Bài tập Dòng điện xoay chiều mức độ vận dụng có lời giải (P3)
Đề thi

Bài tập Dòng điện xoay chiều mức độ vận dụng có lời giải (P3)

A
Admin
Vật lýLớp 1239 lượt thi
30 câu hỏi
1. Trắc nghiệm
1 điểm

Cho mạch điện như hình A1, cuộn dây thuần cảm. Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức với U không đổi nhưng f có thể thay đổi được. Trên hình A2, ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của công suất tiêu thụ trên mạch theo R là đường liền nét khi f = f1 và là đường đứt nét khi f = f2. Giá trị của Pmax gần nhất với giá trị nào sau đây?

280 W

140 W

130 W

130W

Xem đáp án

Đáp án C

ứng với tần số f1 ta có công suất cực đại khi Pmax=U22R0=100W 

Ứng với tần số f2 hai giá trị của R cho cùng một công suất là hai nghiệm của phương trình

R2-U2PlmaxR+(ZL-ZC)2=0

Theo định lý Vi-et ta có

  

Công suất cực đại cần tìm

 

2. Trắc nghiệm
1 điểm

Đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là 60v. Hệ số công suất của đoạn mạch là 0,8 và hệ số công suất của cuộn dây là 0,6. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây là

45V

100V

80V

106,7V

Xem đáp án

Đáp án C

ta có

 

kcd=0,6=URURLURL =UR0,6=80V

3. Trắc nghiệm
1 điểm

Đoạn mạch xoay chiều có điện áp u=120cos(100πt+π2) (V) và cường độ dòng điện chạy qua i=2cos100πt+π3 (A). Công suất của đoạn mạch là

147W

73,5W

84,9W

103,9W

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp: áp dụng công thức tính công suất

Cách giải: ta có    


4. Trắc nghiệm
1 điểm

Đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp gồm biến trở R nối tiếp với cuộn cảm thuần có cảm kháng 40Ω và tụ điện có dung kháng 20Ω. Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch và tần số không đổi. Điều chỉnh biến trở sao cho điện áp hiệu dụng trên R bằng 2 lần điện áp hiệu dụng trên tụ điện. Tổng trở của đoạn mạch lúc này gần giá trị nào sau đây nhất?

40Ω

60Ω

45Ω

20Ω

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp: sử dụng công thức định luật Ôm và tính điện trở tổng

Cách giải: Ta có:

UR1=2UCR1=2ZC=40 

Z=R2+(ZL-ZC)2=44,72

Vậy tổng trở gần nhất với giá trị 45Ω

5. Trắc nghiệm
1 điểm

Đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 30Ω nối tiếp với cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C. Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch không đổi, tần thay đổi được. Khi tần số f1 thì mạch có cộng hưởng điện, cảm kháng lúc này là ZL1, cường độ dòng điện hiệu dụng I1. Khi tần số 2f1thì cường độ dòng điện hệu dụng là I12 Giá trị của ZL1

152

30 Ω

302 Ω

20Ω

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: sử dụng định luật Ôm và công thức tính tổng trở

Cách giải: Khi tần số f1 thì xảy ra cộng hưởng : ZL1 =ZC1 Khi tần số

f2=2f1ZL2=2πf2.L=2ZL1

 

Vậy điện trở mạch khi đó là :

 

R2+(1,5ZL1)2=2R2⇒ZL1=R1,5=20 

6. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp u=U2cosωt (V) trong đó U không đổi, ω thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C (sao cho CR2 < 2L). Khi ω=ω0 hoặc ω=ω2 điện áp hiệu dụng trên L có giá trị U2. Khi ω=ω0 điện áp hiệu dụng trên L đạt cực đại và bằng 4U7. Biết ω1.ω2=2002 (rad/s)2 thì giá trị ω1  

102rad/s

20rad/s

52rad/s

40rad/s

Xem đáp án

Đáp án A

Phương pháp: sử dụng điều kiện cực đai của UL khi tần số góc biến đổi

Cách giải: Tần số góc biến thiên để ULmax nên ta có:

 

Đặt R2C2L=xx=14 Khi tần số góc là ω1 thì:

