Bài tập luyện tập về Độ lệch pha và Điện áp hiệu dụng môn Vật lý 12 năm học 2019-2020

BÀI TẬP LUYỆN TẬP VỀ ĐỘ LỆCH PHA VÀ ĐIỆN ÁP HIỆU DỤNG

1. ĐỀ BÀI

Câu 1: Cho đoạn mạch xoay chiều u = U0coswt (V) ổn định, có R, L, C (L thuần cảm) mắc nối tiếp với R thay đổi. Khi R = 20 Ω thì công suất trên điện trở R cực đại và đồng thời khi đó điều chỉnh tụ C thì điện áp hiệu dụng hai đầu tụ C sẽ giảm. Dung kháng của tụ sẽ là:

A. 20 Ω                              B . 30 Ω                             C . 40 Ω                 D . 10 Ω

Câu 2: Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch AB ổn định, có R, LC ( L thuần cảm )mắc nối tiếp. Biết thời điểm t1, điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch chứa LC là uLC = 7,5\(\sqrt 7\) V và điện áp tức thời hai đầu điện trở R là uR = 30V; ở thời điểm t2 điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch chứa LC là uLC = 15V và điện áp tức thời hai đầu điện trở R là uR = 20\(\sqrt 3\) V. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch  AB là :

A. 45 V                  B. 50 V                      C. 25\(\sqrt 2\)  V                      D. 60 V

Câu 3: Đoạn mạch xoay chiều AB chứa 3 linh kiện R, L, C. Đoạn AM chứa L, MN chứa R và NB chứa C. \({\rm{R}} = 50\Omega ;{{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = 50\sqrt 3 ;{{\rm{Z}}_{\rm{C}}} = \frac{{50\sqrt 3 }}{3}\Omega \)

Khi giá trị điện áp tức thời \({{\rm{u}}_{{\rm{AN}}}} = 80\sqrt 3 \) V thì \({{\rm{u}}_{{\rm{MB}}}} = 60{\rm{V}}\).

 Giá trị tức thời uAB có giá trị cực đại là:

A. 150V.                 B. 100V.                     

C. \(50\sqrt 7\) V.                     D. \(100\sqrt 3\) V.

Câu 4: Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định, có R, L, C (L thuần cảm) mắc nối tiếp. Biết thời điểm t, điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch chứa LC là uLC = 100\(\sqrt 3\) V và điện áp tức thời hai đầu điện trở R là uR = 100 V; độ lệch pha giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện hiệu là \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{3}}}\) . Pha của điện áp tức thời hai đầu điện trở R ở thời điểm t là:

A.   \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{6}}}\)                            B.  \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{4}}}\)                   C.   \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{3}}}\)                                      D. \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{5}}}\)

Câu 5: Cho mạch xoay chiều như hình vẽ: \({\rm{C}} = {\rm{31,8 \mu F}}\) , f = 50 Hz. Biết UAE lệch pha UEB  một góc 1350 và i cùng pha với UAB . Tính giá trị của R?

A. R = 50 Ω         B.  \({\rm{R}} = {\rm{50}}\sqrt 2 {\rm{ }}\Omega \)    C. R = 100 Ω           D. R = 200 Ω            

Câu 6: Đoạn mạch xoay chiều AB chứa 3 linh kiện R, L, C. Đoạn AM chứa L, MN chứa R và NB chứa C. \({\rm{R}} = 50\Omega ;{{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = 50\sqrt 3 \Omega ;{{\rm{Z}}_{\rm{C}}} = \frac{{50\sqrt 3 }}{3}\Omega \). Khi giá trị điện áp tức thời \({{\rm{u}}_{{\rm{AN}}}} = 80\sqrt 3 \)V thì  \({{\rm{u}}_{{\rm{MB}}}} = 60{\rm{V}}\).

Giá trị tức thời uAB có giá trị cực đại là:

A. 150V.                B. 100V.                  

C. \(50\sqrt 7\) V.                     D. \(100\sqrt 3\) V.

Câu 7: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi. Tại thời điểm t1 các giá trị tức thời uL(t1) = – 10\(\sqrt 3 \) V, uC(t1) = 30\(\sqrt 3 \) V, uR(t1) = 15V. Tại thời điểm t2 các giá trị tức thời uL(t2) = 20V, uC(t2) = – 60V, uR(t2) = 0V. Tính biên độ điện áp đặt vào 2 đầu mạch?

