Chuyên đề 3: Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ (Hướng dẫn giải)

CHUYÊN ĐỀ 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU và DAO ĐỘNG ĐIỆN TƯ Ø HƯỚNG DẪN GIẢI CÂU 1: Khi Δt rất nhỏ, các giá trò tức thời của điện xoay chiều có thể xem như dòng điện không đổi. Chọn C CÂU 2: R )ZZ( R U )ZZ(R U R Z U RRIP 2 CL 2 AB 2 CL 2 2 AB AB 2 AB 2 AB − + = −+ === U AB không đổi, P ABmax khi mẫu số min. Hệ quả BĐT Cauchy cho ta 2 LC (Z Z ) R* R − =(Z L -Z C ) 2 = hằng số Nên mẫu số min khi: R )ZZ( R 2 CL − = . Chọn D CÂU 3: Ta có: 2 CL 2 2 AB AB )ZZ(R U RP −+ = Với L, C; U AB và P AB xác đònh ta biến đổi được aR 2 + bR + c=0 (hoặc vẽ đồ thò) sẽ tìm được hai giá trò của R thoả P AB <P max Chọn B CÂU 4 : 2 CL 2 ABL LL )ZZ(R U.Z I.ZU −+ == Dùng một trong 3 cách • Đạo hàm : U Lmax ⇔ 0 dZ dU L L = • Đưa ZL xuống mẫu số và biến đổi mẫu số về dạng parobol • Vẽ giản đồ Fresnel và áp dụng đònh lý hàm sin. Ta được: U Lmax khi C 2 C 2 L Z ZR Z + = Chọn C CÂU 5 : P AB =R.I 2 Do R xác đònh nên P ABmax khi I max Mạch cộng hưởng. Chọn A CÂU 6 : Như CÂU 5 P max khi R U I max = Lúc đó: U L =Z L .I max = R U.Z L và U C =Z C .I max = R U.Z L Chọn D CÂU 7 : Mạch cộng hưởng, lý luận như CÂU 6: loại B và D Mặt khác: Z AB =R nên U AB =U R ⇒ loại C Do Z L =Z C ⇒ Lω= ω.C 1 hay L= 2 .C 1 ω Chọn A CÂU 8 : f thay đổi, P AB =R.I 2 cực đại khi I max Lúc đó P max =U AB .I vì cosϕ = 1. Chọn D CÂU 9 Hàm điều hoà có dạng sin hoặc cosin theo t. Chọn C CÂU 10 : Tác dụng nhiệt không phụ thuộc chiều dòng điện. Chọn A CÂU 11 ϕ AB = (u AB ; i) có tgϕ AB = R ZZ CL − phụ thuộc đặc tính mạch điện • ϕ AB >0: mạch có tính cảm kháng, u AB nhanh hơn i ⇒ loại B • ϕ AB <0: mạch có tính dung kháng, i nhanh hơn u AB ⇒ loại C Chọn D CÂU 12 t 0 =0 lúc α= 0)B,N( = rr thì ϕ=0 nên Φ = BScosωt Chọn C CÂU 13 Máy phát điện không thể thay đổi diện tích khung dây. Chọn D CÂU 14 p= n f60 nhưng số cặp cực là hằng số không phụ thuộc vào f và n Chọn B CÂU 15 Xem Sách Giáo khoa 12, trang 48 Chọn C CÂU 16 cosϕ AB = AB Z R là hàm số chẵn nên không thể biết ϕ AB dương hay âm Chọn C CÂU 17 Cuộn cảm luôn luôn có điện trở thuần khác 0 Chọn C CÂU 18 cosϕ AB =1 Mạch cộng hưởng Z=R hay U=U R Chọn D CÂU 19: tgϕ LC = ±∞= − 0 ZZ CL hay ϕ LC = 2 π ± Chọn C CÂU 20: i nhanh