Khi C = C1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại bằng 100v
(1) Show Tuyensinh247.com 1 1.Các công thức của các điện áp hiệu dụng cực đại khi thông số của mạch thay đổi: a. Điện áp hiệu dụng UR: + R thay đổi : UR(max) = U Khi R + L,hay C, hay thay đổi : UR(max) = U Khi 1LC ( Cộng hưởng ) b. Điện áp hiệu dụng : UL + R thay đổi : UL(max) = LL C UZ Z Z khi R = 0 + L thay đổi : UL(max) = IZL = 2 2 C U R Z R khi ZL = 2 2 CCR Z Z + C thay đổi : UL(max) = IZL = LU Z R khi C = 21 L ( Cộng hưởng ) + thay đổi : UL(max) = IZL khi = 2 2 22LCR C c. Điện áp hiệu dụng : UC + R thay đổi : UC(max) = CL C UZ Z Z khi R = 0 + C thay đổi : UC(max) = IZC = 2 2 LU R Z R khi ZC = 2 2 LLR Z Z + L thay đổi : UC(max) = IZC = CU Z R khi L = 21 C ( Cộng hưởng ) + thay đổi : UC(max) = IZC khi = 22 12 RLC L 2. Công thức thường gặp cần nhớ khi L,C, f thay đổi (không Cộng hưởng): Tìm L để ULmax:( Mạch điện hình vẽ bên phải khi L thay đổi) C A R L B V CỰC TRỊ-XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỰC ĐẠI CỦA ĐIỆN ÁP HIỆU DỤNG KHI THAY (2) Tuyensinh247.com 2 2 2CLmax R + Z U = U R Với 2 2CL C R + ZZ = Z => 2 2CC R + ZL = ωZ Tìm C để UCmax:( Mạch điện hình vẽ bên phải khi C thay đổi) L 2 2Cmax R + Z U = U R Với 2 2LC L R + ZZ = Z => L2 2 LZ ωC = R + Z Xác định giá trị cực đại ULmax, và UCmax khi tần số f thay đổi: max max 2 2 24 L C LU U U R LC R C Khi: 2 1 2 LC C OL = 2 - R ; 2 1 2LCLOC 2 - R = (với điều kiện 2L R2C ) 3. Bài tập về xác định giá trị cực đại Umax khi thay đổi L, hoặc C, hoặc f. +Ví dụ 1 : Cho mạch điện như hình vẽ. Điện áp giữa hai đầu AB có biểu thức u200cos100 t(V). Cuộn dây thuần cảm có L thayđổi được, điện trở R = 100, tụ điện có điện dung 4 10C (F). Xác định L sao cho điện áp hiệu dụng giữa hai điểm M và B đạt giá trị cực đại, tính hệ số cơng suất của mạch điện khi đó. Bài giải: Dung kháng: 4 1 1 10010 100 .C Z C Cách 1: Phương pháp đạo hàm Ta có: 22 2 2 2 1 1 2 1 AB L AB AB MB L L C C C L L U Z U U U IZ yR Z Z R Z Z Z Z C A R L B V C A R L B V (3) Tuyensinh247.com 3 max min L UU y với 2 C212 2 C 1 12 C22 2 C. 1L L y R Z Z R Z x Z x Z Z (với 1 L xZ ) Khảo sát hàm số y:Ta có: 2 2' 2 C 2 C y R Z x Z . ' 0 2 2 22 0 2 C 2C C C Z y R Z x Z x R Z Bảng biến thiên: ymin khi 2 C 2C Zx R Z hay 2 2 1 C L C ZZ R Z 2 2 2 2 100 100 200100 CL C R Z Z Z 200 2 100 L ZL H ; Hệ số 2 222 100 2 cos 2 100 200 100 L C R R Z Z Cách 2: Phương pháp dùng tam thức bậc hai Ta có: 222 22 1 1 2 1 AB L AB AB MB L L C C CL L U Z U U U IZ y R Z Z R Z Z Z Z Đặt 2 222 1 1 2 1 1 C C L L y R Z Z ax bx Z Z Với 1 L xZ ; aR2 ZC2; b 2ZC UMBmax khi ymin: Vì aR2 ZC2> 0 nên tam thức bậc hai đạt cực tiểu khi 2bx a hay 2 22 21 2 2 C C L C C Z Z Z R Z R Z 2 2 2 2 100 100 200100 CL C R Z Z Z ; 200 2 100 L ZL H Hệ số công suất: 2 222100 2 cos 2100 200 100L C R R Z Z Cách 3: Phương pháp dùng giản đồ Fre-nen. U UR UC UL Đặt U1 UR UC Ta có: tan 1 100 1 100 C C C R U IZ Z U IR R I C U U L U R U 1U 1 O P (4) Tuyensinh247.com 4 1 4 rad Vì 1 2 12 2 4 4 rad Xét tam giác OPQ và đặt 1. Theo định lý hàm số sin, ta có: sin sin L U U L sin sinUU Vì U và sin không đổi nên ULmax khi sin cực đại hay sin = 1 2 Vì 1 1 2 4 4 rad. Hệ số công suất: cos cos 2 4 2 Mặt khác tan ZL ZC 1R ZLZC R 100 100 200 200 2100 L ZL +Ví dụ 2 : Mạch điện như hình vẽ. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,318H, R = 100, tụ C là tụ xoay. Điện áp đặt vào t(V).a. Tìm C để điện áp giữa hai đầu bản tụ đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại đó. b. Tìm C để điện áp hai đầu MB đạt cực đại, tính giá trị cực đại đó. Bài giải: a. Tính C để UCmax. Cảm kháng : ZL L100 .0,318 100 Cách 1: Phương pháp đạo hàm: Ta có: 22 2 2 2 1 1 2 1 CC C L C L L C C UZ U U U IZ y R Z Z R Z Z Z Z Đặt 2 L212 2 L 1 12 L22 2 . L 1C C y R Z Z R Z x x Z Z Z (với 1 C x Khảo sát hàm số: 2 222 . 1 L L y R Z x x Z y' 2 R2 ZL2x2ZLR C L M N B A (5) Tuyensinh247.com 5 R2 ZL2x2ZL 0 2 L 2L Zx R Z Bảng biến thiên: ymin khi 2 L 2L Zx R Z hay 2 2 1 L C L ZZ R Z 2 2 2 2 100 100 200100 LC L R Z Z Z 5 1 1 5.10 100 .200 C CZ F 2 2 2 2 max 200 100 100 200 2100 LC U R Z U R (V) Cách 2: Phương pháp dùng tam thức bậc hai. 22 2 2 2 1 1 2 1 CC C L C L L C C UZ U U U IZ y R Z Z R Z Z Z Z Đặt 2 222 1 1 2 1 1 L L C C y R Z Z ax bx Z Z (với 1 C xZ ; aR2ZL2; b 2ZL) UCmax khi ymin. Vì hàm số y có hệ số góc a > 0, nên y đạt cực tiểu khi: 2bx a hay 1 2 L 2 C L ZZ R Z 2 2 2 2 100 100 200100 LC L R Z Z Z 1 1 10 4 100 .200 2 C CZ (F). 2 2 2 2 max 200 100 100 200 2 LC U R Z U R V Cách 3: Phương pháp dùng giản đồ Fre-nen. Ta có: U UL URUC Áp dụng định lý hàm số sin, ta có: sin sin C U U C sin sinUU I C U 1U L U R UU O P (6) Tuyensinh247.com 6 Vì U và 2 2 1 sin R L U R U R Z không đổi nên UCmax khi sin cực đại hay sin = 1. Khi sin 1 2 1 1 1 1 cos L L C C U U Z Z U U Z Z 2 2 2 2 2 1 100 100 200 100 LC L L Z R Z Z Z Z 5 1 1 5.10 100 .200 C CZ F 2 2 2 2 max 200 100 100 200 2100 L U R Z U R (V) b. Tìm C để UMbmax. UMBmax = ? Lập biểu thức: 2 2 2 2 2 2 2 2 1 MBMB MB L L C C L L C C UZ U U U IZ y R Z Z Z Z Z Z Z R Z Đặt 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 L L C L L C Z Z Z Z Z x y R Z R x (với x = ZC) UMBmax khi ymin: Khảo sát hàm số y: 2 2 2 2 2 2 . ' ZL x x ZL R y R x Ta có: 2 2 ' 0 L 0 y x xZ R (*) Giải phương trình (*) 2 2 42 L L C Z Z R xZ (x lấy giá trị dương). 2 2 2 100 100 4.100 50 1 5 162 2 C Z Lập bảng biến thiên: (7) Tuyensinh247.com 7 điện dung 1 1 0,197.10 4 100 .162 C CZ F;Thay 2 2 42 L LC Z Z R xZ vào biểu thức y 2 2 min 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 2 L 2 L L 4 4 L L R R y R Z Z Z R Z R Z 2 22 2max min 4 200 100 100 4.100 324 2 2.100 L LMB U Z Z R U Ry (V) 4.Sử dụng phương pháp cực trị của hàm số: Về hàm số bậc 2: 2 ax 0 yfx bxca + Giá trị của x làm cho y cực trị là ứng với tọa độ đỉnh: 12S CT bx x a + 2 giá trị của x x1; 2 cho cùng một giá trị của hàm y, theo Viet: 1 2 2bx x a Từ (1) và (2) suy ra mối liên hệ: 1 212 CT x x x Về hàm phân thức: y f x ax bx + Giá trị của x làm y cực trị ứng với axb xCT b 3x a + 2 giá trị của x x1; 2 cho cùng một giá trị của hàm y, theo Viet: 1 2. 4bx x a Từ (3) và (4) suy ra mối liên hệ: xCTx x1.2(Với những bài tập về cực trị của dòng điện xoay chiều, nếu ta sử dụng phương pháp này thì sẽ có ngay đáp số, việc này rất thuận lợi cho học sinh làm rất nhanh những bài tập trắc nghiệm trong các kỳ thi ĐH-CĐ). (8) Tuyensinh247.com 8 CÁC CÔNG THỨC CỰC TRỊ TRONG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đại lượng biến thiên Giá trị cực trị cần tìm Mối liên hệ với các phần tử còn lại trong mạch Chú ý R Imax = L C UZ Z ULmax ; UCmax Pdmax ; Udmax R = 0 Mạch R,L,C nối tiếp 2 RmU ax U 2max 2 L CUP Z Z L CR Z Z 22 cos = hay = 4 ax ax 2 2 LLm L C CCm L C UZU Z ZUZU Z Z Mạch R; L,r ; C mắc nối tiếp 2 2max 2 2( ) L C U UP R rZ Z L C R Z Z r Trên toàn mạh 2Rmax 2 2 L C UP 2 r (Z Z ) r 2 2 2 ( L C) R Z Z r Trên điện trở R Có hai giá trị R1 R2 cho cùng một giá trị công suất 21 2 2 ( ) L C R R Z ZUR R P ZL – ZC/R1 = R2/ ZL – ZC tan1 = 1/tan2 1 +2 = /2 22 2 (9) Tuyensinh247.com 9 + ZL = P = 0 Tìm L để Imax; Pmax; URmax ; UCmax; = 0 (u,i cùng pha) ZL = ZC L 12 C Pmax = 2 UR thì mạch cộng hưởng 2 2. ax U= R L m C U R Z Z ZL. C R2ZC2 2 lệch pha với RC u so u ax 2 2 2 R4 RLM C C UU R Z Z 2 2 42 C C L Z R ZZ Có hai giá trị L1 L2 cho cùng giá trị UL, giá trị L để ULmax 1 2 1 2 1 2 1 2 2 L L 2 L L L Z Z L L Z L Z Z L L Có hai giá trị L1 L2 cho cùng giá trị cơng suất 1 2 1 2 2 22 L LC Z Z Z L L C P = 0 C = 0 ZC = P = 22 2 LU R R Z C = ZC = 0 Tìm C để Imax; Pmax; URmax ; ULmax; = 0 (u,i cùng pha) ax min2 ax ax m m m U UI Z RUP UI R C0 = 2 1L hay ZL = ZC0 thì mạch cộng hưởng C 2 2max . UU = R C R ZL 2 2 . L C LZ Z R Z 2 lệch pha với RL u so u Nếu có hai giá trị C1 , C2 thì P < Pmax có cùng giá trị 1 2 0 1 20 