A. 60 V.                       B. 50V.                        C. 40 V.                    D. \(40\sqrt 3\) V.

Câu 8: Đoạn mạch AB gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = \(\frac{1}{{{\rm{2\pi }}}}\)H, một tụ điện có điện dung C = \(\frac{{{{10}^{ - 4}}}}{{\rm{\pi }}}{\rm{F}}\) và một điện trở thuần R = 50W mắc như hình vẽ. Điện trở của cuộn dây nhỏ không đáng kể. Điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch AB có tần số 50Hz và có giá trị hiệu dụng là U = 100V.

Tính độ lệch pha của điện áp  giữa 2 điểm A và N đối với điện áp giữa 2 điểm M và B.

A.    \(\frac{{{\rm{3\pi }}}}{{\rm{4}}}\)                      B.    \(\frac{{{\rm{\pi }}}}{{\rm{4}}}\)                       

C.      \(\frac{{{\rm{\pi }}}}{{\rm{2}}}\)                      D.  \(- \frac{{{\rm{3\pi }}}}{{\rm{4}}}\)

2. HƯỚNG DẪN GIẢI

Câu 1: Chọn C.

Khi R thay đổi, công suất trên điện trở R cực đại khi \({\rm{R}} = \left| {{{\rm{Z}}_{\rm{L}}} - {{\rm{Z}}_{\rm{C}}}} \right|\)   (1)

Đồng thời lúc này điều chỉnh tụ C thì điện áp hai hiệu dụng đầu tụ C giảm.

Chứng tỏ khi  \({\rm{R}} = \left| {{{\rm{Z}}_{\rm{L}}} - {{\rm{Z}}_{\rm{C}}}} \right| = 20\Omega \Rightarrow {{\rm{U}}_{{\rm{C max}}}}\).

Áp dụng khi  \({{\rm{U}}_{{\rm{C max}}}} \Rightarrow {{\rm{Z}}_{\rm{C}}} = \frac{{{{\rm{R}}^{\rm{2}}} + {\rm{Z}}_{\rm{L}}^{\rm{2}}}}{{{{\rm{Z}}_{\rm{L}}}}}\)  (2)  và đương nhiên ZC > ZL.

Từ (1) suy ra  ZL = ZC – R   (3).

Thay (3) vào (2) ta được ZC = 2R = 40 W.

Câu 2: Chọn C.

Áp dụng công thức \({\left( {\frac{{{u_{LC}}}}{{{U_{0LC}}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{{u_R}}}{{{U_{0R}}}}} \right)^2} = 1\)

 ⇒  U02 = U0LC2 + U0R2  ⇒    U

 ⇒   điện áp hệu dụng hai đầu đoạn AB là U = 25 V.  

Câu 3: Chọn C.

Ta có: tanjANtanjMB = \(\frac{{{Z_L}}}{R}.\frac{{{Z_C}}}{R} = \frac{{50\sqrt 3 }}{{50}}.\left( {\frac{{ - \frac{{50\sqrt 3 }}{3}}}{{50}}} \right) = - 1\).

Hai đoạn mạch AN và MB có pha vuông góc

\(\begin{array}{l} {\left( {\frac{{{u_{AN}}}}{{{U_{0AN}}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{{u_{MB}}}}{{{U_{0MB}}}}} \right)^2} = 1\\ \Rightarrow {\left( {\frac{{{u_{AN}}}}{{{I_0}{Z_{RL}}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{{u_{MB}}}}{{{I_0}{Z_{RC}}}}} \right)^2} = 1\,\,\,(1)\\ \left\{ \begin{array}{l} {Z_{AN}} = \sqrt {{R^2} + Z_C^2} = 100\Omega \\ {Z_{MB}} = \sqrt {{R^2} + Z_C^2} = \frac{{100}}{{\sqrt 3 }} \end{array} \right.\,\,\,\,\,(2)\,\\ \Rightarrow {I_0} = \sqrt 3 A\\ {u_{AB{\rm{ }}\max }} = {U_{0AB}} = {I_0}{Z_{AB}}\\ = \sqrt 3 .\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} = 50\sqrt 7 V \end{array}\)

Câu 4: Chọn B.

