Đề luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý - Chủ đề: Độ lệch pha. Bài toán hộp đen

ĐỘ LỆCH PHA. BÀI TOÁN HỘP ĐEN
Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lừơi biếng!
21
Họ và tên học sinh :..Trường:THPT:.
I.LỜI DẪN:
- Đây là một chủ đề khó, vận dụng nhiều đến kiến thức toán học. 
Câu 1: Cho nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0. Lấy một hộp bất kì mắc nối tiếp với một điện trở thuần R = 20. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức dạng thì dòng điện trong mạch có biểu thức . Phần tử trong hộp kín đó là
	A. L0 = 318mH.	B. R0 = 80.	C. C0 = .	D. R0 = 100.
Câu 2: Cho nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0. Lấy một hộp bất kì mắc nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có L = (H). Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức dạng thì dòng điện trong mạch có biểu thức . Phần tử trong hộp kín đó là 
	A. R0 = 	B. C0 = .	C. R0 = 	D. R0 = 
Câu 3: Cho hộp kín gồm 2 trong 3 phần tử R0, L0 hoặc C0 mắc nối tiếp. Mắc hộp kín nối tiếp với tụ điện có điện dung C = . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức thì dòng điện trong mạch là . Các phần tử trong hộp kín đó là
	A. R0 = , L0 = H.	B. R0 = , L0 = H.	
	C. R0 = , L0 = H.	D. R0 = , L0 = H.	
Câu 4: Cho mạch gồm điện trở R và cuộn dây thuần cảm L mắc nối tiếp, L thay đổi được. Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch là U, tần số góc = 200(rad/s). Khi L = L1 =/4(H) thì u lệch pha so với i góc và khi L = L2 = 1/(H) thì u lệch pha so với i góc . Biết + = 900. Giá trị của điện trở R là
	A. 50.	B. 65.	C. 80.	D. 100.
Câu 5: Cho một hộp đen X trong đó có chứa 2 trong 3 phần tử R, L, hoặc C mắc nối tếp. Mắc hộp đen nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có L0 = 318mH. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 200cos(100t-/3)(V) thì dòng điện chạy trong mạch có biểu thức i = 4cos(100t-/3)(A). Xác định phần tử trong hộp X và tính giá trị của các phần tử ?
	A. R = 50; C = 31,8F.	B. R = 100; L = 31,8mH.
	C. R = 50; L = 3,18H.	D. R = 50; C = 318F.
A
C
B
A
X
Câu 6: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, trong đó tụ điện có điện dung C = 10-3/2F Đoạn mạch X chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. 
Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 200cos100t (V) thì ampe kế chỉ 0,8A và hệ số công suất của dòng điện trong mạch là 0,6. Xác định các phần tử chứa trong đoạn mạch X và giá trị của chúng.
A. R0 = 150 và L0 = 2,2/H.	B. R0 = 150 và C0 = 0,56.10-4/ F.
C. R0 = 50 và C0 = 0,56.10-3/ F.	D. A hoặc B. 
Câu 7: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 1/(H), tụ có điện dung C = 2.10-4/F. Tần số dòng điện xoay chiều là f = 50Hz. Tính R để dòng điện xoay chiều trong mạch lệch pha/6 với uAB:
	A. 100/.	B. 100.	C. 50.	D. 50/.	
Câu 8: Cho đoạn mạch gồm hai phần tử X, Y mắc nối tiếp. Trong đó X, Y có thể là R, L hoặc C. Cho biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là u = 200cos100t(V) và i = 2cos(100t -/6)(A). Cho biết X, Y là những phần tử nào và tính giá trị của các phần tử đó?
	A. R = 50 và L = 1/H.	B. R = 50 và C = 100/F.
	C. R = 50 và L = 1/2H.	D. R = 50 và L = 1/H.	
Câu 9: Nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa 1 trong 3 phần tử R, L hoặc C. Người ta lắp một đoạn mạch gồm một trong các hộp đó mắc nối tiếp với một điện trở thuần 60. Khi đặt đoạn mạch vào một điện áp xoay chiều tần số 50 Hz thì hiệu điện thế trễ pha 420 so với dòng điện trong mạch. Xác định phần tử trong hộp kín và tính giá trị của phần tử đó?
	A. cuộn cảm có L = 2/(H).	B. tụ điện có C = 58,9F.
	C. tụ điện có C = 5,89F.	D. tụ điện có C = 58,9 mF.
Câu 10: Ba linh kiện tụ điện, điện trở, cuộn dây được đặt riêng biệt trong ba hộp kín có đánh số bên ngoài một cách ngẫu nhiên bằng các số 1, 2, 3. Tổng trở của mỗi hộp đối với một dòng điện xoay chiều có tần số xác định đều bằng 1k. Tổng trở của hộp 1, 2 mắc nối tiếp đối với dòng điện xoay chiều đó là Z12 = k. Tổng trở của hộp 2, 3 mắc nối tiếp đối với dòng điện xoay chiều đó là Z23 = 0,5k. Từng hộp 1, 2, 3 lần lượt là
A. C, R, cuộn dây.	B. R, C, cuộn dây.
C. C, cuộn dây, C.	D. R, cuộn dây, C.
Câu 11: Cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L = 636mH mắc nối tiếp với đoạn mạch X, đoạn mạch X chứa 2 trong 3 phần tử R0, L0 , C0 mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u = 120cos100t(V) thì cường độ dòng điện qua cuộn dâylà i = 0,6cos(100t -/6)(A). Xác định 2 trong 3 phần tử đó ?
	A. R0 = 173 và L0 = 31,8mH.	B. R0 = 173 và C0 = 31,8mF.
	C. R0 = 17,3 và C0 = 31,8mF.	D. R0 = 173 và C0 = 31,8F.
Câu 12: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp. Biết dung kháng ZC = 48. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mạch là U, tần số f. Khi R = 36 thì u lệch pha so với i góc và khi R = 144 thì u lệch pha so với i góc . Biết + = 900. Cảm kháng của mạch là
	A. 180.	B. 120.	C. 108.	D. 54.
Câu 13: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm 2 trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch nhanh pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch, tần số f = 50Hz. Biết U0 = 40 V và I0 = 8A. Xác định các phần tử trong mạch và tính giá trị của các phần tử đó?
	A. R = 2,5 và C = 1,27mF.	B. R = 2,5 và L = 318mH.
	C. R = 2,5 và C = 1,27F.	D. R = 2,5 và L = 3,18mH.
C
B
A
X
Câu 14: Đặt vào hài đầu đoạn mạch AB một điện áp u = 100cos(100t)(V), tụ điện có điện dung C = 10-4/(F). Hộp X chỉ chứa một phần tử(điện trở hoặc cuộn dây thuần cảm) i sớm pha hơn uAB một góc /3. Hộp X chứa điện trở hay cuộn dây ? Giá trị điện trở hoặc độ tự cảm tương ứng là bao nhiêu ?
A. Hộp X chứa điện trở: R = 100.	
R
C
L
M
N
B
A
B. Hộp X chứa điện trở: R = 100/.
C. Hộp X chứa cuộn dây: L = /(H).	
D. Hộp X chứa cuộn dây: L = /2(H).
Câu 15: Cho đoạn mạch như hình vẽ trên. R = 100, cuộn dây có L = 318mH và điện trở thuần không đáng kể, tụ điện có điện dung C = 15,9. Điện áp hai đầu đoạn mạch AB là u = Ucos100t(V). Độ lệch pha giữa uAN và uAB là	
	A. 300.	B. 600.	C. 900.	D. 1200.
Câu 16: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp điện áp xoay chiều .Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha hay trễ pha hơn cường độ dòng điện phụ thuộc vào
A. ω,L,C.	 B. R,L,C. C. ω,R,L,C. D. ω,R.
Câu 17: Trong đoạn xoay chiều gồm phần tử X nối tiếp với phần tử Y . Biết X, Y là một trong ba phần tử R, C và cuộn dây .Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = Ucos100t (V) thì hiệu điện thế hiệu dụng trên X và Y là  ; .u nhanh pha hơn i,Hãy cho biết X và Y là phần tử gì ?
