20 Bài tập Giản đồ vecto hay và khó trong Dòng điện xoay chiều môn Vật Lý 12

Tóm tắt nội dung

Xem online

Tải về

20 Bài tập Giản đồ vecto hay và khó trong Dòng điện xoay chiều môn Vật Lý 12 có đáp án hướng dẫn chi tiết là tài liệu tham khảo cần thiết mà HỌC247 giới thiệu đến các em, nhằm giúp các em tăng cường khả năng tự luyện tập với các câu bài tập đa dạng, ôn tập lại các kiến thức cần nắm một cách hiệu quả của chương Dòng điện xoay chiều đã học. Mời các em cùng tham khảo.

YOMEDIA

20 BÀI TẬP GIẢN ĐỒ VECTO HAY VÀ KHÓ TRONG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Ví dụ 1: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần \(R = 40\Omega \) mắc nối tiếp với cuộn dây. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch là 120V. Dòng điện trong mạch lệch pha \(\frac{\pi }{6}\) so với điện áp hai đầu đoạn mạch và lệch pha \(\frac{\pi }{3}\) so với điện áp hai đầu cuôn dây. Cường độ hiệu dụng dòng qua mạch bằng :

A. \(\sqrt 3 A.\) B. 3A

C. 1A D. \(\sqrt 2 A.\)

HD giải:

Ta có: \(\widehat {ABM} = {60^0} - {30^0}\) (góc ngoài của tam giác ).

Do đó \(\Delta MAB\) vuông cân tại M.

Khi đó:

\(\begin{array}{l} AB = 2AMc{\rm{os}}{30^0} = 120\\ \Rightarrow AM = \frac{{60}}{{c{\rm{os}}{{30}^0}}} = 40\sqrt 3 \\ \Rightarrow {U_R} = 40\sqrt 3 \\ \Rightarrow I = \sqrt 3 A. \end{array}\)

Chọn A.

Ví dụ 2: Trên đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có bốn điểm theo đúng thứ tự A, M, N và B. Giữa hai điểm A và M chỉ có điện trở thuần, giữa hai điểm M và N chỉ có tụ điện, giữa hai điểm N và B chỉ có cuộn cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều 240V – 50 Hz thì u_MB và u_AM lệch pha nhau \(\frac{\pi }{3}\), u_AB và u_MB lệch pha nhau \(\frac{\pi }{6}\). Điện áp hiệu dụng trên R là:

A. 80V B. 60V

C. \(80\sqrt 3 V.\) D. \(60\sqrt 3 V.\)

HD giải:

Xét tam giác AMB ta có:

\(\widehat {ABM} = \frac{\pi }{3} - \frac{\pi }{6} = \frac{\pi }{6}.\)

Áp dụng định lý hàm sin trong tam giác AMB ta có:

\(\begin{array}{l} \frac{{{U_R}}}{{\sin B}} = \frac{{AB}}{{\sin M}}\\ \Rightarrow {U_R} = 80\sqrt 3 V. \end{array}\)

Chọn C.

Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều \(u = 120\sqrt 3 c{\rm{os}}\omega t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM là cuộn dây có điện trở thuần r và có độ tự cảm L, đoạn MB gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với tụ điện C. Điện áp hiệu dụng trên đoạn MB gấp ba lần điện áp hiệu dụng trên R và cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch là 1 A. Điện áp trên đoạn MB lệch pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch là \(\frac{\pi }{2}\) . Công suất tiêu thụ toàn mạch là:

A. 80W B. \(80\sqrt 2 {\rm{W}}{\rm{.}}\)

C. \(80\sqrt 3 {\rm{W}}{\rm{.}}\) D. \(80\sqrt 6 {\rm{W}}{\rm{.}}\)

HD giải:

Ta có: \(\widehat {MBF} = \widehat {BAI}\) (vì cùng phụ với góc \(\widehat {ABx}\) ).

Mặt khác:

\(\begin{array}{l} \sin \varphi = \frac{{{U_R}}}{{{U_{AM}}}} = \frac{1}{3}\\ \Rightarrow c{\rm{os}}\varphi = \frac{{2\sqrt 2 }}{3}.\\ P = UIc{\rm{os}}\varphi \\ = \frac{{120\sqrt 3 }}{{\sqrt 2 }}.1.\frac{{2\sqrt 2 }}{3} = 80\sqrt 3 {\rm{W}}. \end{array}\)

Chọn C.

Ví dụ 4: Đặt điện áp xoay chiều tần số \(u = {U_0}c{\rm{os}}100\pi t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L có điện trở trong r, biết rằng R=2r , đoạn MB chỉ có tụ điện có điện dung \(0,1/\pi \) . Biết điện áp giữa hai đầu đoạn dây và điện áp giữa hai đầu đoạn mạc AB lệch pha nhau \(\frac{\pi }{2}\) . Gía trị L bằng:

A. \(1/\pi (H).\) B. \(0,5/\pi (H).\)

C. \(2/\pi (H).\) D. \(1,2/\pi (H).\)

HD giải: Vẽ giản đồ vecto như hình vẽ.

Xét tam giác AMB có trọng tâm G đồng thời là trực tâm nên tam giác AMB đều.

Khi đó \({Z_L} = \frac{{{Z_C}}}{2} = 50\Omega .\)

Do đó

\(L = \frac{{0,5}}{\pi }(H).\)

Chọn B.

Ví dụ 5: Đặt điện áp xoay chiều \(u= 100\sqrt {10} c{\rm{os}}100\pi t(V)\) ổn định và mạch điện nối tiếp gồm tụ điện có điện dung C, điện trở thuần R và cuộn dây có độ tự cảm L có điện trở thuần r. Khi đó điện áp giữa hai đầu điện trở R là 100V và cường độ dòng điện trong mạch là 0,5(A), biết rằng \(L = 1/\pi (H)\) . Công suất của đoạn mạch là:

A. 43,3W. B. 180,6W.

C. 75W. D. 90,3W.

HD giải: Vẽ giản đồ vecto như hình vẽ.