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 C C L C C CC Z Z C C Z Z L C C C0 là giá trị làm cho công suất mạch cực đại Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC có cùng giá trị 1 2 1 2 C C C C C 1 1 1 1 ( ) C Z 2 Z Z 2 2 2 2 2 ax Cm R L (10) Tuyensinh247.com 10 RCMax 2 2 L L 2URU 4R Z Z 2 2 L L C Z 4R Z Z 2 R và C mắc liên tiếp nhau + f = 0 P = 0 + f = P = 0 Giá trị làm cho IMax; URmax; PMax còn ULCMin (L và C mắc liên tiếp nhau) 1 1 0 L LC thì mạch cộng hưởng Có hai giá trị 1 2 cho cùng công suất và giá trị làm cho Pmax tính theo 1 và 2 1 2 1LC 20 1 2 1 LC với 0 là giá trị cộng hưởng điện. ax 2 2 2 . LM U LU R LC R C 2 2 22LC R C ax 2 2 2 .4 CM U LU R LC R C 22 12 RLC L a.Thay đổi R: Câu 1: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, R thay đổi được, cuộn dây khơng thuần cảm, có điện trở r. Khi R1 20 hoặc R2110 thì cơng suất trong mạch như nhau. Khi R 50 thì cơng suất mạch cực đại. Điện trở thuần r của cuộn dây là bao nhiêu? Giải Cách 1: làm theo kiểu tự luận cổ điển ( Các em tự giải nhé). Cách 2: Sử dụng pp cực trị của hàm số . Công suất mạch 2 2 2 2 2 2 L C L C U U PIRr Rr ZZ ZZ Rr Rr Ta thấy có dạng phân thức với (R+r) nên ta sử dụng pp cực trị của hàm số .xCT x x1. 2 Có nghĩa là 2 2 12 1 2 12 20.11050 10 2 2.5020110 RRR RrRrRrr RRR (11) Tuyensinh247.com 11 Câu 2: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn dây khơng thuần cảm có điện trở thuần r, điện trở R thay đổi được. Khi RR1 hoặc RR2 thì mạch tiêu thụ cơng suất bằng nhau. Điều kiện của R để công suất trong mạch đạt giá trị cực đại thì biểu thức liên hệ giữa R, R1, R2, r là gì? Giải Cách 1: làm theo kiểu tự luận cổ điển + công suất của mạch 22 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0L C L CU PIRr Rr Rr ZZPRr URr PZZ Theo định lí Viets thì: 2 21 2 ( ) .( ) LC 1 LCPZZ c RrRr ZZ a P + mặt khác theo bất đẳng thức Côsi : 2 2 2 2 2 2 ax ( ) 2( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2)( ) L C L CL C m L C U U P ZZ ZZRr Rr ZZ PP Rr Rr ZZ Rr Từ (1) và (2) ta có 2 1 2 1 2 ( ) ( ).( ). Rr Rr Rr R Rr Rr r Cách 2: phương pháp cực trị của hàm số Công suất của mạch 22 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) L CL C U P I R r R r R r Z Z UHayP Z ZR r R r Thấy ngay P phụ thuộc kiểu “hàm phân thức” đối với (R+r) vì vậy dùng ngay PP CỰC TRỊ HÀM SỐ: 1 2 CT x xx tức là (R r) Rr Rr1 . 2. Suy ra R R 1r Rr r. 2.(12) Tuyensinh247.com 12 Câu 3: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Hiệu điện thế xoay chiều 2 đầu đoạn mạch có biểu thức 2002os100 8 tV . Khi 1 1 L H hoặc 2 3 L H thì thấy cường độ dịng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng bằng nhau và bằng 2A. Điều chỉnh L để hiệu điện thế hiệu dụng URL đạt giá trị cực tiểu, giá trị cực tiểu này bằng bao nhiêu? Giải Câu 4: Ta có: 1 2 1 3 .100100à .100300 L L Z vZ vì tồn tại hai giá trị của L làm cường độ dịng điện qua mạch bằng nhau nên ta có 1 2 100300200 2 2 L LC ZZ Z Mặt khác: 2 2 2 2200 2 100100 LCU I R R RZZ Khi thay đổi L để min RL U thì ta lại có: min 2 2 .RL CURU R Z Thay số được : min 2 2 200.100 405100200 RL U V . Câu 4: Cho mạch điện xoay chiều gồm R, L và C mắc nối tiếp như hình vẽ. Đặt vào hai đầu t(V) (thay đổi được). Khi 1 thì UR=100V; UC 50 2V; P = 50 6W. ChoL 1 H và UL > UC. Tính UL và chứng tỏ đó là giá trị cực đại của UL. Bài giải: Ta có: 2 2 2R L C U U U U . Thay các giá trị của U, UR, UC ta được: 2 2 2 50 6 100 UL50 2 UL 100 2(V) (1) UI (vì0) 50 6 150 6P IU A 100 1001 R UR I (13) Tuyensinh247.com 13 100 2 100 2 1L LUZ I 1 100 2 100 21 L ZL rad/s 50 2 50 21 CC UZ I 4 1 1 1 10 100 2.50 2 C C Z F Ta có: 2 22 2 2 4 2 2 1 1 1 2 1 L L U L U U U IZ yL R L C C LC Đặt 2 2 2 2 4 2 2 1 1 2L 1 1 y R ax bx L C C L .Với 2 1x ; a 21 2L C ; b R2 2L 12C L ULmax khi ymin. Tam thức bậc hai y đạt cực tiểu khi 2bx a (vì a > 0). 2 4 4 3 1 4 4 b ac R L L C 2 2 2 min 2 4 4 4R y LC R C a L max 2 2 2 4 4 min 2 12.50 6.2 4 1 10 10 100 4. . .100 L U UL U y R LC C R 100 2 (V) Câu 5: Cho đoạn mạch RLC có L thay đổi được. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều có tần số f. Khi 1 2 L L H hoặc 2 3 L L H thì hiệu điện thế trên cuộn dây thuần cảm này là như nhau. Muốn hiệu điện thế trên cuộn dây đạt cực đại thì L phải bằng bao nhiêu? Giải Cách 1: làm theo kiểu tự luận cổ điển + đây là bài toán L biến thiên, để hiệu điện thế trên cuộn dây thuần cảm đạt cực đại thì 2 2 CL CR ZZ Z Từ đó suy ra L cần tìm là: 2 2 2 2 2 2 ( ) 1 1 . . . C C CC RZRZ L RZC Z C (14) Tuyensinh247.com 14 1 2 11 22 1 2 1 2 . . . . L L L L L L UU UUIZIZ Z Z Z Z Lược bỏ 1 2 2 2 2 2 1 2 . . C C L L U RLZ RLZ Lược bỏ , bình phương hai vế 2 2 1 2 2 22 1 2 2 22 2 2 12 C 22 C L L L L RL ZRL Z C C Biến đổi ta được 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 2 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) 2( ) 2 (2) C C C C C L L L R L Z L R L Z C C L L R Z L L L L C L L L L R Z LL L L C L L R Z LL CLL R Z C L L + đối chiếu (2) và (1) ta được 1 21 2 2( ) LL L L Thay số vào ta được 2 32. . 2,42 3 L H . Cách 2: phương pháp cực trị của hàm số . vì bài toán này xét về sự phụ thuộc của UL theo L nên ta viết: 2 2 2 2 2 .. 1 1 ( ) ( )()2()1 LL L LC C C L L UZ U UIZ RZZ RZ Z Z Z Thấy ngay UL phụ thuộc kiểu “ hàm bậc 2” đối với 1/ZL vì vậy phải có quan hệ hàm bậc 2: xCT= ½(x1 + x2) tức là 1 2 121 2 232.2 111 1 2,4 ( ) 232 L L L LL L H z ZZ LL (15) Tuyensinh247.com 15 Câu 6: Đặt hiệu điện thế xoay chiều vào 2 đầu đoạn mạch RLC, biết cuộn dây thuần cảm và giá trị L thay đổi được. Khi 1 2,5 L L H hoặc 2 1,5 L L H thì cường độ dòng điện trong mạch trong 2 trường hợp bằng như nhau. Để công suất tiêu thụ trong mạch đạt cực đại thì L phải bằng bao nhiêu? Giải Cách 1: làm theo kiểu tự luận cổ điển Theo đề ra 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 ( ) L C L C I I I I ZZ RZZ RZZ Vì 1 2 2 1ê:1 (2 ) 2LLL L LC LC C ZZ ZZnnZZZZZ (1) Do đây là bài tốn L biến thiên cho cơng suất của mạch cực đại nên trong mạch lúc đó xảy ra cộng hưởng điện ZL ZC (2) Đối chiếu (2) và (1) ta được 1 2 1 2 2 2 L LL ZZ LL ZL Thay số ta có 2,5 1,522 L H Cách 2: phương pháp CỰC TRỊ HÀM SỐ Ngoại trừ R biến thiên, còn đối với các trường hợp L hay C hay mà cho cùng I, cùng P,… thì đều tương tự nhau, mặc dù bài tốn này nói là có hai giá trị của L cho cùng I nhưng tìm L để Pmax thì ta chỉ cần làm một trong hai cách sau: Có 2 giá trị của L cho cùng I, tìm L để Imax Có 2 giá trị của L cho cùng P, tìm L để Pmax Sau đây là lời giải theo cách thứ nhất: Ta có: 2 2 2 2 2 (LC) L2C. (L C) U U I RZZ ZZZRZ Dễ thấy I phụ thuộc “ hàm bậc 2” đối với ZL vì vậy theo pp cực trị của hàm số thì: 1 2 1 ( ) CT x x x tức là 1 2 1 2 2 2 L LL ZZ LL ZL.Các em cũng có thể tự giải theo cách thứ hai! Câu 7: Cho mạch RLC nối tiếp : Điện trở thuần R, L thay đổi được, tụ điện có điện dung C. Điện áp xoay chiều đặt vào 2 đầu mạch u=U0cos(t) . Khi thay đổi độ tự cảm đến 1 1L (16) Tuyensinh247.com 16 (H) thì cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch cực đại, lúc đó cơng suất của mạch bằng 200W. Khi thay đổi L đến 2 2L (H) thì điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu cuộn cảm cực đại = 200V. Điện dung C có giá trị : A.C 200F B.C 50F C. C 150F D.C 100F Giải: Khi thay đổi độ tự cảm cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch cực đại thì xảy ra cộng hưởng: ZC = ZL1 => ZC= 1 1 1 C L C Z Z Z L C (*) UP P R (1) => U Pmax.R (1’) Khi thay đổi đến L2= 2/π H thì : 2 2max CL R ZU U R (2) Lấy (1) chia (2) max 2 2 2 2 2 2 max 200 1200 L C C C P U U U U R Z R Z R Z (3) Thế (1’) vào (3): max 2 2 max2 2 . 1 C . CP R R Z P RR Z (4) Ta có lúc đầu công hưởng: ZL1= ZC (5) với 1 1L (H) Và ta có lúc sau : ULMAX Với 2 2CL2 C R + Z Z = Z (6) với 2 2L (H) Lấy (6) chia (5) 2 C C R + Z2 = Z => 2 C 2 2 2 2 C C C 2Z = R + Z Z R R = Z (7) Thế (7) vào (4) : max max 200 2 100 2 2 C C Z P Z => do (*) => 1 100 100 ( / )1/ CZ rad sL => 4 1 1 1 10 100( ) ( ). C 100. 