax ?

A UCmax 40 V  B UCmax 50 V 

C UCmax 25 V  D UCmax 44,3 V 

Câu 9: Mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm và có độ tự

cảm thay đổi, tụ điện  

Câu 10: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ

điện mắc nối tiếp với nhau Tụ điện có điện dung thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạnmạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là U = 200(V), tần số f = 50(Hz).Điều chỉnh điện dung của tụ điện để điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại, khi

đó cường độ dòng điện tức thời trong mạch có giá trị hiệu dụng 2(A) và lệch pha so vớiđiện áp hai đầu đoạn mạch là rad

C 2 4 

10 F3



10 F3





Câu 11: Đặt hiệu điện thế u U cos t V 0   vào hai đầu đoạn mạch RLC khôngphân nhánh (U0 và ω không đổi) Biết độ tự cảm và điện dung được giữ không đổi.Điều chỉnh trị số điện trở R để công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt cực đại Khi

đó hệ số công suất của đoạn mạch bằng

Câu 12: Chọn câu đúng Đặt điện áp u U cos t V0    vào hai đầu đoạn mạchmắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, tụ điện và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thayđổi được Biết dung kháng của tụ điện bằng R 3 Điều chỉnh L để điện áp hiệudụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại, khi đó:

A trong mạch có cộng hưởng điện

B điện áp giữa hai đầu điện trở lệch pha

Câu 13: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 120(V), tần số f = 50(Hz)

vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R = 30(Ω), L , C xác định Điều chỉnh), cuộn cảmthuần có độ tự cảm L0,4 H

 và tụ điện có điện dung thay đổi được Điều chỉnhđiện dung của tụ điện thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cựcđại bằng

A 150(V) B 160(V) C 250(V) D 100(V) Câu 14: Đặt điện áp xoay chiều u U cos t V0    vào hai đầu đoạn mạch mắcnối tiếp gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C và cuộn cảm thuần có độ tựcảm L thay đổi được Điều chỉnh L để điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm đạtgiá trị cực đại thì thấy giá trị cực đại đó bằng 100(V) và điện áp ở hai đầu tụ điệnbằng 36(V) Giá trị của U là

GỢI Ý GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: L thay đổi:

Câu 7: f thay đổi:

ZU

III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI:

 Học sinh phân biệt được các dạng bài toán cực đại, biết sử dụng công thức

để giải nhanh và cho kết quả chính xác

 Học sinh biết vận dụng công cụ toán học để giải bài toán vật lý

 Rèn luyện cho học sinh nhớ các công thức một cách có hệ thống

 Học sinh biết đánh giá và tự đánh giá kết quả học tập của mình

IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG:

 Cần tổ chức cho học sinh tham gia giải bài tập trắc nghiệm, thời gian theoquy định

 Cần xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm nhiều hơn, kích thích sự thamgia tích cực học tập của học sinh

 Với mong muốn cho học sinh có hệ thống kiến thức trong từng vấn đề,nhưng chuyên đề còn hạn chế ở chỗ số vấn đề còn ít Kính mong Quý Thầy

Cô đóng góp ý kiến để chuyên đề được hoàn thiện hơn

V TÀI LIỆU THAM KHẢO:

 Sách giáo khoa Vật lý 12 - Nhà xuất bản giáo dục - Xuất bản năm 2008

 Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, sách giáo khoa lớp 12trung học phổ thông môn Vật lý - Nhà xuất bản giáo dục - Xuất bản năm2008

 Sách giáo viên Vật lý lớp 12 - Nhà xuất bản giáo dục - Xuất bản năm 2008

 Sách tham khảo – 200 bài toán điện xoay chiều – Tác giả Nguyễn Anh Thi Nguyễn Đức Hiệp - Nhà xuất bản Đồng Nai

Biên Hòa, ngày 30 tháng 01 năm 2012

Người thực hiện

HOÀNG THỊ TUYẾT MAI