Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 16: Mạch điện RLC - Phạm Hồng Vương

Nội dung text: Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 16: Mạch điện RLC - Phạm Hồng Vương

1. CHỦ ĐỀ 16: MẠCH ĐIỆN RLC I. PHƯƠNG PHÁP 1. Giới thiệu về mạch RLC Cho mạch RLC như hình vẽ: Giả sử trong mạch dòng điện có dạng: i Io cost A u U cost V; u U cos(t ) V; u U cos(t ) V R OR L OL 2 C OC 2 Gọi u là hiệu điện thế tức thời hai đầu mạch: u uR uL uC U cost U cos(t ) U cos(t ) OR OL 2 OC 2 UO cos(t ). Đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp (không phân nhánh): 2 2 2 2 - Điện áp hiệu dụng: U UR (UL UC ) I. R (ZL ZC ) I.Z 2 2 Với R ZL ZC : gọi là tổng trở của đoạn mạch RLC. Chú ý: Nếu trong mạch không có dụng cụ nào thì coi như “trở kháng” của nó bằng không. U U U U - Cường độ dòng điện hiệu dụng: I R L C ; Z R ZL ZC UO UOR UOL UOC - Cường độ dòng điện cực đại: IO Z R ZL ZC Z Z U U U U - Độ lệch pha giữa u và i: tan L C L C OL OC R UR UOR + Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng, tức là ZL ZC thì 0 : u sớm pha hơn i. + Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, tức là ZL ZC thì 0 : u trễ pha hơn i. 2. Viết biểu thức điện áp và cường độ dòng điện: - Nếu i IO cos(t i ) thì u UO cos(t i ). - Nếu u UO cos(t u ) thì i IO cos(t u ). Chú ý: Ta cũng có thể sử dụng máy tính FX570 ES để giải nhanh chóng dạng toán này: Ấn: [MODE] [2]; [SHIFT] [MODE] [4]: Trang 1
2. - Tìm tổng trở Z và góc lệch pha : nhập máy lệnh R (ZL ZC )i u U  - Cho u(t) viết i(t) ta thực hiện phép chia hai số phức: i O u Z R (ZL ZC )i - Cho i(t) viết u(t) ta thực hiện phép nhân hai số phức: u i.Z Io i R (ZL ZC )i - Cho uAM (t);uMB (t); viết uAB (t) ta thực hiện phép cộng hai số phức: như tổng hợp hai dao động. Thao tác cuối: [SHIFT] [2] [3] [=]. 3. Cộng hưởng điện 2 1 a. Khi xảy ra cộng hưởng thì: Z Z (U U ) hay  LC0 1. L C L C o LC ZL Lưu ý: Trong các trường hợp khác thì:  o ZC b. Các biểu hiện của cộng hưởng điện: U U2 Z Z R;U U; I ;P ;cos 1; 0. min Rmax max R max R Lưu ý: Trong các trường hợp khác thì công suất của mạch được tính bằng: U2 U2 P I2 .R .R cos2 P cos2 P P .cos2 Z2 R max max c. Đường cong cộng hưởng của đoạn mạch RLC: - R càng lớn thì cộng hưởng càng không rõ nét. - Độ chênh lệch f fch càng nhỏ thì I càng lớn. d. Liên hệ giữa Z và tần số f: fo là tần số lúc cộng hưởng. - Khi f fch : Mạch có tính dung kháng, Z và f nghịch biến. - Khi f fch : Mạch có tính cảm kháng, Z và f đồng biến. e. Hệ quả: Khi  1 hoặc  2 thì I (hoặc P; UR ) như nhau, với  ch thì Imax (hoặc Pmax ;Umax ) ta có: ch 12 hay fch f1f2 Chú ý: ➢ Áp dụng hiện tượng cộng hưởng để tìm L, C, f khi: - Số chỉ ampe kế cực đại. - Cường độ dòng điện và điện áp đồng pha ( 0 ). - Hệ số công suất cực đại, công suất tiêu thụ cực đại. ➢ Nếu để bài yêu cầu mắc thêm tụ C2 với C1 để mạch xảy ra cộng hưởng, tìm cách mắc và tính C2 ta làm như sau: *Khi mạch xảy ra cộng hưởng thì: ZCtd ZL Trang 2
3. *So sánh giá trị Z (lúc này là Z ) và Z L Ctd C1 1 - Nếu Z Z (C C ) C ghép nt C Z Z Z C L C td 1 2 1 C Ctd C1 2 Z . C2 Z .Z 1 - Nếu Z Z (C C ) C ghép ss C Z C1 Ctd C L C td 1 2 1 C2 Z Z 2 Z . C1 Ctd C2 CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH 0,7 10 3 Ví dụ 1: Mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có: R 50;L H;C F. Đặt vào hai 2 đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có tần số 50Hz thì tổng trở của đoạn mạch A. 50. B. 50 2. C. 50 3. D. 50 5. Giải 1 Ta có: Z .L 70;Z 20. L C .C 2 2 Tổng trở toàn mạch: Z R (ZL ZC ) 50 2. => Chọn đáp án B 1 Ví dụ 2: Cho mạch điện gồm điện trở R 100, cuộn dây thuần cảm L H, tụ điện có 1 C .10 4 F. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có tần số là 50Hz. Pha của hiệu điện thế giữa hai 2 đầu đoạn mạch so với hiệu điện thế giữa hai bản tụ là: 3. A. Nhanh hơn . B. Nhanh hơn . C. Nhan hơn . D. Nhanh hơn . 4 2 3 4 Giải Xác định độ lệch pha giữa i và u sau đó xác nhận độ lệch pha của i và uC từ đó suy ra độ lệch pha của u và uC . (Lấy pha của dòng điện làm chuẩn). Tính được tan 1 i nhanh pha hơn u góc ; mà i cũng nhanh pha hơn u góc u 4 4 C 2 nhanh pha hơn u một góc . C 4 => Chọn đáp án A Ví dụ 3: Một đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở thuần 100 3  , có độ tự cảm L nối tiếp với tụ điện có điện dung 0,00005 / (F) . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u U cos(100 t ) thì o 4 biểu thức cường độ dòng điện qua mạch: i 2 cos(100 t ) (A) . Giá trị của L là 12 0,4 0,6 1 0,5 A. L (H). B. L (H). C. L (H). D. L (H). Giải Trang 3
4. Từ phương trình của u và i từ đó dựa vào công thức tính tan để tìm ZL L . => Chọn đáp án C Ví dụ 4: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC điện áp xoay chiều. Biết rằng: ZL 2ZC 2R Trong mạch có: A. Điện áp luôn nhanh pha hơn cường độ dòng điện là 6 B. Điện áp luôn trễ pha hơn cường độ dòng điện là 4 C. Điện áp và cường độ dòng điện cùng pha. D. Điện áp luôn nhanh pha hơn cường độ dòng điện là 4 Giải Biện luận từ tan với: ZL 2ZC ,R ZC => Chọn đáp án D 2 2.10 4 Ví dụ 5: Một mạch RLC mắc nối tiếp trong đó R 120, L H và C F , nguồn có tần số f thay đổi được. Để i sớm pha hơn u, giá trị của f cần thỏa mãn: A. f > 12,5Hz.B. f 12,5Hz. C. f 12,5Hz. D. f Chọn đáp án D Ví dụ 6: Đoạn mạch như hình vẽ, uAB 100 2 cos100 t (V) . K đóng, I = 2 (A), khi K mở dòng điện qua mạch lệch pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch khi K mở là: A. 2 (A).B. 1 (A). C. 2 (A). D. 2. Giải Khi K đóng, mạch chỉ có R, ta tính được R. Khi K mở thì mạch có R, L, C và có độ lệch pha . Từ tan Z Z Z I. 4 L C => Chọn đáp án C Ví dụ 7: Lần lượt mắc điện trở R, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C vào điện áp xoay chiều u Uo cost thì cường độ hiệu dụng của dòng điện qua chúng lần lượt là 4A, 6A, 2A. Nếu mắc nối tiếp các phần tử trên vào điện áp này thì cường độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch là A. 4A.B. 12A.C. 2,4A.D. 6A. Giải Trang 4
5. U U U Ta có: R ;Z ;Z 4 L 6 C 2 R 3 2 ZL R ZL 2 3 R 1 ZL 2R ZC 2 2 25 5R Z2 R2 (Z Z )2 R2 ( R 2R)2 R Z L C 3 9 3 U 3.U I 2,4A Z 5.R => Chọn đáp án C II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Mạch điện gồm 2 đèn mắc song song, đèn thứ nhất ghi 220V-100W; đèn thứ hai ghi 220V-150W. Các đèn đều sáng bình thường. Tính điện năng tiêu thụ của mạch trong một ngày: A. 6000J.B. 1,9.106 J. C. 1200kWh.D. 6kWh. 0,5 Bài 2: Đặt vào cuộn cảm L H , một điện áp xoay chiều u 120 2 cos1000 t (V) . Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch có dạng: A. i 24 2 cos(1000 t )mA. 2 B. i 0,24 2 cos(1000 t )mA. 2 C. i 0,24 2 cos(1000 t )A. 2 D. i 0,24 2 cos(1000 t )A. 2 Bài 3: Hai tụ điện có điện dung C1 và C2 mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiều có dung kháng là: 1 1 1 1 1 A. ZC với .B. ZC với C C1 C2 . C C C1 C2 C 1 1 1 C. ZC C với . D. ZC C với C C1 C2 . C C1 C2 Bài 4: Trong hiện tượng nào dưới đây chắc chắn không có sự tỏa nhiệt do hiệu ứng Jun-Lenxo? A. Dao động điện từ riêng của mạch LC lý tưởng. B. Dao động điện từ cưỡng bức. C. Dao động điện từ cộng hưởng. D. Dao động điện từ duy trì. Trang 5
