SKKN phân loại các dạng câu hỏi điện xoay chiều dành cho học sinh khối GDTX

Câu 9: Đặt vào hai đầu một tụ điện hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số 50Hz thì cường độ hiệu dụng qua tụ là 1A.. Suất điện động hiệu dụng trong khung là

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I.BỐI CẢNH CHỌN ĐỀ TÀI

Môn vật lý là môn khoa học tự nhiên,từ năm học 2006-2007 trong các kỳ thi tốtnghiệp THPT,các kỳ thi đại học,cao đẳng thì môn vật lý đều thi dưới dạng trắcnghiệm

Điều này dòi hỏi học sinh để làm tốt môn vật lý trong các kỳ thi đòi học họcphải giải số lượng câu hỏi và bài tập nhiều hơn trong khoảng thời gian ngắnnhất

Để gúp hoc sinh ôn tập hiêu quả môn vật lý nói chung và chương điện xoaychiều nói riêng sau 3 năm dạy chương trình vật lý GDTX năm học 2013-2014này tôi mạnh dạn viết đề tài SKKN với đề tài” PHÂN LOẠI CÁC DẠNGCÂU HỎI ĐIỆN XOAY CHIỀU DÀNH CHO HỌC SINH KHỐI GDTX”

III MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU.

 Phân loại các dạng bài điện xoay chiều dành cho học sinh giáo dục thườngxuyên,phân tích chương điện xoay chiều đưa ra các dạng bài phù hợp với họcsinh giáo dục thường xuyên tù dễ đến khó từ cơ bản đến năng cao giúp các em

Hai :số tiết dạy lý thuyết trên lớp còn ít.

Ba: do yêu cầu của đề thi càng ngày càng cao

Ngoài bài tập trong SGK tôi còn khích lệ học sinh làm thêm các bài tậptham khảo

Cung cấp cho học sinh ‘phân loại các câu hỏi điện xoay chiều mà tôi viếtra.’

V ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

 Học sinh khối 12 TTGDTX QUỐC OAI năm học 2013-2014

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Phương pháp chính: tổng kết kinh nghiệm

 Phương pháp nghiên cứu tài liêu,các sách tham khảo,khai thác mạnginternet

VII.ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG

 Học sinh khối 12 các trung tâm GDTX và học sinh các trường THPT

 Học sinh ôn thi tốt nghiệp, ôn thi Đại học,Cao đẳng

PHẦN II: NỘI DUNG

I THỰC TRẠNG

Qua quá trình giảng dạy thực tế đối với học sinh khối 12 hệ GDTX cụ thể trongcác lớp 12a4,12a5,12a6 của TTGDTX QUỐC OAI trong năm học 2012-2013sau khi kết thúc chương điện xoay chiều trong bài kiểm tra 1 tiết dưới hìnhthức trắc nghiệm thì kết qua:

KẾT QUẢ CÁC BÀI KIỂM TRA

 Nhận xét: chất lượng học sinh làm bài còn chưa cao

 Tỷ lệ học sinh có kết quả giỏi rất thấp

 Tỷ lệ học có kết quả loại yếu còn cao

II.NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

PHẦN I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời

u = U0cos(wt + ϕu) và i = I0cos(wt + ϕi)

Với ϕ = ϕu – ϕi là độ lệch pha của u so với i

2 Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2πft + ϕi)

* Mỗi giây dòng điện đổi chiều 2f lần

3.Các giá trị hiệu dụng: I = I o2 ; U=U2o E = E2o Chu kì; tần số: T =

4 Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R,L,C

* Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: u R cùng pha với i,

I U R

= và 0

0

U I R

=

* Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: u L nhanh pha hơn i là π2 ,

L

U I Z

= và 0

0

L

U I Z

= và 0

0

C

U I Z

R gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng điện

5 Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch RLC:

* Công suất tức thời: P = UIcosϕ+ UIcos(2wt + ϕu + ϕi)

* Công suất trung bình: P = UIcosϕ= I2R

6 Điện áp u = U1 + U0cos(ωt +ϕ) được coi gồm một điện áp không đổi U1 và

một điện áp xoay chiều u=U0cos(ωt +ϕ) đồng thời đặt vào đoạn mạch.

