Tổng hợp bài tập nâng cao về Đồ thị trong Dòng điện xoay chiều môn Vật lý 12 có đáp án

TỔNG HỢP BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ ĐỒ THỊ TRONG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ ĐÁP ÁN

Câu 1: Mạch điện gồm điện trở thuần R = 150 Ω, cuộn thuần cảm L =\(\frac{2}{\pi }\) H và tụ điện có điện dung C biến đổi mắc nối tiếp vào hai đầu A, B có điện áp  \(u = 120\sqrt 2 \cos 100\pi t{\rm{ }}\left( V \right).\)

Khi C thay đổi từ 0 đến rất lớn thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ

A. tăng từ 120 V đến 200 V rồi giảm về 0.

B. tăng từ 0 đến 200 V rồi giảm về 0.

C. tăng từ 120 V đến 220 V rồi giảm về 0.

D. giảm từ 120 V đến 0 rồi tăng đến 120 V.

Câu 2: Mạch điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB: Đoạn AM có một điện trở thuần 50  và đoạn MB có một cuộn dây. Đặt vào mạch AB một điện áp xoay chiều thì điện áp tức thời của hai đoạn AM và MB biến thiên như trên đồ thị:

Cảm kháng của cuộn dây là:

A. 12,5\(\sqrt 2 \Omega \)                B. 12,5\(\sqrt 3 \Omega \)            

C. 12,5\(\sqrt 6 \Omega \)                                           D. 25\(\sqrt 6 \Omega \)

Câu 3: Cho đoạn mạch AB như hình vẽ. Biết R = 80 Ω, r = 20 Ω. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều \(u\, = \,U\sqrt 2 \cos 100\pi t\,(V).\)  Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp tức thời giữa hai điểm A, N (uAN) và giữa hai điểm M, B (uMB) theo thời gian được biểu diễn như hình vẽ.

Điện áp hiệu dụng U đặt vào hai đầu mạch có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?

A. 275 V.                 B. 200 V.                  C. 180 V.                 D. 125 V.

Câu 4: Cho mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần, muộn cuộn cảm thuần và một tụ điện mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và tần số góc ω thay đổi được. Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm lần lượt là UC, UL phụ thuộc vào ω, chúng được biểu diễn bằng các đồ thị như hình vẽ bên, tương ứng với các đường UC, UL.

Khi ω = ω1 thì UC đạt cực đại Um. Các giá trị Um và ω1 lần lượt là:

A. 150\(\sqrt 2 V,\) 330\(\sqrt 3 \,rad/s\)              B. 100\(\sqrt 3 V,\) 330\(\sqrt 3 \,rad/s\)

C. 100\(\sqrt 3 V,\) 330\(\sqrt 2 \,rad/s\)              D. 150\(\sqrt 2 V,\) 330\(\sqrt 2 \,rad/s\)

Câu 5 (Chuyên Hà Tĩnh lần 5 – 2016): Đặt hiệu điện thế u = U0cos100t (V), (t tính bằng giây) vào hai đầu đoạn R, L, C mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Trong đó U0, R, L không đổi, C có thể thay đổi được. Cho sơ đồ phụ thuộc của UC vào C như hình vẽ (chú ý, 48\(\sqrt {10} \)  = 152). Giá trị của R là

A. 120 Ω               B. 60 Ω                         

C. 50 Ω                       D. 100 Ω

Câu 6: Lần lượt đặt vào 2 đầu đoạn mạch xoay chiều RLC mắc  nối tiếp (R là biến trở, L thuần cảm) 2 điện áp xoay chiều có biểu thức lần lượt: \({u_1} = U\sqrt 2 \cos ({\omega _1}t + \pi )\) (V) và  \({u_2} = U\sqrt 2 \cos \left( {{\omega _2}t - \frac{\pi }{2}} \right)\)(V),  người ta thu được đồ thị công suất mạch điện xoay chiều toàn mạch theo biến trở R như hình dưới. Biết A là đỉnh của đồ thị P(1). A là đỉnh của đồ thị P(2). Giá trị của x gần nhất là:

 A. 60W            B. 50W                           

C. 76W                     D. 55W                      

Câu 7 (THPT Nam Đàn I lần 3 – 2016): Cho mạch điện gồm R, L và C theo thứ tự nối tiếp, cuộn dây có điện trở r. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số f = 50 Hz. Cho điện dung C thay đổi người ta thu được đồ thị liên hệ giữa điện áp hiệu dụng hai đầu mạch chứa cuộn dây và tụ điện UrLC với điện dung C của tụ điện như hình vẽ phía dưới.

Điện trở r có giá trị bằng

A. 50 Ω.                 B. 30 Ω.                      

C. 90 Ω.                    D. 120 Ω.

Câu 8: Một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa một trong ba phần tử điện: điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm, tụ điện. Hình dưới là đồ thị biểu diễn sự biến đổi theo thời gian của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch điện đó.

Đoạn mạch điện này chứa

A. cuộn dây thuần cảm                                     B. tụ điện

C. điện trở thuần                                            D. có thể cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện

Câu 9: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V và tần số không thay đổi vào hai đầu đoạn mạch AB (hình vẽ). Cuộn cảm thuần có độ tự cảm L xác định; R = 200 Ω; tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C để UMB min = U1 và UMB max = U2 = 400 V. Giá trị của U1 là

A. 173 V.                    B. 80 V.                     

C. 111 V.                    D. 200 V.

 

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

Câu 1: Chọn A.

Ta có:  

\(\left\{ \begin{array}{l} {U_{C\max }} = \frac{{U\sqrt {{R^2} + Z_L^2} }}{R} = \frac{{120\sqrt {{{150}^2} + {{200}^2}} }}{{150}} = 200V\\ {Z_C} = \frac{{{R^2} + Z_L^2}}{{{Z_L}}} = \frac{{{{150}^2} + {{200}^2}}}{{200}} = 312,5\Omega \end{array} \right.\)

Dựa vào đồ thị  :

\({U_C} = I{Z_C} = \frac{{U{Z_C}}}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }} = \frac{{120{Z_C}}}{{\sqrt {{{150}^2} + {{\left( {200 - {Z_C}} \right)}^2}} }}\)

Theo ZC ta thấy: 

\(\left\{ \begin{array}{l} C = 0 \Rightarrow {Z_C} = \infty \Rightarrow {Z_C} = U = 120V\\ C = \infty \Rightarrow {Z_C} = 0 \Rightarrow {Z_C} = 0\\ C = {C_m} \Rightarrow {Z_C} = 312,5\Omega \Rightarrow {U_{C\max }} = 200V \end{array} \right.\)

Câu 2: Chọn C.

Dựa vào đồ thị ta thấy điện áp cuộn dây nhanh pha hơn điện áp điện trờ \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{3}}}\) 

(Vì  trong chu kì T có 12 khoảng bằng nhau mà ta thấy ud nhanh hơn uR hai khoảng ứng  với \(\frac{{\rm{T}}}{{\rm{6}}}\) ).

Cường độ hiệu dụng:

\(I = \frac{{{U_R}}}{R} = \frac{{100}}{{50}} = 2A.\)

Tổng trở cuộn dây: 

\({Z_d} = \frac{{{U_d}}}{I} = \frac{{50\sqrt 2 }}{2} = 25\sqrt 2 \Omega .\)

Cảm kháng của cuộn dây là:

\(\begin{array}{l} {Z_L} = {Z_d}\sin {\varphi _d}\\ = 25\sqrt 2 .\sin \frac{\pi }{3} = 12,5\sqrt 6 \Omega \end{array}\)

Câu 6: Chọn C.

Theo đồ thị:

\(\begin{array}{l} {P_{2\max }} = \frac{{{U^2}}}{{2R}}\\ \Rightarrow U = \sqrt {2R{P_{2\max }}} = \sqrt {2.400.50} = 200V. \end{array}\)

Khi đó:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} {P_1} = \frac{{{U^2}R}}{{{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}}}\\ {P_{1\max }} = \frac{{{U^2}}}{{2\left| {{Z_L} - {Z_C}} \right|}} \end{array} \right.\\ \Rightarrow \left| {{Z_L} - {Z_C}} \right| = \sqrt {\frac{{{U^2}R}}{{{P_1}}} - {R^2}} = 100\sqrt 7 \Omega \\ \Rightarrow {P_{1\max }} = \frac{{{{200}^2}}}{{2.100\sqrt 7 }} = 76,5W \end{array}\)

Câu 8: Chọn B.

Từ hình vẽ:

+ Pha ban đầu của hiệu điện thế :   \({{\rm{\varphi }}_{\rm{u}}} = 0\)

+ Pha ban đầu của dòngđiện :   \({{\rm{\varphi }}_{\rm{i}}} = - \frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{2}}}\)

Hiệu điện thế sớm hơn cường độ dòng điện trong mạch \(\frac{{\rm{\pi }}}{{\rm{2}}}\). Mạch chỉ chứa cuộn dây thuần cảm.

...

---Để xem tiếp nội dung phần Đáp án và hướng dẫn giải, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tổng hợp bài tập nâng cao về Đồ thị trong Dòng điện xoay chiều môn Vật lý 12 có đáp án. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi 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:

• 20 câu hỏi trắc nghiệm về năng lượng của vật DĐĐH môn Vật lý 12 năm 2020

• 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 !