Máy phát điện Máy biến áp Truyền tải điện năng VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN

VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN Chủ đề: Phương pháp giản đờ vectơ dòng điện xoay chiều Giải tốn điện xoay chiều Phương pháp giản đờ vectơ 34 tập trắc nghiệm Phương pháp giản đồ vectơ dòng điện xoay chiều chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 34 tập trắc nghiệm Phương pháp giản đờ vectơ dòng điện xoay chiều chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) Chủ đề: Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện Bài tập Máy biến áp truyền tải điện đề thi Đại học có giải chi tiết Bài tập máy phát điện xoay chiều đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Máy phát điện xoay chiều Dạng 2: Máy biến áp Dạng 3: Truyền tải điện 50 tập trắc nghiệm Máy phát điện xoay chiều, máy biến áp, truyền tải điện chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 50 tập trắc nghiệm Máy phát điện xoay chiều, máy biến áp, truyền tải điện chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) Chủ đề: Phương pháp giản đờ vectơ dòng điện xoay chiều Giải toán điện xoay chiều Phương pháp giản đồ vectơ I Phương pháp Các quy tắc cộng véc tơ a) Quy tắc tam giác Nội dung quy tắc tam giác là: Từ điểm A tuỳ ý ta vẽ véc tơ AB = a , từ điểm B ta vẽ véc tơ BC = b Khi véc tơ AC gọi tổng hai véc tơ a b (Xem hình a) b) Quy tắc hình bình hành Nội dung quy tắc hình bình hành là: Từ điểm A tuỳ ý ta vẽ hai véc tơ AB = a véc tơ AD = b , sau dựng điểm C cho ABCD hình bình hành véc tơ AC gọi tổng hai véc tơ a b (xem hình b) Ta thấy dùng quy tắc hình bình hành véc tơ có chung gốc A nên gọi véc tơ buộc Vận dụng quy tắc hình bình hành để cộng véc tơ toán điện xoay chiều ta có phương pháp véc tơ buộc, vận dụng quy tắc tam giác ta có phương pháp véc tơ trượt (“các véc tơ nối đuôi nhau”) Cơ sở vật lí phương pháp giản đờ véc tơ Xét mạch điện hình a hình b Đặt vào đầu đoạn AB điện áp xoay chiều Tại thời điểm bất kì, cường độ dòng điện chỗ mạch điện Nếu cường độ dòng điện có biểu thức là: i = I ocosωt (A) biểu thức điện áp hai điểm AM, MN NB là: + Do : UAB = UAM + UMN + UNB + Các đại lượng biến thiên điều hoà tần số nên chúng biểu diễn véc tơ Frexnel: (trong độ lớn véc tơ biểu thị điện áp hiệu dụng nó) Cách vẽ giản đồ véc tơ gốc: Vì i khơng đổi nên ta chọn trục cường độ dòng điện làm trục gốc, gốc điểm O, chiều dương chiều quay lượng giác.( H.1) - Chọn trục ngang trục cường độ d điện - Chọn gốc A - Vẽ vectơ nối duôi , vẽ chung gốc O( A) Để thực cộng véc tơ ta phải vận dụng hai quy tắc cộng véc tơ Chú ý: Vẽ giản đồ vectơ gốc có bắt chéo RL với RC Vectơ UAM, UMN, UNB nối đuôi theo nguyên tắc: R - ngang; L - lên; C xuống Bước 3: Nối A với B véc tơ AB biểu diễn điện áp u AB Tương tự, véc tơ AN biểu diễn điện áp UAN, véc tơ MB biểu diễn điện áp U NB Véc tơ AB biểu diễn UAB Một số điểm cần lưu ý: - Các điện áp phần tử biểu diễn vectơ mà độ lớn vectơ tỉ lệ với điện áp hiệu dụng - Độ lệch pha điện áp góc hợp vectơ tương ứng biểu diễn chúng Độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện góc hợp vectơ biểu diễn với trục I Véc tơ “nằm trên” (hướng lên trên) nhanh pha véc tơ “nằm dưới” (hướng xuống dưới) - Độ dài cạnh tam giác giản đồ biểu thị điện áp hiệu dụng, độ lớn góc biểu thị độ lệch pha - Cộng hai véc tơ phương ngược chiều U1, U1 thành U theo quy tắc hình bình hành (xem hình trên) + Nếu cuộn dây khơng cảm (trên đoạn AM có L r (Xem hình a đây)) UAB = UL + Ur + UR + UC ta vẽ L trước sau: L - lên, r - ngang, R - ngang C - xuống (xem hình B vẽ r trước sau: r - ngang, L lên, R - ngang C - xuống (Xem hình c ) + Nếu mạch điện có nhiều phần tử (Xem hình a) ta vẽ giản đồ cách đơn giản phương pháp nêu (Xem hình d) + Góc hợp hai vec tơ a b góc BAD (nhỏ 180 ο) Việc giải toán nhằm xác định độ lớn cạnh góc tam giác tứ giác, nhờ hệ thức lượng tam giác vuông, hệ thức lượng giác, định lí hàm số sin, hàm số cos cơng thức tốn học + Trong tốn học tam giác giải biết trước (hai cạnh góc, hai góc cạnh, ba cạnh) số yếu (ba góc ba cạnh) Để làm điều ta sử dụng định lí hàm số sin định lí hàm số cosin (xem hình bên) Các công thức thường dùng cho tam giác vuông: số hệ thức tam giác vng: Tìm giản đồ véctơ tam giác biết trước ba yếu tố (hai cạnh góc, hai góc cạnh), sau giải tam giác để tìm yếu tố chưa biết, tiếp tục cho tam giác lại Ví dụ Ví dụ 1: Cho mạch điện xoay chiều gồm R,L,C nối tiếp Các điện áp hai đầu đoạn mạch : U = 120V ; đầu cuộn dây Ud = 120V; hai đầu tụ điện UC = 120V Xác định hệ số công suất mạch ? A 1/2 C B √3/2 D / √3 Hướng dẫn: Ta vẽ giản đồ vectơ có: U = 120V; đầu cuộn dây Ud = 120V ; hai đầu tụ điện UC = 120V Thấy tam giác OPQ nên POH = POQ / = π / = φd ; HOQ = π / ⇒ φ = -π/3 ⇒ cosφ = OH / OQ = √3/2 Chọn đáp án B Ví dụ 2: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Cuộn dây cảm Cho biết điện áp hiệu dụng hai điểm A, B U AB = 200 V , hai điểm A, M UAM = 200√2 V M, B UMB = 200 V Tính điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở hai đầu tụ điện Hướng dẫn: Cách 1: Phương pháp véctơ chung gốc (xem hình a) + Vì UAB = UMB = 200 V nên tam giác OUABUMB tam giác cân O Chú ý 2002 + 2002 = (200√2)2 nên tam giác tam giác vng cân O + Do tam giác OURUMB tam giác vuông cân UR: ⇒ UR = UC = UMB / = 100√2 Cách 2: Phương pháp véctơ trượt (xem hình b) + Dễ thấy 2002 + 2002 = (200√2)2 nên ΔABM vuông cân B, suy α = 45ο ⇒ β= 45ο → ΔMNB vuông cân N ⇒ UR = UC = MB / √2 = 100√2 Đáp số: UR = UC = 100√2 40 tập trắc nghiệm Phương pháp giản đờ vectơ dòng điện xoay chiều chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) Câu Cho mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở R = 100Ω, cuộn dây cảm L, tụ điện có điện dung C Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 220cos100πt (V), biết ZL = 2ZC Ở thời điểm t điện áp hai đầu điện trở R 60V, hai đầu tụ điện 40V Hỏi điện áp hai đầu đoạn mạch AB là: A 72,11 V C 76,5 V B 100,5 V D 87,9 V Hiển thị lời giải Chọn A Ta có: Câu Đoạn mạch xoay chiều AB chứa linh kiện R, L, C Đoạn AM chứa L, MN chứa R NB chứa C Biết R = 50 Ω, Z L = 50√3 Ω, ZC = (50√3)/3 Ω Khi uAN = 80√3 V uMB = 60 V uAB có giá trị cực đại là: A 150V C 50√7 V B 100V D 100√3 V Hiển thị lời giải Chọn C Từ giá trị trở kháng ta có giản đồ véctơ Từ giản đồ véctơ ta thấy thời điểm t: uMB = uRC = 60(V) uC = 30(V) uR = 30√3 (V) suy i = UR/R = 0,6√3 A Ta ln có i uC vng pha nên: Vậy điện áp cực đại U0 = I0Z = 50√7 V Câu Đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở 30Ω mắc nối tiếp với cuộn dây Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 120V Dòng điện mạch lệch pha π/6 so với điện áp hai đầu đoạn mạch lệch pha π/3 so với điện áp hai đầu cuộn dây Cường độ hiệu dụng dòng qua mạch bằng: A 3√3 A B 3A Hiển thị lời giải Chọn C C 4A D √2 A Chọn D Câu 31 Trong máy biến hình 2, cuộn sơ cấp có n = 1320 vòng, hiệu điện U1 = 220V, cuộn thứ cấp có U2 = 10V, I2 = 0,5 A; cuộn thứ cấp thứ hai có n3 = 36 vòng, I3 = 1,2A Cường độ dòng điện cuộn sơ cấp số vòng cuộn thứ cấp thứ A I1 = 0,023 A; n2 = 60 vòng B I1 = 0,055A; n2 = 60 vòng C I1 = 0,055A; n2 = 86 vòng D I1 = 0,023A; n2 = 86 vòng Hiển thị lời giải Cách giải 1: Ta có: Chọn B Cách giải 2: Ta có: Chọn B Câu 32 Một máy biến áp lý tưởng có cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp quấn lỏi thép chung hình khung chữ nhật Cuộn sơ cấp có N = 1320 vòng dây; cuộn thứ cấp thứ hai có N3 = 25 vòng dây Khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220 V hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp thứ U2 = 10 V; cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp thứ thứ hai có giá trị I = 0,5 A I3 = 1,2 A Coi hệ số công suất mạch điện Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp có giá trị A 1/22 A B 1/44 A C 3/16 A D 2/9 A Hiển thị lời giải Ta có: Chọn A Câu 33 Cuộn thứ cấp máy biến áp có 1500 vòng dòng điện có f = 50Hz Giá trị cực đại từ thông lõi thép 0,6 Wb Chọn pha ban đầu không Biểu thức suất điện động cuộn thứ cấp là: A e = 200cos100πt (V) B e = 200cos(100πt - π/2) (V) C e = 200√2cos100πt (V) D e = 200√2cos(100πt - π/4) (V) Hiển thị lời giải Suất điện động cực đại cuộn thứ cấp: E0 = 2πfNΦ0 = 2π.50.1500.0,6 = 200√2 V Vì φ = nên e = 200√2cos100πt (V) Chọn C Câu 34 Một máy phát điện xoay chiều công suất 10 (MW), điện áp hai cực máy phát 10 (KV) Truyền tải điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ dây dẫn có tổng điện trở 40 (Ω) Nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp máy tăng nối hai đầu cuộn thứ cấp với đường dây Số vòng dây cuộn thứ cấp máy biến áp gấp 40 lần số vòng dây cuộn sơ cấp Hiệu suất máy biến áp 90% Biết hệ số công suất đường dây Xác định công suất hao phí đường dây A 20,05 kW B 20,15 kW C 20,25 kW D 20,35 kW Hiển thị lời giải Chọn C Câu 35 Một trạm phát điện truyền công suất 1000 kW dây dẫn có điện trở tổng cộng Ω, điện áp hai cực máy 1000 V Hai cực máy nối với hai đầu cuộn sơ cấp máy tăng áp lí tưởng mà số vòng dây cuộn thứ cấp gấp 10 lần số vòng dây cuộn sơ cấp Biết hệ số công suất đường dây Hiệu suất trình truyền tải là: A 80% B 87% C 92% D 95% Hiển thị lời giải Chọn C Câu 36 Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng 40 Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 50 A, công suất tiêu hao dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Công suất đưa lên A A 20 kW C 2MW B 200kW D 2000W Hiển thị lời giải Chọn C Theo ra: ΔP = 5%P ⇒ I2R = 0,05P ⇒ 502.40 = 0,05P ⇒ P = 2.106 (W) Câu 37 Điện truyền tải từ A đến B hai dây có hệ số cơng suất 0,96 Công suất tiêu hao dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Nếu điện áp đưa lên đường dây 4000V độ giảm đường A 20 kV B 200 kV C MV D 192 V Hiển thị lời giải Chọn D Theo ra: ΔP = a%UIcosφ ⇔ I2R = a%UIcosφ ⇔ IR = a%Ucosφ ⇔ ΔU = a%Ucosφ ⇒ ΔU = 0,05.4000.0,96 = 192 (V) Câu 38 Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 100 A, công suất tiêu hao dây tải điện 2,5% cơng suất tiêu thụ B Tìm cơng suất tiêu thụ B A 20 kW B 200 kW C MW D 2000 W Hiển thị lời giải Chọn C I2R = 0,05PB ⇒ 1002.5 = 0,05PB ⇒ PB = 2.106 (W) Câu 39 Một máy biến áp cuộn sơ cấp gồm 1100 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều 220 (V) cuộn thứ cấp để lấy điện áp 15 (V) Nếu cuộn thứ cấp có 15 vòng dây bị quấn ngược tổng số vòng dây cuộn thứ cấp bao nhiêu? A 75 B 60 C 90 D 105 Hiển thị lời giải Chọn D Câu 40 Một máy biến áp với cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều Cuộn thứ cấp gồm 50 vòng Bỏ qua hao phí máy biến áp Cuộn thứ cấp nối với điện trở dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp (A) Hãy xác định dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp A 0,05 A B 0,06 A C 0,07 A D 0,08 A Hiển thị lời giải Chọn A Vì máy biến áp lí tưởng cuộn thứ cấp nối với R nên ta áp dụng công thức: Câu 41 Cho máy biến áp có hiệu suất 80% Cuộn sơ cấp có 100 vòng, cuộn thứ cấp có 200 vòng Mạch sơ cấp lí tưởng, đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100 V tần số 50 Hz Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở 50 Ω, độ tự cảm 0,5/π (H) Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch sơ cấp nhận giá trị: A A B 10 A Hiển thị lời giải Chọn A C A D 2,5 A Câu 42 Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ có điện trở 200 Ω, cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V Dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp A 0,25 A B 0,6 A C 0,5 A D 0,8 A Hiển thị lời giải Chọn A Vì máy biến áp lí tưởng cuộn thứ cấp nối với R nên ta áp dụng cơng thức: Câu 43 Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có N = 1000 vòng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U = 200 (V) Thứ cấp gồm đầu với số vòng dây N2 vòng N3 = 25 vòng, nối kín cường độ hiệu dụng 0,5 A 1,2 A Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn N 10 V Coi dòng điện điện áp ln pha Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp A 0,100 A B 0,045 A C 0,055 A D 0,150 A Hiển thị lời giải Chọn C Câu 44 Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp N1 = 1000 vòng nối vào điện áp hiệu dụng không đổi U1 = 400 (V) Thứ cấp gồm cuộn N = 50 vòng, N3 = 100 vòng Giữa đầu N2 đấu với điện trở R = 40 Ω, đầu N đấu với điện trở R' = 10 Ω Coi dòng điện điện áp ln pha Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp A 0,150 A B 0,450 A C 0,425 A D 0,015 A Hiển thị lời giải Chọn C Câu 45 Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 2:3 Cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ mạch điện RLC không phân nhánh gồm có điện trở 60 Ω, cảm kháng 60√3 Ω dung kháng 120√3 Ω Công suất toả nhiệt tải tiêu thụ A 180 W B 90 W Hiển thị lời giải Chọn C C 135 W D 26,7 W Câu 46 Cho máy biến áp có hiệu suất 90% Cuộn sơ cấp có 200 vòng, cuộn thứ cấp có 400 vòng Cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 150 V Hai đầu cuộn thứ cấp nối với cuộn dây có điện trở hoạt động 90 Ω cảm kháng 120 Ω Công suất mạch sơ cấp A 150 W B 360 W C 250 W D 400 W Hiển thị lời giải Chọn D Câu 47 Cuộn sơ cấp máy tăng A nối với nguồn B máy hạ có cuộn sơ cấp nối với đầu máy tăng A Điện trở tổng cộng dây nối từ A đến B 100 Ω Máy B có số vòng dây cuộn sơ cấp gấp 10 lần số vòng dây cuộn thứ cấp Mạch thứ cấp máy B tiêu thụ công suất 100 kW cường độ hiệu dụng mạch thứ cấp 100A Giả sử tổn hao máy biến A B không đáng kể Hệ số công suất mạch Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch thứ cấp máy A A 11000 V B 10000 V C 9000 V D 12000 V Hiển thị lời giải Chọn B Máy B: Câu 48 Điện truyền từ máy tăng áp đặt A tới máy hạ áp đjăt B dây đồng tiết diện tròn đường kính cm với tổng chiều dài 200 km Cường độ dòng điện dây tải 100 A, công suất hao phí đường dây tải 5% cơng suất tiêu thụ B Bỏ qua hao phí máy biến áp, coi hệ sô công suất mạch sơ cấp thứ cấp 1, điện trở suất đồng 1,6.10-8 Ωm Điện áp hiệu dụng máy thứ cấp máy tăng áp A A 43 kV B 42 kV Hiển thị lời giải Chọn D C 40 kV D 86 kV Điện áp hiệu dụng máy thứ cấp máy tăng áp A: U = U1 + I1R = 82.103 + 100.41 = 43050 (V) ≈ 86 (kV) Câu 49 Từ trạm phát điện xoay chiều pha đặt vị trí M, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km Biết đường dây có điện trở tổng cộng 80 Ω (coi dây tải điện đồng chất, có điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài dây) Do cố, đường dây bị rò điện điểm Q( hai dây tải điện bị nối tắt bỏi vật có điện trở có giá trị xác định R) Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát tải tiêu thụ, sau dùng nguồn điện không đổi 12V, điện trở không đáng kể, nối vào hai đầu hai dây tải điện M Khi hai đầu dây N để hở cường độ dòng điện qua nguồn 0,40 A, hai đầu dây N nối tắt doạn dây có điện trở khơng đáng kể cường độ dòng điện qua nguồn 0,42 A Khoảng cách MQ A 135 km C 45km B 167 km D 90km Hiển thị lời giải Chọn C Khi đầu N để hở, điện trở mạch: 2x + R = U/I = 30 (Ω) ⇒ R = 30 - 2x Khi đầu N nối tắt, điện trở mạch: Câu 50 Một đường dây tải điện hai điểm A, B cách 100km Điện trở tổng cộng đường dây 120 Ω Do dây cách điện không tốt nên điểm C đường dây có tượng rò điện Để phát vị trí điểm C người ta dụng nguồn điện có suất điện động 41 V, điện trở 1Ω Khi làm đoản mạch đầu B cường độ dòng điện qua nguồn 1,025A Khi đầu B hở cường độ dòng điện qua nguồn A Điểm C đầu A đoạn A 50 km B 30 km C 75 km D 60 km Hiển thị lời giải Chọn B Để hở đầu B: 2x + R + r = E/I = 41 Ω ⇒ R = 40 - 2x Đoản mạch đầu B: ... nghiệm Phương pháp giản đờ vectơ dòng điện xoay chiều chọn lọc có áp án chi tiết (phần 1) Câu Cho mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở R = 100Ω, cuộn dây cảm L, tụ điện có điện dung C Đặt... mạch điện xoay chiều gồm điện trở 30Ω mắc nối tiếp với cuộn dây Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 120 V Dòng điện mạch lệch pha π/6 so với điện áp hai đầu đoạn mạch lệch pha π/3 so với điện áp. .. Cơ sở vật lí phương pháp giản đờ véc tơ Xét mạch điện hình a hình b Đặt vào đầu đoạn AB điện áp xoay chiều Tại thời điểm bất kì, cường độ dòng điện chỗ mạch điện Nếu cường độ dòng điện có biểu