100.100 C F F Z . Chọn D (17) Tuyensinh247.com 17 Chú ý: khi gặp bài tốn C biến thiên, có 2 giá trị C1, C2 làm cho hiệu điện thế trên tụ trong hai trường hợp bằng nhau. Tìm C để hiệu điện thế trên tụ đạt cực đại, nếu làm theo phương pháp cực trị của hàm số sẽ cho cách giải cực kì ngắn gọn, thực vật, sau khi viết: 2 2 2 2 2 .. 1 1 ( ) ( )()2()1 L C LC L L C C UZ U UIZ RZZ RZ Z Z Z Ta thấy ngay Uc phụ thuộc kiểu “ hàm số bậc 2” đối với 1/zc nên 1 2 1 1 1 1 C C C Z Z Z từ đây sẽ ngay ra 1 2 2C CC Câu 8: Cho mạch điện RLC, Với C thay đổi được. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cost V( ). Khi 41 10( ) C C F thì cường độ dòng điện i trễ pha 4 so với u. Khi 42 10 ( ) 2,5C C F thì điện áp hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại. Tính tần số góc . Biết L 2(H) A. 200 ( rad s/ ) B. 50 ( rad s/ ) C. 10 ( rad s/ ) D. 100 ( rad s/ )Giải: Khi C C1 10 4 ( ) F thì dịng điện i trễ pha 4 so u nên: ZL ZC1 R (1) Khi 42 10 ( ) 2,5C C F thì điện áp hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại nên : LLC ZZRZ 222 (2) thay (1) vào (2) ta có pt: 824 9.1042 1082 0 (3) -giải ta đươc: 100rad/s và 250 Rad/s (loại) vì thay nghiệm này vào (1) thì khơng thỏa mãn Câu 9: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, tụ có điện dung C thay đổi được. Khi 4 10 C F hoặc 42 3.10 C F thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu tụ điện có giá trị như nhau. Để hiệu điện thế hiệu dụng giữa 2 đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì điện dung của tụ điện phải bằng bao nhiêu? (18) Tuyensinh247.com 18 Theo đề bài ra 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 22 ( ) ( ) L L L CL C L C PP IRIR I I Z Z R Z Z R Z Z Z Z Z Z Vậy xảy ra 2 khả năng, biến đổi chi tiết ta được 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 ( )( ) ( )( ) 1 1 1 1 ( ) ( ) ( )( ) L L L L C C CC L L L L C C CC 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 ( ) ( ) ( ) ( )1 1 L L C C L L C C LC LC Chỉ có trường hợp 1 2 1(1)LC thỏa mãn Vì R=const, muốn cơng suất P = I2R đạt cực đại thì I max tức là trong mạch phải xảy ra cộng hưởng điện, lúc đó ZL= ZC 2 1 1 2 L hay C LC Từ (2) và (1) có 2 12 12 Thay số 1 2 200.50100 /rads.Cách 2: phương pháp cực trị của hàm số . Vì bài tốn này xét về sự phụ thuộc của P theo nên ta viết: 22 2 12 ( ) UR PIR R L C Thấy ngay P phụ thuộc “ hàm phân thức” đối với vì vậy phải có quan hệ hàm phân thức: 1 2 CT x xx tức là 1 2 Thay số 1 2= 200 .50 100rads/(19) Tuyensinh247.com 19 để cộng hưởng điện ( hay nói cách khác là ax; ; 0;os 1ax; ax; ax;... mui ui m mRRm II c PPUU) thì ta nên làm theo PP cực trịcủa hàm số để có mối liên hệ 1 2cho nhanh. Chú ý: khi gặp bài tốn C biến thiên, có 2 giá trị C1, C2 làm cho hoặc là I1 = I2 hoặc P1=P2 hay hoặc là 1 2.tìm C để có cộng hưởng điện thì nên làm theo cách thứ 2 để nhanh chóng thu được kết quả 1 2 2C CC Z Z Z rồi suy ra 12 1 2 1 2 2 1111 ( ) 2 CC hayC C C C CC Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch R, L, C nối tiếp có C thay đổi thì 10C F π và 42 10C F 2π thì điện áp hiệu dụng đặt vào tụ C không đổi. Để điện áp hiệu dụng đó đạt cực đại thì giá trị C là A. 4 3.10 C F 4π B. 4 10C F 3π C. 4 3.10C F 2π D. 4 2.10C F 3π Giải: Ta có 1 1 2 2 1 ( ) CC L CUZU R Z Z 2 2 2 2 2 ( ) CC L CUZU R Z Z UC1 = UC2 ---> 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ( ) ( ) ( ( ) ( ( ) ( ) ( ) 2 ( ) C C L C L C C L C C L C C C L C C L C C C C Z Z R Z Z R Z Z Z R Z Z Z R Z Z R Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Do ZC1 ≠ ZC2 nên ta có: R2 +ZL2 = 1 2 1 2 2 L C CC CZ Z ZZ Z Mật khác khi C thay đổi UC có giá trị cực đại thì 2 2 1 21 2 2 C CL C L C CZ ZR Z Z Z Z Z Tù đó suy ra: 1 2 3.104 2 4C CC F. Chọn A Câu 11: Cho đoạn mạch điện xoay chiều ANB , tần số dòng điện 50Hz, đoạn AN chứa R=10 3 và C thay đổi ,đoạn NB Chứa L= 2.0 H . Tìm C để UAN cực đại : A.C=106F B.200F C (20) Tuyensinh247.com 20 C.300F D.250F Giải:Dùng công thức: Khi 4 2 2 2L LC Z R Z Z thì ax 2 2 2 R4RCM L L UURZZ= UAN Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau; Z L= .L = 100.0,2/ =20Tính : 2 2 42L LC Z R ZZ = 2 2 20 4(10 3) 20 20 1200 40030 2 2 Mà 3 1 1 1 10 ( ). 100 .30 3 C C Z C F C Z = 106F Đáp án A Câu 12: Cho mạch điện như hình vẽ. Cuộn dây có độ tự cảm 3L H, điện trở thuần r = 100. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp AB u t(V). Tính giá trị của C để vơn kế có giá trị lớn nhất và tìm giá trị lớnnhất đó của vơn kế. A. C 4 3.10 4 F và UCmax 120V. B. 3.10 44 C F và UCmax 180V. C. 3.10 4 4C F và UCmax 200V. D. C 3.10 4 F và UCmax 220V. Giải. Ta có: ZL L 100 . 3 100 3 . 222 2max 100 100 3 400100 3 3L C C Lr Z U Z Z . 1 1 3 4 .10400 4100 . 3 C CZ F.; 222 2 max 100 100 100 3 200100 LC U r ZU R V. Chọn C. Câu 13: Đặt điện áp xoay chiều uU 2 cos(100 t) V vào đoạn mạch RLC. Biết R100 2, tụ điện có điện dung thay đổi được. Khi điện dung tụ điện lần lượt là C1 25 / ( F) và L,r M C V (21) Tuyensinh247.com 21 2 C 125 / 3 ( F) thì điện áp hiệu dụng trên tụ có cùng giá trị. Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại thì giá trị của C A. C 300( F) . B. 50C ( F) . C. 20C ( F) . D. 200C ( F) 3 . Ta có 1 1 2 2 1 ( ) CC L CUZU R Z Z 2 2 2 2 2 ( ) CC L CUZU R Z Z UC1 = UC2 => 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 ( ) ( ) C C L C L C Z Z R Z Z R Z Z 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 ( ( ) ( ( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( )( ) 2 C L C C L C C C L C C L C C C CL C C L C C Z R Z Z Z R Z Z R Z Z Z Z Z Z Z Z Z ZR Z Z Z Z Z Z Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại thì trong mạch có cộng hưởng ZL = ZC Thay R =100 2Ω; ZC1 = 61 1 1 40025 100 .10C Ω; ZC2 = 240Ω 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 ( )( ) 2( )( ) 2 L C C L C CC C C C C CR Z Z Z Z Z ZR Z Z Z Z Z Z 640 (ZC2 +20000) = 192000ZC -- ZC2 - 300ZC +20000 = 0 Phương trình có hai nghiệm : ZC = 200Ω và Z’C = 100 Ω Khi ZC = 200Ω thì C = 4 10 502 F F Khi ZC = 100Ω thì C = 4 10 100F F Chọn B Câu 14: Cho đoạn mạch điện xoay chiều ANB ,đoạn AN chứa R và C thay đổi ,đoạn NB Chứa L= 5.1 H . Biết f=50Hz ,người ta thay đổi C sao choUAN cực đại bằng 2UAB . Tìm R và C: (22) Tuyensinh247.com 22 Giải: Khi 4 2 2 2 L L C Z R Z Z thì ax 2 2 2 R4 RCM L LU U R Z Z Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau Đề cho UAN cực đại bằng 2UAB suy ra: 2 2 R1 4 L L R Z Z => 2 2 2 2 2 2 4R ZL2ZL 4R ZL.ZL R 2 2 2 2 4 2 2 4 2 2 2 3 2 2 4 9 12( ) 4 4 (4 ) R ZL ZL R ZL R R ZL ZL ZL R ZL 4 2 2 2 9 (12 16 ) 0 R ZL ZL R <=> 4 2 2 9 4 0 R Z RL 2 2 2 (9 4 ) 0 R ZL R Do R khác 0 nên 2 2 (9 4 ) 0 R ZL => 2 2 2 2 (9 4 ) 0 150 1003 3 R ZL R ZL 2 2 42 L L C Z R Z Z = 2 2 150 4100 150 2002 Đáp án A d.Thay đổi : Khi tần số góc (hay f) thay đổi (cịn R, L và C không đổi ) Câu 15: Đặt điện áp xoay chiều u=U0cost (U0 không đổi và thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R,cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp,với CR2 < 2L. Khi = 1 hoặc = 2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm có cùng một giá trị.Khi = 0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm có giá trị cực đại.Hệ thức liên hệ giữa 1,2 và 0 là : A. ( ) 2 1 2 2 0 B. ( ) 21 21 0 C. 2 0 1 =21 ( 2 1 1 + 22 1 ) D. 0 = 12 Giải cách 1: làm theo kiểu tự luận cổ điển + Từ dữ kiện điện áp trên tụ như nhau U1C = U2C ta biến đổi nhằm thu được biểu thức rút gọn.Ta có 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 1 1 . . 1 1 1 1 1 1 2 . 2 2 ( ) U U C C R L R L C C C R CL C R CLCR CL CL CR CL CL L CR CR L CL L a C (23) Tuyensinh247.com 23 +Xem điện áp trên tụ đạt cực tiểu khi nào. Ta có: 22 2 2 2 2 2 2 4 2 2 2..1 212CC CL CC UZ U U IZ LR Z Z C R L C C U U U CyL CL R C C Đặt 2 2 ax x y bxd Dễ thấy UCmax khi ymin. vì a>0 nên min ix= 4 2 b y kh a a Tức là khi 2 22 2 0 0 1 2 . 