Môt số bài tập ôn tập môn Vật lí lớp 12 (Kèm đáp án)

II. Nội dung:
60o
Bài 1: Mạch điện AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp MB. Đặt vào hai đầu mạch . Điện áp ở hai đầu đoạn AM sớm pha hơn cường độ dòng điện một góc . Đoạn MB chỉ có tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng . Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện là
	A. 150 V.	B. V.	C. 200 V.	D. V.
Giải:
A
M
B
60o
30o
- Vẽ giản đồ vectơ
- Áp dụng định lí hàm số sin:
Vậy tam giác AMB đều UC = U = 150 V.
Mở rộng: Nếu đề cho điện áp ở hai đầu đoạn mạch AM lệch pha với dòng điện trong mạch góc khác thì tam giác AMB sẽ cân tại M UAM = UMB 
Mở rộng 1: Đặt điện áp (U và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cuộn dây có hệ số công suất bằng 0,97 và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng trên cuộn dây và tụ điện có giá trị lớn nhất. Khi đó tỉ số cảm kháng và dung kháng của mạch điện có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?
	A. 0,26.	B. 0,86.	C. 0,52.	D. 0,71
Mở rộng 2: Đặt điện áp (U và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cuộn dây có hệ số công suất bằng 0,86 và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng trên cuộn dây và tụ điện có giá trị lớn nhất. Khi đó hệ số công suất của mạch điện AB có giá trị gần giá trị nào nhất sau đẩy?
	A. 0,26.	B. 0,86.	C. 0,52.	D. 0,71.
Mở rộng 3: Mạch điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB nối tiếp, đoạn AM gồm điện trở thuần R và tụ điện mắc nối tiếp, đoạn MB chỉ có một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điện áp xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch AB ổn định, biết điện áp ở hai đầu đoạn mạch AM trễ pha hơn dòng điện trong mạch góc . Điều chỉnh L để tổng điện áp hiệu dụng (UAM + UMB) có giá trị lớn nhất. Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm có giá trị là
 	A. 440 V. 	B. V. 	C. 220 V. D. V. 
Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp theo thứ tự gồm điện trở thuần R, tụ điện C và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Khi  L = Lo thì  điện  áp hiệu  dụng  giữa  hai đầu cuộn cảm đạt cực đại là ULmax. Khi  L = L1 hoặc  L = L2 thì  điện  áp hiệu  dụng  giữa  hai đầu cuộn  cảm có giá  trị như nhau là UL = kULmax. Gọi , và lần lượt là hệ số công suất của mạch khi độ tự cảm là L1, L2 và Lo. Biết rằng Giá trị của bằng
A. .	B. .	C. .	D. .
A
M
B
A
M
B
LỜI GIẢI
+ Khi L = Lo thì ULmax: 
	(1)
+ Khi L = L1 hoặc L = L2 thì UL1 = UL2 = UL
	(2)
Từ (1) và (2) 
 (3)
Mặt khác, ta có: 
Từ (3) suy ra: 
Theo đề 
Mở rộng: Đặt điện áp (U0 không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Khi L=L1 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị ULmax và điện áp hai đầu mạch sớm pha hơn dòng điện trong mạch 0,235α (0<α<π/2). Khi L=L2 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị ULmax/2 và điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn so với cường độ dòng điện là α. Giá trị α gần giá trị nào nhất?
A. 0,24 rad. B. 1,49 rad. C. 1,35 rad. D. 2,32 rad.
LỜI GIẢI
U
UL
I
φ
β
UR,C
Khi L=L1 ULmax ; φ=0,235α; φ=β=0,235α
Khi L=L2 U2=ULmax/2; φ=α.
Bài 3: Một máy phát điện xoay chiều một pha có roto là một nam châm điện có một cặp cực, quay đều với tốc độ n vòng/s. Một đoạn mạch RLC nối tiếp được mắc vào hai cực của máy. Khi roto quay với tốc độ n1 = 30 vòng/s thì dung kháng của tụ điện bằng R; khi roto quay với tốc độ n2 = 40 vòng/s thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại. Bỏ qua điện trở thuần ở các cuộn dây phần ứng. Để cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch đạt giá trị cực đại thì roto phải quay với tốc độ bằng 
 A.120 vòng/s. B. 50 vòng/s. C. 34 vòng/s. D. 24 vòng/s.
LỜI GIẢI
Suất điện động của nguồn điện: E = wNF0/ = pfNF0 
 f = np với n là tốc độ quay của roto, p là số cặp cực từ. 
Điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu mạch, do r = 0 là U = E = k.w ; k là hằng số; với w = 2πn
Khi n = n1: R = ZC1 = (1)
Khi n = n2 UC2 = IZC2 = 
 UC2 = UC2max khi ZL2 = ZC2 = w22 = (2)
Khi n = n3 I = = = 
Với Y = = + (R2- 2) + L2
Đặt X = Y = X2 + (R2 - 2)X + L2
 I = Imax khi Y = Ymin có giá trị cực tiểu đạo hàm theo X: Y’ = 0 
 = (- R2) = LC - (3). Thay (1) và (2) vào (3) ta được:
 = - = - hay = - 
 n3 = = 120 vòng/s. Đáp án A
Mở rộng: Máy phát điện xoay chiều một pha hai cực nối với mạch xoay chiều R, L,C. Khi roto quay với tốc độ n1 hoặc n2 thì cường độ dòng điện trong mạch cùng giá trị. Khi roto quay với tốc độ n3 hoặc n4 thì điện áp hai đầu tụ có cùng giá trị. Khi roto quay với tốc dộ n5 thì điện áp hai đầu cuộn cảm lệch pha 3п/4 so với điện áp hai đầu RC. Tìm mối liên hệ n1, n2, n3, n41, n5
LỜI GIẢI
Khi roto quay n1, n2 thì I1= I2 suy ra I12 = I22
Suy ra: 
Khi roto quay n3, n4 cùng UC 
 (2) 
Khi roto quay với n5 thì điện áp hai đầu cuộn cảm lệch pha 3п/4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch RC nên R = ZC suy ra RC = (3)
 Từ (1), (2), (3) suy ra 
Bài 4: Đặt điện áp xoay chiều (UAB không đổi nhưng ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch A, B gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp, với CR2 < 2R. Trên hình vẽ là đồ thị củacác điện áp hiệu dụng của UC, UR và UL theo tần số góc ω. Gọi ω1, ω2, ω3...ω7 lần lượt là tần số góc tương ứng với các điểm đặc biệt trên đồ thị. Một học sinh khi khảo sát các mối quan hệ giữa các tần số góc đã xác lập được 6 biểu thức sau:
1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ; 6) .
Trong 6 biểu thức trên, số lượng biểu thức đúng mà bạn học sinh đó đã viết là
A. 1.	B. 2.	C. 3.	D. 4.
UAB
ω
UX
ω1
ω2
ω3
ω4
ω5
ω6
ω7
↓UR
0
↓UC
↓UL
LỜI GIẢI
ω1 là giá trị làm cho UCmax nên 
ω7 là giá trị làm cho ULmax nên .
ω4 là giá trị làm cho URmax và UL=UC nên.
Þ Chọn A.
Mở rộng : 
A
X
Y
B
P(W)
ω
0
 ω1 ω2 ω3
20
40
60
PX
PY
Mở rộng: Lần lượt đặt điện áp (U không đổi, w thay đổi được) vào hai đầu của đoạn mạch X và vào hai đầu của đoạn mạch Y; với X và Y là các đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Trên hình vẽ, PX và PY lần lượt biểu diễn quan hệ công suất tiêu thụ của X với w và của Y với w. Sau đó, đặt điện áp u lên hai đầu đoạn mạch AB gồm X và Y mắc nối tiếp. Biết cảm kháng của hai cuộn cảm thuần mắc nối tiếp (có cảm kháng ZL1 và ZL2) là ZL = ZL1 + ZL2 và dung kháng của hai tụ điện mắc nối tiếp (có dung kháng ZC1 và ZC2) là ZC = ZC1 + ZC2. Khi w = w2, công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 14 W.	B. 10 W.	C. 22 W.	D. 18 W.
LỜI GIẢI
+ Từ đồ thị ta có: ; 	(1)
+ So sánh công suất tại điểm giao trên đồ thị có hoành độ w2 và các cực đại ta có:
 	(2)
 	(3)
+ Khi mắc X nối tiếp Y:
	(4)
+ Từ (1), (2), (3) có (Do w2 > w1 nên ZCX ZLY)
+ Thay vào (4) có: PXY = 23,9 W Þ Chọn C