7 Tần số dòng điện do máy phát điện xoay chiều một pha có P cặp cực, rôtoquay với vận tốc n vòng/giây phát ra: f = pn (Hz)

Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện Φ= NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(

Với Ε 0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từtrường, S là diện tích của vòng dây, ω = 2πf

Suất điện động trong khung: e = ωNSBcos(ωt + ϕ-

PHẦN 2:CÁC DẠNG CÂU HỎI

DẠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

A.CÁC VÍ DỤ TỰ LUẬN

Ví dụ 1: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 4cos(100πt)

(A), hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 12V, và sớm pha π/2 so với dòng điện

a Tính chu kỳ, tần số của dòng điện

b Tính giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch

c Tính giá trị tức thời của dòng điện ở thời điểm t = 1 (s)

d Trong một giây dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần

e Biểu thức của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là

* Hướng dẫn giải:

a Từ biểu thức của dòng điện i = 4 2cos(100πt) ta có ω = 100π (rad/s)

Từ đó ta có chu kỳ và tần số của dòng điện là:

d Từ câu b ta có f = 50 (Hz), tức là trong một giây thì dòng điện thực hiện được

50 dao động Do mỗi dao động dòng điện đổi chiều hai lần nên trong một giây dòng điện đổi chiều 100 lần

u =π/2

Hiệu điện thế cực đại là: Uo =U 2=12 2

Biểu thức của hiệu điện thế hai đầu mạch điện là: u= 12 2cos(100πt+π/2 )

Ví dụ 2: Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng

trong một giây Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T Trục quay củakhung vuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây cóhướng của

a Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

b Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

Ví dụ 3 : Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi

vòng dây là S = 60cm2 Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từtrường đều có cảm ứng từ B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với

a Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời

b Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian

Ví dụ 4: Một mạch điện xoay chiều gồm một điện trở R = 50Ω, dòng điện qua

Biểu thức của hiệu điện thế là: u = 100 2 cos(100πt+5π/6 )

b Cường độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch là:

I=Io/ 2=2 2

Nhiệt lượng toả ra là Q=RI2t = 50.8.10.60=24000 J

Ví dụ 5: Một khung dây dẫn có diện tích S = 50cm2 gồm 150 vòng dây quay đều với vận tốc 3000 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ vuônggóc trục quay của khung và có độlớn B = 0,002T Tính:

a Từ thông cực đại gửi qua khung

b Suất điện động cực đại

A.luôn cùng tần số B.khác tần số

Câu 3: Đối với dòng điện xoay chiều, cuộn cảm có tác dụng gì?

A cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng nhỏ càng bị cản trở nhiều

B cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn càng bị cản trở nhiều

C ngăn cản hoàn toàn dòng điện

D không cản trở dòng điện

Câu 4: Ở hai đầu một điện trở R có đặt một hiệu điện thế xoay chiều UAC và mộthiệu điện thế không đổi UDC Để dòng điện xoay chiều có thể qua điện trở vàchặn không cho dòng điện không đổi qua nó ta phải

A mắc song song với điện trở một tụ điện C

B mắc nối tiếp với điện trở một tụ điện C

C mắc song song với điện trở một cuộn dây thuần cảm L

D mắc nối tiếp với điện trở một cuộn dây thuần cảm L

Câu 5: Một đoạn mạch điện gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một cuộn

cảm thuần Biết điện áp cực đại giữa hai đầu mạch là 150 2V, điện áp hiệudụng giữa hai đầu điện trở là 90V Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây là:

Câu 6: Tại thời điểm t = 0,5s, cường độ dòng điện xoay chiều qua mạch bằng

4A, đó là

A cường độ hiệu dụng B cường độ cực đại

C cường độ tức thời D cường độ trung bình

Câu 7: Cường độ dòng điện tức thời chạy qua một đoạn mạch điện xoay chiều

là i = 4cos(20π t - π/2)(A), t đo bằng giây Tại thời điểm t1(s) nào đó dòng điện

đang giảm và có cường độ bằng i1 = -2A Hỏi đến thời điểm t2 = (t1 + 0,025)(s)cường độ dòng điện bằng bao nhiêu ?