Điện áp tức thời: uLC = U0LC cos(wt +\(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{2}}}\) ) = U0LC sinwt

  uR = U0R coswt

Và uLC vuông pha với uR 

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{{{u_{LC}}}}{{{u_R}}} = \frac{{{U_{0LC}}}}{{{U_{0R}}}}.\frac{{\sin \omega t}}{{\cos \omega t}} = \tan \varphi .\tan \omega t\\ \Rightarrow \tan \omega t = \frac{{\frac{{{u_{LC}}}}{{{u_R}}}}}{{\tan \varphi }} = 1\\ \Rightarrow \omega t = \frac{\pi }{4} \end{array}\)

Câu 5: Chọn C.

Theo giả thiết u và i cùng pha nên trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng ta có:

\({{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = {{\rm{Z}}_{\rm{C}}} = \frac{{\rm{1}}}{{{\rm{\omega C}}}} = \frac{{\rm{1}}}{{100{\rm{\pi }}{\rm{.31,8}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{ - 6}}}} = 100\Omega \)

Mặt khác đoạn EB chứa tụ C nên:

 \({{\rm{\varphi }}_{{\rm{EB}}}} = - \frac{{\rm{\pi }}}{2}\) .\(\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{\varphi }}_{{\rm{AE}}}} - {{\rm{\varphi }}_{{\rm{EB}}}} = {135^0}\,\,\,\\ hay\,\,\,{{\rm{\varphi }}_{{\rm{AE}}}} = {{\rm{\varphi }}_{{\rm{EB}}}} + {135^0}\\ = - {90^0} + {135^0} = {45^0}\\ \Leftrightarrow {\rm{tan}}{{\rm{\varphi }}_{{\rm{AE}}}} = \frac{{{{\rm{Z}}_{\rm{L}}}}}{{\rm{R}}} = {\mathop{\rm t}\nolimits} {\rm{an4}}{5^0} = 1\\ \Rightarrow {\rm{R}} = {{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = 100\Omega \end{array}\)                                              

Câu 6: Chọn C.

Ta có: tanj_ANtanj_MB =\(\frac{{{Z_L}}}{R}.\frac{{{Z_C}}}{R} = \frac{{50\sqrt 3 }}{{50}}.\frac{{( - \frac{{50\sqrt 3 }}{3})}}{{50}} = - 1\) .

Hai đoạn mạch AN và MB có pha vuông góc:

\(\begin{array}{l} {\left( {\frac{{{u_{AN}}}}{{{U_{0AN}}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{{u_{MB}}}}{{{U_{0MB}}}}} \right)^2} = 1\\ \Rightarrow {\left( {\frac{{{u_{AN}}}}{{{I_0}{Z_{RL}}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{{u_{MB}}}}{{{I_0}{Z_{RC}}}}} \right)^2} = 1\,\,\,\,(1)\\ \left\{ \begin{array}{l} {Z_{AN}} = \sqrt {{R^2} + Z_C^2} = 100\Omega \\ {Z_{MB}} = \sqrt {{R^2} + Z_C^2} = \frac{{100}}{{\sqrt 3 }} \end{array} \right.\,\,\,\,\,(2) \end{array}\)

Từ (1) và (2) ta được: 

\(\begin{array}{l} {I_0} = \sqrt 3 A\\ Suy\,ra\,\,:\,\,\\ {u_{ABMAX}} = {U_{0AB}} = {I_0}{Z_{AB}}\\ = \sqrt 3 \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} = 50\sqrt 7 V \end{array}\)

...

---Để xem tiếp nội dung phần Hướng dẫn giải và đáp án, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Bài tập luyện tập về Độ lệch pha và Điện áp hiệu dụng môn Vật lý 12 năm học 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Tổng hợp chuyên đề lý thuyết Dao động cơ học 2018

• Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !