CHỦ ĐỀ DAO ĐỘ NG ®iÖn Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 1. Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S = 60cm 2 . Khung dây quay đều với vận tốc 20 vòng/giây, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10 -2 T. Trục quay của khung vuông góc với B r . a. Tính chu kì, tần số góc và biên độ của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung. b. Lập biểu thức của suất điện động tức thời theo thời gian. 2. Một khung dây dẫn có 100 vòng dây quấn nối tiếp, mỗi vòng có S = 50cm 2 . Khung dây được đặt trong từ trường đều có B = 0,5T. Lúc t = 0, véc tơ pháp tuyến hợp với B r góc 3 π ϕ = . Cho khung dây quay đều quanh trục ∆ vuông góc với B r với tần số 20Hz. Viết biểu thức của e? 3. Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có B = 2.10 -2 T. Véc tơ cảm ứng từ B r vuông góc với trục quay của khung. Diện tích mỗi vòng dây là S = 400cm 2 . Biên độ suất điện động cảm ứng trong khung là 4 π (V). Chọn gốc thời gian lúc pháp tuyến của khung song song và cùng chiều với B r a. Lập biểu thức của suất điện động tức thời theo thời gian. b. Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng tại các thời điểm t = 1/40s và 1/24s. c. Xác định thời điểm suất điện động cảm ứng có giá trị e = 6,28V. 4. Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Biết R = 100 Ω, cuộn dây thuần cảm có L = π 1 (H) tụ điện có điện dung C = π 2 10 4− (F) Hiệu điện thế 2 đầu mạch có dạng là u = 200 2 cos100 π t(V). a. Tính cảm kháng cuộn dây, dung kháng của tụ điện và tổng trở đoạn mạch. b. Tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện chạy qua mạch và viết biểu thức dòng điện. c. Viết biểu thức hiệu điện thế giữa 2 đầu mỗi linh kiện. d. Thay tụ điện C bởi C' sao cho dòng điện qua mạch đạt giá trị lớn nhất. Tính C' và giá trị cực đại của cường độ dòng điện tức thời chạy qua mạch. Nếu mắc một ampe kế nhiệt vào mạch thì số chỉ của nó lúc này là bao nhiêu? 5. Cho mạch RLC ( cuộn dây thuần cảm). Biết R = 50 Ω, L = 1/ π (H). Dòng điện qua mạch có biểu thức là i = 2 2 cos100 π t(A). Giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế 2 đầu mạch là U = 100 V. a. Tính tổng trở đoạn mạch. b. Tính giá trị dung kháng của tụ điện, từ đó suy ra điện dung của tụ điện. c. Viết biểu thức hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn mạch và 2 đầu (R, L), (L, C). d. Tính công suất dòng điện của mạch và hệ số công suất toàn mạch. 6. Một đoạn mạch điện gồm điện trở R nối tiếp với cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = π 4 1 H. Hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 100V và có tần số f = 60Hz. Công suất tiêu thụ của mạch là 100W. Tính R, tổng trở Z và hệ số công suất cosφ? 7.Cho mạch điện như hình vẽ bênTrong đó R = 80 Ω , tụ có C = π 2 10 4− (F), cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Hiệu điện thế giữa 2 điểm A và B có biểu thức là u = 170 2 cos100лt (V). a. Điều chỉnh L để mạch có công suất tiêu thụ cực đại. Tìm L và giá trị cực đại đó? b. Điều chỉnh L để mạch có công suất tiêu thụ P = 80W. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch. c. Cho L thay đổi thì công suất P của đoạn mạch thay đổi như thế nào? 8 . Cho mạch điện như hình vẽ bên Ampe kế nhiệt, khoá K 1 và K 2 có điện trở không đáng kể; Vôn kế có R v = ∞ . Điện trở R = 212 Ω , tụ có C = 15 µ F; cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N có biểu thức u = 240cos100лt (V). a. Khoá K 1 ngắt, K 2 đóng. Viết biểu thức của cường độ dòng điện qua R. Tìm số chỉ của ampe kế và của vôn kế. 1 R L C A B A R C L B R M N A V L C K 1 K 2 CHỦ ĐỀ DAO ĐỘ NG ®iÖn Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 b. Khi K 1 đóng, K 2 ngắt thì thấy số chỉ của ampe kế không thay đổi. Tính L và viết biểu thức của cường độ dòng điện qua R. c. Tính công suất tiêu thụ trên đoạn mạch trong hai trường hợp và giải thích kết quả tìm được. 9. Một bóng đèn điện có ghi 25W - 50V được mắc nối tiếp với một ống dây có độ tự cảm L và điện trở thuần r = 20 Ω vào một mạch điện xoay chiều 120V - 50Hz thì thấy đèn sáng bình thường. a. Tính L? b. Tính công suất tiêu hao của dòng điện trên ống dây và độ lệch pha của cường độ dòng điện so với hiệu điện thế hai đầu của ống dây. c. Nếu đưa lõi sắt vào trong lòng ống dây thì đèn có sáng bình thường không? Tại sao? 10. . Cho một đoạn mạch điện gồm một biến trở R, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung là C = π 4 10.2 − F mắc nối tiếp. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu thức là u = 120 2 cos100лt (V). a. Khi biến trở để ở vị trí R 1 thì dòng điện qua mạch có biểu thức là i = 3 2 cos(100лt + 6 π ) (A). Tính R 1 , L và công suất tiêu thụ của toàn mạch. b. Điều chỉnh biến trở đến trị số R 2 để P max . Tính R 2 và công suất cực đại đó. 11. Cho mạch điện xoay chiều như hình bên ( cuộn dây thuần cảm) Cho hiệu điện thế hiệu dụng giữa 2 đầu mạch là U = 200V. Khi tần số góc của dòng điện là 1 ω = 400 Rad/s thì ampe kế chỉ 2 A và cường độ i trễ pha so với hiệu điện thế u giữa 2 đầu đoạn mạch một góc là π /4. Khi tần số góc của dòng điện là 2 ω = 200 2 Rad/s thì i và u đồng pha. a. Xác định các giá trị R, L, C. b. Khi tần số góc của dòng điện là 1 ω thì giá trị tức thời của hiệu điện thế giữa 2 đầu mạch là u = 200 2 cos100лt (V). Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời trên R, trên tụ điện và trên cuộn cảm. 12 . Trên một bóng đèn có ghi 220V-100W, nối đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220V. Xác định cường độ dòng điện qua đèn và điện năng tiêu thụ trong 1 giờ. 13. Một mạch điện gồm 2 đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi: 220V-115W; 220V- 1342W. Nối hai đầu của mạch ấy vào mạng điện xoay chiều U = 220V. Xác định công suất tiêu thụ trong mạch và cường độ dòng cung cấp cho mạch. C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 1. Một khung dây điện tích S=600c 2 m và có 200 vòng dây quay đều trong từ trường đều có vectơ B vuông góc với trục quay của khung và có giá trị B = 4,5.10 -2 (T). Dòng điện sinh ra có tần số 50 Hz. Chọn gốc thời gian lúc pháp tuyến khung cùng chiều với đường sức từ. Biểu thức sức điện động e sinh ra có dạng A. e = 120 2 cos100πt V B. e = 120 2 cos (100πt + 6 π )(V) C. e = 120 2 cos100 πt V D. e = 120cos100 πt V 2. Một khung dây hình vuông cạnh 20cm có 200 vòng dây quay đều trong từ trường không đổi, có cảm ứng từ 10 -2 (T) với vận tốc quay 50 vòng/s. Đường sức từ vuông góc với trục quay. Lấy to = 0 là lúc mặt khung vuông góc với đường sức. Từ thông qua khung có dạng: A. 0,4sin100πt mWb B. 0,4 cos100πt mWb C. 0,4 cos (100πt + 6 π ) mWb D. 0,04 cos100πt mWb 3. Khung dây hình chữ nhật dài 30cm, rộng 20cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=10 -2 (T) sao cho phép tuyến khung hợp với véctơ B r 1 góc 60 o . Từ thông qua khung là A. 3.10 -4 (T) B. 4 2 3.10 − Wb C. 3.10 -4 Wb D. 4 3 3.10 − Wb 2 A R C L CHỦ ĐỀ DAO ĐỘ NG ®iƯn Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 4. Một khung dây quay đều với vận tốc 3000vòng/phút trong từ trường đều có từ thơng cực đại gửi qua khung là π 1 Wb. Chọn gốc thời gian lúc mặt phẳng khung dây hợp với B r một gốc 30 0 thì biểu thức suất điện động hai đầu khung dây là : A. e = 100cos(100πt + 6 π ) V. B. e = 100cos(100πt + 3 π ) V. C. e = 100cos(100πt + 60 0 ) V. D. e = 100cos(50t + 3 π ) V. 5. Một khung dây hình chữ nhật có tiết diện 54cm 2 gồm 500vòng, quay đều xung quanh trục với vận tốc 50vòng/giây trong từ trường đều 0,1T. Chọn gốc thời gian lúc B r song song với mặt phẳng khung dây thì biểu thức suất điện động hai đầu khung dây là : A. e = 27cos(100πt + 2 π ) V. B. e = 27πcos(100πt ) V. C. e = 27πcos(100πt + 90 0 ) V.D. e = 27πcos(100πt + 2 π ) V. 6. Cho khung dây kim loại diện tích S quay đều quanh trục đối xứng xx’ của nó trong một từ trường đều B có phương vng góc với xx’. Vận tốc góc khung quay là ω. Chọn gốc thời gian là lúc mặt khung vng góc với vectơ B. Tại thời điểm t bất kỳ, từ thơng qua mỗi vòng dây là: A. BS cos ω t Wb B. BS cos ( ω t + 3 π ) Wb C. BS cos ω t. Wb D. BS cos ( ω t + 3 π ) Wb 7. Một dòng điện xoay chiều có tần số 50Hz thì trong mỗi giây dòng điện đổi chiều mấy lần ? A. 100 lần. B. 25 lần. C. 50 lần. D. 60 lần. 8. Nhiệt lượng Q do dòng điện có biểu thức 2 os120 ( )i c t A= đi qua điện trở10 Ω trong 0,5 phút là: A. 1000 J. B. 600 J. C. 400 J. D. 200 J. 9. Câu 1) Cho mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh RLC . Đặt vào hai đầu mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức 0 osu U c t ω = . Điều kiện để có cộng hưởng điện trong mạch là: A. LC = R 2 ω B. RLC = 2 ω C. 1 2 = ω LC D. 2 ω =LC 10. Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, biết R= 80Ω , r = 20Ω , L = π 2 H , tụ C có điện dung biến thiên . Điện áp u AB = 120 2 cos100πt (V) . Trả lời các câu hỏi I và 1I Câu I: Điện dung C nhận giá trị nào sau đây thì cường độ dòng điện chậm pha hơn u AB một góc 4 π ? Cường độ hiệu dụng khi đó bằng bao nhiêu ? Chọn kết quả đúng A. C = π 4 10 − F, I = 0,6 2 A B. π 4 10 4− F, I = 6 2 A C . C = π 4 10.2 − F, I = 0,6A D. π 2 10.3 4− F, I = 2 A Câu II : Điện dung C phải nhận giá trị bao nhiêu để cơng suất trên mạch cực đại . Cơng suất tiêu thụ trong mạch lúc đó là bao nhiêu ? A. π 4 10 − F , 120 W B. π 2 10 4 − F, 144W. C . π 2 10.3 4− F, 164W D . π 4 10 4− F, 100W 11. Cho một đoạn mạch điện xoay chiều gồm 2 trong 3 phần tử R, cuộn dây thuần cảm L, hoặc tụ C mắc nối tiếp. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch và cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức : u = 100 2 cos (100 πt -π/3 ) (V) ; i = 10 2 sin(100 πt -π/6) (A). Hai phần tử đó là hai phần tử nào? A. R và L B. R và C C. L và C D. R và L hoặc L và C 12. Cho một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50Ω mắc nối tiếp với một cuộn thuần cảm L = 0,5/π (H). Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều: u AB = 100 2 cos( 100 πt -π/4 ) (V). Biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch là: A. i = 2 cos (100 πt -π/2 ) A) B. i = 2 2 cos (100 πt -π/4 )(A) C. i = 2 2 cos 100 πt (A) D. i = 2 cos100 πt (A) 13. Trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp. Cho L, C, ω không đổi. Thay đổi R cho đến khi R = R o thì P max . Khi đó: 3 CHỦ ĐỀ DAO ĐỘ NG ®iƯn Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 A. R o = Z L + Z C B. R o =  Z L – Z C  C. R o = Z C - Z L D. R o = Z L – Z C 14. Hai cuộn dây ( R 1 , L 1 ) và ( R 2 , L 2 ) mắc nối tiếp nhau và đặt vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trò hiệu dụng U. Gọi U 1 và U 2 là hiệu điện thế hiệu dụng tương ứng giữa hai đầu cuộn ( R 1 , L 1 ) và ( R 2 , L 2 ). Để U = U 1 +U 2 thì: A. L 1 / R 1 = L 2 / R 2 B. L 1 / R 2 = L 2 / R 1 C. L 1 . L 2 = R 1 .R 2 D. L 1 + L 2 = R 1 + R 2 15. Hiệu điện thế xoay chiều giữa hai đầu mạch điện là: u = 200 2 cos (100 πt - π/6) (V) và cường độ dòng điện qua mạch là: i = 2 2 cos(100 πt + π/6 ) (A) . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng bao nhiêu? A. 200 W B. 400 W C. 800 W D. 100W 16. Cho một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là U AB = 220 2 V, R = 100Ω và ω thay đổi được. Khi ω thay đổi thì công suất tiêu thụ cực đại của mạch có giá trò là: A. 100W B. 100 2 W C. 200 W D. 968 W 17. Cho một đoạn mạch điện AB gồm R, L nối tiếp với L thuần cảm. Khi tần số dòng điện qua mạch bằng 100Hz thì hiệu điện thế hiệu dụng U R = 20V, U AB = 40V và cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là I = 0,1A. R và L có giá trò nào sau đây? A. R = 200 Ω ; L = 3 /2π (H) B. R = 100 Ω ; L = 3 /π (H) C. R = 200 Ω ; L = 3 /π (H) D. R = 100 Ω ; L = 3 /2π (H) 18. Cho một đoạn mạch điện gồm một biến trở R mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C = 10 –4 /π (F). Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều ổn đònh, tần số f = 50 Hz. Thay đổi R ta thấy với 2 giá trò của R 1 ≠ R 2 thì công suất của đoạn mạch đều bằng nhau. Tích R 1 . R 2 bằng: A. 10 B. 10 2 C. 10 3 D. 10 4 19. Cho một mạch điện RLC nối tiếp. Biết L = 1/2π(H), C = 10 -4 /π(F), R thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế có biểu thức: u = U 0 .cos100πt (V). Để công suất của mạch đạt cực đại thì: A. R = 0 B. R = 100 Ω C. R = 50 Ω D. R = ∞ 20. Cho một mạch điện LRC nối tiếp theo thứ tự trên với cuộn dây thuần cảm. Biết L = 1/π(H), C = 2.10 -4 /π(F) . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế có biểu thức: u = U 0 .cos100πt (V). Để u C chậm pha 2π/3 so với u AB thì: A. R = 50 Ω B. R = 50 3 Ω C. R = 100 Ω D. R = Ω 3 350 21. Cho một mạch điện LRC nối tiếp theo thứ tự trên với cuộn dây thuần cảm. Biết R thay đổi được, L = 1/π(H), C = 10 -4 /2π(F) . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế có biểu thức: u = U 0 .cos100πt (V). Để u RL lệch pha π/2 so với u RC thì: A. R = 50 Ω B. R = 100 Ω C. R = 100 2 Ω D. R = 50 2 Ω 22. Mạch điện nối tiếp gồm R = 50 Ω, cuộn dây thuần cảm L = 0.159 H . Hai đầu mạch có HĐT u = 141 cos314 t (V). a/ Tổng trở : A . 50 Ω, B. 50 2 Ω, C. 100 Ω, D. 200 Ω, b/ Công suất tiêu thụ : A. 100 W; B. 100 2 W. C. 200W D. 100W c/ Biểu thức i: A. i = 2 2 cos (314t + π/2 ) B. i = 2scos (314 t + π/4 ) C. i = 2 cos (314 t - π/4) . D. i = 2 cos (314 t - π/2) 23. Mạch điện nối tiếp gồm R = 100 Ω , tụ C = 31,8 µF. Cường độ dòng điện có biểu thức i = 1,41 cos 314 t (A). a/Hiệu điện thế hai đầu mạch có biểu thức : A. u = 200 cos(314 + π/4 ) (V) B. u = 141 cos(314 t - π/4) (V) A. u = 200cos(314t -π/4) (V) D. u = 282 cos(314t - π/2 ) (V) b/ Công suất tiêu thụ : A. 200 W. B. 100 W. C. 282 W D. 400 W 24. Mạch điện gồm cuộn dây thuần cảm L = 0.318 H và tụ điện C = 63,6µF nối tiếp. HĐT hai đầu mạch U = 100V. f = 50HZ. a/ Tổng trở: A. 100 Ω B. 141 Ω C. 50 Ω. D 50 2 Ω b/ Công suất tiêu thụ : A. 0 W B. 50 2 W. C. 2 W, D . 2 W 25. Mạch RLC gồm R = 40 Ω, L = 0,7/π H, C = 31,8µF .HĐT hai đầu mạch U = 100 V, f = 50Hz a/ Tổng trở : A. 50Ω B. 70Ω C. 50 2 Ω D. 100 Ω b/ Góc lệch pha của i so với u: A. 45 0 B. 90 0 C. 37 0 D. 53 0 c/ Công suất : A. 160W, B. 100W. C. 141W. D 200 W 26. Mạch RLC nối tiếp R = 50Ω , L = 0,159 H . Hai đầu mạch có u = 100 2 cos 314 t (V). Công suất tiêu thụ của mạch P là 100W. Tính C ? A. π 15 10 3− F B. F π 5,1 10 3− C. 0 F D. π 4 10 − F 4 . dạng A. e = 120 2 cos100πt V B. e = 120 2 cos (100πt + 6 π )(V) C. e = 120 2 cos100 πt V D. e = 120 cos100 πt V 2. Một khung dây hình vuông cạnh 20cm có 200 vòng dây quay đều trong từ trường. mạch điện gồm 2 đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi: 220V-115W; 220V- 1342W. Nối hai đầu của mạch ấy vào mạng điện xoay chiều U = 220V. Xác định công suất tiêu thụ trong mạch và cường độ dòng. 54cm 2 gồm 500vòng, quay đều xung quanh trục với vận tốc 50vòng/giây trong từ trường đều 0,1T. Chọn gốc thời gian lúc B r song song với mặt phẳng khung dây thì biểu thức suất điện động hai đầu