Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 18: Cực trị điện áp - Phạm Hồng Vương

Nội dung text: Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 2 - Chuyên đề 3: Điện xoay chiều - Chủ đề 18: Cực trị điện áp - Phạm Hồng Vương

1. CHỦ ĐỀ 18. CỰC TRỊ ĐIỆN ÁP I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT Bài toán 1: ĐOẠN MẠCH RLC CÓ L THAY ĐỔI 1. Tìm L để Imax; URmax; Pmax; URCmax (UMBmax); ULCmin (UANmin): 1 Z Z L L C C2 U U2 Lúc đó: I ;P U U còn ULCmin = 0 max R max R Rmax 2 2 2 2 R ZC U R ZC 2. Tìm L để ULcmax: ZL ;ULCmax ZC R   2 2 2 2 2 2 Lúc này: U  URC hay: UL U UR UC UL UCUL U 0 3. Tìm L để URLmax (UANmax): Z 4R2 Z2 2UR Z C C ;U ; L 2 RLmax 2 2 4R ZC ZC 2 2 UL UCUL U 0 UR Tìm L để URLmin (UANmin): Z 0;U L RLmin 2 2 R ZC 4. Khi L = L1 hoặc L = L2 mà: Z Z - I hoặc P như nhau thì: Z L1 L2 C 2 Z Z L1 L2 L1 L2 - I hoặc P như nhau, có một giá trị của L để Imax hoặc Pmax thì: Z L L 2 2 1 1 1 1 2L1L2 -UL như nhau, có một giá trị của L để ULmax thì: L Z 2 Z Z L +L L L1 L2 1 2 5. Khi L = L1 hoặc L = L2 thì i1 và i2 lệch pha nhau góc Hai đoạn mạch RCL1 và RCL2 có cùng uAB. Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2. Giả sử 1 2 1 2 : Z Z L1 L2 - Nếu I1 = I2 thì tan tan và Z 1 2 2 1 2 C 2 tan 1 tan 2 - Nếu I1 I2 thì tan hoặc dùng giản đồ Fresnel. 1 tan 1 tan 2 1 U.r 6. Tìm L để UANmin và tính UANmin: Z Z L ;U L C C2 ANmin R r Bài toán 2: ĐOẠN MẠCH RLC CÓ C THAY ĐỔI 1. Tìm C để Imax; URmax; Pmax; URLmax (UANmax); ULCmin (UMBmin): Trang 1
2. 1 Z Z C ; L C L2 2 2 2 2 R ZL U R ZL 2. Tìm C để UCmax: ZC ;UCmax ZL R   2 2 2 2 2 2 Lúc này: U  URL hay: UL U UR UC UL UCUL U 0 3. Tìm C để URCmax (UANmax): Z 4R2 Z2 2UR Z L L ;U ; U2 U U U2 0 C 2 RCmax 2 2 C L C R 4R ZL ZL UR Tìm C để URCmin: Z 0;U C RCmin 2 2 R ZL 4. Khi C = C1 hoặc C = C2 mà: Z Z - I hoặc P như nhau thì: Z C1 C2 L 2 Z Z C1 C2 2C1C2 - I hoặc P như nhau, có một giá trị của L để Imax hoặc Pmax thì: ZC C 2 C1+C2 1 1 1 1 C1+C2 -UC như nhau, có một giá trị của C để UCmax thì: C Z 2 Z Z 2 C C1 C2 5. Khi C = C1 hoặc C = C2 thì i1 và i2 lệch pha nhau góc Hai đoạn mạch RLC1 và RLC2 có cùng uAB. Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2. Giả sử 1 2 1 2 : Z Z C1 C2 - Nếu I1 = I2 thì tan tan và Z 1 2 2 1 2 L 2 tan 1 tan 2 - Nếu I1 I2 thì tan hoặc dùng giản đồ Fresnel. 1 tan 1 tan 2 1 U.r 6. Tìm C để UMBmin và tính UMBmin: Z Z C ;U L C L2 MBmin R r Bài toán 3: ĐOẠN MẠCH RLC CÓ  THAY ĐỔI 1. Tìm  để URmax: 1 Ta có hiện tượng cộng hưởng: URmax = U; khi đó  R LC 2. Tìm  để ULmax: Trang 2
3. 1 2 2UL  (điều kiện: 2L > CR2); U L L Lmax 2 2 C 2 R2 R 4LC R C C 3. Tìm  để UCmax: L 2 R2 1 C 2 2UL C (điều kiện: 2L > CR ); UC max L 2 R 4LC R2C2 Một số lưu ý: L R2 1 X 1 • Nếu đặt X ta có thể viết lại:  và  và 2   C 2 L X.C C L R L C LC CR2 • Từ điều kiện: L ta có thể chứng minh được. Nghĩa là, khi giá trị  tăng dần thì điện áp 2 trên các linh kiện sẽ lần lượt đạt cực đại theo thứ tự: C, R, L. • Giá trị của  để UL = UAB nhỏ hơn lần giá trị của  để UL = ULmax, còn giá trị của  để UC = UAB lớn hơn 2 lần giá trị của  để UC = UCmax (điều này được chứng minh ở trang 44) 2 L R 2 • Khi UCmax: nhận thấy X Z R 2Z Z Z L C 2 L C L Z Z Z 1 Z Z Z 1 L C L = . Đặt tan L ;tan C L tan .tan R R 2 1 R 2 R 1 2 2 2 2 2 - Từ hình vẽ, ta có: ZC Z +ZL Khi ULmax: Tương tự như trên ta có các công thức sau: 2 * R 2ZL. ZC ZL 2 2 2 * ZL Z +ZC 1 * tan .tan 1 2 2 4. Khi  1 hoặc  2 mà: 2 1 - I hoặc P như nhau, có một giá trị của  để Imax hoặc Pmax thì:   . 1 2 LC Imax L 1 2 - I như nhau: I1 I2 , tính giá trị R: R= n n2 1   1 - Hệ số công suất như nhau, biết L = CR2: cos cos 1 2 1 2 2   2 2 1 1 2 2   1 1 2 2 1 Tương tự, ta có: Trang 3
4. Imax URmax Pmax I= ;UR ;U 2 2 2     1 2 1 1 2 1 1 2 1   2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 -UL như nhau, có một giá trị của  để ULmax thì: 2 2 2 1 L 2 1 2 2 1 2 2 -UC như nhau, có một giá trị của  để UCmax thì: C   2 2 1 2 2 Khảo sát sự phụ thuộc của UL, UC vào  : a) Khảo sát UL theo 2 : 2 - Khi  0 thì ZC ,I 0 và UL 0 2 2 - Khi  L thì ULmax 2 - Khi  thì ZL ZAB ,UL UAB b) Khảo sát UC theo 2 : 2 - Khi  0 thì ZC ZAB ,UC UAB 2 - Khi  2 thì UCmax 2 - Khi  thì ZL ,I 0,UC 0 Nhận xét: 2 + Đồ thị của UL cắt đường nằm ngang UAB tại hai giá trị của  là L0 và . Theo (1), ta có: L L . Nghĩa là, giá trị  để UL = UAB nhỏ hơn lần giá trị  để ULmax. 0 2 2 + Đồ thị của UC cắt đường nằm ngang UAB tại hai giá trị của  là 0 vàC0 . Theo (1), ta có: C0 C 2 . Nghĩa là, giá trị  để UC = UAB lớn hơn lần giá trị  để UCmax. II. BÀI TẬP  UC TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI C BIẾN THIÊN Bài 1: Mạch điện nối tiếp gồm R, cuộn dây có điện trở trong Ro và tụ điện có điện dung của tụ C thay đổi. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch là U ổn định, tần số f. Khi UC cực đại, dung kháng của tụ điện có giá trị: 2 2 R R0 ZL A. ZC R R0 ZL B. ZC ZL 2 Z R R Z2 C. Z L D. Z 0 L C 2 2 C R R R R0 ZL 0 Bài 2: Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC có R = 50  cuộn dây có điện trở trong r = 10  , L=0,8/ H, tụ điện có điện dung thay đổi được. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện có biểu thức: u 220 2 cos 100 t / 6 V. Thay đổi điện dung của tụ để hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu bản tụ đạt giá trị cực đại thì điện dung của tụ sẽ là: Trang 4
5. A. C= 80/ F B. C= 8/ F C. C= 10/(125 ) F D. C= 89,9/ F Bài 3: Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC, R = 60  cuộn dây thuần cảm có L=0,8/ H, tụ điện có điện dung thay đổi được. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện có biểu thức: u 220 2 cos 100 t+ / 6 V. Thay đổi điện dung của tụ để hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu bản tụ đạt giá trị cực đại thì điện dung của tụ và giá trị cực đại đó sẽ là: A. C= 8/ F và UCmax= 366,7 V B. C= 10/(125 ) F và UCmax= 518,5 V C. C= 80/ F và UCmax= 518,5 V D. C= 80/ F và UCmax= 366,7 V Bài 4: Cho mạch xoay chiều RLC nối tiếp cuộn dây thuần cảm, C thay đổi được. Khi điện áp đặt vào mạch u 120 2 cos100 t(V) . Khi C = C1 thì điện áp đặt vào hai đầu tụ là cực đại và bằng 200 V. Khi đó công suất mạch là 38,4 W. Giá trị của R, L, C lần lượt là: A. 240  , 3,2/ H, 10 4 / 5 F B. 320  , 2,4/ H, 10 4 / F C. 240  , 3,2/ H, 10 5 / 5 F D. 320  , 2,4/ H, 10 4 / 5 F Bài 5: Một đoạn mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch đó một điện áp u U 2 cost làm thay đổi điện dung tụ điện thì thấy điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại bằng 2U. Quan hệ giữa cảm kháng và điện trở thuần là: A. ZL = RB. Z L = 3R C. ZL = R / 3 D. ZL = 3R Bài 6: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở 10  , có cảm kháng là 50  và tụ điện mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biên độ và tần số không đổi. Thay đổi điện dung của tụ sao cho điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại, lúc đó dung kháng bằng: A. 10  B. 50  C. 52  D. 60  Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ. Cuộn dây có điện trở thuần R = 100  và độ tự cảm L = 3 / H. Biết điện áp uAB 100 2 cos100 t V. Với giá trị nào của C thì số chỉ của vôn kế có giá trị lớn nhất? Giá trị lớn nhất đó bằng bao nhiêu? 