6. Bài 5: Đặt điện áp xoay chiều u U cos(100 t )V vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm o 3 1 L H. Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100 2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm 2 là 2A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm là A. i 2 2 cos(100 t )A. B. i 2 3 cos(100 t )A. 6 6 C. i 2 2 cos(100 t )A. D. i 2 3 cos(100 t )A. 6 6 Bài 6: Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu điện trở R1 thì cường độ dòng điện qua R1 là i1 I01 cost (A). Nếu đặt điện áp nói trên vào hai đầu điện trở R2 thì biểu thức cường độ dòng điện qua R2 là: R1 R1 A. i2 .I01 cost (A). B. i2 .I01 cos(t ) (A). R2 R2 2 R2 R2 C. i2 .I01 cost (A). D. i2 .I01 cos(t ) (A). R1 R1 2 Bài 7: Phát biểu nào sau đây đúng với cuộn thuần cảm? A. Cuộn cảm có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều, không có tác dụng cản trở đối với dòng điện một chiều (kể cả dòng điện một chiều có cường độ thay đổi hay dòng điện không đổi). B. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm tỷ lệ với tần số dòng điện. C. Cảm kháng của cuộn cảm tỷ lệ nghịch với chu kỳ của dòng điện xoay chiều. D. Cảm kháng của cuộn cảm không phụ thuộc tần số của dòng điện xoay chiều. Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều u Uo cost (V) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm, độ tự cảm L. Gọi i, Io lần lượt là cường độ tức thời và cường độ cực đại. Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch được tính: 1 A. u Li. B. u I2 i2 . L o Io 2 2 2 2 C. u Io i . D. u L Io i . Uo Bài 9: Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là: u Uo cos(t ) . Cường độ dòng điện tức thời có biểu thức: i Io cos(t ). Các đại lượng I o và nhận giá trị nào sau đây? U A. I U L, . B. I o , o o 2 o L 2 U C. I o , . D. I U L, . o L 2 o o 2 1 Bài 10: Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L H , biểu thức cường độ dòng điện trong mạch i 2cos(100 t ) A . Suất điện động tự cảm tại thời điểm 0,5112s là: 3 Trang 6
7. 150 A. 150,75 V.B. V. C. 197,85 V.D. -197,85 V. 75 Bài 11: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số 50Hz vào hai bản của một tụ điện thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ là 2A. Để cường độ dòng điện hiệu dụng giữa hai đầu bản tụ bằng 1A thì tần số dòng điện là A. 50Hz.B. 25Hz.C. 200Hz.D. 100Hz. 1 Bài 12: Đặt điện áp u U cos(100 t ) (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm (H). Ở 3 2 thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4A. Giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng giữa hai đầu mạch là A. 4A.B. 4 3A. C. 2,5 2A. D. 5A. Bài 13: Đặt điện áp xoay chiều có biên độ U o vào hai đầu cuộn cảm thuần. Ở thời điểm điện áp giữa hai Uo đầu cuộn cảm bằng thì cường độ dòng điện có độ lớn tính theo biên độ Io là: 2 I I 3I 2I A. o . B. o . C. o . D. o . 3 2 2 2 Bài 14: Cho mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u Uo cos2 ft V. Tại thời điểm tt giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là (2 2 A,60 2 V). Tại thời điểm t2 giá trị của cường độ dòng điện qua tụ và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là (2 6 A,60 2 V). Dung kháng của tụ điện bằng: A. 30. B. 20 3. C. 20 2. D. 40. Bài 15: Đặt vào hai đầu một tụ điệ điện áp xoay chiều có biểu thức u Uo cost . Điện áp và cường độ dòng điện qua tụ điện tại thời điểm t1,t2 tương ứng lần lượt là: u1 60V;i1 3 A; u2 60 2 V; i2 2 A.Biên độ của điện áp giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện qua bản tụ lần lượt là: A. Uo 120 2 V,Io 3 A. B. Uo 120 2 V,Io 2 A. C. Uo 120V,Io 3 A. D. Uo 120V,Io 2 A. 0,4 Bài 16: Một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L (H). Đặt vào hai đầu cuộn cảm điện áp xoay chiều có biểu thức u Uo cost (V). Ở thời điểm t 1 các giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện là: u1 100V;i1 2,5 3 A. Ở thời điểm t 2 tương ứng u2 100 3V; i2 2, 5 A. Điện áp cực đại và tần số góc là: A. 200 2 V;100 rad / s. B. 200V;120 rad / s. C. 200 2 V;120 rad / s. D. 200V;100 rad / s. Bài 17: Cho mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u U 2 cost V. Tại thời điểm t 1, giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ là 2A và hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch bằng 0 V. Tại thời điểm t2, giá trị tức thời của cường độ dòng điện qua tụ là 1A và hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch là 2 3 V. Dung kháng của tụ điện bằng: Trang 7
