Bài tập Dòng điện xoay chiều mức độ vận dụng có lời giải (P7)
Đề thi

Bài tập Dòng điện xoay chiều mức độ vận dụng có lời giải (P7)

A
Admin
Vật lýLớp 1243 lượt thi
20 câu hỏi
1. Trắc nghiệm
1 điểm

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

1/2

1/3

3/2

Xem đáp án

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:

ABsin(300)=OBsinβsinβ=14β=14028'φ=900-β-300=45031'cosφ12 

2. Trắc nghiệm
1 điểm

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:

R3

R2

R

R/2

Xem đáp án

Đáp án A

Phương pháp: Áp dụng công thức tính hệ số công suất và định luật Ôm

Cách giải: Ta có:

cosφ=RZ=RR2+ZC2=0,54R2=R2+ZC23R=Zc

 

3. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp u=U2cosωt(V) 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 ω=1LC 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

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện

Cách giải:

Tổng trở Z=R2+(ZL-ZC)2 Khi ω=1LCZL=ZC

 

4. Trắc nghiệm
1 điểm

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

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp: Sử dụng công thức tính công suất và định luật Ôm

Cách giải:

tanφ=ZL-ZCR=tan600=3ZL-ZC=3RP=U.I.cosφ=RZ=12R=12ZZ=100I=UZ=1,2AP=120.1,2.12=72W 

5. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp u=U0cos100πt-π6(V) vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện trong mạch là i=I0cos100πt+π/6(A) . Hệ số công suất của đoạn mạch bằng

0,50A. 0,86

0,50

0,71

1,00

Xem đáp án

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:

cosφ=cos-π6-π6=0,5

 

6. Trắc nghiệm
1 điểm

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 uL=202cos100πt+π2(V) cuộn cảm thuần là . Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là:

u=40cos100πt+π/4V

u=40cos100πt-π/4V

u=402cos100πt+π/4V

u=402cos100πt-π4V

Xem đáp án

Đáp án B

Phương pháp: Sử dụng định luật Ôm và viết biểu thức điện áp

Cách giải:

ZC=1ωC=20Ω;

I=ULZL=2AU=I.Z=2R2+(ZL-ZC)2=202Vtanφ=ZL-ZCR=-1φ=-π4

 

7. Trắc nghiệm
1 điểm

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

756V

150V

1502V

753V

Xem đáp án

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 UC đạt cực đại thì điện áp uRL vuông pha với u nên:

Mặt khác theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:

Từ (1) và (2) ta có:

 

8. Trắc nghiệm
1 điểm

Đặt điện áp xoay chiều u=U0cos2πTt+φ(V) 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

Xem đáp án

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

 

 

9. Trắc nghiệm
1 điểm

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

Xem đáp án

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:

Php1=nPhp2I1I2=nU1=a.U1U=U1+U1U1=aa+1U 

Mặt khác: 

U1=I1.R=aa+1U;U2=I2.R=I2I1.I1.R=an(a+1).U(U1-U1)I1=(U'-U2)I2

Do P1t=P2t nên U-aa+1UI1I2=U'-an(a+1)U 

 

U'=n+an(a+1)U

Với n = 100 và a = 0,1 (10%) Thay số vào ta được: U’ = 9,1 U

10. Trắc nghiệm
1 điểm

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

Xem đáp án

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:

0,33+25N1=0,38N1=500;N2=165

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.

11. Trắc nghiệm
1 điểm

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

12,52Ω

12,53Ω

12,56Ω

256Ω

Xem đáp án

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 uMB sớm pha hơn uAM một góc π3;uAM cùng pha với cường độ dòng điện nên uMB sớm pha hơn cường độ dòng điện một góc π3;I=URR=2(A)

ZMB=UMBI=1002.2=252Ω 

Giải hệ 2.252=r2+ZL2ZLr=3ZL=12,56Ω 

12. Trắc nghiệm
1 điểm

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

Xem đáp án

Đáp án C

I1=ε2,5+r(1);12LI22=12Cε2I2=εCL 

ta có: T=2πLCL=T24π2CI2=2πεCT(2) 

I2=12I12πεCT=12.ε2,5+r 

thay số r=0,5Ω 

13. Trắc nghiệm
1 điểm

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 u=U2cosωt+φ0, ( 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.=5 URmax .Hê ̣thức nào sau đây đúng

UCmaxULmax=25

UCmaxULmax=52

UCmaxULmax=15

UCmaxULmax=125

Xem đáp án

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: URmax=UUCmax=URZC

- L biến thiên để ULmax . Khi đó: ULmax=UR2+Z2CR 

Theo đề bài, ta có:

ULmax=5URmax=5UR2+Z2C=5RZ2C=4R2ZC=2R 

Tỉ số:UCmaxULmax=URZC5U=ZC5R=25 

14. Trắc nghiệm
1 điểm

Một mạch điện chứa một điện trở thuần R = 50Ω, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L=1πH và một tụ điện có điện dung C=2.10-4π(F) mắc nối tiếp với nhau. Người ta đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều ổn định có phương trình u=U0cosωt(V). Kí hiệu cường độ dòng điện tức thời trong mạch là i( A). Tại một thời điểm nào đó ta thấy rằng u(t1)=2002V;i(t1)=22A. Tại thời điểm sau đó 3T4 ghi nhận giá trị u(t2)=0V;i(t2)=22A. Dòng điện chạy qua mạch có phương trình nào sau đây?

i=42cos50πt+π2A

i=42cos50πt+π4A

i=4cos50πt+π4A

i=4cos100πt+π2A

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp:

+  Sử dụng công thức góc quyết:φ=ωt 

+ Sử dụng vòng tròn lượng giác

+ Sử dụng công thức tính tanφ: tanφ=ZL-ZCR 

Cách giải:

Ta có, góc quét sau khoảng thời gian t2 - t1 là: φ=ω.3T4=π2 

Xác vị trí u(t1), u(t2) và i(t1), i(t2) trên vòng tròn lượng giác

Từ vòng tròn lượng giác, ta có:

U0=u(t1)=2002V

i(t1)=i(t2)=22=I0cosπ4I0=22cosπ4=4 

Ta có, độ lệch pha giữa u trễ pha hơn i một góc p/4

φ=φu-φ1=-π4φ1=φu+π4=π4 

Mặt khác:

ωL-1ωC=-Rω2LC+RωC-1=0

i=4cos50p+π/4

15. Trắc nghiệm
1 điểm

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 u=U2cos100πt(V). 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

425πH

410πH

14πH

12πH

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: Áp dụng hệ thức vuông pha giữa uLuR u2RU2R+u2LU20L=1 

Cách giải:

Từ biểu thức 625u2R + 256 u2L = 1600 ta có:

625u2R1600+256u2L1600=1u2R40252+u2L40162=1U0R=4025=1,6V;U0L=4016=2,5VI0=U0R32=0,05AZL=U0LI0=50ΩL=ZLω=12π(H) 

16. Trắc nghiệm
1 điểm

Cho đoạn mạch RC mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u=U2cosωt (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

502V

50V

70V

10V

Xem đáp án

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:

U=U2R+U2C=50V 

17. Trắc nghiệm
1 điểm

Một mạch điện xoay chiều gồm R, L, C nối tiếp nhau. Nếu hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là u=U0cosωt-π6 thì cường độ dòng điện trong mạch là i=I0sinωt+π3. Thì dòng điện có

ω=1LC

ω>1LC

ω>1LC

ω<1LC

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp:

+ Xác định độ lệch pha giữa u và i: φ=φu-φi 

+ So sánh ZL và ZC

Cách giải:

Ta có: u trễ pha hơn I một góc p/2

Mạch có ZL<ZCLω<1Cωω2<1LCω<1LC 

18. Trắc nghiệm
1 điểm

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 u=1002cosωt(V), 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

Xem đáp án

Đáp án D

Phương pháp: Sử dụng công thức:

 

Cách giải:

Ta có: ZL=2ZCUL=2UC 

UL=2U2-U2R=21002-602=160V

19. Trắc nghiệm
1 điểm

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 uAN=400V, UMB=300V. Điện áp tức thời trên đoạn AN và MB lệch nhau 900. Điện áp hiệu dụng trên R là

500V

120V

240V

180V

Xem đáp án

Đáp án C

Phương pháp

Sử dụng công thức:φ1+φ2=π2tanφ1tanφ2=1

Cách giải:

Ta có:

 URLURCtanφ1tanφ2=1ULUC=U2R

 

(1) + (2):

 

UL+UC=500

(1) - (2):

(UL+UC)(UL-UC)=4002-3002UL-UC=140UL=320UC=140UR=4002-3202=240V

20. Trắc nghiệm
1 điểm

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 uAMuMB theo thời gian như hình vẽ (chú ý 903156). 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

Xem đáp án

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 U0AM=180V;U0MB=60V: .

Tại thời điểm t = 0

ta có: uAM = 156 và đang tăng uAM=156=180cosφφ1=-300;uMB=30

và đang giảm uMB=30=60cosφ2φ2=600φ2-φ1=900uAMuMB

 hộp X gồm 2 phần tử R0 và L0

Mặt khác, ta có: