10 bài toán điện xoay chiều hay và khó điểm 9 ( Luyện thi THPT quốc gia môn Vật lý )

Hoc mai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Tài liệu thuộc nhóm học tập : https://www.facebook.com/groups/luyenthivatlythaydongocha/ NGẪU HỨNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT Câu 1.Cho cuộn dây có điện trở 5Ω mắc nối tiếp với biến trở R Khi R nhận giá trị Ω 9,4 Ω công suất toàn mạch Công suất biến trở R đạt giá trị cực đại A R = 10 Ω B.R = 14,4 Ω C.R = 12 Ω D R = 13 Ω Giải: P = I2(R +r) = P1 = P2  R1 + U (R  r) = ( R  r )  Z L2 U2 (R  r)  Z L2 Rr Z L2 Z L2 = R2 +  ZL2 = 144  ZL = 12Ω R2  r R1  r U 2R = ( R  r )  Z L2 U2 r  Z L2 R  2r R PR = PRmax R2 = r2 + ZL2 = 169  R = 13Ω Đáp án D PR = I2R = Câu Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 60  , cuộn dây cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C mắc nối thứ tự L, R, C Lần lượt đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào đoạn mạch nối tiếp RL RC biểu thức cường độ dòng điện mạch là: i1 = cos(100πt 7  ) (A) i2 = cos(100πt + ) (A) Nếu đặt điện áp vào hai dầu mạch LRC nối tiếp dòng điện qua 12 12 mạch có biểu thức: A i  2 cos(100 t   / 3)( A) B i  2cos(100 t   / 3)( A) C i  2 cos(100 t   / 4)( A) D i  2cos(100 t   / 4)( A) Giải: Ta thấy cường độ hiệu dụng đoạn mạch RL RC suy ZL = ZC độ lệch pha φ1 u i1 φ2 u i2 đối tanφ1= - tanφ2 Giả sử điện áp đặt vào đoạn mạch có dạng: u = U cos(100πt + φ) (V) Khi φ1 = φ –(- π/12) = φ + π/12 ; φ2 = φ – 7π/12 tanφ1 = tan(φ + π/12) = - tanφ2 = - tan( φ – 7π/12) tan(φ + π/12) + tan( φ – 7π/12) = - sin(φ + π/12 +φ – 7π/12) = Suy φ = π/4 - tanφ1 = tan(φ + π/12) = tan(π/4 + π/12) = tan π/3 = ZL/R  ZL = R U = I1 R  Z L2  RI1  120 (V) Tổng đài tư vấn : +84 (4) 3519-0591 -CTV : Lê Đức Thọ - Trang | - Hoc mai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Tài liệu thuộc nhóm học tập : https://www.facebook.com/groups/luyenthivatlythaydongocha/ Mạch RLC có ZL = ZC mạch có cộng hưởng I = U/R = 120/60 = (A) i pha với u = U cos(100πt + π/4) Vậy i = 2 cos(100πt + π/4) (A) Chọn đáp án C Câu Khi đặt điện áp xoay chiều vào mạch RLC nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi ta 2.10 4 10 4 thấy tụ điện có điện dung C1 = (F) C2 = (F) điện áp hiệu dụng hai cực tụ  2 điện có giá trị Giá trị điện dung tụ điện điện áp hiệu dụng hai cực tụ điện đạt giá trị cực đại là: Giải: UZC UZC1 Ta có U C1  UC  2 R  ( Z L  Z C1 ) R  ( Z L  ZC )2 ZC21 ZC2   R  ( Z L  Z C1 ) R  ( Z L  Z C ) UC1 = UC2 -> ZC21 ( R  ( Z L  ZC )  ZC2 ( R  ( Z L  Z C1 )  R ( ZC21  ZC2 )  Z L2 ( ZC21  ZC2 )  2Z L ZC1Z C ( Z C1  Z C ) Do ZC1 ≠ ZC2 nên ta có: R2 +ZL2 = Z L Z C1Z C Z C1  Z C Mật khác C thay đổi UC có giá trị cực đại ZC  R  Z L2 2ZC1ZC  ZL Z C1  Z C C1  C 5.10 4  F Chọn đáp án A 4 Câu Cần tăng hiêụ điên cực máy phát điện lên lần để công suất hao phí giảm 100 lần, coi công suất truyền đến tải tiêu thu không đổi Biết cos =1 chưa tăng thi độ giảm điện đường dây = 5% hiệu hai cực máy phát Tù suy ra: C = Bài giải: Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Công suất hao phí chưa tăng điện áp R P1 = P12 Với P1 = P + P1 ; P1 = I1.U1 U1 R P2 = P22 Với P2 = P + P2 U2 Độ giảm điện đường dây chưa tăng điện áp 0,05U 12 U = I1R = 0,05U1  R = P1 P1 P12 U 22 U P  2  100   10 P2 P2 U1 U1 P1 P1 = P + P1 P2 = P + P2 = P + 0,01P1 = P + P1 - 0,99P1 = P1 – 0,99P1 Tổng đài tư vấn : +84 (4) 3519-0591 -CTV : Lê Đức Thọ - Trang | - Hoc mai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Tài liệu thuộc nhóm học tập : https://www.facebook.com/groups/luyenthivatlythaydongocha/ Mặt khác P1 = 0,05P1 0,05U 12 P1 R  0,05P1 P1 = P12  P12 U1 U 12 U P P  0,99P1 (1  0,99.0,05) P1  10  9,505 Do  10  10 U1 P1 P1 P1 : Vậy U2 = 9,505 U1 Câu Cho đoạn mạch xoay chiều hình vẽ C R Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay • • • • chiều 175V – 50Hz, dùng vôn kế N M A B nhiệt có điện trở lớn đo điện áp hai điểm ta kết quả: UAM = 25V; UMN = 175V UNB = 25V Hệ số công suất mạch điện là: A.1/5 B.1/25 C.7/25 D.1/7 2 Giải: Giả sử cuộn dây cảm UR + (Ud – UC) = UAB Theo 252 +( 25 – 175)2 ≠ 1752 Cuộn dây có điện trở r U  Ur Hệ số công suất mạch cosφ = R U 2 Ta có (UR + Ur) +(UL –UC) = U (1) Ur2 + UL2 = Ud2 (2) U  Ur Thay số ; giải hệ pt ta được: Ur = 24 V; UL = 7V cosφ = R = 7/25.=0,28 U Câu Một máy biến áp lý tưởng gồm cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp có n1 = 1320 vòng , điện áp U1 = 220V Cuộn thứ cấp thứ có U2 = 10V, I2 = 0,5A; Cuộn thứ cấp thứ 2có n = 25 vòng, I3 = 1,2A Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp : A I1 = 0,035A B I1 = 0,045A C I1 = 0,023A D I1 = 0,055A Giải: Dòng điện qua cuộn sơ cấp I1 = I12 + I13 I12 U 10   I12  0,5  ( A) I U1 220 44 I13 U n3 25 5      I13  1,  ( A) I3 U1 n1 1320 264 264 44   0, 045( A) Chọn đáp án B I1 = I12 + I13 = 44 22 Câu Hiệu điện hãm tế bào quang điện 1,5 V Đặt vào hai đầu anot (A) catot (K) tế  bào quang điện điện áp xoay chiều: uAK = cos ( 100t  ) (V) Khoảng thời gian dòng điện chạy tế bào phút là: Tổng đài tư vấn : +84 (4) 3519-0591 -CTV : Lê Đức Thọ - Trang | - Hoc mai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Tài liệu thuộc nhóm học tập : https://www.facebook.com/groups/luyenthivatlythaydongocha/ A 60s B 70s C 80s D 90s Dòng điện chạy qua tế bào uAK  -1,5 V Căn vòng tròn lượng giác suy chu kỳ T = 0,02 s 2T thời gian chạy qua tế bào Trong phút, thời gian chạy qua là: t = 2.120/3 = 80 s Chọn đáp án C Câu 8: Một máy phát điện xoay chiều có điện trở không đáng kể Mạch cuộn cảm nối tiếp với ampe kế nhiệt có điện trở nhỏ Khi rôto quay với tốc độ góc 25 rad/s ampe kế 0,2 A Khi tăng tốc độ quay rôto lên gấp đôi ampe kế chỉ: A 0,1 A B 0,05 A C 0,2 A D 0,4 A Giải: Suất điện động xuất máy E = NBS Cường độ hiệu dụng dòng điện qua cuộn dây: I = E NBS NBS I không phụ thuộc tốc độ góc ω nên I = 0,2 A Chọn đáp án C   ZL L L Câu : Đặt điện áp xoay chiều u  U cos(100t) V vào đoạn mạch RLC Biết R  100  , tụ điện có điện 125 25 dung thay đổi Khi điện dung tụ điện C1  (µF) C  (µF) điện áp hiệu dụng 3  tụ có giá trị Để điện áp hiệu dụng điện trở R đạt cực đại giá trị C là: 100 200 50 20 A C  (µF) B C  (µF) C C  (µF) D C  (µF)  3   UZC1 Ta có U C1  R  ( Z L  Z C1 ) UZC 2 UC  UC1 = UC2 R  ( Z L  ZC )2 ->> ZC21 ZC2  R  ( Z L  Z C1 ) R  ( Z L  Z C ) ZC21 ( R  ( Z L  ZC )2  ZC2 ( R  ( Z L  ZC1 )2  R ( ZC21  ZC2 )  Z L2 ( ZC21  ZC2 )  2Z L ZC1ZC ( ZC1  ZC )  ( R  Z L2 )( ZC1  ZC )  2Z L ZC1ZC Để điện áp hiệu dụng điện trở R đạt cực đại mạch có cộng hưởng ZL = ZC Tổng đài tư vấn : +84 (4) 3519-0591 -CTV : Lê Đức Thọ - Trang | - Hoc mai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Tài liệu thuộc nhóm học tập : https://www.facebook.com/groups/luyenthivatlythaydongocha/ Thay R =100 Ω; ZC1 = 1   400 Ω; ZC2 = 240Ω C1 100 25 106  ( R  Z L2 )( Z C1  Z C )  2Z L Z C1Z C  ( R  Z C2 )( Z C1  Z C )  2Z C Z C1Z C  640 (ZC2 +20000) = 192000ZC  ZC2 - 300ZC +20000 = Phương trình có hai nghiệm : ZC = 200Ω Z’C = 100 Ω 104 50 F F Khi ZC = 200Ω C = 2  Khi ZC = 100Ω C = 104  F 100  F Chọn đáp án A B Câu 10: Cho A,M,B điểm liên tiếp đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh, biết biểu thức hiệu điện đoạn AM, MB là: uAM = 40sin(ωt + π/6)(V); uMB = 50sin(ωt + π/2)(V) Xác định hiệu điện cực đại hai điểm A,B? A 90(V) B 72,5(V) C 60,23(V) D 78,1(V) Giải: uAM = 40sin(ωt + π/6)(V) = 40cos(ωt + π/6 – π/2) (V) UMB uAM = 40cos(ωt – π/3) (V) uMB = 50sin(ωt + π/2)(V) =.50 cos(ωt + π/2 – π/2) (V) uMB = 50 cos(ωt) (V) 2 U ABm ax  U AMmax  U MBmax  2U AMmaxU MBmax cos 2 2 U ABm  6100  ax  40  50  2.40.50 U ABmax  78,1(V ) Chọn đáp án D UAM UAB ĐỖ ĐẠI HỌC CÁC EM NHÉ ! Tổng đài tư vấn : +84 (4) 3519-0591 -CTV : Lê Đức Thọ - Trang | -