8. A. 4. B. 2 2 . C. 2 . D. 2. B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Dung kháng của một mạch RLC mắc nối tiếp đang có giá trị nhỏ hơn cảm kháng. Muốn xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch, ta phải: A. Tăng điện dung của tụ điện.B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây. C. Giảm điện trở của mạch.D. Giảm tần số của dòng điện xoay chiều. Bài 2: Phát biểu nào sau đây không đúng? Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một hiệu điện thế xoay chiều có tần số thay đổi được. Cho tần số thay đổi đến giá trị f o thì cường độ hiệu dụng của dòng điện đạt đến giá trị cực đại. Khi đó: A. Cảm kháng và dung kháng bằng nhau. B. Hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu điện trở thuần luôn bằng hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu đoạn mạch. C. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện. D. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm và giữa hai đầu C luôn bằng nhau. Bài 3: Một mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp gồm: Điện trở thuần 20, cuộn dây cảm thuần có độ 1 10 4 tự cảm H, tụ điện có điện dung F. Nối vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức 2 u Uo cos2 ft, trong đó Uo không đổi còn f thay đổi được. Điều chỉnh để f tăng từ giá trị 50Hz trở lên thì công suất tiêu thụ của mạch sẽ. A. Tăng dần.B. Tăng dần đến một giá trị cực đại rồi sau đó giảm dần. C. Giảm dần.D. Giảm dần đến một giá trị cực tiểu rồi sau đó tăng dần. Bài 4: Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C không phân nhánh có dạng u Uo cost (V) (với Uo 1 không đổi). Nếu: .L 0 thì phát biểu nào sau đây la sai? .C A. Cường độ hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại. B. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần bằng tổng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây và tụ điện. C. Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R đạt giá trị cực đại. D. Điện áp hiệu dụng giữa hai đàu điện trở thuần cực đại. Bài 5: Khi có cộng hưởng trong mạch RLC không phân nhánh, kết luận nào sau đây sai? A. Cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch có giá trị cực đại. B. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. C. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và giữa hai đầu cuộn cảm có giá trị bằng nhau. D. Cường độ hiệu dụng của dòng điện trong đoạn mạch không phụ thuộc vào điện trở R của. Bài 6: Trong mạch điện xoay chiều RLC cộng hưởng thì kết luận nào sau đây là sai? A. Cường độ hiệu dụng trong mạch cực đại. B. Điện áp giữa hai đầu mạch cùng pha với điện áp giữa hai đùa điện trở R. C. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu mạch lớn hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R. Trang 8
9. D. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ. Bài 7: Cho một đoạn mạch không phân nhánh gồm một điện trở thuần, một cuộn dây thuần cảm và một tụ điện. Khi xảy ra cộng hưởng điện trong đoạn mạch thì khẳng định nào sau đây là sai? A. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt giá trị lớn nhất. B. Cảm kháng và dung kháng của mạch bằng nhau. C. Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở. D. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R nhỏ hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. Bài 8: Đặt một điện áp xoay chiều u Uo cost vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp với RC 1 thì điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch nhanh pha hơn cường độ dòng qua mạch là . Để trong 4 mạch xảy ra cộng hưởng thì chỉ cần A. Tăng điện dung C của tụ lên hai lần. B. Giảm điện trở thuần xuống hai lần. C. Tăng độ tự cảm của cuộn dây xuống hai lần. D. Giảm tần số dòng điện xuống 2 lần. Bài 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng? Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh có R, L xác định, khi thay đổi C xảy ra tình huống 2LC 1 thì: A. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại. B. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và hai đầu cuộn cảm bằng nhau. C. Tổng trở của mạch đạt giá trị lớn nhất. D. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại. Bài 10: Trong đoạn mạch RLC nối tiếp đang xảy ra cộng hưởng. Nếu chỉ giảm tần số của điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch thì cường độ dòng điện trên mạch: A. Có giá trị hiệu dụng tăng. B. Trễ pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. C. Cùng pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. D. Sớm pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Bài 11: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần có biểu thức 2 3 i 2 2 cos(100 t ) (A,s). Biết độ tự cảm của cuộn dây là L H, vào thời điểm t cường độ dòng 3 1 điện trong mạch i 2 A và đang tăng. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch tại thời điểm t (s) là bao 40 nhiêu? A. u 600 2 V. B. u 200 3 V. C. u 400 6 V. D. u 200 6 V. Bài 12: Một khung dây gồm hai vòng dây có diện tích s 100cm2 và điện trở của khung là R 0,45 , quay đều với vận tốc góc  100 rad / s trong một từ trường đều có cảm ứng từ B=0,1T xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là: A. 2,2J.B. 1,98J.C. 2,89J.D. 2,79J. C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Trang 9
10. Bài 1: Trên đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp. Điện trở thuần R 10 . Cuộn dây thuần cảm có 1 độ tự cảm L H , tụ điện có điện dung C thay đổi được. Mắc vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay 10 chiều u Uo cos100 t (V). Để điện áp giữa hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu điện trở R thì điện dung của tụ điện là: 10 3 10 4 10 4 A. C F. B. C F. C. C F. D. 3,18F. 2 2 Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Biết R 80,r 20,L H, tụ C có điện dung biến thiên. Hiệu điện thế uAB 120 2 cos100 t (V). Điều chỉnh điện dung C để công suất trên mạch cực đại. Điện dung và công suất tiêu thụ trong mạch lúc đó lần lượt là: 10 4 10 4 A. C F, P 144 W. B. C F, P 144 W. max 2 max 10 4 C. C 10 4 F, P 120W. D. C F, P 120W. max 2 max 1 Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ bên. Cuộn dây có r 10, L H. Đặt vào hai đầu 10 đoạn mạch một hiệu điện thế dao động điều hòa có giá trị hiệu dụng là U 50V và tần số f = 50Hz. Khi điện dung của tụ điện có gái trị là C1 thì chỉ số của ampe kế là cực đại và bằng 1A. Giá trị của R và C1 là: 2.10 3 10 3 A. R 40 và C F. B. R 50 và C F. 1 1 10 3 2.10 3 C. R 40 và C F. D. R 50 và C F. 1 1 Bài 4: Lần lượt đặt vào hai đầu một đoạn mạch RLC mắc nối tiếp các điện áp u1,u2 ,u3 có cùng giá trị hiệu dụng nhưng tần số khác nhau, cường độ dòng điện trong mạch tương ứng là 2 2 i I cos100 t, i I cos(120 t ), i I 2 cos(110 t ). Hệ thức nào sau đây đúng? 1 o 2 o 3 3 3 I I I I A. I o . B. I o . C. I o . D. I o . 2 2 3 2 1 Bài 5: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC có tần số f = 50Hz, cuộn dây thuần cảm L (H) . 4 4 Tụ điện có điện dung biến thiên đang được điều chỉnh ở giá trị C .10 4 F. Điện trở thuần R không 1 đổi. Tăng dần điện dung của tụ từ giá trị C1 cường độ hiệu dụng của dòng điện sẽ: A. Lúc đầu tăng sau đó giảm.B. Tăng. C. Giảm.D. Lúc đầu giảm sau đó tăng. Trang 10