Câu 8: Đặt vào hai đầu một tụ điện một điện áp xoay chiều có biểu thức u =

U0cosω t Điện áp và cường độ dòng điện qua tụ ở các thời điểm t1, t2 tương ứng

lần lượt là: u1 = 60V; i1 = 3A; u2 = 60 2V; i2 = 2A Biên độ của điện áp giữahai bản tụ và của cường độ dòng điện qua tụ lần lượt là

A 120V; 2A B 120V; 3A C 120 2; 2A D 120 2V; 3A

Câu 9: Đặt vào hai đầu một tụ điện hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng

U không đổi và tần số 50Hz thì cường độ hiệu dụng qua tụ là 1A Để cường độhiệu dụng qua tụ là 4A thì tần số dòng điện là

Câu 13: Dòng điện xoay chiều có tần số f = 60Hz, trong một giây dòng điện đổi

chiều

Câu 14: Một khung dây quay đều quanh trục ∆ trong một từ trường đều B ⊥

trục quay ∆ với vận tốc góc ω = 150 vòng/min Từ thông cực đại gửi qua khung

là 10/π(Wb) Suất điện động hiệu dụng trong khung là

Câu 15: Biểu thức của cường độ dòng điện xoay chiều trong một đoạn mạch là i

= 5 2cos(100πt + π/6)(A) Ở thời điểm t = 1/300s cường độ trong mạch đạtgiá trị

A cực đại B cực tiểu C bằng không D một giá trị khác

Câu 16: Một tụ điện có điện dung C = 31,8µF Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầubản tụ khi có dòng điện xoay chiều có tần số 50Hz và cường độ dòng điện cựcđại 2 2A chạy qua nó là

Câu 17: Một cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần không đáng kể, mắc vào

mạng điện xoay chiều tần số 60Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 12A.Nếu mắc cuộn dây trên vào mạng điện xoay chiều có tần số 1000Hz thì cường

độ dòng điện qua cuộn dây là

Câu 18: Một cuộn dây có lõi thép, độ tự cảm L = 318mH và điện trở thuần 100

Ω Người ta mắc cuộn dây vào mạng điện không đổi có hiệu điện thế 20V thìcường độ dòng điện qua cuộn dây là

Câu 19: Một cuộn dây có lõi thép, độ tự cảm L = 318mH và điện trở thuần 100

Ω Người ta mắc cuộn dây vào mạng điện xoay chiều 20V, 50Hz thì cường độdòng điện qua cuộn dây là

Câu 20: Giữa hai bản tụ điện có hiệu điện thế xoay chiều 220V – 60Hz Dòng

điện qua tụ điện có cường độ 0,5A Để dòng điện qua tụ điện có cường độ bằng8A thì tần số của dòng điện là

DẠNG 2 :CỘNG HƯỞNG ĐIỆN VIẾT BIỂU THỨC

A CÁC VÍ DỤ

Ví dụ 1: Cho mạch điện không phân nhánh gồm R = 40Ω, cuộn dây có r = 20Ω

và L = 0,0636H, tụ điện có điện dung thay đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch mộtđiện áp xoay chiều có f = 50Hz và U = 120V Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụnghai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại, giá trị đó bằng bao nhiêu

*Hướng dẫn giải

Ta có: Z L =2π f L =2 50.0,0636 20π = Ω

Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây: Ud = I.Zd Vì Zd không phụ thuộc vào sựthay đổi của C nên Ud đạt giá trị cực đại khi I = Imax Suy ra trong mạch phải cócộng hưởng điện Lúc đó:

max 120 2

40 20

U I

.

