Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần số thay đổi
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần số thay đổi", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần số thay đổi
MỤC LỤC MỤC LỤC..1 1. LỜI GIỚI THIỆU....2 2.TÊN SÁNG KIẾN....3 3. TÁC GIẢ SÁNG KIẾN:.3 4. CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN .........3 5. LĨNH VỰC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN ....4 6. NGÀY SÁNG KIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG LẦN ĐẦU HOẶC ÁP DỤNG THỬ:...4 7. MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN:.4 A- CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....4 B – CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI....6 1. PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI BÀI TOÁN TÌM CỰC TRỊ...6 2.HỆ THỐNG CÁC BÀI TOÁN MẠCH RLC CÓ BIẾN THIÊN.8 3.PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ...8 BÀI TOÁN 1. ..........8 BÀI TOÁN 2 ......15 BÀI TOÁN 3.......19 BÀI TOÁN 4...22 BÀI TOÁN 5...24 BÀI TOÁN 6...26 BÀI TOÁN 7...28 8. NHỮNG THÔNG TIN CẦN ĐƯỢC BẢO MẬT (NẾU CÓ)..................................30 9. CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN THIẾT ĐỂ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN................................30 10. ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH THU ĐƯỢC HOẶC DỰ KIẾN CÓ THỂ THU ĐƯỢC DO ÁP DỤNG SÁNG KIẾN THEO Ý KIẾN CỦA TÁC GIẢ..........................................30 11. DANH SÁCH NHỮNG TỔ CHỨC/CÁ NHÂN ĐÃ THAM GIA ÁP DỤNG THỬ HOẶC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN LẦN ĐẦU................................................................31 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........32 1 toàn bộ kiến thức của chương trình mà còn phải có khả năng phản ứng nhanh đối với các dạng toán và phải có kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm. Trong quá trình bồi dưỡng HSG và ôn thi THPTQG, tôi nhận thấy dạng bài tập về tìm cực trị trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh nói chung và dạng bài tập về mạch RLC không phân nhánh có thay đổi nói riêng là dạng bài tập thường gặp trong những câu hỏi khó ở phần điện trong đề thi đại học. Dạng bài tập này gây ra nhiều khó khăn, lúng túng cho học sinh nhất là những học sinh có kĩ năng biến đổi toán học không tốt,nhiều học sinh chỉ nhớ công thức, nhớ dạng bài một cách máy móc, do đó chỉ làm được các bài tập quen thuộc (thậm chí không làm được). Đối với dạng bài tập này nếu giáo viên bổ sung cho học sinh những kiến thức toán học cần thiết và tìm ra một hướng giải chung cho nhiều bài tập với nhiều tình huống khác nhau từ đó giúp học sinh định hướng cách giải cho từng bài cụ thể là rất cần thiết. Đối với học sinh của trường Quang Hà là học sinh ở vùng tuyển sinh có điểm đầu vào thấp , các em có kĩ năng biến đổi toán học rất yếu nên làm thế nào có thể nâng cao điểm thi của các em trong các kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh cũng như kỳ thi THPT Quốc Gia, giúp các em có thể làm được những câu hỏi khó trong đề thi vật lí nói chung và trong phần điện nói riêng luôn là sự trăn trở của tôi khi giảng dạy lớp 12 nên tôi chọn đế tài “Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần số thay đổi” 2. TÊN SÁNG KIẾN: Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần số thay đổi . 