2 2 LR LCR L b LC C So sánh (a) và (b) ta được 2 2 2 0 1 2 2 ( )Cách 2: UL = 22 )( L C LZZRUZ . Do UL1 = UL2 => 2 11221)1(CLR = 2 22222)1(CLR => 2 122 CLR + 4 2 1 1C = 2222 CLR + 4 2 2 1C => (2CL - R2)( 2 2 1 - 21 1 ) = 4 22 1C - 4 211C => (2CL - R2) = 12 C 22212221 => 2 1 1 + 22 1 = C2 (2C L - R2) (1) UL = ULmax khi 2 2 2 CLR + 41 2C + L 2 có giá trị cực tiểu. => 2 0 1 = 2 2 C (2C L - R2) (2) Từ(1) và (2) suy ra: 2 0 1 =21 ( 2 1 1 + 22 1 ) . Chọn đáp án C. Với điều kiện CR 2 < 2L. Cách 3: Ta sử dụng phương pháp cực trị của hàm số. vì bài toán này xét về sự phụ thuộc của Uc theo nên ta viết: 22 24 2 2 2..1. 2CC CLC UZ U UIZ L RZZCLR CC Thấy ngay hàm UC thuộc kiểu “ hàm bậc 2” đối với 2 phải có quan hệ hàm bậc 2: 2 21 21( )2CT (24) Tuyensinh247.com 24 Chú ý: với bài tốn có 2 giá trị của là 1 và 2 làm điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây thuần cảm có cùng một giá trị. Cịn khi = 0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn đạt cực đại. Nếu chúng ta cũng giải theo phương pháp cực trị của hàm số (đánh giá kiểu hàm số), thì chúng ta sẽ viết 22 2 2 22 22 . . . 11 1 () 2()C C L LC UZ UL UIZ L RZZ R L C C Và thấy UL thuộc kiểu “hàm bậc 2” đối với 2 1 nên có ngay mối liên hệ giữa 1 2 0 2 2 2 0 1 2 111 1 , àà ( ) 2v l một cách nhanh chóng.Câu 16: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu thức uU 2cos t, tần số góc biến đổi. Khi 1 40 (rad / s) và khi 2 360 (rad / s) thì cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch điện có giá trị bằng nhau. Để cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị lớn nhất thì tần số góc bằng A 100(rad/s). B 110(rad/s). C 200(rad/s). D 120(rad/s). Giải 1: Nhớ công thức:Với = 1 hoặc = 2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi đó ta có: 1 2 =120(rad/s). Chọn D Giải 2: I1 = I1 => Z1 = Z1 => (ZL1 – ZC1)2 = (ZL2 – ZC2)2 Do 1 2 nên (ZL1 – ZC1) = - (ZL2 – ZC2) => ZL1 + ZL2 = ZC1 + ZC2 (1 + 2)L = C1 ( 1 1 + 2 1 ) => LC = 1 2 1 (1) Khi I = Imax; trong mạch có cộng hưởng LC = 2 1 (2). Từ (1) và (2) ta có = 12 = 120(rad/s). Chọn D (25) Tuyensinh247.com 25 điện hiệu dụng trong mạch có giá trị bằng nhau ax 1 2 mII I n . Giá trị của điện trở R là biểu thức nào ( biểu thức liên hệ giữa R, L, 1, 2, n)? Giải : + do ax 1 2 1 2 min 2 2 2 2 22 2 2 1 1 1 1 1 1 1 ( 1) (*) mI I I ZZnZnR n ZRL nRn RL C C + theo phương pháp TÀI NĂNG TRẺ thì 21 2 0 Mà 02 1LC nên 12 12 1 1 C LC L thay vào (*) được2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 2 11 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 1 ( 1) ( ) ( ) 1 ( ) 1 1 n R L L L L C LL R R n n Câu 18: Đặt một điện áp u = U0 cost( U0 không đổi, thay đổi được) vào 2 đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp thỏa mãn điều kiện: CR2 < 2L. Gọi V 1,V2, V3 lần lượt là các vôn kế mắc vào 2 đầu R, L, C. Khi tăng dần tần số thì thấy trên mỗi vơn kế đều có 1 giá trị cực đại, thứ tự lần lượt các vôn kế chỉ giá trị cực đại khi tăng dần tần số là A. V1, V2, V3. B. V3, V2, V1. C. V3, V1, V2. D. V1, V3,V2. Giải: Ta gọi số chỉ của các vôn kế là U: U1=IR = 22 )1( CLR UR U1 = U1max khi trong mạch có sự cộng hưởng điện: => 2 = LC 1 (1) U2 = IZL = 2 2 2222222 2 21) 1 ( y UC LC LR ULC LR LU U2 = U2max khi y2 = 2 2 2 42 21 1 L LR C có giá trị cực tiểu y2min Đặt x = 12 , Lấy đạo hàm y2 theo x, cho y2’= 0 => x = 12 = 2 (2 ) 2 CRC L C (26) Tuyensinh247.com 26 )2(22222RCLC =)2(22CRL C (2) U3 = IZC = 2 322222222)21()1( yUCLCLRCUCLRCU U3 = U3max khi y3 = L24 +(R2 -2C L )2 + 12 C có giá trị cực tiểu y3minĐặt y = 2 , Lấy đạo hàm của y3 theo y, cho y’3 = 0 y = 2 = 2 2222122LRLCLRCL => 32 = 2 2 21 LR LC (3) So sánh (1); (2), (3): Do CR2 < 2L nên : 2L – CR2 > 0 Từ (1) và (3) 32 = 2 2 21 LR LC < 12 = LC 1 Xét hiệu 2 2 - 1 2 = )2(22CRL C -LC 1=)2()2()2(22222RLLCCRRLLCCRLL> 0 Do đó 22 = )2(22CRL C > 12 = LC 1 Vậy ta có 3 2 = 2221LR LC < 12 = LC 1 < 22 = )2(22CRLC Khi tăng dần tần số thì các vôn kế chỉ số cực đại lần lượt là V3, V1 và V2. đáp án C Câu 19: Cho đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, biết LCR2. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều với tần số góc thay đổi được. Khi 1 hoặc 2 thì thấy hệ số cơng suất của đoạn mạch có giá trị bằng nhau, giá trị bằng nhau đó là biểu thức nào ( biểu thức liên hệ giữa Cos , , 1 2)? Giải : Ta tính cos1 ứng với 1, ta có: 22 1 2 1 2 1 221111 os os 11 R R R c hayc (27) Tuyensinh247.com 27 Theo giả thuyết 2 2 21 22 22 1 22 1 22 1 1 êos 1 1 2 L L L C C LCRRnnc L L L C L L C CC CC Ngồi ra ta cịn sử dụng PP cực trị của hàm số 2 2 2 12 12 12 0 12 12 1 222 22 2 2 1 12 2 1 12 212 1 2 2 1 12 2 11 ê:os os LLnnc LCC LL L c e. Tìm hệ số cơng suất: Câu 20: Đặt một điện áp xoay chiều u = U0cost (V) vào hai đầu một đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn dây cảm thuần L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Tụ C có điện dung thay đổi được.Thay đổi C, khi ZC = ZC1 thì cường độ dịng điện trễ pha 4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch, khi ZC = ZC2 = 6,25ZC1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai tụ đạt giá trị cực đại. Tính hệ số cơng suất của mạch. A. 0,6 B. 0,8 C. 0,7 D. 0,9 RZZL C1 = tan(4 ) = 1=> R = ZL – ZC1 => ZC1 = ZL - R Ta có: UC2 = Ucmax => ZC2 = LLZ ZR2 2 => 6,25ZC1ZL = R2 +ZL2 => 6,25( ZL- R) ZL = R 2 +ZL 2 => 5,25ZL2 - 6,25RZL – R2 = 0 => 21ZL2 - 25RZL– 4R2 = 0 => ZL = 34R Ta có: ZC2 = 2 2 LL R ZZ = 34 916 2 2 RRR = 1225R => cos2 = 2 ZR = 22 )122534 ( R RR R = 0,8. Chọn B (28) Tuyensinh247.com 28 Câu 21: Đặt điện áp xoay chiều có f thay đổi vào hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc theo thứ tự đó có R=50,L H C F 24 10; 6 1 2 . Để điện áp hiệu dụng 2 đầu LC (ULC) đạt giá trị cực tiểu thì tần số dịng điện phải bằng: A. 60 Hz B. 50 Hz C. 55 Hz D. 40 Hz Câu 22: Cho mạch RLC nối tiếp: Điện trở thuần R, L thay đổi được, tụ điện có điện dung C. Điện áp xoay chiều đặt vào 2 đầu mạch u=U0cos(t) . Khi thay đổi độ tự cảm đến 1 1L (H) thì cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch cực đại, lúc đó cơng suất của mạch bằng 200W. Khi thay đổi L đến 2 2L (H) thì điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu cuộn cảm cực đại = 200V. Điện dung C có giá trị : A.C 200F B.C 50F C. C 150F D.C 100F Giải: Khi thay đổi độ tự cảm cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch cực đại thì xảy ra cộng hưởng: ZC = ZL1 => ZC= 1 1 1 C L C Z Z Z L C (*) Lúc đó: max 2 UP P R (1) => U Pmax.R (1’) Khi thay đổi đến L2= 2/π H thì : 2 2max CL R ZU U R (2) Lấy (1) chia (2) max 2 2 2 2 2 2 max 200 1200 L C C C P U U U U R Z R Z R Z (3) Thế (1’) vào (3): max 2 2 max2 2 . 1 C . CP R R Z P RR Z (4) Ta có lúc đầu cơng hưởng: ZL1= ZC (5) với 1 1L 2 2CL2 C R + Z Z = Z (6) với 2 2L (H) Lấy (6) chia (5) 2 C2 2 C R + Z2 = Z => 2 C 2 2 2 2 C C C 2Z = R + Z Z R R = Z (7) Thế (7) vào (4) : max max 200 2 100 2 2 C CP (29) Tuyensinh247.com 29 do (*) => 1 100 100 ( / )1/ CZ rad sL => 4 1 1 1 10 100( ) ( ). C 100. 100.100 C F F Z . Chọn D b. Thay đổi L: Câu 23: Một mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp gồm một điện trở, một tụ điện và một cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L có thể thay đổi, với u là điện áp hai đầu đoạn mạch và uRC là điện áp hai đầu đoạn mạch chứa RC, thay đổi L để điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại khi đó kết luận nào sau đây là sai? A. u và uRC vuông pha. B.(UL)2Max= U2+URC2 C. 2 2 CL CZ RZ Z D. 2 2 ( L Max) CCU R ZU Z Câu 24: Cho đoạn mạch điện không phân nhánh RLC. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có t(V). Điện trở R = 100, Cuộn dây thuần cảm có L thay đổi được,tụ điện có điện dung 4 10C (F). Xác định L sao cho điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại. A. L= 1 H B. L= 2 H C. L= 0, 5 H D. L= 0,1 H Câu 25: Cho mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp,cuộn cảm thuần có độ tự cảm thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u=100 6cos100t. Điều chỉnh độ tự cảm để điện áp trên hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại là ULmax thì điện áp hiệu dụng trên hai đầu tụ điện là UC = 200V. Giá trị ULmax là A. 300V B. 100V C. 150V D. 250V Giải: 2 2 c R 2 2 L max c R Lmax c 2 2 c 2 2 L max Lmax c L max Lmax c 2 2 2 2 R c Lmax c L max 2 2 L max Lmax Lmax U U U U U U U U U U U U 0 U U U UU U U 2U U U U 200U 100 0 U 100(V) Câu 26: Cho mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh RLC có tần số thay đổi được.Gọi f0 ;f1 ;f2 lần lượt các giá trị tần số làm cho hiệu điện thế hiệu dung hai đầu điện trở cực đại, hiệu điện thế hiệu dung hai đầu cuộn cảm cực đại, hiệu điện thế hiệu dung hai đầu tụ điện cực đại.Ta có : C A R L B V (30) Tuyensinh247.com 30 A.f0= 21 ff B.f0= 12 ff C.f1.f2=f02 D. f0 =f1 + f2 Câu 27: Đoạn mạch AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp với MB. Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L thay đổi được. Đoạn mạch MB chỉ có tụ điện C. Đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều u = 100 2cos100πt (V). Điều chỉnh L = L1thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch là I1 = 0,5 A, điện áp hiệu dụng UMB = 100 V và dòng điện trễ pha 600 so với điện áp giữa hai đầu mạch. Điều chỉnh L = L2 để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch A, M đạt cực đại. L2 có giá trị A. 21 H B. 31 H C. 32 H D. 5,2 H Giải: Ta có ZC =100/0,5 = 200, tan tan600 3 RZZL C ---> (ZL – ZC) = R 3 Z = U/I = 100/0,5 = 200 Z = R2 (ZL ZC)2 2R ---> R = 100 UAM = I.ZAM = 221 22222 2 22 100 )100(40012 )( LLL CLCLC LL ZZUZ R ZZZZR UZ ZR ZRU UAM =UAMmin khi y = 2 2100 100LLZZ = ymax có giá trị cực đại y = ymax khi đạo hàm y’ = 0 => ZL2 – 200ZL -100 = 0 => ZL = 100(1 + 2) => L = 21 (H) đáp án A. Câu 28: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos100πt vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm R, C và cuôn dây thuần cảm L thay đổi được. Điều chỉnh L để điện áp hiệu dụng ở hai đầu L đạt giá trị cực đại và bằng 100V, khi đó điện áp 2 đầu tụ bằng 36V. Giá trị hiệu dụng 2 đầu đoạn mạch là: A. 64V B. 80V C. 48V D. 136V Giải 1:UL max = 2 2 C U R Z R UL max = 2R 2CR U U U U Mạch RLC (cuộn dây thuần cảm) có L thay đổi và UL max thì ta ln ln có: UL.UC = U2R U2C và UL max = 2R 2C RU U U (31) Tuyensinh247.com 31 Ta dùng công thức: UL.UC = U2R U2C suy ra UR = 48V Ta dùng công thức: 2 2 2 2 max 100 48 36 80 48 L R CR U U U U U U V U . Đáp án B Giải 2: + L biến thiên mà ULmax ta có giản đồ như hình bên. + Theo hệ thức lượng của tam giác vng ta có: 2RC C L2 2 2RC L U U .U U U U 2 L C L U U U U = 80(V) . Đáp án B Câu 29: Cho mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp,cuộn cảm thuần có độ tự cảm thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u=100 6cos100t. Điều chỉnh độ tự cảm để điện áp trên hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại là ULmax thì điện áp hiệu dụng trên hai đầu tụ điện là UC = 200V. Giá trị ULmax là A. 300V B. 100V C. 150V D. 250V Giải: UL = ULmax khi ZL = C CZ ZR2 2 => ULUC = UR2 + UC2 (1) U2 = UR 2 +(UL – UC)2 = UR2 + UL2 + UC2 – 2ULUC (2) Từ (1) và (2): U2 = UL 2 – ULUC=> (100 3)2 = UL 2 – 200UL => UL2 – 200UL - 30000 = 0 => ULmax = 300V. đáp án A Câu 30: Cho mạch điện nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được,tụ điện C và điện trở R.Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch u= 100 6cos100t(v).Khi điện áp hiệu dụng trên cuộn dây đạt giá trị cực đại ULmax thì điện áp hiệu dụng trên đoạn mạch chứa RC là 100V.Gía trị ULmax là?(ĐA 200V) Giải: Khi L thay đổi để ULmax thì 2 2 4 ax ax . . . 3.10 1 C RC Lm Lm R RC R U R Z U U U U U U UR U Mặc khác ta lại có: L U R U900 C (32) Tuyensinh247.com 32 2 2 2 2 2 2 2 2 ax ax ax ax ax 2 4 ax ax 2 2 2 2.10 2 R Lm C R C C Lm Lm RC C Lm LmLm C Lm U U U U U U U U U U U U UU U U Mà 2 2 2 4 10 3R C RC U U U Giải hệ (1),(2) và (3) ta có UR = 86,6024V => ULmax = 200V Câu 31: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 30 2V vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết cuộn dây thuần cảm, có độ cảm L thay đổi được. Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt cực đại thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu tụ điện là 30V. Giá trị hiệu điện thế hiệu dụng cực đại hai đầu cuộn dây là: A. 60V B. 120V C. 30 2V D. 60 2V Giải: Khi L thay đổi ULmax khi ZL = 2 2 CCR Z Z (1)và ULmax = 2 2 CU R Z R Ta có: 2 2 2 2 2 30 2 30 2 ( ) ( ) C C L CC L C C UU Z R Z Z Z Z R Z Z Z (2) Thế (1) vào (2) ta được: 4 2 2 4 2 2 2 0 C C C CR Z R Z R Z R Z Do đó ULmax = 2 2 60UR U R V. Chọn A c.Thay đổi C: Câu 1:Một đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm điện trở thuần 100, cuộn dây cảm thuần có độ tự cảm H 1 và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u200 2 cos100t V( ). Thay đổi điện dung C của tụ điện cho đến khi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại. Giá trị cực đại đó bằng: A. 100 2V B. 200 2V C. 50 2V D. 100V Câu 2:Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở r và tụ điện C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 30V.Điều chỉnh C để điện áp trên hai bản tụ đạt giá trị cực đại và bằng số 50V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây khi đó là bao nhiêu? A. 30V B. 20V C. 40V D. 50V Câu 3: Cho đoạn mạch điện AB gồm mạch AM mắc nối tiếp với mạch MB. Mạch AM chỉ chứa cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1 (33) Tuyensinh247.com 33 một tụ điện có điện dung thay đổi được. Giữa AB có một điện áp xoay chiều u = 200cos100πt(V) luôn ổn định. Điều chỉnh C cho đến khi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch MB đạt cực đại (UMB)Max. Giá trị của (UMB)Max là A. 361 V. B. 220 V. C. 255 V. D. 281 V. Giải: công thức ax 2 22 R4 RCM L L UU R Z Z -thay các số liệu váo sẽ ra đáp án Câu 4: Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 30Ω, ZL = 40Ω, còn C thay đổi được. Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp u = 120cos(100t - π/4)V. Khi C = Co thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại UCmax bằng A. UCmax = 100 2V B. UCmax = 36 2V C. UCmax = 120V D. UCmax = 200 V Câu 5: (ĐH-2011) Đặt điện áp xoay chiều uU 2cos100t (U khơng đổi, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5 1 H và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung của tụ điện để điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại. Giá trị cực đại đó bằng U 3. Điện trở R bằng A. 20 2 . B. 10 2 . C. 10 . D. 20 . Giải:Ta có:ZL = ω.L= 20Ω; Ucmax = 21023 3 2 2 22 LL L Z RR ZRU RZR U Đáp án B Câu 6: Cho mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh có điện trở hoạt động bằng 15Ω, một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2 5π H và một tụ điện có điện dung 500C= F π . Điện áp giữa hai đầu mạch điện là u=75 2cos100πt(V) luôn ổn định. Ghép thêm tụ C’ với C thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm có giá trị lớn nhất (UL)Max. Giá trị của C’ và (UL)Max lần lượt là A. -3 10 π F; 100V. B. -3 10 π F; 200V. C. -3 10 2π F; 200V. D. -3 10 2π F; 100V. Khi ghép thêm tụ C’ thì ULmax khi ZL Zcb=40 từ đó suy ra Cb ,thấy rằng CbCâu 7: Đặt điện áp xoay chiều u = U cos(100t)Vvào đoạn mạch RLC. Biết R = 100 tụ điện có điện dung thay đổi được. Khi điện dung tụ điện lần lượt là C1=25/π (µF) và C2 = 125/3π (µF) thì điện áp hiệu dụng trên tụ có cùng giá trị. Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại thì giá trị của C là: (34) Tuyensinh247.com 34 * ZC1 = 400 ; ZC2 = 240 * UC1 = UC2 => 212 1 )( L C CZZR UZ = 2 22 2 )( L C CZZR UZ => 4002.