C L L

RL

Z Z R

U Z

R Z

I

− + +

xác định => UV=UVmax=> cộng hưởng điện, nên ZL=ZC => C= 12

ω

1 1 (100 ) π π

Ví dụ 3: Cho mạch điện xoay chiều R.L.C mắc nối tiếp Biết R = 50Ω, L 1

π

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u=220 2 cos100πt(V) Biết

tụ điện C có thể thay đổi được

a Định C để điện áp đồng pha với cường độ dòng điện

b Viết biểu thức dòng điện qua mạch

Câu 1: Một dòng điện xoay chiều có tần số f = 50Hz có cường độ hiệu dụng I =

3A Lúc t = 0, cường độ tức thời là i = 2,45A Tìm biểu thức của dòng điện tứcthời

A i = 3cos100πt(A) B i = 6sin(100πt)(A)

C i = 6cos(100πt) (A) D i = 6cos(100πt -π/2) (A)

Câu 2 : Một đoạn mạch gồm tụ điện C có dung kháng ZC = 100Ω và một cuộndây có cảm kháng ZL = 200Ω mắc nối tiếp nhau Điện áp tại hai đầu cuộn cảm

có biểu thức uL = 100cos(100πt +π/6)(V) Biểu thức điện áp ở hai đầu tụ điện

có dạng là

A uC = 50cos(100πt -π/3)(V) B uC = 50cos(100πt - 5π/6)(V)

C uC = 100cos(100πt -π/2)(V).D uC = 50sin(100πt - 5π/6)(V)

Câu 3: Đặt vào hai đầu mạch điện RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có giá

trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng trên các phần tử R, L, C lần lượtbằng 30V; 50V; 90V Khi thay tụ C bằng tụ C’ để mạch có cộng hưởng điện thìđiện áp hiệu dụng hai đầu điện trở bằng

Câu 4 : Một mạch điện không phân nhánh gồm 3 phần tử: R = 80Ω, C = 10-4/2π(F) và cuộn dây không thuần cảm có L = 1/π(H), điện trở r = 20Ω Dòng điệnxoay chiều trong mạch có biểu thức i = 2cos(100πt -π/6)(A) Điện áp tức thờigiữa hai đầu đoạn mạch là

A u = 200cos(100πt -π/4)(V) B u = 200 2cos(100πt -π/4)(V)

C u = 200 2cos(100πt -5π/12)(V) D u = 200cos(100πt -5π/12)(V)

Câu 5 : Đoạn mạch gồm điện trở R = 226Ω, cuộn dây có độ tự cảm L và tụ cóđiện dung C biến đổi mắc nối tiếp Hai đầu đoạn mạch có điện áp tần số 50Hz.Khi C = C1 = 12µ F và C = C2 = 17µ F thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua

cuộn dây không đổi Để trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện thì L và

C0 có giá trị là

A L = 7,2H; C0 = 14µ F. B L = 0,72H; C0 = 1,4µ F.

C L = 0,72mH; C0 = 0,14µ F. D L = 0,72H; C0 = 14µ F.

Câu 6: Đặt vào hai đầu mạch điện RLC nối tiếp một hiệu điện thế xoay chiều có

giá trị hiệu dụng không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng trên các phần tử R, L và

C đều bằng nhau và bằng 20V Khi tụ bị nối tắt thì điện áp dụng hai đầu điện trở

sin(100πt)(V) Để u và i cùng pha, người ta ghép thêm với C một tụ điện cóđiện dung C0, giá trị C0 và cách ghép C với C0 là

A song song, C0 = C B nối tiếp, C0 = C

C song song, C0 = C/2 D nối tiếp, C0 = C/2

Câu 9 : Điện áp xoay chiều u = 120cos200πt (V) ở hai đầu một cuộn dây thuầncảm có độ tự cảm L = 1/2πH Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn dây là

A i = 2,4cos(200πt -π/2)(A) B i = 1,2cos(200πt -π/2)(A)

C i = 4,8cos(200πt +π/3)(A) D i = 1,2cos(200πt +π/2)(A)

Câu 10 : Một cuộn dây thuần cảm có L = 2/πH, mắc nối tiếp với tụ điện C =31,8µF Điện áp giữa hai đầu cuộn dây có dạng uL = 100cos(100πt +π/6) (V).Biểu thức cường độ dòng điện có dạng

A i = 0,5cos(100πt -π/3)(A) B i = 0,5cos(100πt +π/3)(A)

C i = cos(100πt +π/3)(A) D i = cos(100πt -π/3)(A)

ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI DẠNG 2 Câu(đ/a) 1 B 2 B 3 A 4 C 5 D 6 C 7 A 8 A 9 B 10 A

DANG 3: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

R U

−

R

Z Z R

U C L

R=( L− C)2 hay R =ZL -ZC = 50 Ω

U2

Ví dụ 2 : Cho mạch điện như hình vẽ , trong đó C 10 4

.Điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch u AB = 100 2 cos100 t(V) π Tính độ lệch

pha giữa điện áp uAB và uAM ? Tính Uc?

* Hướng dẫn giải

C

N M

L,r M C

V

B A

Câu 1: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, có R là biến trở Đặt vào hai đầu đoạn

mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u = 120 2cos120πt(V) Biết rằng ứngvới hai giá trị của biến trở : R1 = 18Ω và R2 = 32Ω thì công suất tiêu thụ P trênđoạn mạch như nhau Công suất P của đoạn mạch bằng

Câu 2: Điện áp hiệu dụng hai đầu một đoạn mạch RLC là U = 100V Khi cường

độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch là I = 1A thì công suất tiêu thụ trên đoạnmạch là P = 50W Giữ cố định U, R còn các thông số khác của mạch thay đổi.Công suất tiêu thụ cực đại trên đoạn mạch bằng

Câu 3: Đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm một điện trở R > 50Ω,cuộn thuần cảm kháng ZL = 30Ω và một dung kháng ZC = 70Ω, đặt dưới hiệuđiện thế hiệu dụng U = 200V, tần số f Biết công suất mạch P = 400W, điện trở R

có giá trị là

Câu 4: Một đoạn mạch nối tiếp gồm một cuộn dây và một tụ điện Hiệu điện thế

hiệu dụng hai đầu đoạn mạch, hai đầu cuộn dây, hai đầu tụ điện đều bằng nhau

Hệ số công suất cosϕ của mạch bằng

Câu 5: Một nguồn xoay chiều có giá trị cực đại của hiệu điện thế là 340V Khi

nối một điện trở với nguồn điện này, công suất toả nhiệt là 1kW Nếu nối điệntrở đó với nguồn điện không đổi 340V thì công suất toả nhiệt trên điện trở là

Câu 7: Cho đoạn mạch mạch RC nối tiếp, R là biến trở Đặt vào hai đầu đoạn

mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 100 2V không đổi Thay đổi

R Khi cường độ hiệu dụng của dòng điện đạt 1A thì công suất tiêu thụ trên đoạnmạch đạt cực đại Điện trở của biến trở lúc đó bằng

A 100Ω B 200Ω C 100 2 Ω D 100/ 2 Ω

Câu 8: Cho mạch điện RLC nối tiếp L = 1/π(H), C = 10-4/2 π(F) Biểu thức u =

120 2cos100πt(V) Công suất tiêu thụ của mạch điện là P = 36 3W, cuộn dâythuần cảm Điện trở R của mạch là

A 100 3 Ω B 100Ω C 100/ 3 Ω D A hoặc C

Câu 9: Điện áp hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều u = 100 2cos(100π t-π/6)

(V) và cường độ dòng điện trong mạch i = 4 2sin(100πt)(A) Công suất tiêuthụ của đoạn mạch là

Câu 10: Cho mạch điện RLC nối tiếp Cuộn dây không thuần cảm có L = 1,4/π

(H) và r = 30Ω; tụ có C = 31,8µF R là biến trở Điện áp hai đầu đoạn mạch cóbiểu thức: u = 100 2cos(100πt)(V) Giá trị nào của R để công suất trên biến trở

R là cực đại ? Giá trị cực đại đó bằng bao nhiêu ? Chọn kết quả đúng :