 

 

Áp dụng định lý vi et phương trình có hai nghiệm phân biệt thỏa mãn:

 

Từ  

Mặt khác ta lại có:

 

Biết tổng và tích ta tìm ra được

 

Vậy ω1=102

7. Trắc nghiệm
1 điểm

Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng từ 120 lên 144. Cho rằng chỉ tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4 U thì trạm phát huy này cung cấp đủ điện năng cho

168 hộ dân

504 hộ dân

192 hộ dân

150 hộ dân

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: áp dụng công thức tính công suất phát và công suất hao phí, bài toán truyền tải điện

Cách giải:

Gọi công suất phát là P, công suất mỗi hộ gia đình là P0 ; công suất hao phí trong 3 trường hợp là Php ; Php’ và Php’’. Ta biết rằng : Php = I 2.R Khi U tăng bao nhiêu lần thì I giảm bấy nhiêu lần (theo công thức máy biến áp) Nên:

I''=14IPhp'=Php16

P-Php=120P0

P-Php'=P-Php16=(120+32)P0-32P016=150P0

8. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong truyền tải điện một pha, người ta sử dụng máy biến áp để làm tăng điện áp trước khi truyền tải nhằm giảm hao phí trên đường dây truyền tải. Giả sử công suất nơi phát và hệ số công suất truyền tải không đổi. Nếu sử dụng một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 20 thì hao phí trên đường dây truyền tải khi đó so vơi lúc không dùng máy biến áp giảm

400 lần

20 lần

200 lần

40 lần

Xem đáp án

Đáp án A

 Php:1U2 Nên khi U tăng 20 lần thì P hao phí giảm 400 lần

9. Trắc nghiệm
1 điểm

Một đoạn mạch gồm một điện trở R = 80Ω mắc nối tiếp vơi một tụ điện có điện dung C=10-4π và một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L=0,4πH. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u=802cos100πt(V) (V). Khi đó công suất tỏa nhiệt trên R là

40W

80W

51,2W

102,4W

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp: áp dụng công thức tính công suất

Cách giải: ta có

ZL=40 Ω;ZC=100Ω;R=80ΩZ=100Ω 

P=I.U.cosφ=U2.RZ2=51,2W

10. Trắc nghiệm
1 điểm

Mạch điện xoay chiều AB gồm một cuộn dây, một tụ điện và một bóng đèn dây tóc có ghi 110V- 50W mắc nối tiếp theo đúng thứ tự trên. Gọi M là điểm giữa cuộn dây và tụ điện. Mắc một vôn kế nhiệt lí tưởng vào 2 điểm A và M, một khóa K lí tưởng vào hai đầu tụ. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 220V và tần số 50Hz. Khi đó, cả khi K đóng hay K mở thì số chỉ của vôn kế luôn bằng 180V và đèn luôn sáng bình thường. Điện dung của tụ có giá trị gần bằng

6μF

4μF

5μF

3μF

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp: sử dụng định luật Ôm

Cách giải: Điện trở của đèn là:R=U2P=110250=24

 Khi K đóng hay khi K mở thì đèn đều sáng bình thường và vôn kế đều chỉ 180V nên ta có:

I1=I2UZ1=UZ2Z1=Z2

R2+Z2L=R2+(ZL-ZC)2

ZC=2ZL

UL=180V;UR=110V

C=1ZC.ω=4.10-6


11. Trắc nghiệm
1 điểm

Một máy biến áp lí tưởng, từ thông xuyên qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp có biểu thức Φ = 2cos(100πt) mWb. Cuộn thứ cấp của máy biến áp có 1000 vòng dây, suất điện động xuất hiện ở cuộn thứ cấp của máy biến áp có giá trị là

100πcos(100πt-π2) V

100πcos(100πt) V

200πcos(100πt-π2) V

200πcos(100πt) V

Xem đáp án

Đáp án C

+ Do cấu tạo của máy biến áp nên hầu như mọi đường sức từ do dòng điện ở cuôn sơ cấp gây ra đều đi qua

cuộn thứ cấp; nói cách khác từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là như nhau 