(1002.2 + ZL 2 – 2ZL.240 + 2402 ) = 2402.(1002.2 + ZL2 – 2ZL.400 + 4002 ) => ZL 2 – 300ZL + 20000 = 0 => ZL = 100 và 200 * Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại => có cộng hưởng ZL= ZC=> C = F 4 10 và F 2104 Câu 8: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Điện dung C có giá trị thay đổi được và cuộn dây thuần cảm. Điều chỉnh giá trị của C và ghi lại số chỉ lớn nhất trên từng vôn kế thì thấy UCmax = 3ULmax. Khi đó UCmax gấp bao nhiêu lần URmax? A. 3 8 B. 8 3 C. 4 2 3 D. 34 2 Vì C biến thiên nên: 2 2 Cmax L U U R Z R (1) Lmax max L L Lmin U U U I .Z .Z .Z Z R (2) (cộng hưởng điện) vàURmax U (3) (cộng hưởng điện) 2 2 LCmax LLmax L R + ZU (1) = 3 = R = Z 8 (2) U Z (4) 2 2LCmax Rmax R + ZU (1) = (3) U R (5) Từ (4) và (5) → 83U U maxR maxC Câu 9: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Điện dung C có giá trị thay đổi được và cuộn dây thuần cảm. Điều chỉnh giá trị của C thì thấy: ở cùng thời điểm số, chỉ của V1 cực đại thì số chỉ của V1 gấp đôi số chỉ của V2. Hỏi khi số chỉ của V2 cực đại thì số chỉ của V2 gấp bao nhiêu lần số chỉ V1? A. 2 lần. B. 1,5 lần. C. 2,5 lần. D. 2 2lần (35) Tuyensinh247.com 35 RZRUU 2L2max C theo (1) → 2 2L LCmax L U 4Z + Z U 5U = 2Z 2 (2) Khi đó lại có: L2L2C ZZR Z theo (1) ta được: ZC = 5ZL = 2,5R → Z = R 5 (3) Chỉ số của V1 lúc này là R UR UU = IR = = Z 5 (4) Từ (3) và (4) ta có: CmaxR U 5= = 2,5U 2 Câu 10: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp . Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R = 5 3(Ω) mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C hữu hạn khác không . Đoạn mạch MB gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = .10 1 H. Đặt vào A , B một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi : u = U 2cos100πt(V) . Điều chỉnh điện dung C để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM đạt cực đại ; điện dung của tụ điện có giá trị A. 10102 (F) B. 5102 (F) C. 25102 (F) D. 15102 (F) Giải: Ta có ZL = 100π. 101 = 10(Ω); UAM = 22 22 )( L C CZZR ZRU = 22 22 )( CCL ZR ZZR U = Y U UAM đạt cực đại khi Y = 2 2 22 )( CCL ZR ZZR = 1 + 2 2 2 2C CLL ZR ZZZ đạt giá trị cực tiểu Y = Ymin khi biểu thức X = 2 7520100 CCZ Z đạt cực tiểu => X’ = 0 => ZC2 – 10ZC – 75 = 0 => ZC = 15 Ω. Do đó C = 15102 (F). Chọn D Câu 11 :Đặt điện ap xoay chiều có giái trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp (L là cuộn cảm thuần ).thay đổi điện dung C của tụ điện đến giái trị C0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại và Uc = 2U .Khi C = C0, càm kháng cuộn cảm là: A.ZL=Zco B.ZL=R C. ZL = 3 4Zco D. ZL= (36) Tuyensinh247.com 36 Giải:Ta có UC = 22 )( L C CZZR UZ = 222 )( CCLZ ZZR U = 12 222 CLC LZZZ ZR U UC = UCmax khi ZC0 = L LZ ZR2 2 UCmax = 2U => 202 0 )( L C CZZR UZ = 2U => 20 C Z = 4R2 + 4(ZL – ZC0)2=> 2 0 C Z = 4R2 + 4 2 L Z + 4 20 C Z - 8 ZL ZC0 = 4R2 + 4 2 L Z + 4 20 C Z - 8R2 - 8 2 LZ => - 4R2 - 4 2 L Z + 3 20 CZ = 0 => 3 2 222 )( L ZR - 4R2 - 4 2 L Z = 0 => 3R4 + 3 4 L Z + 6R2 2 L Z - 4R2 2 LZ - 4 4 LZ = 0 => 4 L Z - 2R2 2 L Z - 3R4 = 0 => 2 L Z = 3R2=> ZL = R 3 Khi đó ZC0 = L LZ ZR2 2 = 34R => R =4 3 ZC0 Do đó ZL = 43 ZC0 . Chọn C Câu 12.Một đoạn mạch gồm điện trở thuần R không đổi mắc nối tiếp với 1 tụ điện có điện dung C biến thiên và cuộn dây thuần cảm L=0.3/π (H). Điện áp hai đầu đoạn mạch: u=Uocos(100t) (V). Khi điều chỉnh điện dung của tụ điện dến giá trị C1 thì điện áp hiệu dụng URC o U2 V. Giá trị C1 là: A.2 1015 B. 2 15.10 C. 4 1015 D. 4 15.10Giải Ta có ZL = 30Ω URC o U2 = U => 2 2 2 2 2 10 ( ) 15 2 15 LC L C C Z R Z R Z Z Z C F d.Thay đổi : (37) Tuyensinh247.com 37 -Xác định ω để Pmax, Imax, URmax.Khi thay đổi ω, các đại lượng L, C, R không thay đổi nên tương ứng các đại lượng Pmax, Imax, URmax khi xảy ra cộng hưởng: ZL = ZC hay 1LC 2 1 1 L LC C -Xác định ω để UCmax. Tính UCmax : Khi : 2 1 2 L RL C thì ax 2 2 2 .4 CM U LU R LC R C -Xác định ω để ULmax. Tính ULmax : Khi: 2 1 1 2 C L RC thì ax 2 2 2 .4LM U LU R LC R C -Cho ω = ω1, ω = ω2 thì P như nhau. Tính ω để Pmax. Điều kiện để P đạt giá trị cực đại (cộng hưởng) khi: 2 C L 1 2 1 2 1Z Z LC => Với = 1 hoặc = 2 thì I hoặc P hoặc cosφ hoặc UR có cùng một giá trị thì: IMax hoặc PMax hoặc URMax khi 1 2 1 2 1LC , f f f1 2 =>Có hai giá trị của để mạch có P, I, Z, cosφ, UR giống nhau thì : 21 2 1m LC -Cho ω = ω1, ω = ω2 thì UC như nhau. Tính ω để UCmax: Điều kiện để UCmax khi: 2 2 2 2 C 2 1 2 1 L R 1L C 2 2 -Cho ω = ω1, ω = ω2 thì UL như nhau. Tính ω để ULmax. Điều kiện để ULmax khi: 22 2 2 2 L 1 2 1 L R 1 1 1C C 2 2 -Cho ω = ω1 thì ULmax, ω = ω2 thì UCmax. Tính ω để Pmax. ULmax khi 1 2 1 1. C L RC 2 ;UCmax khi 22 1 L RL C 2 Điều kiện để Ῥ đạt giá trị cực đại (cộng hưởng) khi: 2 C L 1 2 1 2 1Z Z LC (38) Tuyensinh247.com 38 Câu 1: Mạch điện R1L1C1 có tần số cộng hưởng 1 và mạch R2L2C2 có tần số cộng hưởng 2 , biết 1=2. Mắc nối tiếp hai mạch đó với nhau thì tần số cộng hưởng của mạch sẽ là . liên hệ với 1và 2 theo công thức nào? Chọn đáp án đúng: A. =21. B. = 31. C. = 0. D. = 1. Giải: 2 = LC 1 = 21 2121 ) ( 1CC CCLL => 21 = 11 1CL - => L1 = 121 1C ; 22 = 22 1C L =>L2 = 2 22 1C L1 + L2 = 121 1C + 222 1C = 21 1 ( 1 1 C + 2 1 C ) = 12 1 1 221 CC CC ( vì 1=2.) => 2 1 = 2 2121 ) ( 1CC CCLL = 2 => = 1. Đáp án D Câu 2: Một cuộn dây không thuần cảm nối tiếp với tụ điện C thay đổi được trong mạch điện xoay chiều có điện áp u = U0 cost (V). Ban đầu dung kháng ZC, tổng trở cuộn dây Zd và tổng trở Z toàn mạch bằng nhau và đều bằng 100. Tăng điện dung thêm một lượng C = 3 10.125, 0 (F) thì tần số dao động riêng của mạch này khi đó là 80 rad/s. Tần số của nguồn điện xoay chiều bằng: A. 80 rad/s. B. 100 rad/s. C. 40 rad/s. D.50 rad/s. Giải: Đề cho: ZC, =Zd = Z = 100 Do ZC = Zd = Z.=> UC = Ud = U = 100I Vẽ giãn đồ véc tơ như hình bên. ta suy ra: UL = Ud/2 = 50I => 2ZL = Z =>ZL = 50. Với I là cường độ dòng điện qua mạch ZL = L; ZC = C 1 => CL = ZLZC = 5000 (1) ’ = )( 1CC L = 80 => L(C+ C) = (80 )21 (2) 5000C(C+C) = 2 )80( 1 => C2 +(C)C - 5000.)80( 1 2 = 0 => C2 + 3 10.125, 0 C - 5000.)80( 1 2 = 0 UC Ud (39) Tuyensinh247.com 39 => C2 + 3 108 C - 4.8 10 26 = 0 => C = 3 108 F => ZC = C 1 = 100 => = CZC 1 = 80 rad/s. Chọn A Câu 3: Đặt một điện áp uU c0 ost V( )vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với một tụ điện C có điện dung thay đổi được. Ban đầu tụ điện có dung kháng 100Ω, cuộn dây có cảm kháng 50Ω. Giảm điện dung một lượng ∆C=10 3 8 F thì tần số góc dao động riêng của mạch là 80π(rad/s). Tần số góc ω của dòng điện trong mạch là A. 40 ( rad s/ ) B. 60 ( rad s/ ) C. 100 ( rad s/ ) D. 50 ( rad s/ )Từ ZL 50,ZC 100 2 21 LC mà 50 L (1) -Khi giảm điện dung đến C1 = (C - C) thì LC1 = 2 2 801 hay L(C - C) = 2 2 801 hay LC- LC=802 2 1 (2) thay (1) Vào (2) ta được kết quả : 40 (rad / s) Câu 4: Cho mạch điện xoay chiều không phân nhánh gồm 3 phần tử : điện trở R, cuộn cảm thuần có 1 π L H và tụ điện có điện dung C. Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện là u=90cos( t+ )( ) 6 V .Khi 1 thì cường độ dòng điện qua mạch là i= 2cos(240 t- )( ) 12 A , t tính bằng s. Cho tần số góc thay đổi đến giá trị mà trong mạch có cộng hưởng điện , biểu thức điện áp giữa hai bản tụ điện lúc đó là: A. u =45 2cos(100 t- )( )3 C V B. u =45 2cos(120 t- )( )3 C V C. u =60cos(100 t- )( ) 3 C V D . u =60cos(120 t- )( )3 C V Giải: Từ biểu thức của i khi = 1 ta có 1 = 240π rad/s => ZL1 = 240π 41 = 60 Góc lệch pha giữa u và i lúc đó : = u - i = 4)12(6 => tan = 1 R = ZL1 – ZC1; Z1 = 45 2 1245 I U Z12 = R2 + (ZL – ZC)2 (40) Tuyensinh247.com 40 ZC1 = C 1 1 => C = 3600 115.240 11 11 C Z (F) Khi mạch có cộng hưởng: 2 2 2 (120 ) 36001.4 11 1 LC => 2 = 120 π rad/s Do mạch cộng hưởng nên: ZC2 = ZL2 = 2 L = 30 () I2 = 2 45245 RU (A); uc chậm pha hơn i2 tức chậm pha hơn u góc π/2 Pha ban đầu của uC2 = 326 Ta có : UC2 = I2,ZC2 = 30 2 (V) Vậy uC = 60cos(120πt –π/3) (V). Chọn D Câu 5: Một mạch điện xoay chiều gồm một tụ điện C nối tiếp với một cuộn dây. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = 100 2cost(V) thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu tụ điện C và hai đầu cuộn dây lần lượt là 100 2(V) và 100 V. Cường độ hiệu dụng trong mạch I = 2(A). Tính tần số góc , biết rằng tần số dao động riêng của mạch 0 =100 2π ( rad/s). A. 100π ( rad/s). B.50π ( rad/s). C. 60π ( rad/s). D. 50 2π ( rad/s). Câu 6: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L6, 25H , tụ điện có điện dung 10 3 C F 4,8 . Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều u200 2cos tVcó tần số góc thay đổi được. Thay đổi , thấy rằng tồn tại 1 30 2 rad/s hoặc1 40 2 rad/s thì điện áp hiệu dụng trên cuộn dây có giá trị bằng nhau. Điện áp hiệu dụng cực đại hai đầu cuộn dây là: A. 120 5V B. 150 2V C. 120 3V D. 100 2V Giải: + Điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm thuần: L 2 22 2 2 2 2 2 U L UL U 2L 1 1 1 2L 1 R L R L C C C C (41) Tuyensinh247.com 41 Với = 1 hoặc = 2 thì điện áp trên cuộn cảm có cùng giá trị, với = 0 thì điện áp trên cuộn cảm cực đại. Ta có quan hệ: 2 2 2 0 1 2 1 1 1 1 2 = 22 2L C R C 2 0 = 48 (rad/s) ZL = 300(); ZC = 100(); R = 200() ULmax = 150 2(V) Câu 7: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có (Ro,L) và hai tụ điện C1, C2 . Nếu mắc C1 song song với C2 rồi mắc nối tiếp với cuộn dây thì tần số cộng hưởng là 1 = 48 (rad/s). Nếu mắc C1 nối tiếp với C2 rồi mắc nối tiếp với cuộn dây thì tần số cộng hưởng là 2 = 100(rad/s). Nếu chỉ mắc riêng C1 nối tiếp với cuộn dây thì tần số cộng hưởng là A. = 74(rad/s). B. = 60(rad/s). C. = 50(rad/s). D. = 70(rad/s). Giải 1: C1 // C2 thì C = C1 + C2 => 2ss 2 2 2 2 1 2 ss 1 2 1 1 1 1 1 1 LC LC LC (48 ) (1) C1 nt C2 thì 1 2 1 1 1CC C => 2nt 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1.( ) LC L C C LC LC => 2 2 2 2 nt 1 2 (100 ) (2) Giải hệ (1) và (2) => 1 60 (rad/s) Giải 2: Cnt = 22 1 => C11 C22CC = 22L1 => C1C2 = L 22 1 12L1 = 2 2221 1L (2) Từ (1) và (2) => C1 + 2 2 221 1L 1 1 C = 12L1 (3) => C1 = L 2 1 (4) Thay (4 vào (3) L 2 1 + 2 2221 2 LL = L 21 1 => 2 1 + 22212 = 2 1 1 => 2 221 + 4 = 2 22 => 4 - 222 + 2 221 = 0 (5) Phương trình có hai nghiệm = 60π rad/s và = 80π rad/s đáp án B Câu 8: Cho đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp.Đặt vào 2 đầu mạch 1 điện áp xoay chiều có tần số thay đổi được. Khi tần số của điện áp 2 đầu mạch là f0 =60Hz thì điện áp hiệu dụng 2 đầu cuộn cảm thuần đạt cực đại .Khi tần số của điện áp 2 đầu mạch là f = 50Hz thì điện áp 2 đầu cuộn cảm là uL=UL 2cos(100t + 1 ) .Khi f = f’ thì điện áp 2 đầu cuộn cảm là uL =U0L cos(t+2 ) .Biết UL=U0L / 2.Giá trị của ’ bằng: A.160(rad/s) B.130(rad/s) C.144(rad/s) D.20 30 (rad/s) Giải: UL = IZL = 2 )1( CLR LU (42) Tuyensinh247.com 42 UL =ULmax khi y = 2 22)1( CL R = ymin => 2 0 1 = 2 2 C (2C L -R2) (1) Với 0 = 120 rad/s Khi f = f và f = f’ ta đều có U0L = UL 2 Suy ra UL = U’L => 22)1(CLR = 22)'1'('CLR => 2 [ 2 2 )'1'(CLR ] = ’2 [ 2 2 )1(CLR ] ( 2 -’2 )( 2C L -R2) = 12C ( 2 2 ' - 2 2 ' ) = 12C ( 2 -’2 )( 2'1 + 2 1 ) => C2 ( 2 CL -R2) = 2'1 + 2 1 (2) Với = 100 rad/s Từ (1) và (2) ta có : 2 0 2 = 2 '1 + 2 1 => ’2 = 2 02 202 2 => ’ = 202 0 2 Thế số : ’ = 2222120100.2120.100 = 160,36 rad/s. Chọn A Câu 9: Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm L, điện trở R150 3 và tụ điện C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u=Uocos2 (V).Khi f=f1=25 Hz hay f=f2=100 Hz thì cường độ dịng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng như nhau nhưng lệch pha nhau 3 2 .Cảm kháng của cuộn dây khi f=f 1 là? Đáp số : 1 3 150 3 150 L Z ; 1 1150 3( )25.2LZL H Giải: Đề cho khi f= f1 thì: 1 2 2 1 1 ( L C)U I R Z Z (1) Khi f= f2 thì: 2 1 2 2 2 2 ( L C)U I I R Z Z (2) Từ (1) và (2) => 2 2 1 1 2 2 (ZLZC) (Z LZ C) (3) Do f1< f2 nên Z1L< Z2L : 1 <0 => 2 >0 (43) Tuyensinh247.com 43 <=>(2 +1)L = 1 2 1 1 1( )C = 1 21 2 1 ( )C => 1 2 1LC = 12 (4) Đặt: 1 2 = 25.2 .50.2 100 ( Rad s/ ) Hay f= 50Hz (cộng hưởng) -Đề cho: 2 +/- 1 / = 2/3 ; Do tinh chất đối xứng 1= - 2 => 2 =/3 ; 1 = -/3 (5) Và theo đề: f 1=25 Hz; f2=100 Hz=> f2= 4f1 => Z1C = 4Z1L và Z2L = 4Z2C (6) Từ (5) Ta có : 1 1 1 tan tan( ) 3 3 L C Z Z R và 2 2 2 tan tan( ) 3 3 L C Z Z R Do (6) => 1 1 1 1 1 1 4 3 3 3 3 L C L L L L Z Z Z Z Z Z R R R R Thế số : 1 3 150 3 1503 L Z => 1 1 150 3( )25.2 LZ L H Z1C = 4Z1L =4.150 = 600 => 4 1 1 1 1 1 10 ( ) ( ). 600.25.2 30000. 3C C F F Z Tương tự, lúc sau :Z2L = 600; Z2C = 150 Đáp số : 1 3 150 3 1503 L Z ; 11 150 3( )25.2 LZ L H Chú ý Bài tốn có thể mở rộng: Có hai giá trị của để mạch có P, I, Z, cosφ, UR giống nhau thì 1 2 2 1m LC Thay đổi f có hai giá trị f1 f2 biết f1 f2 a và I1I2? Ta có : 1 1 2 2 1 2 ( 1L 1C) ( 2L 2C ) Z Z Z Z Z Z hệ 21 2 1 2 12 chLC a hay 1 2 1 2 1LC tần số f f f1 2 Câu 10.Cho mạch AB chứa RLC nối tiếp theo thứ tự ( L thuần ). Gọi M là điểm nối giữa L và C. Cho điện áp 2 đầu mạch là u=U0cos(t). Ban đầu điện áp uAM và uAB vuông pha. Khi tăng tần số của dòng điện lên 2 lần thì uMB : A Tăng 4 lần B không đổi C Tăng D giảm Giải: Ban đầu với tần số o đề cho điện áp đoạn AM vuông pha với điện áp đoạn AB suy ra: 0 0. 0 1 RZR ZZL C L C A R L B (44) Tuyensinh247.com 44 => ZL20 ZL0ZC0 R2hay ZL20 R2 ZL0ZC0 (1) Lúc sau tăng =20 thì ZL= 2ZL0; 2ZC = ZC0; (2) Mà Z = 2 2 )(ZL ZC R = 2 2 2 .. 2 L C CL Z Z ZZ R (3) Thế (1) vào (2) => Z0 = 0 02 0 L . CC Z Z Z (4) Ta có lúc đầu : UMB0 = I0 .ZC0 = . .00ZZU C= .).(.20020CLCZZRZU (5) Ta có lúc sau : UMB = I .ZC = ..ZZU C= .).(.22CLCZZRZU (6) Thế (2) vào (6): UMB = 20020)21.2(.2.CLCZZRZU =)41.2.4(.2.20002020CCLLCZZZZRZU => UMB = ).8.16(4..20002020CCLLCZZZZRZU (7) Thế (1) vào (7): UMB = ).8.16(4..20002020CCLLCZZZZRZU UMB= . .1.2LCU Khi tăng 2 lần thì 2 tăng 4 lần . Suy ra mẫu số giảm nên UMB tăng . Trên giản đồ dễ thấy ZC đang lớn hơn ZL . Do đó khi tăng f thì Zc sẽ giảm, Uc (UMB) tăng đến khi xảy ra cộng hưởng thì UC rất lớn Câu 11 :Một cuộn cảm có điện trở trong r và đọ tự cảm L ghép nối tiếp với tụ điện C rồi mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số f .Dùng vơn kế nhiệt đo hiệu điện thế ta thấy giữa hai đầu mạch điện là U = 37,5 V ; giữa 2 đầu cuộn cảm là 50 V ; giữa hai bản tụ điện là 17,5 V .Dùng ampekế nhiệt đo cường độ dòng điện ta thấy I = 0,1( A) .Khi tần số thay đổi đến giá trị fm = 330 Hz thì cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại .Tần số f lúc ban đầu là : A. 50Hz B . 100 Hz C . 500Hz D . 60Hz Giải: Ta có: Z = IU = 375Ω ; Zd = IUd = 500Ω ; ZC = IUC = 175Ω 2 và Zd 2 = r2 + ZL2 => ZL = CdCZZZZ2222 = 400Ω ZL = 2πfL; ZC = fC21=> CLZZ = 4π2f2LC => 4π2f2LC = 175400 = 716 => 4π2LC = 716 2 1f (*) (45) Tuyensinh247.com 45 Khi I = Icđ => 2πfm L = Cfm 2 1 => 4π2 LC = 12mf (**) Từ (*) và (**) => f = 74fm = 7330.4 = 498,913 = 500Hz. Đáp án C Câu 12:Một đoạn mạch điện xoay chiều R,L,C,không phân nhánh.Nếu dịng điện qua mạch có tần số f1 thì cảm kháng bằng 240 cịn dung kháng bằng 60.Nếu dịng điện qua mạch có tần sơ f2=30(Hz) thì điện áp tức thời u và dòng điện tức thời i trên mạch cùng pha, f1 bằng: A. 15(Hz) B. 60(Hz) C. 50(Hz) D. 40(Hz) 1 1 2402 240 2 L Z f L L f ; 1 1 1 1 60 2 2 .60 C Z C f C f khi f =f2 u cùng pha so với i (cộng hưởng điện) 2 12f LC 2 12 2 2 2 1 1 1 1 240 1 4 4 4 2 60.2 .ff LC f f => f1= 2f2=2.30=60Hz Câu 13.