Ta có: \(\widehat {EAM} = \widehat {BMF}\) (cùng phụ với \(\widehat {BMF}\) ).

Khi đó \(\sin \widehat {EAM} = \sin \widehat {BMF} \Rightarrow \frac{{100}}{x} = \frac{{50}}{y}.\)

(với \(AM = x;BM = y\) ).

Lại có: \({x^2} + {y^2} = A{B^2}\).

\(\begin{array}{l} \Rightarrow x = 200,y = 100\\ \Rightarrow AE = 100\sqrt 3 ,MF = 50\sqrt 3 .\\ \Rightarrow {U_{R + r}} = 100 + 50\sqrt 3 \\ \Rightarrow P = {U_{R + r}}.I = 90,3{\rm{W}}. \end{array}\)

Chọn D.

Ví dụ 6: Đặt điện áp xoay chiều ổn định \(u = 120\sqrt 6 c{\rm{os}}100\pi t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch AB. Đoạn AM gồm điện trở thuần, đoạn MN gồm tụ điện, đoạn NB chỉ gồm cuộn dây, điện áp hiệu dụng hai đầu MB bằng 120V, công suất tiêu thụ toàn mạch là 360 W, độ lệch pha giữa u_AN và u_MB là 90^o , giữa u_AN và u_AB là 60^o .Tìm R và r :

A. \(R = 120\Omega ;r = 60\Omega .\) B. \(R = 60\Omega ;r = 30\Omega .\)

C. \(R = 60\Omega ;r = 120\Omega .\) D. \(R = 30\Omega ;r = 60\Omega .\)

HD giải: Vẽ giản đồ vecto như hình vẽ.

Ta có: \(\widehat {ABF} = {30^0}.\) Xét \(\Delta ABM\) ta có:

\(\begin{array}{l} A{M^2} = A{B^2} + B{M^2} - 2AB.BM\cos B\\ \Rightarrow AM = {U_R} = 120V.\\ \Rightarrow \widehat {AMB} = {120^0}\\ \Rightarrow {U_R} = BMc{\rm{os}}{60^0} = 60V. \end{array}\)

Mặt khác

\(\begin{array}{l} P = {U_{R + r}}.I\\ \Rightarrow I = 2A\\ \Rightarrow R = 60\Omega ,r = 30\Omega . \end{array}\)

Chọn B.

Ví dụ 7: Đặt điện áp xoay chiều \(u = 160c{\rm{os}}\omega t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch AB. Đoạn AM gồm điện trở thuần, đoạn MN gồm tụ điện, đoạn NB chỉ gồm cuộn dây, điện áp hiệu dụng \({U_{AM}} = {U_{NB}} = 50(V)\) và \({U_{MN}} = 120(V)\), công suất tiêu thụ toàn mạch là 80 W. Điện trở thuần của cuộn dây bằng :

A. B.

C. D.

HD:

Ta có :

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} U_L^2 + U_r^2 = {50^2}\\ {(50 + {U_r})^2} + {({U_L} - 120)^2} = U_{AB}^2 = {(80\sqrt 2 )^2}. \end{array} \right.\\ \Rightarrow {(50 + {U_r})^2} + (\sqrt {2500 - U_r^2} - 60) = 12800.\\ X = {U_R} \to X = {U_r} = 30V\\ \Rightarrow {U_L} = 40V\\ \Rightarrow I = \frac{P}{{{U_{R + r}}}} = 1A\\ \Rightarrow r = 30\Omega . \end{array}\)

Chọn B.

Ví dụ 8: Đặt điện áp xoay chiều \(u = U\sqrt 2 c{\rm{os}}100\pi t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch AB. Đoạn AM gồm điện trở thuần \(R = 80\Omega \) , đoạn MN gồm cuộn dây không thuần cảm có \(r = 20\Omega \) , đoạn NB chỉ gồm tụ điện, điện áp hiệu dụng \({u_{AN}} = 300V,{u_{MB}} = 60\sqrt 3 V\) . Biết \({u_{AN}} \bot {u_{AB}}\). Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch có giá trị gần bằng :

A. 200V B. 120V

C. 275V D. 180V

HD giải: Vẽ giản đồ vecto như hình vẽ bên.

Dựng \(MB//AN\). Khi đó theo Talet ta có:

\(\begin{array}{l} \frac{r}{{R + r}} = \frac{{ME}}{{AN}}\\ \Rightarrow ME = \frac{1}{5}AN = 60. \end{array}\)

Mặt khác \(MB \bot AN \Rightarrow \Delta MEB\) vuông tại M.

Áp dụng hệ thức lượng ta có:

\(\begin{array}{l} \frac{1}{{U_r^2}} = \frac{1}{{M{E^2}}} + \frac{1}{{M{B^2}}}\\ \Rightarrow {U_r} = 30\sqrt 3 V\\ \Rightarrow {U_R} = 4{U_r} = 120\sqrt 3 V.\\ {U_C} - {U_L} = \sqrt {M{B^2} - U_r^2} = 90V.\\ \Rightarrow AB = \sqrt {{{\left( {150\sqrt 3 } \right)}^2} + {{90}^2}} \approx 275V. \end{array}\)

Chọn C.

...

---Để xem tiếp nội dung câu 9-20 trong Chuyên đề về Bài tập Giản đồ vecto hay và khó, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung 20 Bài tập Giản đồ vecto hay và khó trong Dòng điện xoay chiều môn Vật Lý 12. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net 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:

Chúc các em học tập tốt !