 ϕ1=ϕ2=ϕ=2cos(100πt)(mWb)

+ Từ thông qua cuộn thứ cấp là:

ϕ2=N2ϕ2=2000cos(100πt)

 

+ Suất điện động xuất hiện trong cuộn thứ cấp là:

e2=-ϕ(t)=200πsin(100πt)(V)=200πcos100πt-π2

12. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong hình là đồ thị biểu diễn sự biến đổi của điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch xoay chiều và cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch đó theo thời gian. Kết luận nào sau đây là đúng khi nói về độ lệch pha giữa u(t) và i(t)?

u(t) nhanh pha so với i(t) một góc 2π3 rad

u(t) nhanh pha so với i(t) một góc π2 rad

u(t) chậm pha so với i(t) một góc 2π3 rad/s

u(t) chậm pha so với i(t) một góc π2 rad/s

Xem đáp án

Đáp án B

Từ đồ thị ta  thấy, lúc t = 0 thì

i=I0φ1=0u=0u(t)<0φu=π2 

13. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt (ω thay đổi được), vào hai đầu đoạn mạch R, C, L nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Khi ω = ω0 thì công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại, khi ω = ωL = 48π (rad/s) thì ULmax. Ngắt mạch ra khỏi điện áp xoay chiều nói trên rồi nối mạch vào hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không đáng kể, phần cảm là nam châm có 1 cặp cực. Khi tốc độ quay của rôto là n1 = 20 (vòng/s) hoặc n2 = 60 (vòng/s) thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm bằng nhau. Giá trị của ω0 gần nhất với giá trị nào sau đây?

161,52 rad/s

172,3 rad/s

156,1 rad/s

149,37 rad/s

Xem đáp án

Đáp án C

14. Trắc nghiệm
1 điểm

Cho đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm một tụ điện, một cuộn dây và một biến trở R mắc nối tiếp, điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch ổn định. Cho R thay đổi ta thấy: Khi Ω thì công suất tiêu thụ của biến trở có giá trị lớn nhất là P0; Khi thì công suất tiêu thụ của mạch AB có giá trị lớn nhất là 2P0. Giá trị của bằng

12,4 Ω

60,8 Ω

45,6 Ω

15,2 Ω

Xem đáp án

Đáp án D

Khi R1 thì

 

 

Khi R2 thì

ZL-ZC=60,8

Thay (4) vào suy ra R2 = 15,2

15. Trắc nghiệm
1 điểm

Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian được mô tả bằng đồ thị ở hình bên. Biểu thức cường độ dòng điện tức thời của đoạn mạch đó là

i=4cos100πt+π4A

i=4cos120πt-π4A

i=4cos100πt-π4A

i=4cos120πt+π4A

Xem đáp án

Đáp án C

+ Từ đồ thị, ta có: I0 = 4A, tại t = 0, i=22I0 và đang tăng φ0=-π4 .

Từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t = 0,25.10-2s ứng với

t=T8T=0,01s

ω=100πrad/si=4cos100πt-π4A 

16. Trắc nghiệm
1 điểm

Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần R1 = 40  mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung  đoạn mạch MB gồm điện trở thuần R2 mắc với cuộn thuần cảm. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi thì điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch AM và MB lần lượt là  Hệ số công suất của đoạn mạch AB là

0,952

0,756

0,863

0,990

Xem đáp án

Đáp án D

Dung kháng của đoạn mạch

ZC=40φAM=-450φMB=300

 

+ Biểu diễn vecto các điện áp

Cường độ dòng điện chạy trong mạch

I=UMZAM=1,22A

+ Tổng trở của đoạn mạch MB:

ZMB=UMBI=125

Với φMB=300 ZMB=2R2=125

Hệ số công suất của đoạn mạch:

cosφ=R1+R2(R1+R2)2+(ZL-ZC)20,99

17. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp  vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn dây và tụ điện có điện dung C nối tiếp, với C thay đổi được. Khi  thì mạch tiêu thụ công suất cực đại bằng 93,75 W. Khi  thì điện áp hai đầu đoạn mạch RC và cuộn dây vuông pha với nhau, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây khi đó là

90 V

75 V

120 V

752V

Xem đáp án

Đáp án C

+ Khi C=C1=62,5πμFZC1=160

mạch tiêu thụ công suất cực đại ZC1=ZL=160  

 

+ Khi

thì điện áp hai đầu cuộn dây vuông pha với điện áp hai đầu RC.