4 6 A. C 3 / .10 F;UCmax 220V. B. C 3 / 4 .10 F;UCmax 180V. 4 4 C. C 3 / .10 F;UCmax 200V. D. C 4 3 / .10 F;UCmax 120V. Bài 8: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở r và tụ điện C mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u 30 2 cos t (V). Điều chỉnh C để điện áp giữa hai bản tụ đạt giá trị cực đại và bằng 50 V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây khi đó có giá trị là: A. 20 VB. 30 VC. 40 VD. 50 V Trang 5
6. Bài 9: Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần 30  , cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4 / (H) và tụ điện có điện dung thay đổi được. Điều chỉnh điện dung của tụ điện để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì dung kháng của tụ là A. 62,5  . B. 50  .C. 100  .D. 31,25  . Bài 10: Mạch điện RLC mắc nối tiếp. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng U. Khi thay đổi C thì thấy điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại U Cmax= 3U . Mối quan hệ giữa cảm kháng ZL của cuộn dây thuần cảm và điện trở R là: A. ZL 2 2R B. ZL 2R C. ZL R/ 3 D. ZL 3R Bài 11: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết u 120 2 cos100 t (V), R =50  , L =1/ 2 H, điện dung C thay đổi được, RA 0,RV . Giá trị của C để số chỉ của vôn kế lớn nhất là: A. 4,5.10 4 F. B. 0,45.10 4 F. C. 1/ .10 4 F. D. 2 / .10 4 F. Bài 12: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Trong đó R =50  ; cuộn dây thuần cảm L = 3 / 2 H; tụ C có điện dung thay đổi được; điện áp đặt vào mạch có U0 240 2 V và tần số f = 50 Hz. Khi điều chỉnh điện dung C thì có một giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ bằng: A. 120 v.B. 240 V.C. 480 V. D. 120 2 V. Bài 13: Đặt điện áp xoay chiều u U 2 cost V vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh. Khi thay đổi điện dung C thấy điện áp hiệu dụng UC giảm. Giá trị UC lúc chưa thay đổi C có thể tính theo biểu thức là: 2 2 2 2 U UR UL U UR UL A. UC B. UC 2.UR UR 2 2 2 2 U R ZL U R ZL C. UC D. UC ZL 2.ZL Bài 14: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng u 100 2 V vào 2 đầu đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở thuần nối tiếp với tụ C có điện dung thay đổi được. Cho C thay đổi đến khi điện áp hiệu dụng 2 đầu tụ điện đạt cực đại U Cmax thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây là U d = 100 V. Giá trị UCmax bằng: A. 100 3 V.B. 200 V.C. 300 V.D. 150 V. Bài 15: Đặt điện áp u U0 cost vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Khi thay đổi điện dung C của tụ điện thì điện áp giữa hai bản tụ được tính: 2 2 2 2 U0 R ZL U0 R ZL A. UC B. UC 2.R ZL 2 2 2 2 U0 R ZL U0 R ZL C. UC D. UC 2ZL 2R Trang 6
7. Bài 16: Cho đoạn mạch điện AB gồm đoạn AE chứa cuộn dây có điện trở và đoạn EB chứa tụ điện C mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu mạch là UAB 60 2 cos 100 t / 6 V. Điều chỉnh giá trị điện dung C=C0 để điện áp giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại bằng 100V. Biểu thức điện áp giữa hai đầu cuộn dây là: A. uAE 80cos 100 t / 3 V.B. uAE 60cos 100 t+ / 3 V. C. uAE 80 2 cos 100 t+ / 3 V.D. uAE 80cos 100 t+ / 4 V. Bài 17: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần R, mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C có thể thay đổi giá trị. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện có giá trị hiệu dụng 200 V, tần số không đổi. Điều chỉnh C để hiệu điện thế trên hai bản tụ đạt giá trị cực đại U Cmax = 250 V. Khi đó hiệu điện thế trên cuộn dây có giá trị: A. 100 V.B. 150 VC. 50 VD. 160,5 V. Bài 18: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC. Biết R = 100 2 . Tụ có điện dung thay đổi, khi C = C1= 25 / F và khi C = C2=125 / 3 F thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ C có giá trị như nhau. Để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu R cực đại thì C có giá trị là: A. 50 / F B. 200 / 3 F C. 20 / F D. 100 / 3 F Bài 19: Một cuộn day ghép nối tiếp với một tụ điện. Đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi U = 100V. Điều chỉnh C để hiệu điên thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ đạt được giá trị cực đại UCmax = 200V. Hệ số công suất của mạch khi đó là: A. 1B. 3 / 2 C. 1/2D. 2 / 2 Bài 20: Đặt điện áp xoay chiều u u 2 cos100 t (U không 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 1/ 5 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 2 . Tính giá trị của R: A. 10 B. 20 2 C. 10 2 D. 20 Bài 21: Cho đoạn mạch RLC với điện dung C có thể thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều ổn định. Điều chỉnh C: khi ZC 50 thì công suất tiêu thụ trên mạch lớn nhất; khi ZC 60 thì điện áp hiệu dụng trên tụ điện là lớn nhất. Điện trở R có giá trị xấp xỉ bằng: A. 22,4 B. 25,0 C. 24, 2 D. 32,0 Bài 22: Đặt vào hai đầu mạch RLC một hiệu điện thế xoay chiều u 120 2 cos100 t (V). Biết R 20 3,ZC 60 và độ tự cảm L thay đổi (cuộn dây thuần cảm). Giá trị của L để U C cực đại và giá trị cực đại của UC bằng: A. L 0,8 / H;UCmax 240V. B. L 0,8 / H;UCmax 120 5V. C. L 0,6 / H;UCmax 240V. D. L 0,6 / H;UCmax 120 5V. Bài 23: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có: R 100;L 2 / H , điện dung C của tụ điện biến thiên. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u 200 2 cos100 t (V). Giá trị của C để U L cực đại và giá trị cực đại của UC bằng: 4 4 A. C 10 / 2 F;UL 400V. B. C 10 / 2,5 F;UL 200 5V. Trang 7
8. 4 4 C. C 10 / 2,5 F;UL 400V. D. C 10 / 2 F;UL 200 5V. Bài 24: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp (L là cuộn cảm thuần), thay đổi điện dung C của tụ điện đến giá trị C 0 khi đó dung kháng có giá trị là Z C0 và điện áp hiệu dụng giữa hai ban tụ điện đạt giá trị cực đại UCmax = 2U. Cảm kháng của cuộn cảm là: A. Z 4Z / 3 B. Z Z C. Z Z . 3 / 2 D. Z 3Z / 4 L C0 L C0 L C0 L C0 Bài 25: Đặt điện áp u u 2 cos100 t (V vào đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm và tụ điện có điện dung thay đổi được. Khi điện dung tụ điện lần lượt là C1 25 / F và C2 125 / 3 F thì điện áp hiệu dụng giữa hai ban tụ có cùng giá trị. Để điện áp hiệu dụng giữa hai ban tụ đạt cực đại thì điện dung của tụ có giá trị là: A. 100 / 3 F. B. 50 / F. C. 200 / 3 F. D. 20 / F. Bài 26: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Trong đó L là cuộn dây thuần cảm ZL 80;R 60 , tụ điện có điện dung thay đổi được. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức: u 200 2 sin100 t (V). Giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng giữa hai bản cực của tụ UCmax là: A. UCmax = 333,3 V.B. U Cmax = 200 V. C. UCmax = 140 V.D. U Cmax = 282,84 V. Bài 27: Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết R không đổi, L = 0,4H, còn C thay đổi được. Đặt 4 vào hai đầu mạch điện một hiệu điện thế u 120cos 100t / 4 V. Khi C C0 1,6.10 F thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai ban tụ đạt giá trị cực đại là UCmax. Tính U A. UCmax =100 2 V. B. UCmax =36 2 V. C. UCmax =120 V. D. UCmax =200 V. Bài 28: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C. Tụ điện có điện dung thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện một điện áp xoay chiều có giấ trị hiệu dụng là 100 V, tần số 50Hz. Điều chỉnh điện dung của tụ điện để điện áp hiệu dụng giữa hai ban tụ đạt cực đại, khi đó cường độ dòng điện tức thời trong mạch có giá trị hiệu dụng 2 A và điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây có giá trị 100 V. Giá trị điện dung của tụ điện là: A. C 1/ 3 .10 4 F. B. C 1/ 2 .10 4 F. C. C 2 / .10 4 F. D. C 3 / .10 4 F. Bài 29: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, mạch có C biến đổi được; điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có u 220 2 cos100 t (V). Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng trên hai đầu tụ điện đạt cực đại, khi đó thấy điện áp tức giữa hai đầu đoạn mạch lệch pha so với dòng điện tức thời trong mạch một góc / 3 . Giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ là: A. 220 V. B. 110 V. C. 440 / 3 V. D. 220 3 V. Bài 30: Một đoạn mạch AB gồm cuộn cảm thuần độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C thay đổi được theo thứ tự đó mắc nối tiếp. M và N lần lượt là điểm nối giữa L và R; giữa R và C. Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều có biểu thức u U 2 cost (U và  không đổi). Điện trở thuần R có giá trị bằng 2 lần cảm kháng. Điều chỉnh C = C 1 thì điện áp tức thời giữa hai điểm A, N lệch pha / 2 so Trang 8
9. với điện áp tức thời giữa hai điểm M, B. Khi C = C 2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm AM đạt cực đại. Hệ thức liên hệ giữa C1 và C2 là: A. C1 C2 / 2 B. C1 2C2 C. C1 2C2 D. C1 C2 / 2 Bài 31: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cost (V) vào giữa hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Biết cảm kháng của cuộn dây bằng 3R . Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại, khi đó tỉ số giữa dung kháng của tụ điện và cảm kháng của cuộn cảm thuần bằng: A. 2 B. 3 C. 2 / 3 D. 4 / 3 Bài 32: Cho một đoạn mạch RLC không phân nhánh, cuộn dây thuần cảm, điện dung của tụ có thể thay đổi được. Khi thay đổi giá trị của C thì thấy điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại là 50V, đồng thời lúc này điện áp tức thời giữa hai bản tụ trễ pha hơn điện áp đặt vào đoạn mạch một góc / 6 . Chọn đáp án đúng? A. UR 25 3V;UL 12,5V B. UR 12,5 3V;UL 12,5V C. UR 12,5V;UL 12,5V D. UR 25V;UL 12,5 3V Bài 33: Đặt điện áp xoay chiều u U 2 cos 100 t V vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C có điện dung thay đổi được. Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì thấy giá trị đó bằng 100 V và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm bằng 19 V. Giá trị của U là: A. 64 VB. 48 VC. 136 VD. 90 V Bài 34: Đặt điện áp u U0 cost (U0;  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch R, L, C nối tiếp Biết điện dung của tụ điện có thể thay đổi. Điều chỉnh trị số của điện dung để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây đạt cực đại, khi đó hệ số công suất của mạch bằng: A. 0,50B. 1,0C. 0,85D. 1/ 3 Bài 35: Mắc nối tiếp một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và một tụ điện C có điện dung biến thiên vào một mạch điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng U 150 3V . Điện áp URL giữa hai đầu đoạn mạch chứa R và L sớm pha / 6 so với cường độ dòng điện i. Điều chỉnh giá trị điện dung C của tụ điện để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại là U Cmax. Giá trị cực đại U Cmax bằng: A. 75 VB. 75 3V C. 150 VD. 300 V Bài 32: Đoạn mạch AB gồm điện trở thuần R mắc giữa hai điểm A và M, cuộn cảm thuần L mắc giữa hai điểm M và N, tụ điện C có điện dung thay đổi mắc giữa hai điểm N và B. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u 160 2 cos 100 t / 3 V. Điều chỉnh tụ điện để điện áp giữa N và B có giá trị cực đại bằng 160 2V . Biểu thức của điện áp giữa hai điểm M và N khi đó là: A. uMN 80cos 100 t 7 /12 V. B. uMN 160cos 100 t / 4 V. C. uMN 160cos 100 t 13 /12 V. D. uMN 80cos 100 t / 4 V.  UL TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI F BIẾN THIÊN Trang 9
10. Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 100,C 200 / F . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch. Giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f của điện áp trong toàn dãy (từ 0 đến ) thì thấy mỗi giá trị UL tương ứng với một giá trị của tần số f. Giá trị của L khi đó là A. 4 / H.B. 3 / H.C. 2 / H.D. 1/ H. Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 200,C 100 / F . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch. Giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f của điện áp trong toàn dải (từ 0 đến ) thì thấy có những giá trị U L tương ứng với hai giá trị khác nhau f 1 và f2 của tần số. Giá trị của L khi đó có thể là A. 3 / H.B. 2 / H.C. 1/ H.D. 1/ 2 H. Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 100,C 200 / F ,L 2 / H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U 0, thay đổi tần số f thì thấy khi f=fL, điện áp hiệu dụng trên cuộn dây thuần cảm đạt giá trị cực đại ULmax. Giá trị của fL là A. 25 / 2 HzB. 25 HzC. 50 / 2 HzD. 50 2 Hz Bài 4: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 50,C 300 / F ,L 2 / H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f thì thấy khi f = P =35 Hz hoặc f = f2 thì điện áp hiệu dụng trên L có giá trị giống. Giá trị của f2 là A. 18 HzB. 13 HzC. 27 HzD. 36 Hz Bài 5: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 50,C 300 / F ,L 2 / H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f thì thấy mỗi giá trị của UL chỉ tìm được một giá trị của tần số f tương ứng. Tần số f không thể nhận giá trị A. 13 HzB. 15 HzC. 14 HzD. 11 Hz Bài 6: Đặt điện áp xoay chiều với biên độ xác định và tần số thay đổi được lên hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C, và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp. Trong quá trình tần số biến đổi, để có thể tìm được ít nhất một giá trị của UL (điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm) tương ứng với hai tần số khác nhau của mạch điện (f1 f2) thì các thông số của mạch điện phải thỏa mãn điều kiện A. L R 2CD. 2C > R 2L Bài 7: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, nhưng tần số thay đổi được vào 2 đầu mạch gồm điện trở, cuộn thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Khi f = f C thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ C đạt cực đại; khi f = fL thì điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm đạt cực đại. Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại thì f = fR được xác định: 2 1 1 1 A. fL.fC fR B. . C. fL fC fR D. fL fC 2.fR fL fC fR Bài 8: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng u không đổi và tần số f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp thỏa mãn điều kiện CR 2 < 2L. Điều chỉnh f đến giá trị f 1 hoặc f2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thuần cảm có giá trị bằng nhau. Để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây cực đại thì phải điều chỉnh tần số f tới giá trị: 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 A. f =2f1 f2 B. f =f1 f2 / 2 C. 2 = 2 2 D. 2 = 2 2 f f1 f2 2.f f1 f2 Trang 10
11. Bài 9: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có hệ số tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp vào nguồn điện xoay chiều u U0 cost . Trong đó U0 không đổi và tần số góc  thay đổi được. Khi  1 60 2 rad/s thì mạch điện có cộng hưởng điện và cảm kháng cuộn dây bằng điện trở R. Để điện áp trên cuộn cảm thuần L đạt cực đại thì tần số điện áp có giá trị nào sau đây? A. 100 rad/sB. 100 2 rad/sC. 90 rad/sD. 120 rad/s Bài 10: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 200,C 100 / F ,L 4 / H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U0 và thay đổi tần số f thì thấy một giá trị UL cho trước, người ta chỉ tìm được một giá trị của tần số f tương ứng. Tần số f không thể nhận giá trị nào dưới đây? A. 15 HzB. 25 2 Hz C. 25 Hz D. 30 Hz  UC TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI F BIẾN THIÊN Bài 1: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp R 100,C 200 / 3 F ,L 1/ H , đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u 100 2 cost V. Cho đổi tần số của dòng điện thay đổi để điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại. Giá trị của  là: A. 120 (rad/s)B. 140 (rad/s)C. 100 (rad/s)D. 90 (rad/s) Bài 2: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cost (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 dung C mắc nối tiếp, với CR 2 < 2L. Khi  1 hoặc  2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện có cùng một giá trị. Khi  0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt cực đại. Hệ thức liên hệ giữa 1,2 và 0 là: 1 2 1 2 2 1 1 1 1 A. C 1 2 B. 0 1 2 C. C 1.2 D. 2 2 2 2 2 C 2 1 2 Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 130  ,L 4 / H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U0 và thay đổi tần số f của điện áp trong khoảng (0, ) thì thấy mỗi giá trị U C tương ứng với duy nhất một giá trị của tần số. Điện dung C có thể nhận giá trị A. 110 F B. 125 F . C. 140 F . D. 165 F . Bài 4: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 200  ,C 100 / F . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch. Giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f của điện áp trong toàn dải (từ 0 đến ) thì thấy mỗi giá trị UC tương ứng với một giá trị của tần số f. Giá trị của L khi đó có thể là A. 7 / H. B. 11/ H. C. 4 / H. D. 1/ H. Bài 5: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 50,C 100 / F ,L / 2 H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U 0, thay đổi tần số f thì thấy khi f=fC, điện áp hiệu dụng trên tụ điện đạt giá trị cực đại UCmax. Giá trị fC A. 17 Hz.B. 27 Hz.C. 22 Hz.D. 15 Hz. Trang 11
12. Bài 6: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 50,C 100 / F ,L / 2 H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U 0 và thay đổi tần số f thì thấy khi f = f1 =15 Hz hoặc f = f2 thì điện áp hiệu dụng trên C có giá trị giống nhau. Giá trị của f là A. 31 Hz.B. 14 Hz.C. 35 Hz.D. 27,6 Hz. Bài 7: Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, R 100,C 50 / F ,L H . Đặt điện áp xoay chiều u U0 cos 2 ft vào hai đầu mạch, giữ nguyên U0 và thay đổi tần số f thì thấy mỗi giá trị của UC chỉ tìm được một giá trị của tần số f tương ứng. Tần số f không thể nhận giá trị: A. 42 Hz.B. 20 Hz.C. 35 Hz.D. 40 Hz. Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số f thay đổi được vào 2 đoạn đầu mạch RLC nối tiếp (cuộn cảm thuần). Khi tần số góc  1 40 rad/s thì UC đạt giá trị cực đại, khi  2 90 rad/s thì UL đạt giá trị cực đại. Khi công suất tiêu thụ điện năng trên điện trở R đạt giá trị cực đại thì tần số của dòng điện là: A. 50 Hz.B. 60 Hz.C. 30 Hz.D. 120 Hz. Bài 9: Đặt điện áp xoay chiều với biên độ xác định và tần số thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C, và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp. Trong quá trình tần số biến đổi, để mỗi giá trị của U C (điện áp hiệu dụng trên hai bản tụ) tương ứng với một giá trị duy nhất của tần số thì các thông số của mạch điện phải thỏa mãn điều kiện: A. 2L R 2CD. 2C > R 2L Bài 10: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số f thay đổi được vào 2 đầu đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn cảm thuần). Khi f = P thì U C đạt giá trị cực đại, khi f = f 2 thì UL đạt giá trị cực đại. Khi UR đạt giá trị cực đại thì tần số của dòng điện là: f f A. f f B. 1 2 C. f .f D. f f 1 2 2 1 2 1 2 Bài 11: Đặt điện áp xoay chiều với biên độ xác định và tần số thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C, và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp. Khi f = P hoặc f = f2 thì điện áp hiệu dụng trên tụ điện có cùng một giá trị. Khi f = f 0 thì điện áp hiệu dụng trên tụ điện đạt cực đại. Hệ thức liên hệ giữa f1, f2, f0 là: 1 2 1 2 2 1 1 1 1 A. f0 f1 f2 B. f0 = f1 f2 C. 2 = 2 2 D. f0 f1.f2 2 2 f0 2 f1 f2 Bài 12: Cho mạch điện RLC nối tiếp, mắc mạch vào mạng điện xoay chiều có tần số f biến đổi, khi f = 60 Hz và f = 80 Hz thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai bản tụ có cùng giá trị U C, khi f 16 2 Hz thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn (cuộn cảm thuần) có giá trị cực đại. Xác định giá trị của tấn số f để hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở có giá trị cực đại? A. 40 HzB. 50 2 HzC. 40 3 HzD. 70 Hz. III. HƯỚNG DẪN GIẢI, ĐÁP ÁN  UC TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI C BIẾN THIÊN Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án C Trang 12
13. Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án C Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án A Bài 10: Chọn đáp án A Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án C Bài 13: Chọn đáp án B Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án D Bài 16: Chọn đáp án C Bài 17: Chọn đáp án B Bài 18: Chọn đáp án A Bài 19: Chọn đáp án B Bài 20: Chọn đáp án D Bài 21: Chọn đáp án A Bài 22: Chọn đáp án D Bài 23: Chọn đáp án A Bài 24: Chọn đáp án D Bài 25: Chọn đáp án A Bài 26: Chọn đáp án A Bài 27: Chọn đáp án A Bài 28: Chọn đáp án C Bài 29: Chọn đáp án C Bài 30: Chọn đáp án A Bài 31: Chọn đáp án C Bài 32: Chọn đáp án B Bài 33: Chọn đáp án D Bài 34: Chọn đáp án B Bài 35: Chọn đáp án D Bài 36: Chọn đáp án C  UL TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI F BIẾN THIÊN Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án B Bài 3: Chọn đáp án Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án D Trang 13
14. Bài 10: Chọn đáp án A UC TRONG BÀI TOÁN CỰC TRỊ CỦA MẠCH RLC KHI F BIẾN THIÊN Bài 1: Chọn đáp án C Bài 2: Chọn đáp án B Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án D Bài 5: Chọn đáp án C Bài 6: Chọn đáp án D Bài 7: Chọn đáp án B Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án A Bài 10: Chọn đáp án C Bài 11: Chọn đáp án B Bài 12: Chọn đáp án A Trang 14