3. TÁC GIẢ SÁNG KIẾN: - Họ và tên: Đỗ Thị Hoài - Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Quang Hà - Số điện thoại: 0392670102 - G_mail: dothihoai.gvquangha@vinhphuc.edu.vn 4. CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN: Đỗ Thị Hoài Đ/C: Trường THPT Quang Hà – Gia Khánh – Bình Xuyên –Vĩnh Phúc. 3 ZC ℓà dung kháng() * Gọi ℓà độ ℓệch pha giữa u và i của mạch điện: U0L U0C U L UC ZL ZC tan = = = U0R U R R Nếu tan > 0 ZL > ZC (mạch có tính cảm kháng) Nếu tan ZL (mạch có tính dung kháng) Nếu tan = 0 mạch đang có hiện tượng cộng hưởng điện U0R U R cos = = = được gọi là hệ số công suất của mạch U0 U U0 U0R U0L U0C U0X I0 Z R ZL ZC ZX b. Định ℓuật Ôm: U U U U U I R L C X Z R ZL ZC ZX c. Công suất của mạch RLC (Công suất trung bình) U 2 P = UI.cos = I2.R = cos2 R 2 3. Cộng hưởng điện a) Điều kiện cộng hưởng điện Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi 2 = L = ZL = ZC b) Hệ quả (Khi mạch có hiện tượng cộng hưởng) 1 1 + ZL=ZC; ; = LC 2 LC + 0 ; tanφ = 0; cosφ=1 + Zmin = R; Imax = U2 + Pmax = UI = R + URmax = U 5 + Nếu a > 0 thì ymin tại đỉnh pa rabol. + Nếu a < 0 thì ymax tại đỉnh parabol. b Tọa độ đỉnh: x ; y ( b2 4ac ). 2a 4a + Nếu = 0 thì phương trình : y f (x) ax2 bx c 0 có nghiệm kép. +Nếu 0 thì phương trình có hai nghiệm phân biệt. 1.3.Khảo sát hàm số: - Dùng đạo hàm. - Lập bảng xét dấu để tìm giá trị cực đại, cực tiểu. -Nếu hàm số đồng biến hoặc nghịch biến trên một đoạn [a,b] thì max và min là hai giá trị của hàm tại hai đầu mút đó. 1.4.Dùng định lí hàm số sin ,định lí hàm cos và hệ thức lượng trong tam giác vuông Định lí hàm sin, hàm cos a b c sin A sin B sinC 2 2 2 a b c 2bc.cos A b 2 c 2 a 2 2ca.cos B 2 2 2 c a b 2ab.cosC Một số hệ thức trong tam giác vuông: a 2 b 2 c 2 1 1 1 2 2 2 h b c 2 h b'.c' Riêng đối với bài toán cực trị của mạch RLC có biến thiên khi khảo sát ta thường dùng tính chất của tam thức bậc 2 2.Hệ thống các bài toán mạch RLC có biến thiên: 7 1 Khi P ; I ;U ; cos 1 mạch xảy ra cộng hưởng Z Z max max (R)max L C LC U U 2 I ; P I 2 .R ; U I .R max R max max R (R)max max Khi đó Zmin = R và hiệu điện thế giửa hai đầu mạch và cường độ dòng điện qua mạch đồng pha nhau. Bài toán ví dụ : Ví dụ 1: Đoạn mạch không phân nhánh gồm một điện trở thuần, một cuộn cảm thuần và một tụ điện đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi U = 220 V và có tần số thay đổi được. Khi tần số là f 1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu R là f1 UR = 220 V. Khi tần số là f2 thì cảm kháng bằng 4 lần dung kháng. Tỉ số là f2 A. 4 B. 0,25 C. 2 D. 0,5 Hướng dẫn: . f = f1; Chú ý dấu hiệu UR=U=220 (V) -> ZL1 = ZC1 2 1 1 2 2 f1L 4 f 1 2 f1C LC 4 1 2 2 f1 f = f2; ZL2 = 4ZC2 2 f2 L f2 0,5 2 f2C LC f2 Đáp án D Ví dụ 2: Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp. Cho L=1H, C=50μF và R=50. Đặt vào hai đầu mạch điện một điện ápxoay chiều u=220cos(2 ft)(V), trong đó tần số f thay đổi được. Khi f=fo thì công suất trong mạch đạt giá trị cực đại Pmax. Khi đó A. Pmax = 480W B. P max = 484W C. Pmax = 968WD. P max = 117W Hướng dẫn: U 2 Khi tần số thay đổi công suất cực đại PMax= =968W R Đáp án C Ví dụ 3:Mạch điện gồm ba phân tử R1,L1,C1 có tần số cộng hưởng 1 và mạch điện gồm ba phân tử R 2 ,L2 ,C2 có tần số cộng hưởng 2 (1 2 ). Mắc nối tiếp hai mạch đó với nhau thì tần số cộng hưởng của mạch sẽ là 2 2 2 2 L11 L22 L11 L22 A. 2 12 . B. . C. 12 . D. . L1 L2 C1 C2 9 Z L1 1L 2 Z L1 1 1LC 1 1 Z Cộng hưởng L CL C1 Z C1 2 2 1C 2C 2 2 1 ZL1 ZL1 ZL1 1. 