11. Bài 6: Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu mach R, L, C mắc nối tiếp có biểu thức u 100 2 cos 2 ft (V). Khi cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch 2A thì công suất tiêu thụ của mạch là 100 W. Giữ cố định R, điều chỉnh các thông số khác của mạch (L, C và tần số f). Công suất tiêu thụ cực đại trên đoạn mạch là: A. 100 W.B. 200 W.C. 400 W.D. 800 W. Bài 7: Một hiệu điện thế xoay chiều f = 50 (Hz) thiết lập giữa hai đầu của một đoạn mạch điện gồm R, L, 1 10 4 C với L H, C F. Người ta muốn ghép tụ điện có điện dung C’ vào mạch điện nói trên để cho 2 cường độ hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại thì C’ phải bằng bao nhiêu và được ghép như thế nào? 10 4 10 4 A. C' (F) ghép nối tiếp.B. C' (F) ghép song song. 2 10 4 10 4 C. C' (F) ghép song song.D. C' (F) ghép nối tiếp. 2 Bài 8: Cho một đoạn mạch xoay chiều RLC1 mắc nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Biết tần số dòng điện là 1 10 3 50Hz, R 40, L (H),C (F). Muốn dòng điện trong mạch cực đại thì phải ghép thêm với tụ 5 1 5 điện C1 một tụ điện có điện dung C2 bằng bao nhiêu và ghép thế nào? 3.10 4 5.10 4 A. Ghép song song và C (F). B. Ghép song song và C (F). 2 2 3.10 4 5.10 4 C. Ghép nối tiếp và C (F). D. Ghép nối tiếp và C (F). 2 2 Bài 9: Đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp một hiệu điện thế dao động điều hòa có biểu thức: u 220 2 cost (V). Biết điện trở thuần của mạch là 100. Khi  thay đổi thì công suất tiêu thụ cực đại của mạch có giá trị là: A. 440W.B. 484W.C. 220W.D. 242W. Bài 10: Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC, R 80 cuộn dây có điện trở trong 20 có độ tự cảm L=0,318 H, tụ điện có điện dung 15,9F. Đặt vào hai đầu mạch điện một dòng điện xoay chiều có tần số f thay đổi được có hiệu điện thế hiệu dụng là 200 V. Khi cường độ dòng điện chạy qua mạch đạt giá trị cực đại thì giá trị của f và I là: A. 70,78Hz và 2,5A.B. 70,78Hz và 2A.C. 444,7Hz và 10A.D. 31,48Hz và 2A. Bài 11: Đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp hiệu điện thế xoay chiều u 200cos100 t (V) . 10 4 1 Biết R 50;C F và L (H). Để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt cực đại thì phải ghép 2 2 thêm với tụ điện C ban đầu một tụ điện Co có điện dung bao nhiêu và ghép như thế nào? 10 4 10 4 A. C F, ghép nối tiếp.B. C F, ghép song song. o o 2 3.10 4 3.10 4 C. C F, ghép nối tiếp.D. C F, ghép song song. o 2 o 2 Trang 11
12. Bài 12: Cho mạch như hình vẽ. Trong đó cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 50mH, tụ điện có điện dung C 1,41.10 4 F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch A, B điện áp xoay chiều 120V, tần số f. Biết hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai điểm P và B bằng không. Tần số f bằng: A. 200Hz.B. 100Hz.C. 180Hz.D. 60Hz. Bài 13: Đặt một điện áp xoay chiều tần số f = 50Hz, có giá trị hiệu dụng U = 220V vào hai đầu đoạn 1 mạch RLC nối tiếp. Cuộn dây thuần cảm có L (H) , điện trở thuần R 100, tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C sao cho cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại I max. Giá trị của C và Imax là: 10 4 10 4 A. C (F); I 2,2 (A). B. C (F); I 2,55 (A). 2 max max 10 4 10 4 C. C (F); I 1,55 (A). D. C (F); I 2,2 (A). 2 max max 1 Bài 14: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R 100 , cuộn dây thuần cảm L H và tụ C thay đổi được. Đặt vào hai đầu mạch điện áp có giá trị hiệu dụng 200V, tần số 50Hz. Thay đổi C đến khu điện áp giữa hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại, giá trị cực đại đó bằng: A. 200V.B. 100V.C. 300V.D. 150V. Bài 15: Đặt điện áp xoay chiều u 100 2 cos100 t (V) vào hai đầu mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn thuần cảm và tụ điện có điện dung thay đổi. Ban đầu điều chỉnh tụ điện để công suất trong mạch cực đại; sau đó giảm giá trị của C thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ A. Ban đầu giảm, sau tăng.B. Tăng. C. Giảm.D. Ban đầu tăng, sau giảm. 100 1 Bài 16: Một mạch nối tiếp gồm R 50,C (F) và L H . Tần số của dòng điện qua mạch là f = 50Hz. Người ta thay đổi giá trị của tần số f. Chọn kết luận đúng? A. Khi tần số tăng thì tổng trở của mạch điện giảm. B. Khi tần số thay đổi thì tổng trở của mạch điện không đổi. C. Khi tần số thay đổi thì tổng trở của mạch điện tăng. D. Khi tần số giảm thì tổng trở của mạch điện giảm. Trang 12
13. Bài 17: Người ta mắc và hai đầu đoạn mạch AB một nguồn điện xoay chiều có u U 2 cost. Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp, AM gồm điện trở thuần R 1 và tụ có điện dung C, đoạn MB gồm điện trở R 2 và cuộn dây thuần L. Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch này là 85W và hiệu điện thế giữa hai đầu AM và MB vuông góc với nhau. Nếu mắc vào hai đầu mạch MB nguồn điện nói trên, khi đó công suất tiêu thụ trên đoạn này bằng: A. 100W.B. 120W.C. 85W.D. 170W. Bài 18: Cho mạch điện xoay chiều R, L, C (cuộn dây thuần cảm). Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng u = 120V và tần số f xác định. Biết CR2 16L và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch vuông pha với điện áp giữa hai đầu tụ điện. Điện áp ở hai đầu tụ điện và hai đầu cuộn cảm là A. UC UL 60V. B. UC 30 V và UL 60V. C. UC UL 30V. D. UC 60V và UL 30V. Bài 19: Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC, R 80 cuộn dây có điện trở trong 20 có độ tự cảm L=0,318H, tụ điện có điện dung 15,9F. Đặt vào hai đầu mạch điện một dòng điện xoay chiều có tần số f thay đổi được có hiệu điện thế hiệu dụng là 200V. Khi công suất trên toàn mạch đạt giá trị cực đại thì giá trị của f và P là bao nhiêu? A. 70,78Hz và 400W.B. 70,78Hz và 500W. C. 444,7Hz và 2000W.D. 31,48Hz và 400W. Bài 20: Đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp một hiệu điện thế dao động điều hòa có biểu thức: u 220cost (V). Khi  thay đổi công suất tiêu thụ cực đại của mạch là 484W. Khi đó điện trở thuần của mạch là: A. R 50. B. R 750. C. R 150. D. R 100. Bài 21: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C thay đổi được, cuộn dây có độ tự 1 cảm L H và điện trở r 20 mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 60V và tần số f = 50Hz. Điều chỉnh điện dung tụ điện đến giá trị C 1 thì công suất tiêu thụ trên mạch đạt cực đại và bằng 30W. Điện trở R và điện dung C1 có giá trị là: 104 104 A. A 120;C F. B. A 120;C F. 1 2 1 10 4 104 C. A 100;C F. D. A 100;C F. 1 2 1 Trang 13
14. 2 Bài 22: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có R 100,L H, tụ điện có điện dung C thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều U 200 2 cos(100 t ). Giá AB 4 trị của C và công suất tiêu thụ của mạch khi điện áp giữa hai đầu R cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch nhận cặp giá trị nào sau đây? 10 3 10 4 A. C F;P 400W. B. C F;P 200W. 2 10 4 10 4 C. C F;P 400W. D. C F;P 300W. 2 Bài 23: Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết R 30,L 0,4H, C thay đổi được. Đặt vào hai đầu mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều: u 120cos(100 t ) V. Khi C = Co thì công suất trong 2 mạch đạt giá trị cực đại. Khi đó biểu thức điện áp giữa hai đầu điện trở là: A. u 60 2 cos100t V. B. u 120cos(100 t ) V. R R 2 C. u 120cos100t V. D. u 60 2 cos(100t ) V. R R 2 Bài 24: Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở thuần 30 , cuộn dây có điện trở thuần 10 và độ 0,3 tự cảm (H) và tụ điện có điện dung C thay đổi được mắc nối tiếp nhau theo đúng thứ tự như trên. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều uAB 100 2 sin100 t (V). Người ta thấy rằng khi C=Co thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch chứa cuộn dây và tụ điện đạt cực tiểu. Giá trị Co và Umin là: 10 3 10 3 A. C F và U 25V. B. C F và U 25 2 V. o min o min 10 3 10 3 C. C F và U 25V. D. C F và U 25 2 V. o 3 min o 3 min D. VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Trong đoạn mạch RLC, mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tăng dần tần số dòng điện và giữ nguyên các thông số của mạch, kết luận nào sau đây là không đúng? A. Hệ số công suất của đoạn mạch giảm. B. Cường độ hiệu dụng của dòng điện giảm. C. Điện áp hiệu dụng trên tụ điện tăng. D. Điện áp hiệu dụng trên điện trở giảm. Bài 2: Cho mạch điện RLC, cuộn cảm có điện trở thuần r. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng U 125cos100 t, thay đổi được. Đoạn mạch AM gồm R và C, đoạn mạch MB chứa cuộn dây. Biết UAM vuông pha với UMB và r = R. Với hai giá trị của tần số góc là 1 100 và 2 56,25 thì mạch có cùng hệ số công suất. Hãy xác định hệ số công suất của đoạn mạch? A. 0,85.B. 0,96.C. 0,91.D. 0,82. Bài 3: Mạch R, L, C nối tiếp có điện áp giữa hai đầu đoạn mạch u 120 2 cost (V) với  thay đổi được. Nếu  100 rad / s thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 1A và cường độ dòng điện Trang 14
15. tức thời sớm pha so với hiệu điện thế hai đầu mạch. Nếu   200 rad / s thì có hiện tượng cộng 6 hưởng. Giá trị của các thiết bị trong mạch là: 1 0,1 A. R 60 3 ,C F và L H . 4000 1 0,2 B. R 60 3 ,C F và L H . 8000 C. R 60 3 ,C 80,L 20 . D. Không xác định được. Bài 4: Mạch RLC không phân nhánh, khi mắc vào mạng điện có tần số f 1 thì cảm kháng 30 , dung kháng 60 . Nếu mắc vào mạng điện có f2 60Hz thì cường độ dòng điện cùng pha với điện áp giữa hai đầu mạch. Giá trị của f1 là: A. 100Hz.B. 60 2 Hz. C. 60 2 Hz. D. 30 2 Hz. Bài 5: Cho đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có dạng u 200cos2 ft (V) trong đó tần số f thay đổi được. Khi thay đổi tần số f đến một giá trị f1 40Hz hoặc f2 250Hz thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đều có giá trị như nhau. Để công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt giá trị cực đại thì phải điều chỉnh tần số f tới giá trị: A. 120Hz.B. 100Hz.C. 145Hz.D. 210Hz. Bài 6: Đặt điện áp u u 2 cos2 ft (U không đổi, f thay đổi được, t tính bằng giây) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Khi tần số bằng 20Hz thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là 17W, khi tần số bằng 40Hz thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là 12,5W. Khi tần số bằng 60Hz thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 8W.B. 8,7W.C. 5,5W.D. 11W. Bài 7: Một mạch điện xoay chiều gồm RLC nối tiếp. Điện trở R, cuộn dây cảm thuần có độ tự cảm 0,3 10 3 L H, tụ điện có điện dung C C F. Điện áp giữa hai đầu mạch có giá trị hiệu dụng u không 6 đổi và có tần số f thay đổi. Thay đổi tần số f để cho điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch thì f có giá trị là: A. 50 2 Hz. B. 100Hz. C. 50 Hz. D. 100 2 Hz. 1 Bài 8: Một cuộn dây có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C rồi mắc vào hiệu điện thế xoay 4 chiều u 200 2 cos2 ft có tần số thay đổi được. Khi tần số dòng điện là 80Hz và 125Hz thì thấy cường độ dòng điện qua mạch đều bằng 3,64764 (A). Tìm cường độ dòng điện cực đại trong mạch này khi cường độ dòng điện hiệu dụng là lớn nhất? A. 4 2A. B. 4A.C. 2 2A. D. 2A. 2 3 Bài 9: Mạch RLC nối tiếp có R 100,L H . Hiệu điện thế xoay chiều đặt vào đoạn mạch có biểu thức u U cos2 ft, f thay đổi được. Khi f = 50Hz thì i trễ pha so với u. Để i cùng pha với u thì f o 3 có giá trị là Trang 15