 

+ Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây khi đó là:

18. Trắc nghiệm
1 điểm

Một máy phát điện xoay chiều một pha, rôto có hai cặp cực. Nối hai cực của máy phát với đoạn mạch AB gồm R, cuộn cảm thuần và tụ điện nối tiếp nhau. Cho R = 69,1 Ω điện dung . Khi rôto của máy phát quay đều với tốc độ 1200 vòng/phút hoặc 2268 vòng/phút thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là như nhau. Độ tự cảm của cuộn dây có giá trị gần nhất với giá trị

0,6 H

0,8 H

0,2 H

0,4 H

Xem đáp án

Đáp án A

+ Công suất tiêu thụ của mạch:  

với U=kω, k là hệ số tỉ lệ. Biến đổi toán học, ta thu được:

Hai giá trị của tần số góc cho cùng công suất tiêu thụ trên mạch thỏa mãn:

 

+ Với ω=2πn thay các giá trị vào phương trình trên ta tìm được L0,63H

19. Trắc nghiệm
1 điểm

Một đoạn mạch AB nối tiếp theo thứ tự gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm (H), điện trở R = 50Ω và hộp X. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u=1202cos100πt(V)thì điện áp hiệu dụng của hộp X là 120V, đồng thời điện áp của hộp X trễ pha so với điện áp của đoạn mạch AB là π/6. Công suất tiêu thụ của hộp X có giá trị gần đúng là

63W

52W

45W

72W

Xem đáp án

Đáp án B

Giản đồ vecto

Cách giải:

Ta có:

 

Ta có giản đồ vecto

Ta có:  

 

20. Trắc nghiệm
1 điểm

Trên đoạn mạch không phân nhánh có 4 điểm theo đúng thứ tự A,M,N,B. Giữa A và M chỉ có điện trở thuần. Giữa M và N chỉ có cuộn cảm thuần có L thay đổi được. Giữa N và B chỉ có tụ điện. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều u=1602cos100πt  (V). Khi độ tự cảm L = L1 thì giá trị hiệu dụng UMB = UMN = 96V. Nếu độ tự cảm L = 2L1 thì điện áp giữa hai đầu cuộn cảm bằng

240V

160V

180V

120V

Xem đáp án

Đáp án A

Phương pháp: I=U/Z

Cách giải:

- Khi L = L1:

 

- Khi L= 2L1

UL2=240V

 

21. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp u = U0.cosωt vào hai đầu đoạn mạch như hình vẽ, trong đó điện trở R và cuộn cảm thuần L không đổi, tụ điện C có điện dung thay đổi được. Sự phụ thuộc của số chỉ vôn kế V1 và V2 theo điện dung C được biểu diễn như đồ thị hình bên. Biết U3 = 2U2. Tỉ số U4/U1

3/2

453

433

5/2

Xem đáp án

Đáp án D

22. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần I , và tụ điện C, sao cho R=LC  Thay đổi tần số đến các giá trị f1 và f2 thì hệ số công suất của mạch là như nhau và bằng cosφ. Thay đổi tần số đến giá trị f3 thì điện áp hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại, biết rằng f1= f2 + f3. giá trị cosφ gần với giá trị nào nhất sau đây?

0,43

0,35

0,67

0,52

Xem đáp án

Đáp án A

Phương pháp: Sử dụng các biến đổi toán học và bài toán f biến thiên

Cách giải: Ta có

 

Xét **

 

Tính toán tương tự ta loại * Khi thay đổi đến tần số f3 thì UL cực đại, khi đó

 

ω1.ω2=ω232

Mà đề bài cho ta biết

 

23. Trắc nghiệm
1 điểm

Một máy phát điện xoay chiều 1 pha có rôto gồm 4 cặp cực từ, muốn tần số dòng điện xoay chiều mà máy phát ra là 50 Hz thì rôto phải quay với tốc độ là bao nhiêu?