A. Cuộn dây và R. B. L và C. 	C. C và R. 	D. Cuộn dây và C. 
Câu 18: Đoạn mạch xoay chiều AB chỉ gồm cuộn thuần cảm L, nối tiếp với biến trở R. Hiệu điện thế hai đầu mạch là UAB ổn định, tần số f. Ta thấy có 2 giá trị của biến trở là R1 và R2 làm độ lệch pha tương ứng của uAB với dòng điện qua mạch lần lượt là j1 và j2. Cho biết j1 + j2 = . Độ tự cảm L của cuộn dây được xác định bằng biểu thức:
A. L = .	B. L = .	C. L = .	D. L = .
Câu 19: Hai cuộn dây (R1,L1) và (R2,L2) mắc nối tiếp nhau và đặt vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U. Gọi U1 và U2 là hiệu điện thế hiệu dụng tương ứng giữa hai cuộn (R1,L1) và (R2,L2). Điều kiện để U=U1+U2 là
A. .	B. .	C. L1L2= R1R2.	D. L1+L2=R1+R2.
Câu 20: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có UL = UR = UC/2 thì độ lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch với dòng điện qua mạch là
A. u nhanh pha π/4 so với i. 	B. u chậm pha π/4 so với i. 
C. u nhanh pha π/3 so với i. 	D. u chậm pha π/3 so với i. 
Câu 21: Cho mạch điện như hình vẽ hộp kín X gồm một trong ba phần tử địên trở thuần, cuộn dây, tụ điện. Khi đặt vào AB điện áp xoay chiều có UAB= 250V thì UAM= 150V và UMB= 200V. Hộp kín X là:
	A. Cuộn dây cảm thuần. B. Cuộn dây có điện trở khác không.
	C. Tụ điện. D. Điện trở thuần.
Câu 22: Một cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện C, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch , hiệu điện thế hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng là 120(V) và nhanh pha π/2 so với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch. Tìm hệ số công suất của mạch ?
	A..	B. . 	 C.1/2.	 D.0,8.
Câu 23: Một tụ điện có dung kháng 30(W). Chọn cách ghép tụ điện này nối tiếp với các linh kiện điện tử khác dưới đây để được một đoạn mạch mà dòng điện qua nó trễ pha so với hiệu thế hai đầu mạch một góc 
A. một cuộn thuần cảm có cảm kháng bằng 60(W). 
B. một điện trở thuần có độ lớn 30(W).
C. một điện trở thuần 15(W) và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 15(W).
D. một điện trở thuần 30(W) và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 60(W).
Câu 24: Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm 2 phần tử mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức: u = 100cos(100t -/2)(V) và i = 10cos(100t -/4)(A). Mạch điện gồm: 
A. Hai phần tử là R và L.	B. Hai phần tử là R và C.
C. Hai phần tử L và C.	D. Tổng trở của mạch là 10
Câu 25: Cho đoạn mạch R,L,C nối tiếp, C thay đổi được. Khi C1= 2.10-4/π(F) hoặc C2 =10-4/1,5.π(F) thì công suất của mạch có trá trị như nhau. Hỏi với giá trị nào của C thì công suất trong mạch cực đại 
A. 10-4/2π(F).	B.10-4/π(F).	C. 2.10-4/3π(F).	D. 3.10-4/2π(F).
Câu 26: Nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0. Lấy một hộp bất kì mắc nối tiếp với một điện trở thuần có giá trị R = 60. Khi đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều (V) thì thấy điện áp hai đầu mạch điện sớm pha 580 so với cường độ dòng điện. Hộp đen chứa phần tử nào và giá trị bằng bao nhiêu?
	A. Tụ điện, C0 = .	B. Cuộn cảm, L0 = 306mH.
	C. Cuộn cảm, L0 = 3,06H.	D. Cuộn cảm, L0 = 603mH.
Câu 27: Cho đoạn mạch như hình vẽ. Hộp đen X chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0; R là biến trở. Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều có dạng (V). Điều chỉnh R để Pmax khi đó cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là A, biết cường độ dòng điện trong mạch sớm pha so với điện áp hai đầu mạch. Xác định phần tử trong hộp X và tính giá trị của phần tử đó ?	
R
B
A
X
	A. Cuộn cảm, L0 = (H).	B. Tụ điện, C0 = .
	C. Tụ điện, C0 = .	D. Tụ điện, C0 = .
L
C
B
A
X
Câu 28: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Biết cuộn dậy thuần cảm L = 636mH, tụ điện có điện dung C = 31,8, hộp đen X chứa 2 trong 3 phần tử R0, L0 hoặc C0 mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức . Biết cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 2,8A, hệ số công suất của mạch . Các phần tử trong X là
	A. R0 = 50; C0 = 318.	B. R0 = 50; C0 = 31,8.
	C. R0 = 50; L0 = 318mH.	D. R0 = 100; C0 = 318.	
Câu 29: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện AB như hình vẽ điện áp u = 100cos(100t) (V). 
C
B
A
X
Tụ điện C có điện dung là 10-4/F. Hộp kín X chỉ chứa 1 phần tử( điện trở thuần hoặc cuộn dây thuần cảm ). Dòng điện xoay chiều trong mạch sớm pha /3 so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện AB. Hỏi trong hộp X chứa phần tử nào và tìm giá trị của phần tử đó ?
	A. R0 = 75,7.	B. L0 = 31,8mH.	C. R0 = 57,7.	D. R0 = 80.	
Câu 30: Đoạn mạch RLC nối tiếp R =150Ω, C=10-4/3π(F). Biết hiệu điện thế hai đầu cuộn dây (thuần cảm) lệch pha 3π/4 so với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch và hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có dạng u = U0sin100πt(V). Tìm L ?
A. 1,5/π(H).	B. 1/π(H).	C. 1/2π(H).	D. 2/π(H).
Câu 31: Cho đoạn mạch RL nối tiếp, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có dạng thì biểu thức dòng điện qua mạch là . Tìm R, L ?
A. .	B. .
C. .	D. .
Câu 32: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 100(V). Tìm UR biết .
A. 60(V).	B. 120(V).	C. 40(V).	D. 80(V).
Câu 33: Cho A,M,B là 3 điểm liên tiếp trên một đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh, biết biểu thức hiệu điện thế trên các đoạn AM, MB lần lượt là: uAM = 40sin(ωt+π/6)(V); uMB = 50sin(ωt+π/2)(V). Xác định hiệu điện thế cực đại giữa hai điểm A,B ?
A. 78,1(V).	B.72,5(V).	C.60,23(V).	D.90(V).
VÀI CÂU TRONG ĐỀ ĐH NĂM 2009 VÀ 2010
Câu34(1). Giữa hai đầu AB có nguồn điện xoay chiều. Điện áp tức thời của nguồn điện là : u = 120cos100t(A). Mạch điện gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = (H) mắc nối tiếp với tụ điện điện dung C= (F) và điện trở thuần R .Dòng điện trong mạch và điện áp u lệch pha nhau .Điện trở thuần R và tổng trở Z nhận giá trị nào sau đây :
	A. R = 30 , Z = 60 ; 	 B. R = 15 , Z = 60 ;	
	C. R = 30 , Z = 30 ; 	 	 D. R = 15 , Z = 60
Câu 35( 4.) Một đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện điện dung C mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 100.Với giá trị nào 	của C thì dòng điện lệch pha ( rad) đối với điện áp u? Biết tần số của dòng điện f = 50 Hz .
	A. C = (F)	B. C = (F)	C. C = (F)	D. C = (F)
Câu 36(20). Đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh RLC. Điện trở thuần 10, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm , tụ điện C thay đổi được. Mắc vào hai đầu đoạn mạch một điện áp: . Để điện áp hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp hai đầu R thì giá trị C của tụ điện là
	A. 	B. 	C. 	D. 
Câu 37(6): Chọn câu đúng. Một đoạn mạch gồm cuộn dây có cảm kháng và tụ điện có điện dung mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức . Để tổng trở của mạch là Z = ZL+ZC thì ta mắc thêm điện trở R có giá trị là:
A. 	B. 20	C. 	D. 
 “Chúng ta bước đi bằng lòng tin chứ không phải bằng mắt ”
ĐÁP ÁN
1 B
2D
3D
4D
5A
6D
7C
8C
9B
10B
11 D
12B
13A
14D
15C
16A
17A
18A
19A
20B
21 B
22B
23D
24B
25B
26B
27C
28B
29C
30A
31A
32A
33A
34C
35D
36C
37B