pha hơn u C ⇒ loại A và C Chọn B CÂU 21 sinϕ AB =tgϕ AB ×cosϕ AB = AB CL AB CL Z ZZ Z R R ZZ − =× − Chọn D CÂU 22: i chậm pha hơn u L một góc 2 π ⇒ loại A và B Mặt khác cosωt=sin(ωt+ 2 π ) ⇒ loại D Chọn C CÂU 23: tgϕ AB = R ZZ CL − chỉ dùng để tính trực tiếp độ lệch pha u AB đối với i mà không tính trực tiếp góc lệch pha giữa 2 hiệu điện thế. Chọn A CÂU 24: 1 2 π ϕ= −ϕ 1 nên tg = tg 1 ϕ 2 2 1 2t π ⎛⎞ −ϕ = ⎜⎟ g ϕ ⎝⎠ Hay L2 1L ZR RZ = Do đó Z L 2 = R 1 R 2 Vậy 12 R.R L 2f = π Chọn B CÂU 25: Khi R nối tiếp C thì mạch có tính dung kháng, i luôn luôn sớm pha hơn u. Chọn D CÂU 26 : Cộng hưởng khi ω =ω C 1 L hay 2 L 1 C ω = Chọn B CÂU 27: i=I 0 sin(ωt- 6 π )= I 0 cos(ωt+ 3 π ) ϕ AB =pha u AB -pha i AB =- 3 π Chọn C CÂU 28: Khi cộng hưởng U L =U C ≠0 Chọn C CÂU 29: ω = C 1 Z C ⇒ khi C tăng thì Z C giảm. Chọn D CÂU 30: cosϕ AB =0 ⇒ ϕ AB = 2 π ± Mạch chỉ có L và C nhưng I khá lớn (xem Sách Giáo khoa 12, trang 61) Chọn B Câu 31 : Gọi P là công suất tải điện tại Bà Ròa, Δ P là công suất hao phí ta có: Tỉ lệ hao phí là P n P Δ = mà 2 2 P PR U Δ= (xem SGK lớp 12 trang 77) Nên: 2 RP n U = Với R là điện trở tổng cộng các dây tải (là đại lượng không đổi) Do đó: RP = n 1 U 1 2 = n 2 U 2 2 1 21 2 n10 U U 200 400KV n2,5 →= = = U 200KVΔ= Chọn B CÂU 32 : Phần ứng tạo ra dòng điện. Chọn C CÂU 33 : u R đồng pha với i nên độ lệch pha giữa u R và u AB vẫn tính bằng công thức tgϕ AB = R ZZ CL − Chọn C CÂU 34 : q=Q 0 sin(ωt+ϕ) nên )tcos(I)tcos(Q dt dq i 00 ϕ+ω=ϕ+ωω== , với I 0 =ωQ 0 lúc t 0 =0 thì i=0 hay q 0 =±Q 0 sau 4 1 chu kỳ thì q 1 =0 nên Δq=q 0 -q 1 =Q 0 = ω 0 I trong 2 1 chu kỳ thì điện lượng qua tiết diện là 2Δq=2 ω 0 I Chọn C CÂU 38 : Hiệu điện thế giữa 2 dây pha hoặc 1 dây pha và 1 dây trung hòa có giá trò hiệu dụng là U d hoặc U P nên không thể biến thiên . Loại A và C Do cách mắc tam giác không có dây trung hòa nên cần có các tải đối xứng tốt hơn hình sao. Loại B. Khi có chênh lệch giữa các tải tiêu thụ thì dòng điện qua dây trung hòa yếu hơn hẳn dòng điện trong các dây pha: chỉ cần dây có tiết diện nhỏ. Chọn D CÂU 61 Khi máy phát điện mắc hình sao thì U d = P 3U 220 3 380V== Muốn động cơ hoạt động bình thường thì cần cung cấp hiệu điện thế hai đầu mỗi pha của nó là 380(V) = U d nên cần mắc động cơ hình tam giác. Chọn A CÂU 64 : PP P H1 PP −Δ Δ ==− Với 2 2 RP P U Δ= Suy ra: H = 2 RP 1 U − Hay RP = (1 – H).U 2 Với R và P cố đònh, giảm hiệu điện thế 2 lần ta được U’ = U 2 Nên RP = (1 – H)U 2 = (1 – H’)U’ 2 Hay H’ = 1 – 4(1 – H) Chọn C Câu 73 : Thông tin trong vũ trụ dùng sóng cực ngắn vì nó không bò hấp thụ bởi tầng điện ly Chọn B Câu 115: I = R U R = 0,5A ; Z AB = AB U I = 160 Ω Z rL = rL U I = 60 2 Ω ; r = Z rL cos rL ϕ r = 60 2 x 2 2 = 60 Ω ; tg rL ϕ = L Z r = 1 Nên: Z L = r = 60 L = Ω → 60 100 π = 3 5 π (H) loại B Mặt khác: = (R + r) 2 + (Z L – Z C ) 2 2 AB Z 160 2 = (100 + 60) 2 + (Z L – Z C ) 2 → Z C = Z L = 60 Ω Vậy: C = 3 10 6 − π (F) Chọn A Câu 118 : R = 2 P I = 18 0,09 = 200 Ω Loại C tg = RL ϕ L Z 3 R = → Z L = 200 3 Vậy L = 23 π Chọn B Câu 120: R = 100 ; Z L = 200 Ω Ω (u AB ; i) = AB ϕ 4 π − (Vì i nhanh hơn u AB ) tg = AB ϕ LC ZZ R − = 1 Z C = Z L + R = 300 → Ω Vậy C = 4 10 3 − π (F) Chọn C Câu 121: Z L1 = 80 ; Z L2 = 20 Ω Ω I 1 = I 2 → Z 1 2 = Z 2 2 R 2 + (Z L1 – Z C ) 2 = R 2 + (Z L2 – Z C ) 2 hay Z L1 – Z C = (Z L2 – Z C ) ± Dấu + dẫn đến Z L1 = Z L2 trái đề bài Lấy dấu – thì 2Z C = Z L1 + Z L2 Z C = 50 Ω Khi U R = U AB thì R = Z AB mạch cộng hưởng Vậy Z L = Z C = 50 Ω → L = 1 2 π (H) Chọn A. Câu 122: Z C1 = 100 ; Z C2 = 200 Ω Ω I 1 = I 2 Z 1 2 = Z 2 2 → R 2 + (Z L – Z C1 ) 2 = R 2 + (Z L – Z C2 ) 2 Z L – Z C1 = (Z L – Z C2 ) ± Chỉ lấy dấu trừ nên: 2Z L = Z C1 + Z C2 = 600 Ω C = 3 π (H) Chọn C Câu 123: Lúc đầu: I = RL U Z = 4 (A) Lúc sau, tụ C có 2LC = 1 hay Z C = 2Z L thì tổng trở mới là: 2 ω Z = 222 LC L R(ZZ) RZ+− = + 2 = Z RL Cường độ I’ = AB U Z = 4A Chọn A Câu 125: tg L RL Z3 R4 ϕ= = → Z L = 3 4 R U AB = Z RL x I = 22 9 RRx 16 ⎛⎞ + ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ 4 = 5R Lúc sau: tg C RC Z 4 R3 − − ϕ= = hay Z C = 4 3 R I = AB 22 RC U 5R Z 16 RR 9 = + = 3A Chọn A Câu 127: R = U 4 ; Z L = U 6 ; Z C = U 2 Khi mắc nối tiếp: I = 22 2 RLC LC 2 UU U Z R(ZZ) U11 U 16 6 2 = +− ⎛⎞ +− ⎜⎟ ⎝⎠ 2 = 13x 5 11 16 9 = + 4 = 2,4A Chọn B Câu 128: U AB = 100V; U R = 60V Mà: = U R 2 + (U L – U C ) 2 2 AB U Vậy: U L – U C = 80V Chọn B Câu 129: Do U AM = U AB nên OAB cân Δ có OH là đường cao → HA = 30 Vậy: U R = 40 (V) (đl Pythagore) Chọn B Có thể lập các phương trình theo đònh luật Ohm A AB U uuuur R U uuur () Δ H AM U uuuur O C U uuur MB U B và giải chọn nghiệm. Câu 131: H = cơ học toàn phần P P toàn phần = P → 7,5Kw 0,8 = 9,375Kw Vậy: A = P . t = 9,375 (Kw.h) Chọn B Câu 132: H = 2 Pr I P − Mà: I = P Ucosϕ = 6,25A ; r = 2 Ω Thay vào H = 0,87 Chọn C Câu 133: Đònh lý hàm cos AB ϕ B A L U uuur AB U uuuur R U uuur 0 R U uuuur i O AB 2 = OB 2 + OA 2 – 2OB.OAcos AB ϕ cos = AB ϕ 22 OB OA AB 2xOBxOA +− 2 cos = AB ϕ 22 2x 40 10 50 2x40 2x10 +− 2 cos = AB ϕ 2 2 Chọn C Câu 134 : Mắc Ampe kế: mạch gồm R nt L: RL ϕ > 0 tg ϕ = RL L Z 3 R3 = nên Z L = 3 3 R (1) U AB = Z RL . I 1 hay = (R 2 + Z L ) 2 x 10 -2 (2) 2 AB U Thay bằng Vôn Kế: mạch trở thành R nt L nt C U C = Z C . I 2 nên 20 = U C . I 2 (3) = AB C Δϕ=ϕ −ϕ 6 π + Với C 2 π ϕ =− thì: AB 3 π ϕ=− tg → LC AB ZZ 3 R − ϕ= =− Z L – Z C = 3− R (4) = hay = [R 2 + (Z L – Z C ) 2 ]I 2 (5) 2 AB U 2 AB 2 ZxI 2 2 AB U Chọn A Câu 135: AB C 2 π Δϕ=ϕ −ϕ =± Với C 2 π ϕ =− Dấu – thì Loại AB ϕ=−π Chọn dấu + AB 22 π ϕ+=+ π hay AB ϕ = 0 Mạch có cộng hưởng: 1 LC ω= → f = 1 2LC π = 2000Hz Chọn D Câu 136 : Z L = 100 Ω ; R = 100 Ω I = P1 R 2 = (A) Z RLC = → AB U 100 2 I = (Z L – Z C ) 2 = - R 2 = 100 2 2 RLC Z Z L – Z C = 100 ± Dấu +: Z C = 0 mà (rad/s) nên C khá lớn 100 ω= π Dấu -: Z C = 200 Ω nên C = 4 10 2 − π (F) Chọn D Câu 137: Hệ thức lượng: OA 2 = OB 2 + AB 2 – 2 x AB x OBcos α α MB ϕ MB U uuuur cos α = 22 OB AB OA 2ABxOB +− 2 cos α = 22 100 10x50 2x150 2x100x50 10 +− 2 cos α = 1 10 − AB 1 cos 10 ϕ= I = MP MB MB P 2(A) Ucos = ϕ R 0 = MP 2 P 25( ) I = Ω Loại B và C Z L = 75 Ω nên L = 3 H 4 π Chọn A Câu 152: P AB = (R + R 0 )I 0 2 = 2 0AB 22 0LC (R R )U (R R ) (Z Z ) + ++− (1) Hay P AB = 2 AB 2 LC 0 0 U (Z Z ) (R R ) (R R ) ⎡⎤ − ++ ⎢⎥ + ⎣⎦ ; U AB không đổi P AB MAX khi mẫu số min. Hệ quả bất đẳng thức Cauchy cho ta R + R 0 = |Z L – Z C | = 40 Ω Suy ra: R = 10 thay R vào (1) ta được P AB = 125W Chọn B Ω A O H B L U uuur AB U uuuur AM U uuuur 0 R U i Câu 153 : P R = RI 2 = 22 AB AB 222 2 0LC 00LC RU RU (R R ) (Z Z ) R 2RR R (Z Z ) = ++− + ++− 2 Hay P R = 2 AB 22 0L C 0 U R(Z Z) R2 R ⎡⎤ − ++ ⎢⎥ ⎣⎦ R U AB không đổi P R max khi mẫu số min hay 22 0LC R(ZZ) R R +− + là min. Hệ quả bất đẳng thức Cauchy cho R 2 = R 0 2 + (Z L – Z C ) 2 R = 50 Ω Chọn B Câu 164: Mạch AB chỉ có 2 phần tử nối tiếp và i trễ pha hơn u AB nên mạch AB có tính cảm kháng : hộp X chứa cuộn thuần cảm L (Loại A hoặc B) Mặt khác: Z RL = AB U I = 100 Ω 22 LRL ZZR60→= −=Ω L = 60 1 2 = ωπ (H) Chọn C Câu 186: Ta có : AS 2C LC λ= π Suy ra: 2 22 AS C 4CL λ = π (1) 18 (2) C 240 π≤ ≤ π Thế (1) vào (2) suy ra: 10 8 4,5.10 (F) C 8.10 (F) −− ≤≤ Chọn C Câu 187: q = Q 0 sin với Q 0 = C.E = 7,5.10 -10 (C) Loại B và C. (t ) ω+ϕ Lúc t 0 = 0 ta có Q 0 sin ϕ = Q 0 hay 2 π ϕ = Chọn A Câu 188: I 0 = E Rr+ = 24 (A) U 0 = 48(V) Đònh luật bảo toàn năng lượng điện từ cho ta W tmax = W đmax Hay 2 0 11 LI CU 22 = 2 0 Nên 2 0 0 U L 4 CI ⎛⎞ = = ⎜⎟ ⎝⎠ L = 4C (1) Mặt khác: 2 1 (2.10 ) LC ω= = π 62 (2) Giải (2) và (2) ta được : 1 LH = μ π và 1 CF 4 = μ π Chọn B Câu 189 : Ta có: AS 2C LC λ= π Khi C min = 10pF = 10.10 -12 (F) thì λ min = 8,4m C max = 490pF = 490.10 -12 (F) thì λ max = 52m Chọn B Câu 192: Điện dung tụ điện phẳng trong không khí là C = 0 s d ε = 10 -10 (F) Mà AS 2C LC λ= π Thay số vào ta được λ = 60(m) Chọn A Câu 193 : Muốn phát sóng điện từ vào không gian mạnh nhất thì mạch dao động phải là Ăng ten Chọn C Câu 194: Nguyên tắc phát sóng điện từ là duy trì dao động điện từ bằng máy phát dao động điều hòa dùng Tranzito phối hợp với Ăng ten Chọn C Câu 195 : 2CLCλ= π Áp dụng đònh luật bảo toàn năng lượng cho dao động điện từ. Ta có: W t max = W đ max 2 2 0 0 Q 11 LI 22 = C Suy ra: 2 0 2 0 Q LC I = Do đó: 0 0 Q 2C I λ= π = 6000m = 6km Chọn A Câu 196: Do f = 1 2LC π nên tăng f phải giảm C và giảm n 2 lần Chọn D Câu197 : Đònh luật bảo toàn năng lượng trong dao động điện từ cho ta 22 0 111 LI Cu Li 222 =+ 2 Suy ra: L(I 0 2 – i 2 ) = Cu 2 Chọn A Câu 198: 22 0 111 LI Cu Li 222 =+ 2 Suy ra: L C (I 0 2 – i 2 ) = u 2 Thay số vào ta được : u = 3V Chọn A CÂU 199: Một đài phát sóng ngắn với công suất lớn có thể truyền sóng này đi mọi nơi trên mặt đất Chọn C Câu 200: Tầng điện ly hấp thụ mạnh sóng trung vào ban ngày . CHUYÊN ĐỀ 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU và DAO ĐỘNG ĐIỆN TƯ Ø HƯỚNG DẪN GIẢI CÂU 1: Khi Δt rất nhỏ, các giá trò tức thời của điện xoay chiều có thể xem như dòng. điện từ vào không gian mạnh nhất thì mạch dao động phải là Ăng ten Chọn C Câu 194: Nguyên tắc phát sóng điện từ là duy trì dao động điện từ bằng máy phát dao