Đặt vào hai đầu một tụ điện một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U khơng đổi và tần số f thay đổi. Khi f = 50Hz thì cường độ hiệu dụng qua tụ là 2,4A. Để cường độ hiệu dụng qua tụ bằng 3,6A thì tần số của dòng điện phải bằng: A. 25 Hz B. 75 Hz C. 100 Hz D. 50 Hz Giải: U =I1.Zc1 = I2.Zc2 <=> I1/ 2f1.C = I2./2f2.C Hay 2,4f2 =3,6f1 .Suy ra f2 = 75Hz Đáp án B Câu 14: Một đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch trên điện áp u U c 0 os t , với có giá trị thay đổi cịn U0 khơng đổi. Khi = 0thì điện áp hiệu dụng trên R đạt cực đại. Khi = 1thì điện áp hiệu dụng trên C đạt cực đại. Khi chỉ thay đổi giá trị từ 0đến giá trị 1thì điện áp hiệu dụng trên L A. tăng rồi giảm. B. luôn tăng. C. Giảm rồi tăng. D. Ln giảm. GIẢI: + Khi = 0thì URmax => ULmax (vì R, L khơng đổi) + thay đổi => UL giảm => Khi chỉ thay đổi giá trị từ 0đến giá trị 1thì UL luôn giảmCâu 15: C L,r (46) Tuyensinh247.com 46 Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, trong đó cuộn dây có điện trở thuần r. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u = U0cos ωt (V), trong đó U0 khơng thay đổi, ω có thể thay đổi được. Điều chỉnh giá trị của ω để điện áp hiệu dụng của đoạn MB đạt cực đại thì giá trị cực đại đó đúng bằng U0, cơng suất tiêu thụ của đoạn mạch khi đó là 182W, điện áp hiệu dụng của đoạn AM khi đó là 135,2V. a. Tính r. b. Tính U0. Giải 1: a. Điều chỉnh để Ucmax thì giản đồ véc tơ của mạch như hình vẽ: Ta có: 2 2 2 2 0 x= U - U = 2U - U = U ()0 y= U - x = U 2- 1 ()v= 2xy = 2U.U 2- 1 = U. 2 2- 2 (*) Điện áp hiệu dụng của đoạn AM là: ()2 2 2 2 rL U = x + v = U + U 2 2- 2 = U 2 2- 1 =135,2 (V) Suy ra: U = 100(V). Thay vào (*) suy ra v = 91(V) Ta có: 2 2 v 91 P 182 r 45, 5 r r = = = Þ = W b. Giá trị của U0: U0 = U. 2 = 100 2 V ( )Giải 2: Từ hình vẽ ta có: 2 ()2 2 2()2()C L C L L C L Z = Z - Z + R Û Z = Z - Z + 2Z . Z - Z Biến đổi hệ thức trên ta có: 2 2 2 C L Z = Z + ZDo đó ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 (2 2 1) 135, 2 100 100 2 C o U U C L L L R LR o U U U U U U U U U U U U V U V U V x yvUrL 2a 1 a O U U0 ZC- ZL 2 a 1 a ZL R O (47) Tuyensinh247.com 47 2 91 45,5R UU V R P BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ : DẠNG CỰC TRỊ TRONG MẠCH XOAY CHIỀU I. Phần tự luận: Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ: C = 100(F L); 2(H u), AB 200 2cos(100t V)( ) )(20 r . a. Điều chỉnh R để UMN đạt cực đại. Tìm R và UAM khi đó. b. Điều chỉnh R để cơng suất trên R đạt cực đại. Tìm R và Pmax đó? c. Điều chỉnh R để PAB max. Tìm R và PAB max? Bài 2: Cho mạch xoay chiều như hình vẽ bài số 1. Biết C 50 (F R), 100( ), rd 0,uAB 200cos(100t V)( ), L có thể thay đổi được. a. Điều chỉnh L để UMN đạt cực đại. Xác định L và UMN khi đó? Nhận xét giá trị của IAB, PABvà độ lệch pha giữa u và i mạch khi đó? b. Điều chỉnh L để UNB đạt cực đại. Tìm L và UNB khi đó? (Các bài tốn về C biến thiên có kết quả hồn tồn tương tự. Hãy viết kết quả tương ứng với hai trường hợp câu a và b khi tụ C thay đổi) Bài 3: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có L = 0,5(H),R 100( ),C 200(F) Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch uAB = 200cos(2 ft)(V). Biết tần số của dòng điện có thể thay đổi được. a. Thay đổi f để u,i cùng pha nhau. Tìm I, P của mạch khi đó? b. Tìm f để hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại? Xác định giá trị của Uc max? c. Tìm f để hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây đạt cực đại? Xác định giá trị của UL max? II. Phần trắc nghiệm: Câu 1 Đặt điện áp 0cos 1003uU t (V) vào hai đầu một tụ điện có điện dung 4 2.10 (F). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4A. Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là A. 5cos 1006i t (A) B. i 5cos 100 t 6 (A) M N C A R L,r B B (48) Tuyensinh247.com 48 C. 4 2 cos 100 6i t (A) D. 4 2cos(100 t 3)(A) Câu 2: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cost có U0 khơng đổi và thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Thay đổi thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi = 1 bằng cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi = 2. Hệ thức đúng là : A. 1 2 2LC . B. 1 2 1. LC . C. 1 2 2LC . D. 1 2 1. LC . Câu 3 Khi đặt hiệu điện thế không đổi 30V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1 4(H) thì dịng điện trong đoạn mạch là dịng điện một chiều có cường độ 1 A. Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch này điện áp u150 2 cos120 t (V) thì biểu thức của cường độ dòng điện trong đoạn mạch là A. i 5 2 cos(120 t ) 4 (A). B. i 5cos(120 t )4 (A). C. i 5cos(120 t )4 (A). D. I = 5 )( ) 2120 cos( t A Câu 4 : Cho A,M,B là 3 điểm liên tiếp trên một đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh, biết biểu thức hiệu điện thế trên các đoạn AM, MB lần lượt là: uAM = 40cos(ωt + π/6)(V); uMB = 50cos(ωt + π/2)(V). Hiệu điện thế cực đại giữa hai điểm A,B có giá trị A. 60,23(V). B. 78,1(V). C. 72,5(V). D. 90(V). Câu 5 Đoạn mạch AC có điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. B là một điểm trên AC với uAB = cos100t (V) và uBC = 3 cos (100t - 2) (V). Tìm biểu thức hiệu điện thế uAC. A. )( ) 3100cos( 2 t V uAC B. ))(3100cos( 2 t V uAC C. ))(3100cos(2 2 t V uAC D. ))(3100cos(2 2 t V uAC Câu 6: Cho mạch điện không phân nhánh gồm R = 1003 , cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C =10-4 /2 (F). Đặt vào 2 đầu mạch điện một hiệu điện thế u = 1002cos100 t. Biết điện áp ULC = 50V ,dịng điện nhanh pha hơn điện áp. Hãy tính L (49) Tuyensinh247.com 49 Câu 7: Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều tần số f = 50(Hz), U = 220(V). Biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế giữa hai cực của đèn đạt giá trị u 155(V). Trong một chu kỳ thời gian đèn sáng là: A. 100 1 (s) B. 1002 (s) C. 3004 (s) D. 1005 (s) Câu 8: Cho mạch R, L, C mắc nối tiếp uAB = 170cos100t(V). Hệ số công suất của toàn mạch là cos1 = 0,6 và hệ số công suất của đoạn mạch AN là cos2 = 0,8; cuộn dây thuần cảm. Chọn câu đúng? A. UAN = 96(V) B. UAN = 72(V) C. UAN = 90(V) D. UAN = 150(V) Câu 9: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp với uAB 200 2cos100t(V). Số chỉ trên hai vôn kế là như nhau nhưng giá trị tức thời của chúng lệch pha nhau 3 2. Các vôn kế chỉ giá trị nào sau đây?(uRLlệch pha 6 so với i) A. 100(V) B. 200(V) C. 300(V) D. 400(V) Câu 10: Cho mạch điện như hình vẽ, 0,6 L (H), 104 C (F), r = 30(), uAB = 100 2cos100t(V). Công suất trên R lớn nhất khi R có giá trị:(P=R 2 I =RA. 40() C. 30() D. 20() B. 50() Câu 11: Cho mạch điện như hình vẽ với UAB = 300(V), UNB = 140(V), dòng điện i trễ pha so A. 100(V)(uR 240:uL 320:tg 0,75) B. 200(V) C. 300(V) D. 400(V R BCL A N V R BC LA V1 V2 R BC r, LA R BCL A N (50) Tuyensinh247.com 50 Câu 12: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức có biểu thức cường độ là 2cos 0 tI i , I0 > 0. Tính từ lúc t0(s), điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn của đoạn mạch đó trong thời gian bằng nửa chu kì của dịng điện là A. 2I0 . B. 0. C. 2 0 I . D. 0 2I . Câu 13: Cho mạch điện như hình vẽ hộp kín X gồm một trong ba phần tử địên trở thuần, cuộn dây, tụ điện. Khi đặt vào AB điện áp xoay chiều có UAB=250V thì UAM=150V và UMB=200V. Hộp kín X là: A. Cuộn dây cảm thuần. B. Cuộn dây có điện trở khác không. C. Tụ điện. D. Điện trở thuần Câu 14: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Độ lệch pha giữa địên áp hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện là trong mạch là /3. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng 3 lần điện áp hai hiệu dụng hai đầu cuộn dây. Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu cuộn dây so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch trên là: A. /2 B. 2/3 C. 0 D. /4 Câu 15: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số f thay đổi được. Gọi f1và f2 là hai tần số của dòng điện để cơng suất của mạch có giá trị bằng nhau, f0 là tần số của dịng điện để cơng suất của mạch cực đại. Khi đó ta có: A. f0 = f1.f2 B. f0=f1+f2 C. f0 = 0,5.f1.f2 D. f0= f f1. 2 Câu 16: Một dịng điện xoay chiều có cường độ hiệu dụng là I có tần số là f thì điện lượng qua tiết diện của dây trong thời gian một nửa chu kì kể từ khi dịng điện bằng không là : A. I 2 f B. 2I f C. 2fI D. |