Bài tập Dòng điện xoay chiều mức độ vận dụng có lời giải (P7)
20 câu hỏi
Đặt điện áp xoay chiều vào mạch điện AB gồm ba đoạn mạch nối tiếp: AM có cuộn dây thuần cảm với hệ số tự cảm L1; MN có cuộn dây có hệ số tự cảm L2; NB có tụ điện với điện dung C. Biết điện áp tức thời trên MN trễ pha π/6 so với điện áp trên AB, UMN = 2UC, ZL1 = 5ZC. Hệ số công suất của đoạn mạch MN gần với giá trị nào sau đây nhất?
1/2
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng giản đồ vecto, hệ thức lượng trong tam giác
Cách giải: Vì điện áp tức thời trên MN trễ pha so với UAB, tức là cuộn dây có điện trở r. Nhiệm vụ của bài là đi tìm hệ số công suất của đoạn mạch MN, hay là tìm cosφMN
Từ đề bài ta vẽ được giản đồ vecto như sau:
Xét tam giác OAB; sử dụng hệ thức lượng trong tam giác ta có:
Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R và tụ điện mắc nối tiếp, hệ số công suất của đoạn mạch lúc đó là 0,5. Dung kháng của tụ điện khi đó bằng:
R
R/2
Đáp án A
Phương pháp: Áp dụng công thức tính hệ số công suất và định luật Ôm
Cách giải: Ta có:
Đặt điện áp vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Nếu thì
điện áp hiệu dụng trên điện trở đại giá trị nhỏ nhất
dòng điện vuông pha với điện áp hai đầu mạch
điện áp hiệu dụng trên tụ điện và cuộn cảm bằng nhau
tổng trở mạch đạt giá trị lớn nhất
Đáp án D
Phương pháp: Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện
Cách giải:
Tổng trở Khi
Một mạch xoay chiều RLC không phân nhánh trong đó R = 50Ω. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U = 120V, f≠ 0 thì lệch pha với u một góc 600, công suất của mạch là
36W
72W
144W
288W
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng công thức tính công suất và định luật Ôm
Cách giải:
Đặt điện áp vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện trong mạch là . Hệ số công suất của đoạn mạch bằng
0,50A. 0,86
0,50
0,71
1,00
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng công thức tính hệ số công suất và độ lệch pha giữa u và i.
Cách giải: Hệ số công suất:
Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 10Ω, cuộn cảm thuần có L = 0,1/π (H), tụ điện có C = 5.10-4/π (F) và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần là . Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là:
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng định luật Ôm và viết biểu thức điện áp
Cách giải:
;
Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, tụ điện có điện dung C thay đổi. Điều chỉnh điện dung của tụ sao cho điện áp hiệu dụng của tụ đạt giá trị cực đại. Khi đó điện áp hiệu dụng trên R = 75V và khi điện áp tức thời hai đầu mạch là V thì điện áp tức thời của đoạn mạch RL là V. Điện áp hiệu dụng của đoạn mạch là
150V
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng lí thuyết mạch điện có điện dung thay đổi.
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông
Cách giải:
Điều chỉnh điện dung để đạt cực đại thì điện áp vuông pha với u nên:
Mặt khác theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:
Từ (1) và (2) ta có:
Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên. Biết R = r. Đồ thị biểu diễn điện áp uAM và uMB như hình vẽ bên cạnh. Giá trị của U0 bằng
84,85 V
107,33V
120V
Đáp án B
Phương pháp: Vẽ giản đồ vec tơ của mạch điện, sử dụng các tính chất hình học
Cách giải:
Từ đồ thị ta thấy được các giá trị U0AN = U0MB = 60V Tại thời điểm ban đầu t = 0, thì điện áp trên đoạn AN = 0, điện áp trên đoạn MB đạt cực tiểu (ở biên âm), dao động với cùng chu kì, nên ta thấy được điện áp trên đoạn mạch MB trễ pha so với điện áp trên đoạn mạch AN một góc là π/2. Hay điện áp tức thời trên hai đoạn mạch này vuông pha với nhau. Mặt khác R = r nên ta có
UR = Ur. Ta vẽ được giản đồ vecto như sau:
Dễ dàng chứng minh được hai tam giác OMN bằng với tam giác BMA theo trường hợp cạnh huyền và góc vuông (ON = AB; góc O = góc B) Từ đó suy ra được: r = R = ZL = ZC /3
Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế. Cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được là không đổi. Biết điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và ban đầu độ giảm điện áp trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ
9,1 lần
3,16 lần
10 lần
9,78 lần
Đáp án A
Phương pháp: Sử dụng công thức tính công suất hao phí và công suất tiêu thụ
Cách giải: Gọi U, U1, ∆U1 là điện áp nguồn, độ sụt áp trên dây và điện áp trên tải tiêu thụ. U’, ∆U2 Công suất hao phí thỏa mãn điều kiện:
Mặt khác:
Do nên
Với n = 100 và a = 0,1 (10%) Thay số vào ta được: U’ = 9,1 U
Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây của cuộn thứ cấp. Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây. Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,33. Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 25 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,38. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Để được máy biến áp đúng như dự định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp
45 vòng dây
60 vòng dây
85 vòng dây
10 vòng dây
Đáp án B
Phương pháp: Áp dụng công thức của máy biến áp
Cách giải:Áp dụng công thức của máy biến áp Gọi N1 là số vòng dây cuộn sơ cấp, và
hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp khi cuốn thiếu:
Như vậy để số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp thì N2=250 vòng =>cuốn thiếu 85 vòng, vì đã cuốn được 25 vòng rồi nên phải tiếp tục cuốn thêm 60 vòng nữa.