3000 vòng/phút

1500 vòng/phút

750 vòng/ phút

500 vòng/phút

Xem đáp án

Đáp án C

+ Tốc độ quay của roto n=60fp=750 vòng/phút

24. Trắc nghiệm
1 điểm

Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp, trong đó R =25Ω; L=1πH Người ta đặt vào 2 đầu mạch điện hiệu điện thế xoay chiều tần số 50 Hz. Để hiệu điện thế hai đầu mạch trễ pha 0,25π so với cường độ dòng điện thì dung kháng của tụ điện là

 

125 Ω

75Ω

100Ω

150Ω

Xem đáp án

Đáp án A

+ Cảm kháng của cuộn dây ZL=100Ω.

Để hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện trong mạch một góc thì

ZC=ZL+R=100+25=125Ω.

25. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp u=U2cos(ωt+φ) V vào hai đầu mạch gồm một cuộn dây nối tiếp với tụ C thay đổi được. Khi C = C1 thì độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp hai đầu mạch là 600 và khi đó mạch tiêu thụ một công suất 50 W. Điều chỉnh C để công suất tiêu thụ của mạch cực đại là

250 W

50 W

100 W

200 W

Xem đáp án

Đáp án D

+ Công suất tiêu thụ của mạch khi C = C1

 

26. Trắc nghiệm
1 điểm

Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 5km. Hiệu điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp của máy tăng áp là U =100kV. Muốn độ giảm thế trên đường dây không quá 1%U thì tiết diện của đường dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1,7.10-8Ωm

S ≥ 5,8 mm2

S ≤ 5,8 mm2

S ≥ 8,5 mm2

S ≤ 8,5 mm2

Xem đáp án

Đáp án C

+ Độ giảm thế cực đại trên đường dây

Umax=0,01U=1kV 

Dòng điện chạy qua dây truyền tải

I=PU=50A

Điện trở của dây dẫn  

+ Ta có

 

+ Ta có Rmax=ρ1smin

27. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt một điện áp xoay chiều có  V vào hai đầu một mạch điện gồm một điện trở R nối tiếp với một bóng đèn 100 V – 100 W. Muốn đèn sáng bình thường thì R có giá trị là bao nhiêu?

20 Ω

100 Ω

10 Ω

120 Ω

Xem đáp án

Đáp án A

+ Dòng điện chạy trong mạch khi đèn sáng bình thường

I=PdUd=1A 

Điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở UR = U – Ud = 20V.

Giá trị của R là R=URI=20

28. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u=2202cosωt-π2  V thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch có biểu thức là i=22cosωt-π4  A. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch

440W

2202W

4402 W

220W

Xem đáp án

Đáp án B

+ Công suất tiêu thụ của mạch

P=U.I.cosφ=2002B 

29. Trắc nghiệm
1 điểm

Mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có R = 50 , L = 710π  H, C = 10-32π  F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có tần số 50Hz thì tổng trở của đoạn mạch là

502

503

50

505

Xem đáp án

Đáp án A

Phương pháp: Sử dụng công thức tính tổng trở Z

Cách giải:

 

30. Trắc nghiệm
1 điểm

Một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không đáng kể. Nối hai cực của máy phát với một đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp với điện trở thuần. Khi roto của may quay đều với tốc độ 3n vòng/ s thì dòng điện trong mạch có cường độ hiệu dụng 3 A và hệ số công suất của đoạn mạch bằng 0,5. Nếu roto quay đều vơi tốc độ góc n vòng/s thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch bằng

3A

22 A

2A

33 A

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch điện xoay chiều

Cách giải: Đoạn mạch chỉ chứa điện trở R và cuộn cảm thuần nên tổng trở:Z=R2+ZL2

Ta có tần số của điện áp lúc roto quay với tốc độ 3n vòng/s là: f1 = 3np. Khi roto quay với tốc độ n vòng/s là: f2 = np, vậy f1 = 3f2 suy ra tốc độ góc ban đầu bằng 3 lần tốc độ góc lúc sau:

I2=UZ2=3.I1=33A