2 1 2 f1 f2 2 ZC1 ZC1 ZC1 ZL1 36 Vậy: f1 f2 120 60Hz Đáp án B ZC1 144 Ví dụ 7: Đoạn mạch RLC không phân nhánh mắc vào mạng điện tần số góc 1 thì cảm kháng là 30 và dung kháng là 90 . Nếu mắc vào mạng điện có tần số góc 2 = 600 (rad/s) thì cường độ dòng điện cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. Giá trị 1 là A. 200 (rad/s) B. 1800(rad/s) C.2003 (rad/s). D. 6003 (rad/s). ZL1 30 Hướng dẫn:1 2 600 200 3 rad / s ZC1 90 Đáp án C Bài tập vận dụng : Câu 1: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos2 ft, có U0 không đổi và f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Khi f = f 0 thì trong đoạn mạch có cộng hưởng điện. Giá trị của f0 là 2 2 1 1 A. . B. . C. . D. . LC LC LC 2 LC Câu 2: Dung kháng của một đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị nhỏ hơn cảm kháng. Ta làm thay đổi chỉ một trong các thông số của đoạn mạch bằng cách nêu sau đây. Cách nào có thể làm cho hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra? A. Tăng điện dung của tụ điện. B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây. C. Giảm điện trở của đoạn mạch. D. Giảm tần số dòng điện. Câu 3: Đặt điện áp u = U 2 cost có thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Khi = 0 thì trong mạch xảy ra cộng hưởng điện. Với các giá trị 1 = 20, 11 trị1/(2π√(LC)) A. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở bằng hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. B. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây nhỏ hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai bản tụ điện. C. dòng điện chạy trong đoạn mạch chậm pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn Câu 10: Đặt điện áp u=U0cost có thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. 1 Khi < thì LC A. điện áp hiệu dung giữa hai đầu điện trở thuần R bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. B. điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần R nhỏ hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. cường độ dòng điện trong đoạn mạch trễ pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. D. cường độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Câu 11: Đoạn mạch không phân nhánh gồm một điện trở thuần, một cuộn cảm thuần và một tụ điện đặt dưới điện áp xoay chiều u = 200cos(2πft) V có tần số thay đổi được. Khi tần số là f1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu R là U R = 1002 V. Khi tần số là f2 thì cảm kháng bằng 4 lần dung kháng. Tỉ số f1/f2 là A. 0,25 B. 0,5 C. 2 D. 4 Câu 12: Một cuộn cảm có điện trở R và độ tự cảm L ghép nối tiếp với một tụ điện có điện dung C rồi mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số f . Dùng vôn kế nhiệt đo hiệu điện thế ta thấy giữa hai đầu mạch điện là U = 37,5 V ; giữa hai đầu cuộn cảm U L = 50 V ; giữa hai bản tụ điện U C = 17,5 V. Dùng ampe kế nhiệt đo cường độ dòng điện ta thấy I = 0,1 A . Khi tần số f thay đổi đến giá trị f m = 330 Hz thì cường độ dòng điện trong mạch điện đạt giá trị cực đại . Tần số f lúc ban đầu là A. 50 Hz. B. 100 Hz. C. 60 Hz. D. 500 Hz. 13
File đính kèm:
- sang_kien_kinh_nghiem_phan_loai_va_phuong_phap_giai_bai_tap.doc
- Bìa Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh có tần.doc
- Đơn đề nghị Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và Phương pháp giải bài tập về mạch RLC không phân nhánh.doc