Mạch điện AB gồm đoạn AM và đoạn MB: Đoạn AM có một điện trở thuần 50Ω và đoạn MB có một cuộn dây. Đặt vào mạch AB một điện áp xoay chiều thì điện áp tức thời của hai đoạn AM và MB biến thiên như trên đồ thị
Cảm kháng của cuộn dây là
Đáp án C
Đoạn MB là cuộn dây, đoạn AM chỉ có điện trở nên uMB sớm pha hơn uAM; một chu kỳ ứng với 12 khoảng, nên ta thấy sớm pha hơn một góc cùng pha với cường độ dòng điện nên sớm pha hơn cường độ dòng điện một góc
Giải hệ
Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 2,5Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I1. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C = 2.10-6F. Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nối tụ điện với cuộn cảm thuần L thành một mạch dạo động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với chu kì bằng π.10-6 s và cường độ dòng điện cực đại bằng I2 = 12I1. Giá trị của r bằng
0,25 Ω
1,5 Ω
0,5 Ω
2 Ω
Đáp án C
ta có:
thay số
Cho đoạn mạch AB gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp; trong đó R và C không đổi còn L thay đổi được . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều , ( với U và ω không thay đổi). Điều chỉnh L tới giá trị L1 thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu R đạt giá trị cực đại và bằng URmax . Điều chỉnh L tới giá trị L2 thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại và bằng ULmax . Gọi UCmax là giá trị hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện. Cho biết ULmax.= URmax .Hê ̣thức nào sau đây đúng
Đáp án A
Phương pháp: Vận dụng lí thuyết L biến thiên
Cách giải:
- L biến thiên để URmax, UCmax <=> cộng hưởng điện.
Khi đó:
- L biến thiên để ULmax . Khi đó:
Theo đề bài, ta có:
Tỉ số:
Một mạch điện chứa một điện trở thuần R = 50Ω, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm và một tụ điện có điện dung mắc nối tiếp với nhau. Người ta đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều ổn định có phương trình . Kí hiệu cường độ dòng điện tức thời trong mạch là i( A). Tại một thời điểm nào đó ta thấy rằng . Tại thời điểm sau đó ghi nhận giá trị . Dòng điện chạy qua mạch có phương trình nào sau đây?
Đáp án C
Phương pháp:
+ Sử dụng công thức góc quyết:
+ Sử dụng vòng tròn lượng giác
+ Sử dụng công thức tính :
Cách giải:
Ta có, góc quét sau khoảng thời gian t2 - t1 là:
Xác vị trí u(t1), u(t2) và i(t1), i(t2) trên vòng tròn lượng giác
Từ vòng tròn lượng giác, ta có:
Ta có, độ lệch pha giữa u trễ pha hơn i một góc p/4
Mặt khác:
Một đoạn mạch AB gồm trở thuần R = 32Ω mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một hiệu điện thế . Gọi uR và uL là điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở và cuộn dây. Biết rằng 625u2R + 256 u2L = 1600 (V2). Giá trị L của cuộn dây là
Đáp án D
Phương pháp: Áp dụng hệ thức vuông pha giữa và
Cách giải:
Từ biểu thức 625u2R + 256 u2L = 1600 ta có:
Cho đoạn mạch RC mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp (trong đó U, ω không đổi). Cho biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu R, C lần lượt là UR = 40V, UC = 30V. Giá trị U là
50V
70V
10V
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng công thức tính điện áp hiệu dụng
Cách giải:
Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch:
Một mạch điện xoay chiều gồm R, L, C nối tiếp nhau. Nếu hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là thì cường độ dòng điện trong mạch là . Thì dòng điện có
Đáp án D
Phương pháp:
+ Xác định độ lệch pha giữa u và i:
+ So sánh ZL và ZC
Cách giải:
Ta có: u trễ pha hơn I một góc p/2
Mạch có
Cho một đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần cảm L và tụ C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế , lúc đó ZL = 2ZC và hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu điện trở là UR = 60V. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn dây là
A60V
B80V
120V
160V
Đáp án D
Phương pháp: Sử dụng công thức:
Cách giải:
Ta có:
Trên một đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có 4 điểm theo thứ tự A, M, N, B. Giữa A và M chỉ có cuộn cảm thuần, giữa M và N chỉ có điện trở thuần, giữa N và B chỉ có tụ điện. Điện áp hiệu dụng , . Điện áp tức thời trên đoạn AN và MB lệch nhau . Điện áp hiệu dụng trên R là
500V
120V
240V
180V
Đáp án C
Phương pháp
Sử dụng công thức:
Cách giải:
Ta có:
(1) + (2):
(1) - (2):
Đặt điện áp xoay chiều AB gồm: đoaṇ macḥ AM chứa điện trở thuần R = 90Ω và tụ điện C = 35,4µF, đoạn mạch MB gồm hộp X chứa 2 trong 3 phần tử mắc nối tiếp (điện trở thuần R0; cuộn cảm thuần có độ tự cảm L0; tụ điện có điện dung C0). Khi đặt vào hai đầu AB một điện thế xoay chiều có tần số 50Hz thì ta được đồ thị sự phụ thuộc của và theo thời gian như hình vẽ (chú ý ). Giá trị của các phần tử trong hộp X là
R0 = 60Ω; L0 = 165Mh
R0 = 30Ω; L0 = 95,5Mh
R0 = 60Ω; L0 = 61,3mH
R0 = 30Ω; L0 = 106mH
Đáp án B
Phương pháp: Sử dụng các công thức của dòng điện xoay thiều kết hợp kĩ năng đọc đồ thị.
Cách giải:
Ta có: R = 90W, ZC = 90W Từ đồ thị, ta có : .
Tại thời điểm t = 0
ta có: uAM = 156 và đang tăng
và đang giảm
hộp X gồm 2 phần tử R0 và L0
Mặt khác, ta có:







